机械制造工程学作业_机械制造工程学答案

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《机械制造工程学》作业

绪论

思考下列问题: 1．机械制造工业的发展历史和现状。2．机械制造工业在国民经济中的地位作用。3．本课程的主要任务和要求。

第1章

金属切削加工的基础知识

一、简答题

1.试述正交平面、法平面、假定工作平面和背平面的定义，并分析它们的异同点和用途。2.为什么基面、切削平面必须定义在主切削刃上的选定点处？

3.试述刀具的标注角度与工作角度的区别，为什么横向切削时，进给量f不能过大。

4.试分析图2-1所示钻孔时的切削层公称厚度、公称宽度及与进给量、背吃刀量的关系。

5.何谓直角切削和斜角切削？各有何特点？ 6.刀具切削部分材料必须具备那些性能？为什么？ 7.试按下列条件选择刀具材料或编号。⑴ 45钢锻件粗车； ⑵ HT200铸件精车； ⑶ 低速精车合金钢蜗杆； ⑷ 高速精车调质钢长轴； ⑸ 中速车削淬硬钢轴； ⑹ 加工冷硬铸铁。

A.YG3X

B.W18Cr4V

C.YT5

D.YN10

E.YG8

F.YG6X

G.YT30

二、分析计算题

图2-1

（要求标出假定主运动方1.试画出图2-2所示切断刀的正交平面参考系的标注角度o、o、Kr、Kr、o向vc、假定进给运动方向vf、基面Pr和切削平面Ps）

图2-2 图2-3

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2.绘制图2-3所示45弯头车刀的正交平面参考系的标注角度（从外缘向中心车端面）：o15，s0，6。o8，Kr45，o3.设外圆车刀的o15，s5，o8，Kr45，求f，p，f 及p。

4.如图2-4所示，镗孔时工件内孔直径为50mm，镗刀的几何角度为o10，s0，o8，Kr75。若镗刀在安装时刀尖比工件中心高h1mm，试检验镗刀的工作后角o。

图2-4 图2-5

5.如图2-5所示的车端面，试标出背吃刀量ap、进给量f、公称厚度hD、公称宽度bD。又若ap5mm，f0.3mm/r，Kr45，试求切削面积AD。

第2章

金属切削过程的基本规律

一、简答题

1.何谓积屑瘤？积屑瘤在切削加工中有何利弊？如何控制积屑瘤的形成？

2.车削细长轴时应如何合理选择刀具几何角度（包括Kr、s、o、o）？简述理由。

3.试说明被吃刀量ap和进给量f对切削温度的影响，并与ap和f对切削力的影响相比较，两者有何不同？ 4.增大刀具前角可以使切削温度降低的原因是什么？是不是前角越大切削温度越低？ 5.刀具磨损有几种形式？各在什么条件下产生？

6.何谓最高生产率耐用度和最低成本耐用度？粗加工和精加工所选用的耐用度是否相同，为什么？ 7.何谓工件材料切削加工性？改善工件材料切削加工性的措施有那些？ 8.切削液的主要作用是什么？切削加工中常用的切削液有哪几类？如何选用？ 9.前角和后角的功用分别是什么？选择前后、角的主要依据是什么？ 10.为什么高速钢刀具随主偏角的减小，刀具耐用度会提高？

11.选择切削用量的原则是什么？为什么说选择切削用量的次序是先选ap，再选f，最后选vc？

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二、分析计算题

用YT15硬质合金外圆车刀纵车b0.98GPa的30CrMo钢。车刀的几何参数为o15s0Kr75，、、前刀面带卷屑槽，r0.56mm，车削时切削用量为apfvc4mm0.4mm/r1.7m/s（102m/min）。⑴用指数经验公式计算三个切削分力并计算切削功率； ⑵用单位切削力和单位切削功率计算主切削力以及切削功率； ⑶分析、比较⑴和⑵所得结果。

第3章

机床与刀具

1.某机床主传动系统如图4-1所示，试写出主运动传动链的传动路线表达式和图示齿轮啮合位置时的运动平衡式（算出主轴转速）。2.试证明CA6140车床的机动

进给量f横0.5f纵。3.车圆柱面和车螺纹时，各需 要几个独立运动？

4.成形车刀重磨时应刃磨哪个 刀面，要求是什么？ 5.钻头横刃切削条件如何？为 什么在切削时会产生很大的6.铣削有哪些主要特点？可采性？

7.什么是顺铣和逆铣，顺铣有哪些特点？对机床进给机构有哪些要求？ 8.拉削加工有什么特点？

9.拉削方式（拉削图形）有几种？ 各有什么优缺点？ 10.滚刀常用的基本蜗杆造型有几种，制造方法是什么？ 11.砂轮的特性由哪些因素决定？

12.什么叫砂轮硬度，如何选择砂轮硬度？ 13.简述磨料粒度的表示方法。

14.齿轮常用加工方法有哪些？试分析滚齿机的切削运动。

轴向力？

用什么措施改进铣刀和铣削特

第4章

机械加工精度

一、简答题

1．什么是误差敏感方向？车床与镗床的误差敏感方向有何不同？

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2．加工误差根据其统计规律可分为哪些类型？有何特点？ 3．提高加工精度的主要措施有哪些？

二、分析计算题

1．在车床上车削一批小轴，经测量实际尺寸大于要求的尺寸从而必须返修的小轴数占24％，小于要求的尺寸从而不能返修的小轴数占2％，若小轴的直径公差T0.16mm，整批工件的实际尺寸按正态分布，试确定该工序的均方差，并判断车刀的调整误差为多少？

2．在车床上加工一长度为800mm，直径为600mm，材料为45钢的光轴。已知机床各部件的刚度分别为Kdj5104N/mm，Ktj4104N/mm，Kwz4104N/mm。加工时的切削力Fc600N，Fy0.4Fc。如图6-1所示，试计算在一次走刀后的轴向形状误差。

图6-1 3．加工一批工件的外圆，图纸要求尺寸为200.07mm，若加工尺寸按正态分布，加工后发现有8％的工件为废品，且其中一半废品的尺寸小于零件的下偏差，试确定该工序能达到的加工精度？

4．在三台车床上分别用两顶尖安装工件，如图6-2所示，各加工一批细长轴，加工后经测量发现1号车床产品出现腰鼓形，2号车床产品出现鞍形，3号车床产品出现锥形，试分析产生上述各种形状误差的主要原因。

图6-2 5．在卧式铣床上铣削键槽，如图6-3所示，经测量发现，靠工件两端深度大于中间，且中间的深度比调整的深度尺寸小，试分析产生这一误差的原因，及如何设法克服减小这种误差。

图6-3

第5章

机械加工表面质量

一、简答题

1．表面质量的含义包含那些主要内容？

2．产生磨削烧伤的原因有那些？如何避免磨削烧伤？

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3．引起表面残余应力的原因有那些？ 4．减少或消除内应力的措施有那些？

5．切削加工时可以采用哪些措施减小加工表面粗糙度？ 6．什么是表面冷作硬化？如何控制？

二、计算分析题

1．车削一铸铁零件的外圆表面，若进给量f0.5mm/r，车刀刀尖的圆弧半径r0.4mm，求能达到的加工表面粗糙度值。2．采用粒度号为30号的砂轮磨削钢件和采用粒度号为60号的砂轮磨削钢件，哪一种情况表面粗糙度值更小？ 3．机械加工对零件表面物理力学性能有什么影响？它们对产品质量有和影响？

4．如图7-1所示，壁厚不均匀铸件，在其薄壁处用宽度为C的单片铣刀铣开后铸件将如何变形？

图7-1

第6章

机械加工工艺规程的制订

一、简答题

1．如图5-1所示零件，单件小批生产时其机械加工工艺过程如下所述，试分析其工艺过程的组成{包括工序、工步、走刀、安装}。工艺过程：

①在刨床上分别刨削六个表面，达到图样要求； ②粗刨导轨面A，分两次切削； ③刨两越程槽； ④精刨导轨面A； ⑤钻孔； ⑥扩孔； ⑦铰孔；

⑧去毛刺。

图5-1

2．图5-2所示零件，毛坯为35mm棒料，批量生产时其机械加工工艺过程如下所述，试分析其工艺过程的组成。（要求同题1）

机械加工工艺过程：①在锯床上下料；②车一端面钻中心孔；③调头，车另一端面钻中心孔；④将整批工件靠螺纹一边都车至30mm；⑤调头车削整批工件的18mm外圆；⑥车20mm外圆；⑦在铣床上铣两平面，转90后铣另外两平面；⑧车螺纹、倒角。

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图5-2 3．某厂年产4105型柴油机1000台，已知连杆的备用率为，机械加工废品率为，试计算连杆的生产纲领，说明其生产类型及主要工艺特点。

4．试指出图5-3中结构工艺性方面存在的问题，并提出改进意见。

图5-3

5．图5-4所示为在两顶尖间加工小轴小端外圆及台肩面2的工序图，试分析台肩面2的设计基准、定位基准及测量基准。

图5-4 6．试分析说明图5-5中各零件加工主要表面时定位基准（粗、精）应如何选择？

图5-5

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7．为保证工件上两个主要表面的相互位置精度（如图5-6中A、B面平行度要求）。若各工序之间无相关误差，并仅从比较各种定位方式入手，在拟订工艺方案，选择定位基准时，一般可以采取下列的定位方式：①基准重合加工；②基准统一加工（分两次安装）；③不同基准加工；④互为基准加工；⑤同一次安装加工。试按照获得相互位置精度最有利的条件，顺序写出五种定位方式的先后次序，并简要说明理由。

图5-6

8．在成批生产的条件下，加工图5-7所示零件，其工艺路线如下：①粗、精刨底面；②粗、精刨顶面；③在卧式镗床上镗孔。i粗镗、半精镗、精镗孔；ii将工作台准确地移动(800.03)mm后粗镗、半精镗、精镗60H7孔。

试分析上述工艺路线有何不合理之处，并提出改进方案。

9．试说明划分加工阶段的理由。

10．试拟订图5-8所示零件的机械加工工艺路线（包括工序号、工序内容、加工方法、定位基准及加工设备）。已知毛坯材料为灰铸铁（孔未铸出），成批生产。

图5-7

图5-8

11．试拟订图5-9所示零件的机械加工工艺路线（要求同题10）。已知毛坯材料为灰铸铁，中批生产。

12．何谓工艺成本？工艺成本由哪些具体部分组成？

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图5-9

二、分析计算题

0.051．若在立钻上用浮动夹头铰削320mm的内孔，铰削前为精镗。设精镗的尺寸公差为0.2mm，精镗的粗糙度Ra0.002mm，精镗的表面破坏层深度Sa0.003mm，试确定铰孔的余量及镗孔的尺寸。

0.032．某零件上有一孔600mm，表面粗糙度Ra1.6m，孔长60mm，材料为45钢，热处理淬火为HRC42，毛坯为锻件。设孔的加工工艺过程是：①粗镗；②半精镗；③热处理；④磨孔。试求各工序尺寸及其偏差。

3．单件加工如图5-10所示工件（材料为45钢），若底平面已加

0.03工好，现欲加工上平面，其尺寸为80，表面粗糙度为0.05mm若平面的加工工艺过程是：粗铣精铣粗磨精Ra0.4m，磨，试求各工序尺寸及其偏差。

图5-10

4．加工如图5-11所示工件时，图纸要求保证尺寸(60.1)mm，因这一尺寸不便直接测量，只好通过度量尺寸L来间接保证，试求工序尺寸L及其上下偏差。

图5-11

图5-12

0.0185．图5-12所示为活塞零件图（图中只标注了有关尺寸），若活塞销孔540mm已加工好，现欲精车活塞顶面，在试切调刀时，需测量尺寸A2，Page 8 of 17

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试求工序尺寸A2及其上下偏差。

0.26．加工图5-13所示零件，为保证切槽深度的设计尺寸50的要求，切槽时以端面1为测量基准，控制孔深A。试求工序尺寸A及其上下偏差。

7．图5-14所示为轴套零件，在车床上已加工好外圆、内孔及各面，现许在铣床上铣出右端槽，并保证尺寸50及0.06mm260.2mm，求试切调刀时的度量尺寸H、A及其上下偏差。

图5-13

8．图5-15所示为箱体零件（图中只标注了有关尺寸），试分析计算：

⑴若孔O1、O2分别都以M面为基准镗孔时，试标注两镗孔工序的工序尺寸；

⑵检验孔距时，因(800.08)mm不便于测量，故选测量尺寸A1，试求工序尺寸A1及其上下偏差； ⑶若实测尺寸A1超差了，能否直接判断该零件为废品？

图5-14

图5-15

0.0210.039．图5-16所示衬套，材料为20钢，300mm内孔表面要求磨削后保证渗碳层深度0.80mm，试求：

⑴磨削前精镗工序的工序尺寸及偏差；

⑵精镗后热处理时渗碳层的深度尺寸及偏差；

图5-16

图5-17 10．图5-17所示叶片泵传动轴的工艺过程如下：①粗车外圆至260；②精车外圆至25.30；③0.084mm0.28mm划键槽线；④铣键槽深度至尺寸A；⑤渗碳深度t，淬火HRC56～62；⑥磨外圆至尺寸250，要求保0.14mm证渗碳层深度0.9～1.1mm。试求：

⑴计算铣键槽时的槽深尺寸A及其偏差；

⑵渗碳时应控制的工艺渗碳层深度t及其偏差。

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11．图5-18（a）所示为轴套零件简图（图中只标注了有关的轴向尺寸），按工厂资料，其工艺过程的部分工序如图5-18（b）所示：工序Ⅴ，精车小端外圆、端面及台肩；工序Ⅵ，钻孔；工序Ⅶ，热处理；工序Ⅷ，磨孔及底面；工序Ⅸ，磨小端外圆及肩面。试求工序尺寸A、B及其偏差。

图5-18 12．某零件的加工路线如图5-19所示：工序Ⅰ，粗车小端外圆、轴肩及端面；工序Ⅱ，车大端外圆及端面；工序Ⅲ，精车小端外圆、轴肩及端面。

试校核工序Ⅲ精车小端外圆的余量是否合适？若余量不够应如何改进？

图5-19 13．图5-20（a）所示箱体简图中已标注了有关的尺寸，按工厂资料，该零件加工的部分工序草图如图5-20（b）所示（工件以底面及其上两销孔定位）。试求精镗时的工序尺寸A及其上下偏差。

图5-20

14．图5-21（a）所示为某零件简图，其部分工序如图5-21（b）、（c）、（d）所示。试校核工序图上所标注的工序尺寸及偏差是否正确？如不正确应如何改正？

图5-21

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第7章

机械装配工艺基础

一、简答题

1．说明装配尺寸链中组成环、封闭环、协调环和公共环的含义？ 2．保证机器或部件装配精度的主要方法有几种？

3．极值法解尺寸链与概率法解尺寸链有何不同？各用于何种情况？

4．何谓修配法？其适用的条件是什么？采用修配法获得装配精度时，选取修配环的原则是什么？若修配环在装配尺寸链中所处的性质（指增环或减环）不同时，计算修配环尺寸的公式是否相同？为什么？ 5．何谓分组装配法？其适用的条件？如果相配合工件的公差不等，采用分组互换法将产生什么后果？ 6．何谓调整法？可动调整法、固定调整法和误差抵消调整法各有什么优缺点？

7．制定装配工艺规程的原则及原始资料是什么？制定装配工艺的步骤是什么？

二、分析计算题 1．图8-1所示为CA6140车床主轴法兰盘装配图，根据技术要求，主轴前端法兰盘与床头箱端面间保持间隙在0.38～0.95mm范围内，试查明影响装配精度的有关零件上的尺寸，并求出有关尺寸的上下偏差。

图8-1

～1.75mm之间范围2．图8-2所示为齿轮箱部件，根据使用要求，齿轮轴肩与轴承端面间的轴向间隙应在1内。若已知各零件的基本尺寸为、A250mm、A3A45mm、A4140mm。试确定这些尺寸的公差及偏差。

图8-2

图8-3 3．图8-3所示为主轴部件，为保证弹性挡圈能顺利装入，要求保持轴向间隙为A000.05mm。已知：

0.42A132.5mm、A235mm、A32.5mm试计算确定各组成零件尺寸的上、下偏差。

0.154．图8-4所示为键槽与键的装配简图。其尺寸是A120mm、A220mm、A000.05mm。

⑴当大批生产时，采用完全互换法装配，试求各组成零件尺寸的上下偏差；

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⑵当小批量生产时，采用修配法装配，试确定修配的零件并求出各有关零件尺寸的公差。

图8-4

图8-5

图8-6 5．图8-5所示为某一齿轮机构的局部装配图。装配后要求保证轴右端与右端轴承端面之间的间隙在0.05～0.25mm内，试用极值法和概率法计算各组成环的尺寸公差及上下偏差，并比较两种方法的结果。

6．查明图8-6所示立式铣床总装时，保证主轴回转轴线与工作台面之间垂直度精度的尺寸链。

第8章

工件的安装与夹具

一、简答题

1．应用夹紧力的确定原则，分析图9-1所示夹紧方案，指出不妥之处并加以改正。

图9-1 2．根据六点定位原理，分析图9-2所示各定位方案中各定位元件所消除的自由度。

图9-2 3．根据六点定位原理，分析图9-3所示各定位方案中各定位元件所消除的自由度。如果属于过定位或欠定位，请指出可能出现什么不良后果，并提出改进方案。

4．如图9-4所示，根据工件加工要求，确定工件在夹具中定位时应限制的自由度。

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图9-3

图9-4

二、分析计算题

1．工件定位如图9-5所示，欲加工C面，要保证尺寸(200.1)mm，试计算该定位方案能否满足精度要求？若不能满足时应如何改进？

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图9-5

图9-6 2．如图9-6所示，工件以A、B面定位加工孔10H7，试计算尺寸(120.1)mm和(300.1)mm的定位误差。

3．如图9-7所示，在工件上铣一键槽，其要求见图示，试计算各方案在尺寸4500.2mm及槽宽对称度方面的定位误差，并分析哪种定位方案正确？有无更好的定位方案，试绘草图说明。

图9-7

4．工件如图9-8（a）所示，加工两斜面，保证尺寸A，试分析哪个定位方案精度高？有无更好的方案？（V型块夹角90，侧面定位引起的歪斜忽略不计）

05．在阶梯轴上铣键槽，要求保证尺寸H、L。毛坯尺寸D6000.14mm，d400.1mm，D对于d的同轴度公差为0.04mm，定位方案如图9-9所示。试求H、L的定位误差。

6．在轴上铣一平面，工件定位方案如图9-10所示，试求尺寸A的定位误差。

7．工件定位如图9-11所示。若定位误差控制在工件尺寸公差的1/3内，试分析该定位方案能否满足要求？若达不到要求，应如何改进？并绘图表示。

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图9-8

图9-9

图9-10

图9-11 8．一批工件如图9-12所示，以圆孔20H7(000.021

0.007)mm用芯轴20h6(0.020)mm定位，在立式铣床上用顶尖顶住芯轴铣槽。其中外圆40h6(0.013)mm、20H7内孔及两端面均已加工合格，外圆对内孔的径向跳动在0.02mm之内。要保证铣槽的主要技术要求为: ⑴槽宽b为12h9(00.043)； ⑵槽距端面尺寸为20h12(0.21)； 0Page 15 of 17

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⑶槽底位置尺寸为34.8h11(00.16)；

⑷槽两侧对外圆轴线的对称度公差为0.1mm。试分析其定位误差对保证各项技术要求的影响。

图9-12

0O，并保9．工件尺寸如图9-13（a）所示，4000.03mm与350.02mm的同轴度公差为0.02mm。欲钻孔证尺寸300（加工时工件的轴线处于水平位置，V块夹角0.11mm。试分析图示各种定位方案的定位误差。90）

图9-13 10．有一批工件，如图9-14（a）所示。采用钻模钻削工件上5mm和8mm两孔，除保证图纸要求外，还要求保证两孔连心线通过600.1mm的轴线，其对称度公差为0.08mm。现采用图（b）、（c）、（d）所示三

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种定位方案，若定位误差不得大于工序公差的1/2。试问这三种定位方案是否都可行？（90）

图9-14

11．工件定位如图9-15所示，采用一面两孔定位，两定位销垂直放置。

0.5现欲在工件上钻两孔O3和O4，要保证尺寸500mm；若定位误差只能占工序公差的1/2。试设计该一面两孔定位方案，确定两销中心距及公差（按ld1/4LD选取），圆柱销直径及公差（按f7选取），菱形销直径及公差，并计算确定该方案能否满足两孔O3和O4的位置精度要求？若不能满足要求时，应如何采取措施？

图9-15

12．图9-16所示为阶梯轴在双V形块上定位，钻孔D及铣半月形键槽。已知d13500.17mm，0.025mm。若不计V形块的制造误差，试计算A1和A2d2350.050mm，L180mm，L230mm，L3120的定位误差。

图9-16

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