机械制造工艺学第三版王先奎习题解答(1-2)

MMT11-8某机床厂年产CA6140车床2000台，已知每台车床只有一根主轴，主轴零件的备品率为14%，机械加工废品率为4%，试计算机床主轴零件的年生产纲领。从生产纲领来分析，试说明主轴零件属于何种生产类型，其工艺过程有何特点。若一年按282个工作日、一月按26个工作日来计算，试计算主轴零件月平均生产批量。解：1）年生产纲领根据式（1-1），有N＝Qn(1+α%+β%)＝2000×1×(1+14%+4%)＝2360（件/年）2）生产类型CA6140车床属中型机械，根据表1-5，主轴零件属于大批生产。3）工艺特点①毛坯采用模锻，毛坯精度较高，加工余量较小。②采用高效、专用设备和工艺装备（如铣钻联合机床、组合外圆磨床、专用锥孔磨床、磨锥孔专用夹具、专用检具等）。③工艺文件详尽，有全套的工艺过程卡、工序卡、检验卡。4）主轴零件月平均生产批量Nm＝N(26/282)＝2360×(26/282)＝218（件）机械制造工艺学习题解答（第一章）MMT2习图1-1CA6140车床主轴结构354430280106.5330φ52M70×1.5φ75h5φ75.25φ80h5φ77.5φ48φ90g5M100×1.5M115×1.5φ99φ56φ108.5φ63.348φ106.373φ19511511246321225465870+0.2+0.05+0.500+0.5+0.1+0.30-0.3φ52h6CD莫式6号0.008A-B0.00815A0.008BA-B0.005锥度1:120.005A-B锥度1:12A-B0.010.01A-BA-B0.01φ89f6-0.2074.8-0.11-0.061412±0.0151.61.60.83.2其余0.40.40-0.50.4锥度1:20φ100h60.80.40.40.41.6机械制造工艺学习题解答（第一章）附：CA6140车床主轴零件图（习图1-1）及工艺过程（习表1-1）MMT3习表1-1CA6140车床主轴加工工艺过程工序号工序名称及内容定位基准设备1锻造（模锻）立式精锻机2热处理（正火）3铣端面钻中心孔毛坯外圆铣钻联合机床4粗车外圆顶尖孔多刀半自动车床5热处理（调质220-240HBS）6半精车大端各部顶尖孔卧式车床7仿形车小端各部外圆顶尖孔仿形车床8钻通孔两端支承轴颈深孔钻床9车小端锥孔，配1∶20锥堵，涂色法检查夹大头托小头卧式车床10车大端锥孔，配莫氏6锥堵；车外短锥及端面两端支承轴颈卧式车床11钻大头端面各孔大端内锥孔摇臂钻床12热处理（高频淬火：轴颈、短锥及莫氏6锥孔）高频淬火设备13精车各外圆并切槽、倒角锥堵顶尖孔数控车床14粗磨外圆φ75h6、φ90g5及φ100h6外圆及端面锥堵顶尖孔组合外圆磨床15粗磨大端内锥孔（配莫氏6锥堵，涂色法检查）主轴颈及φ75h5外圆内圆磨床16铣花键锥堵顶尖孔花键铣床17铣键槽φ80h5外圆立式铣床18车三处螺纹（与螺母配车）锥堵顶尖孔卧式车床19精磨各外圆及E、F两端面锥堵顶尖孔外圆磨床20粗、精磨两处1∶12外锥面、D端面及短锥面锥堵顶尖孔专用组合磨床21精磨大端莫氏6号内锥孔（卸堵，涂色法检查）主轴颈及φ75h5外圆专用锥孔磨床26检验（图样要求全部检验）专用检具MMT4解：1）图a必须限制5个自由度机械制造工艺学习题解答（第一章）1-11在图1-30中，注有“”的表面为待加工表面，试分别确定其应限制的自由度。yxzyx,,,,zyxzyx,,,,,yxzzxzxya）xzxyxzzyb）c）d）图1-30zyxzyx,,,,,zyxyx,,,,2）图b必须限制6个自由度3）图c必须限制6个自由度4）图d必须限制5个自由度MMT注：粗加工时，此过定位允许；精加工时不允许（会引起工件或夹具变形，影响加工精度。5解：机械制造工艺学习题解答（第一章）1-12根据六点定位原理，试用总体分析法和分件分析法分别分析图1-31中六种加工定位方案所限制的自由度，并分析是否有欠定位和过定位，其过定位是否允许。1）图a：总体分析法－限制4个自由度，只车外圆，无欠定位；车外圆＋车台阶面（或切槽），存在欠定位（z轴移动未限制）。yxyx,,,分件分析法－三爪卡盘限制4个自由度；后顶尖与三爪卡盘一起限制2个自由度；2个自由度被重复限制，存在过定位。yx,yxyx,,,yx,zxoy图1-31a）MMT3）图c：总体分析法－限制4个自由度，只车外圆，无欠定位；车外圆＋车端面，存在欠定位（z轴移动未限制）。yxyx,,,分件分析法－弹簧胀套限制4个自由度，无过定位。yxyx,,,62）图b：总体分析法－限制5个自由度，无欠定位。yxzyx,,,,分件分析法－前顶尖限制3个自由度；后顶尖与三爪卡盘一起限制2个自由度，无过定位。yx,zyx,,图1-31c）zxoy4）图d：总体分析法－限制5个自由度，无欠定位。yxzyx,,,,分件分析法－前顶尖限制3个自由度；后顶尖与前顶尖一起限制2个自由度，无过定位。yx,zyx,,图1-31d）zxoy图1-31b）zxoyMMT6）图f：总体分析法－限制全部6个自由度，无欠定位。5）图e：总体分析法－限制全部6个自由度，无欠定位。7分件分析法－支承板A、B组合限制3个自由度；支承钉C与D限制2个自由度，菱形销限制1个自由度，无过定位。zxy,,yz,x图1-31e）zlyzxABC分件分析法－V形块A、B组合限制4个自由度；V形块C与V形块A、B组合一起限制2个自由度，无过定位。xx,zyzy,,,ABCDzyxy图1-31f）MMT8解：结构不合理处1）磨削轴颈无越程槽；2）螺纹无倒角及退刀槽；3）2个键槽方向不一致。改进见图2-72（修改后），修改处用红线标出。机械制造工艺学习题解答（第二章）2-4试分析如图2-72所示零件有哪些结构工艺性问题，并提出正确的改进意见。图2-72A-A0.40.80.4AA0.40.80.4图2-72（修改后）MMT9解：1）粗基准选择Ⅰ孔（5点定位）和孔（1点定位）。2）精基准，两种选择：①选择主轴箱体安装面M和N；②选择顶面R及顶面2个工艺孔。详见2.7.2节。机械制造工艺学习题解答（第二章）2-5图2-73所示为车床主轴箱体的一个视图，其中Ⅰ孔为主轴孔，是重要孔，加工时希望余量均匀。试选择加工主轴孔的粗、精基准。图2-73l4l5l1l2l3ⅢⅡⅠMNRMMT10解：1）图a：粗基准－外圆柱面；精基准－孔＋端面A2）图b：粗基准－外圆A；精基准－孔B＋端面C3）图c：粗基准－不加工孔；精基准－孔B＋左端面2-6试分别选择图2-74所示各零件的粗、精基准（其中，图2-74a为齿轮零件简图，毛坯为模锻件；图2-74b为液压缸体零件简图，毛坯为铸件；图2-74c为飞轮简图，毛坯为铸件）a）b）c）图2-74BACMMT11解：重新安排如下1）在加工中心上加工－粗、精铣底面；（重新安装，以底面定位）粗、精铣顶面；粗、精铣两端面；粗镗、半精镗、精镗φ80H7孔和φ60H7孔。（注：可在其他机床上先加工好底面，再上加工中心，以底面定位加工其他面）2）在流水线上加工－粗刨、半精刨底面，留精刨余量；粗、精铣两端面；粗镗、半精镗φ80H7和φ60H7孔，留精镗余量；粗刨、半精刨、精刨顶面；精刨底面；精镗φ80H7和φ60H7孔。（注：更多情况是以铣代刨）2-9图2-75所示箱体零件的两种工艺安排如下：（1）在加工中心上加工－粗、精铣底面；粗、精铣顶面；粗镗、半精镗、精镗φ80H7孔和φ60H7孔；粗、精铣两端面。（2）在流水线上加工－粗刨、半精刨底面，留精刨余量；粗、精铣两端面；粗镗、半精镗φ80H7和φ60H7孔，留精镗余量；粗刨、半精刨、精刨顶面；精镗φ80H7和φ60H7孔；精刨底面。试分别分析上述两种工艺安排有无问题，若有问题需提出改进意见。图2-753.23.21.60.80.81.6MMT12解：列表计算（题2-11工序尺寸计算表）精磨工序最大余量：zmax=30.1－(30－0.013)=1.013(mm)精磨工序最大余量：zmin=(30.1－0.033)－30=0.067(mm)图2-760.22-11图2-76所示小轴系大量生产，毛坯为热轧棒料，经过粗车、精车、淬火、粗磨、精磨后达到图样要求。现给出各工序的加工余量及工序尺寸公差，见表2-26。毛坯的尺寸公差为±1.5mm。试计算工序尺寸，标注工序尺寸公差，计算精磨工序的最大余量和最小余量。题2-11工序尺寸计算表工序名称加工余量工序基本尺寸加工经济精度(IT)工序尺寸及公差精磨0.1307粗磨0.430＋0.1=30.18精车1.130.1＋0.4=30.510粗车3.430.5＋1.1=31.612毛坯31.6＋3.4=35±1.5工序名称加工余量工序公差粗车3.000.210精车1.100.052粗磨0.400.033精磨0.100.013表2-26加工余量及工序尺寸公差（mm）0013.030－0033.01.30－0052.05.30－021.06.31－5.135注：毛坯（棒料）直径为标准值，故粗车加工余量由计算得到。MMT13解：列表计算（题2-12工序余量计算表）机械制造工艺学习题解答（第二章）2-12欲在某工件上加工φ72.5＋0.03mm孔，其材料为45钢，加工工序：扩孔；粗镗孔；半精镗、精镗孔；精磨孔。已知各工序尺寸及公差如下：精磨—φ72.5＋0.03mm；精镗—φ71.8＋0.046mm；半精镗—φ70.5＋0.19mm；粗镗—φ68＋0.3mm；扩孔—φ64＋0.46mm；模锻孔—φ59＋1mm。试计算各工序加工余量及余量公差。000000－2题2-12工序余量计算表工序名称工序尺寸及公差加工余量余量公差精磨72.5－71.8＝0.70.03＋0.046＝0.076精镗71.8－70.5＝1.30.046＋0.19＝0.236半精镗70.5－68＝2.50.19＋0.3＝0.49粗镗68－64＝40.3＋0.46＝0.76扩孔64－59＝50.46＋3＝3.46模锻孔03.005.72046.008.7119.005.703.006846.00641259MMT14解：可测量尺寸x，见图2-77a。2-13在图2-77所示工件中，L1=70－0.025，L2=60－0.025，L3=20＋0.15，L3不便直接测量，试重新给出测量尺寸，并标注该测量尺寸的公差。－0.05000尺寸x、L1、L2、L3构成尺寸链（图2-77b），其中L3是封闭环，x、L2是增环，L1是减环。图2-77图2-77ax图2-77bxL3L2L1故测量尺寸：x＝30＋0.10由尺寸链基本尺寸公式L3＝(x+L2)－L1可求出：x＝30由尺寸链偏差计算公式ESL3＝(ESx+ESL2)－EIL10.15＝(ESx+0)－(-0.05)可求出：ESx＝0.1EIL3＝(EIx+EIL2)－ESL10＝(EIx－0.025)－(-0.025)可求出：EIx＝0MMT15解：1）测量尺寸x1，见图2-78a。2-14图2-78为某零件的一个视图，其中槽深为5+0.3mm，该尺寸不便直接测量，为检验槽深是否合格，可直接测量哪些尺寸？试标出它们的尺寸及公差。0图2-78图2-78ax2x1图2-78bx1RL0re尺寸x1、L0(槽深5+0.3)、R(孔半径30+0.025)、r(外圆半径45－0.05)和e(0±0.025孔与外圆偏心)构成尺寸链，其中L0是封闭环，e、r是增环，x1、R是减环，见图2-78b（注：尺寸链未按比例画）。000可求出：x1＝10－0.275－0.12）测量尺寸x2，见图2-78a。可求出：x2＝85－0.3－0.1尺寸x2、L0(槽深5+0.3)、d(外圆直径90－0.1)构成尺寸链，其中L0是封闭环，d是