机械制造工艺学第三版王先奎习题解答第三章

MMT1机械制造工艺学习题解答（第三章）3-1分析图3-90所示定位方案：①指出各定位元件所限制的自由度；②判断有无欠定位或过定位；③对不合理的定位方案提出改进意见。①V形块A、B组合限制4个自由度；V形块C本身限制2个自由度，与V形块A、B组合一起限制2个自由度yxyx,,,zy,zz,②无欠定位，无过定位1）图a过三通管中心O点打一孔，使孔轴线与管轴线Ox、Oz垂直相交解：图3-90a）ABCMMT2机械制造工艺学习题解答（第三章）图3-90b）2）图b车外圆，保证外圆与内孔同轴①心轴限制4个自由度；端面限制3个自由度。yxyx,,,yxz,,②无欠定位，存在过定位，2个自由度被重复限制。yx,③改进1：加球面垫圈（图3-90b1）。图3-90b1）图3-90b2）解：改进2：改成可胀心轴（图3-90b2）。MMT3机械制造工艺学习题解答（第三章）3）图c车阶梯轴外圆②无欠定位，存在过定位，4个自由度被重复限制。yxyx,,,③改进1：去掉前顶尖（图3-90c1）。图3-90c）①三爪卡盘限制4个自由度；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。zyx,,yx,yxyx,,,zxoy图3-90c1）图1-31c2）zxoy解：改进2：去掉三爪卡盘，改成改成前后顶尖＋拨盘（图3-90c2）。注：此种方法仅适于粗加工（仍存在过定位），不适于精加工。MMT4机械制造工艺学习题解答（第三章）4）图d在圆盘零件上钻孔，保证孔与外圆同轴②无欠定位，存在过定位，自由度被重复限制。（可能出现问题，见图3-90d1）y③改进：活动V形块改为平压块（图3-90d2）。图3-90d）①大平面限制3个自由度；固定V形块限制2个自由度；活动V形块限制1个自由度。yx,yxz,,y图3-90d1）图1-31d2）解：MMT5机械制造工艺学习题解答（第三章）5）图e钻铰连杆零件小头孔，保证小头孔与大头孔之间的距离及两孔的平行度①大平面限制3个自由度；短圆柱销限制2个自由度；固定V形块限制2个自由度（其中可认为与圆柱销一起限制）。yx,yxz,,yx,zy③改进：活动V形块改为活动V形块（图3-90e1）。②无欠定位，存在过定位，自由度被重复限制。x图3-90e）图1-31e1）解：MMT63-2分析图3-91所示加工中零件必须限制的自由度，选择定位基准和定位元件，并在图中示意画出；确定夹紧力作用点的位置和作用方向，并用规定的符号在图中标出。解：机械制造工艺学习题解答（第三章）图3-91a）1）必须限制的自由度－yx,2）选择定位基准－球面。定位元件－锥孔座，如图3-91a1所示。3）夹紧力方向与作用点如图3-91a1所示。zyFF图3-91a1）（1）图a过球心打一孔。MMT7（2）图b加工齿轮坯两端面，保证尺寸A及两端面与内孔的垂直度。解：机械制造工艺学习题解答（第三章）图3-91b）1）必须限制的自由度－yxzyx,,,,2）选择定位基准－孔。定位元件－小锥度心轴，如图3-91b1所示；或可胀心轴，如图3-91b2所示。3）夹紧力方向与作用点如图3-91b1和b2所示。图3-91b2）zxoy图3-91b1）zxoy1:2000FF注：上述两种定位方式没有限制x方向移动自由度，该自由度要靠移动刀具（两把刀同时切削两端面）确定。使用可胀心轴，可以增加一端面限制x方向移动自由度，但此时只能一把刀，车一个端面。MMT图3-91c2）8（3）图c在小轴上铣槽，保证尺寸H和L。解：机械制造工艺学习题解答（第三章）1）必须限制的自由度－zxzy,,,2）选择定位基准－外圆＋左端面定位元件－V形块＋顶销，如图3-91c1（或图3-91c2）所示。3）夹紧力方向与作用点如图3-91c1和图3-91c2所示。图3-91c1）FFF图3-91c）MMT图3-91d2）9（4）图d过轴心打通孔，保证尺寸L。解：机械制造工艺学习题解答（第三章）1）必须限制的自由度－zxyx,,,2）选择定位基准－外圆＋台肩面。定位元件－V形块＋V形块本身端面，如图3-91d1所示；或平口钳，如图3-91d2所示。3）夹紧力方向与作用点如图3-91d1和图3-91d2所示。图3-91d）图3-91d1）FFFMMT10（5）图e在支座零件上加工两通孔，保证尺寸A和H。解：机械制造工艺学习题解答（第三章）1）必须限制的自由度－zyxzx,,,,2）选择定位基准－左端面（3点）＋底面（2点）＋大孔（1点）定位元件－支承板＋支承钉＋菱形销，如图3-91e1所示。3）夹紧力方向与作用点如图3-91e1所示。F图3-91e）z图3-91e1）zyxMMT113-3在图3-92所示套筒零件上铣键槽，要求保证尺寸54－0.14mm。现有三种定位方案，分别如图3-92b、c、d所示。试计算三种不同定位方案的定位误差，并从中选择最优方案（已知内孔与外圆的同轴度公差不大于0.02mm）。0解：b）尺寸54：ΔDW1=0.2×Td1=0.2×0.1=0.02c）尺寸54：ΔDW1=(Dmax－d2min)+0.5×Td1=0.06+0.05=0.11d）尺寸54：ΔDW1=0显然b）为最优方案。c）图3-92a）b）d）对称度：ΔDW2=0对称度：ΔDW2=(Dmax－d2min)=0.06对称度：ΔDW2=Td1/2=0.05MMT123-4图3-93所示齿轮坯，内孔和外圆已加工合格（d=80－0.1mm，D=35+0.025mm），现在插床上用调整法加工内键槽，要求保证尺寸H=38.5+0.2mm。试分析采用图示定位方法能否满足加工要求（要求定位误差不大于工件尺寸公差的1/3）。若不满足，应如何改进？（忽略外圆与内孔的同轴度误差）000解：1）计算定位误差：此值已大于工件尺寸公差的1/3，需要改进。图3-93工序基准为AO点（外圆中心）在垂直方向上的变动量（基准位置误差）：ΔDW1=0.7×0.1=0.0707A点相对于O点的变动量（基准不重合误差）：ΔDW2=0.5×TD=0.5×0.025=0.0125A点在垂直方向上的变动量，即定位误差等于上述两项误差之和：ΔDW=ΔDW1＋ΔDW2=0.0707＋0.0125=0.083OAMMT133-4（续）2）改进：改进①：使用三爪卡盘定位夹紧（图3-93a）。此时定位误差：ΔDW1=0＋0.0125=0.0125，满足要求。改进②：采用活动“假销”定位（图3-93b，销子直径）。0015.035此时定位误差：ΔDW2=(0.015+0.025)+0.125=0.0525，满足要求。图3-93a）0015.035图3-93b）注：还有其他改进方法，如将V形块转90°或45°放置，也可以将定位误差减小到尺寸公差的1/3。但此时会引起键槽对内孔对称度误差的较大，故不宜采用。（方案②也存在此问题）MMT图3-94a）143-5图3-94所示零件，锥孔和各平面均已加工好，现在铣床上铣键宽为b－Δb的键槽，要求保证槽的对称线与锥孔轴线相交，且与A面平行，并保证尺寸h－Δh。试问图示定位方案是否合理？如不合理，如何改进？000解：图3-94zxyx1）大平面限制3个自由度；锥销限制5个自由度；两个档销限制2个自由度，存在过定位。yxz,,zy,yxzyx,,,,2）改进：①将锥销改为浮动锥销，使其只限制2个自由度；②将档销改为浮动档销，使其只限制自由度。见图3-94a。yx,zMMT2）改进：在工件一边上施加作用力，使工件孔与定位销保持单边接触（如图示）153-6图3-95所示零件，用一面两孔定位加工A面，要求保证尺寸18±0.05mm。若两销直径为φ16－0.01mm，试分析该设计能否满足要求（要求工件安装无干涉，且定位误差不大于工件加工尺寸公差的1/2。若满足不了，提出改进办法。－0.020解：，此时转角定位误差：图3-950286.080204.004.0tan2tan1min2max2min1max11DWLdDdD由此引起的加工误差：06.00286.0tan1201JG此值已大于加工误差。1）两销直径为φ16－0.01，两销中心距为80±0.015，不会发生干涉，此时转角定位误差：－0.02F0072.080201.001.0tan2tan1min2max2min1max11DWLdddd由此引起的加工误差：此值小于加工误差的1/2。015.00072.0tan1201JGMMT16机械制造工艺学习题解答（第三章）3-7指出如图3-96所示各定位、夹紧方案及结构设计中不正确的地方，并提出改进意见。改进：去掉三爪卡盘，改成改成前后顶尖＋拨盘（图3-96a1）。图3-96a1）zxoy解：三爪卡盘限制4个自由度；后顶尖限制2个自由度。yxyx,,,yx,2个自由度被重复限制，存在过定位，会引起工件或夹具变形，影响加工精度。yx,图3-96a）zxoy图3-96aMMT17机械制造工艺学习题解答（第三章）改进：1）使夹紧螺钉轴线与支承钉对齐；2）夹紧螺钉头部装压块（图3-96b1）。解：1）夹紧力作用点位置不当，会产生颠覆力矩，使工件发生翻转。2）夹紧螺钉拧紧过程中，其端部与工件之间摩擦可能会破坏工件定位。图3-96b）图3-96b图3-96b1）MMT改进：右面V形块改为活动V形块，并在x方向施加夹紧力。1）存在过定位（x轴移动被重复限制）。2）夹紧力W会引起工件变形，加工后变形恢复，影响精度。18解：图3-96c图3-96c）zyxx改进：1）顶销A、B做成浮动结构。1）顶销A、B不能同时压紧工件。2）压板C右端开口太长，需整个螺母退出后，才能打开。解：图3-96d）图3-96d2）压板C右端开口缩短，使螺母松开一点就能打开。MMT193-8用鸡心夹头夹持工件车削外圆，如图3-97所示。已知工件直径d=69mm（装夹部分与车削部分直径相同），工件材料为45钢，切削用量为ap=2mm，f=0.5mm/r。摩擦系数取μ=0.2，安全系数取k=1.8，α=90°。试计算鸡心夹头上夹紧螺栓所需作用的力矩为多少？4）根据螺旋夹紧力计算公式1）计算切削力：解：)N(3151115.02265075.0FcncyxpFccKvfaCF2）切削力矩：3151×d/23）设鸡心卡螺钉夹紧力为Fj，则A、B点的正压力为0.707F，作用在工件上的摩擦力矩为：Mf=(1+2×0.707)F×μ×d/2=0.2414×F×d；此力矩除以安全系数后应与切削力矩平衡：0.2414×F×d/k=3151×d/2可得：F=11748(N)4.32.07)95.1228.2tan(4.7tan)tan(2/x210xjSMLFrdLFF可求出作用在夹紧螺栓上的力矩：MS=39943(N·mm)≈40(N·m)图3-97ABMMT20机械制造工艺学习题解答（第三章）解：做出几何图形，见图3-98a。3-9图3-98所示为一斜孔钻模，工件上斜孔的位置由尺寸A、B及角度α确定。若钻模上工艺孔中心至定位面的距离为H，试确定夹具上调整尺寸x的数值。图3-98图3-98axBααsincos)(BHAx由图可见：MMT21a）b）图3-993-10图3-99所示钻模用于加工图3-99a所示工件上的两φ8+0.036mm孔，试指出该钻模设计不当之处（图3-99b）03.23.2②⑤①③④⑥⑦⑧⑨MMT22①钻套太长，没有必要，且需使用特制加长钻头和铰刀②钻套不宜安装在夹紧元件上，无法保证钻套位置精度；夹紧过程可能破坏工件定位③钻模板不宜与夹具体做成一体；夹紧力作用在钻模板上，会引起钻模板变形，影响导向精度④快换钻套不能直接装在夹具体上（