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机械制造技术习题及解答20130504


机械制造技术习题及解答
第一章 金属切削基本知识
1-1 什么是切削用量三要素?什么是切削层参数?它们之间有什么关系? 答:切削用量三要素:切削速度 Vc、进给量 f、背吃刀量 ap。 切削层参数:切削层公称厚度 hD ,切削层公称宽度 bD ,切削层公称横截面积 AD

hD ? f sin ? r , bD ? a p / sin ?

r

, AD ? hD bD ? fa p

1-2 确定外圆车刀切削部分几何形状最少需要几个基本角度?试划图标出这些基本角 度。 答:前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角、副后角。

1-3 刀具切削部分的材料必须具备哪些性能? 答: (1)较高的硬度和耐磨性 (2)足够的强度和韧性 (3)较高的耐热性 (4)良好的导热性和耐热冲击性能 (5)良好的工艺性 1-4 常用的硬质合金有哪几类? 答: 1)YG(K)类,即 WC-Co 类硬质合金 2)YT(P)类,即 WC-TiC-Co 类硬质合金 3) YW(M)类,即 WC-TiC-TaC-Co 类硬质合金

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第二章

金属切削基本理论

2-1 什么是积屑瘤?它对加工过程有什么影响?如何控制积屑瘤的产生? 答: 在切削速度不高而又能形成连续性切屑的情况下, 加工一般钢料或其它塑性材 料时, 常在前刀面切削处粘有剖面呈三角状的硬块。 其硬度通常是工件材料硬度的 2~3 倍, 能够代替切削刃进行切削。这部分冷焊在前刀面的金属称为积屑瘤。 积屑瘤对切削过程的影响:1)实际前角增大。它加大了刀具的实际前角,可使切削力 减小,对切削过程起积极的作用。积屑瘤愈高,实际前角愈大。2)使加工表面粗糙度增大。 积屑瘤的底部则相对稳定一些, 其顶部很不稳定, 容易破裂, 一部分连附于切屑底部而排出, 一部分残留在加工表面上, 积屑瘤凸出刀刃部分使加工表面切得非常粗糙, 因此在精加工时 必须设法避免或减小积屑瘤。3)对刀具寿命的影响。积屑瘤粘附在前刀面上,在相对稳定 时,可代替刀刃切削,有减少刀具磨损、提高寿命的作用。但在积屑瘤比较不稳定的情况下 使用硬质合金刀具时,积屑瘤的破裂有可能使硬质合金刀具颗粒剥落,反而使磨损加剧。 控制积屑瘤的主要方法有:1)降低切削速度,使温度较低,粘结现象不易发生;2)采 用高速切削,使切削温度高于积屑瘤消失的相应温度;3)采用润滑性能好的切削液,减小 摩擦;4)增加刀具前角,以减小切屑与前刀面接触区的压力;5)适当提高工件材料硬度, 减小加工硬化倾向。 2-2 试述影响切削变形的主要因素及影响规律。 答:1)工件材料:工件材料强度和硬度越大,变形系数越小,即切屑变形越小; 2)刀具几何参数:刀具几何参数中影响最大的是前角。刀具前角 γo 越大,剪切角 φ 变大,变形系数就越小; 3)切削用量:a 无积屑瘤的情况--切削速度 vc 越高,变形系数越小; 进给量 f 越大,hD 增大,前刀面上的 σav 增大,摩擦系数减小,剪切角 φ 加大,变形系数越小。a 有积屑瘤的 情况-- vc 通过积屑瘤前角 γb(即实际工作前角 γoe)来影响变形系数;背吃刀量 ap 对变形系数 基本无影响。 2-3 常见的切屑形态有哪几种?它们在什么情况下生成? 答:1)带状切屑 它的内表面光滑,外表面毛茸。加工塑性金属材料(如碳素钢、合金钢、铜和铝合金) , 当切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大时,一般常得到这类切屑。它的切削过程平 衡,切削力波动较小,已加工表面粗糙度较小。 2) 挤裂切屑 这类切屑与带状切屑不同之处在外表面呈锯齿形, 内表面有时有裂纹。 这种切屑大多在 切削黄铜或切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时产生。 2) 单元切屑

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如果在挤裂切屑的剪切面上,裂纹扩展到整个面上,则整个单元被切离,成为梯形的单 元切屑,切削铅或用很低的速度切削钢时可得到这类切屑。 4) 崩碎切屑 这是属于脆性材料(如铸铁、黄铜等)的切屑。这种切屑的形状是不规则的,加工表面 是凸凹不平的。从切削过程来看,切屑在破裂前变形很小,和塑性材料的切屑形成机理也不 同。它的脆断主要是由于材料所受应力超过了它的抗拉极限。加工脆硬材料,如高硅铸铁、 白口铁等,特别是当切削厚度较大时常得到这种切屑。 2-4 怎样对屑形态进行控制?

答:1)采用断屑槽;2)改变刀具角度;3)调整切削用量。 2-5 影响切削力的主要因素有哪些?试论述其影响规律。

答: 实践证明,切削力的影响因素很多,主要有工件材料、切削用量、刀 具几何参数、刀具材料刀具磨损状态和切削液等。
1)工件材料 (1)硬度或强度提高,剪切屈服强度增大,切削力增大。 (2)塑性或韧性提高,切屑不易折断,切屑与前刀面摩擦增大,切削力增大。 2)切削用量 (1)背吃刀量(切削深度)ap、进给量增大,切削层面积增大,变形抗力和摩擦力增 大,切削力增大。 (2)切削速度 vc :加工塑性金属时,切削速度 Vc 对切削力的影响规律如同对切削变 形影响一样,它们都是通过积屑瘤与摩擦的作用造成的。切削脆性金属时,因为变形和摩擦 均较小,故切削速度 Vc 改变时切削力变化不大。 3)刀具几何角度 (1)前角:前角增大,变形减小,切削力减小。 (2)主偏角:主偏角 Kr 在 30 -60°范围内增大,由切削厚度 hD 的影响起主要作用, 使主切削力 Fz 减小;主偏角 Kr 在 60°-90°范围内增大,刀尖处圆弧和副前角的影响更为 突出, 故主切削力 Fz 增大。 (3)刃倾角 λs:λs 对 Fz 影响较小,但对 Fx、Fy 影响较大。 λs 由正向负转变,则 Fx 减小、Fy 增大。 4)其它因素 (1)刀具棱面:应选较小宽度,使 Fy 减小。 (2)刀具圆弧半径:增大,切削变形、摩擦增大,切削力增大。 (3)刀具磨损:后刀面磨损增大,刀具变钝,与工件挤压、摩擦增大,切削力增大。 2-6 影响切削温度的主要因素有哪些?试论述其影响规律。
°

答:1)切削用量的影响
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切削用量是影响切削温度的主要因素。 切削速度对切削温度影响最大, 随切削速度的提 高,切削温度迅速上升。进给量对切削温度影响次之,而背吃力量 ap 变化时,散热面积和 产生的热量亦作相应变化,故 ap 对切削温度的影响很小。 2)刀具几何参数的影响 切削温度 θ 随前角 γo 的增大而降低。这是因为前角增大时,单位切削力下降,使产生 的切削热减少的缘故。但前角大于 18° ~20° 后,对切削温度的影响减小,这是因为楔角变小 而使散热体积减小的缘故。 主偏角 Κr 减小时,使切削宽度 hD 增大,切削厚度 hD 减小,因此,切削变形和摩擦增 大,切削温度升高。但当切削宽度 hD 增大后,散热条件改善。由于散热起主要作用,故随 着主偏角 kr 减少,切削温度下降。 负倒棱宽度及刀尖圆弧半径的增大, 会使塑性变形区的塑性变形增大, 但另一方面这两 者都能使刀具的散热条件有所改善,传出的热量也有所增加,两者趋于平衡,所以对切削温 度影响很小。 3)工件材料的影响 工件材料的强度 (包括硬度) 和导热系数对切削温度的影响是很大的。 工件材料强度 (包 括硬度)增大时,产生的切削热增多,切削温度升高。工件材料的导热系数则直接影响切削 热的导出。 4)刀具磨损的影响 在后刀面的磨损值达到一定数值后,对切削温度的影响增大;切削速度愈高,影响就愈 显著。合金钢的强度大,导热系数小,所以切削合金钢时刀具磨损对切削温度的影响,就比 切碳素钢时大。 5)切削液的影响 切削液对切削温度的影响,与切削液的导热性能、比热、流量、浇注方式以及本身的温 度有很大的关系。从导热性能来看,油类切削液不如乳化液,乳化液不如水基切削液。 2-7 试分析刀具磨损四种磨损机制的本质与特征,它们各在什么条件下产生?

答:1)硬质点划痕
在各种切削速度下,刀具都存在磨料磨损。尤其在低速切削时,磨料磨损便成为刀具磨 损的主要原因。一般可以认为磨料磨损量与切削路程成正比。 2)冷焊粘结 在切削过程中,由于刀具与工件材料的摩擦面上具备高温、高压和新鲜表面的条件,极 易发生粘结。各种刀具材料都会发生冷焊粘结。例如,用硬质合金刀具切削钢件时,在形成 不稳定积屑瘤的条件下,切削刃可能很快就因粘结磨损而损坏。在中、高切削速度下,当形 成不稳定积屑瘤时,粘结磨损最为严重。刀具与工件材料的硬度比愈小,相互间的亲和力愈 大,粘结磨损就愈严重。刀具的表面刃磨质量差,亦会加剧粘结磨损。 3)扩散磨损 扩散磨损成为硬质合金刀具主要磨损原因之一。 自 800° C 开始, 硬质合金中的 Co、 C、W 等元素会扩散到切屑中而被带走。同时切屑中的 Fe 也会扩散到硬质合金中,使 WC

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等硬质相发生分解,形成低硬度、高脆性的复合碳化物。由于 Co 的扩散,会使刀具表面上 WC、TiC 等硬质相的粘结强度降低,因此加速刀具的磨损。 4) 化学磨损 化学磨损主要发生于较高的切削速度条件下。 2-8 什么是刀具的磨钝标准?制订刀具磨钝标准需要考虑哪些因素? 答:刀具磨损到一定限度就不能继续使用。这个磨损限度称为磨钝标准。刀具的磨钝标 准:1)ISO 标准。ISO 标准统一规定以 1/2 背吃刀量处的后刀面上测定的磨损带宽度 VB 作 为刀具的磨钝标准。2)自动化作业标准。自动化生产中的精加工刀具,则常以沿工件径向 的刀具磨损尺寸作为刀具的磨钝标准,称为径向磨损量 NB。 2-9 什么是刀具寿命和刀具总寿命? 刀具寿命是指一把刃磨好的新刀从投入使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间。 刀具寿命乘以刃磨次数,就得到刀具总寿命。

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第三章 机械加工工艺的基本知识
3-1 解释下列名词 (1)工序:一个或者一组工人在一个工作地点,对一个或者同时对几个工件所连续完成 的那部分工艺工程 (2)工步:在加工表面、切削刀具和切削用量(仅指转速和进给量)都不变的情况下。 所连续完成的那部分工艺过程。 (3)安装:工件在机床或者夹具中定位并夹紧的过程。 3-2 机械加工工艺规程有什么作用?有哪些种类?各用于什么场合。 答: (1)工艺规程的作用:工艺规程是指导生产的主要技术文件;工艺规程是组织生产 和管理的基本依据;工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料。 (2)种类有:机械加工工艺过程卡片,机械加工工艺卡,机械加工工序卡。 工序卡多用于大批量生产或成批生产中比较重要的零件。 3-3 某厂年产 295 柴油机 2000 台,已知连杆的备品率为 20%,机械加工废品率为 1%, 试计算连杆的年生产纲领,并说明其生产类型及工艺特点。 解: N= Q ? N (1 ? ? )(1 ? ? ) Q = 2000 ? 2 ? (1 ? 20%)(1 ? 1%) =4848 件 该连杆属于中型机械的轻型零件。年生产纲领约 5000 件,按生产类型和生产纲领的关 系查表,应属于成批生产。 其工艺过程的特点是:毛坯为模锻件,毛坯精度及加工余量中等;以通用机床及部分高 效,专用机床流水线排列(或连杆工段) ;广泛采用专用夹具,较多采用专用刀具及专用量 具;需要中等熟练程度的工人;有较详细的工艺规程,对主要工序都有详细的工序卡。

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第四章 典型表面加工方法
4-1 用纵磨法磨外圆时,需哪几个工作运动。 答:砂轮的高速旋转运动是主运动;工件的旋转运动是圆周进给运动; 工件的纵向进 给运动; 砂轮架的横向进给运动。 4-2 简述铣削加工的工艺特点。 答: (1)工艺范围广。 (2)生产效率高。 (3)容易产生振动。 (4)刀齿散热条件较好。 (5)铣削加工与刨削加工质量大致相当,粗、精加工后都可以达到中等精度。粗铣后尺寸 公差等级可达到 IT13-IT11, Ra 为 12.5μ m; 精铣后尺寸公差等级为 IT9-IT7, Ra 为 3.2-1.6 μ m。 4-3 与中心磨相比,在无心磨床上磨外圆时具有哪些工艺特征。 答: (1)无需打中心孔、且装夹工件省时省力,可连续磨削,故生产效率高。 (2)被磨工件以加工面自身定位,清除了中心孔误差、磨床工件台误差等因素的影响, 故尺寸精度较好。 (3)由于导轮和托板沿被磨工件切削全长上支承,故支撑刚度好,刚度 差的工件也可采用较大的切削用量进行磨削。 (4)容易实现工艺过程的自动化。 (5)有一 定的棱圆度误差变化,圆度误差一般不小于 0.002mm。 (6)所能加工单的工件有一定局限, 不能磨带槽的工件,也不能膜内外圆同轴度较高的工件。 4-4 编制齿轮加工工艺过程大致可划分为哪几个阶段 答: (1) 毛胚成型 锻造、 棒料或铸件。 (2) 粗加工 切除较多余量。 (3) 半精加工 车、 滚、插齿面。 (4)热处理 调制、渗碳、淬火、齿面高频淬火 等。 (5)精加工 精修基准, 精加工齿面(磨、剃、珩、研、抛) 。

第七章 机械加工精度
7-1 何谓加工精度与加工误差? 答:加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状及各表面相互位置等参数) 与理想几何参数符合的程度。 加工误差是指零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的偏离程度 7-2 何谓误差敏感方向? 答:误差敏感方向指原始误差对加工精度影响最大方向,一般是指通过刀刃被加工表 面的法线方向 7-3 在车床上车削一批小轴,经测量实际尺寸大于要求尺寸,从而必须返修的小轴数 为 24%,小于要求的尺寸从而不能返修的小轴数为 2%,若小轴的直径公差为 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σ 。 解:由于可修复废品为 24%,则 Q1=0.5-0.24=0.26,由于不可修复废品为 2%,则
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Q2=0.5-0.02=0.48,查表可得:Z1=0.71,Z2=2.05, Z1 ?

X1

?

?

(0.08 ? ? 0 )

?

=0.71

Z2 ?

X2

?

?

(0.08 ? ? 0 )

?

=2.05

整理可得:

?1? ? ? 2? 得:0.16=2.76 ? ?1? ? ? 2? 得: 2?0? =1.34 ?

0.08 ? ?0 ? 0.71? ???.(1) 0.08 ? ?0 ? 2.05? ???.(2)

? =0.06
?0 =0.04

故车削工序的均方差 ? =0.06(mm) 7-4 在车床上用三爪卡盘夹持轴承外环的外圆进行镗孔时, 试问三爪卡盘的制造误差 (如 有偏心)对镗孔的尺寸,几何形状及相对位置精度(如孔对定位外圆的同轴度误差)是否 有直接影响?为什么? 答:三爪卡盘的偏心对镗孔后的尺寸,几何形状误差并无直接的影响。卡盘的偏心只会引起 镗孔余量不均匀,通过误差复映规律对镗孔的尺寸及几何形状产生间接的很小的影响。 三爪卡盘的偏心会使镗的孔与定位外圆产生同样的偏心(即同轴度误差)。 7-5 在钻床上用钻模扩孔时,试问钻套直径的误差(如尺寸变大了)对扩孔直径是否直 接影响?若改用单刃镗刀,仍用上述钻模来引导刀杆进行镗孔,则钻套直径的误差对镗孔 尺寸的精度有否直接影响?如果上述工作都改在车床上进行,其影响又如何? 答:在钻床上:用扩孔钻,扩孔直径不受直接影响。用单刃镗刀,镗孔尺寸会变小。在 车床上:用扩孔钻,扩孔直径会受影响(因为被加工孔的轴线是车床主轴的回转轴线) ,用 单刃镗刀、镗孔尺寸不受直接影响。 7-6 在内圆磨床上磨削主轴锥孔时,若工件回转轴线与砂轮回转轴线不等高,锥孔会产 生怎样的加工误差?当用标准检验棒做着色检验接触情况时会发现什么现象?它对机床主 轴的使用性能有何影响? 答:磨削后,锥孔呈旋转双曲面。因此,在用标准检验棒做着色检验时,发现主轴锥 孔的接触面积减小。当主轴锥孔与工具锥柄结合时,因锥面接触面积小,接触刚度低,使 顶尖的定位精度降低,使锥孔的磨损加剧。
0.016 7-7、 在无心磨床上磨削销轴外圆,要求外径 d ? ?12? ?0.043 mm ,抽样一批零件,

经实测后计算得到 x ? 11.974mm , ? ? 0.005mm ,其尺寸分布符合正态分布。 (1)试求工序能力系数以及可返修的不合格品率; (2)工艺系统经过怎样的调
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整可使不合格品率降低,调整量多大为宜? (其中, F (1) ? 0.3413, F (1.5) ? 0.4332, F (2) ? 0.4772, F (2.5) ? 0.4938 ) 解:

1)根据所计算的 x 和 6? 做分布图 计算工序能力系数 C p :
Cp ? T ?0.016 ? ( ?0.043) ? ? 0.9 ? 1 6? 6 ? 0.005

工序能力系数小于 1 表明该工序能力不足,产生不合格率是不可避免的。 工件要求的最小、最大尺寸为: 工件可能出现的极限尺寸为: dmin ? 11.957mm, dmax ? 11.984mm

Amin ? X ? 3? ? (11.974 ? 0.015)mm = 11.959mm ? dmin
故不会产生不可修复的废品。

Amax ? X ? 3? ? (11.974 ? 0.015)mm = 11.989mm ? dmax ,故会产生可修复的
不合格品。 可返修的不合格品率为: Q ? 0.5 ? F ( z ) , 而z ?
x? x ? 11.984 ? 11.974 ?2 0.005

?

因此: Q ? 0.5 ? F (2) ? 0.5 ? 0.4772 ? 2.28% 2)重新调整机床,使分散中心 x 和公差带中心 d M 重合,则可减少不合格
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品率。 调整量 ? ? (11.974 ? 11.9705)mm = 0.0035 mm 。 7-8、在两台相同的车床上加工一轴外圆,要求直径 ?11 ? 0.02m m,第一台加工 1000 件,其尺寸按正态分布,平均值 x1 ? 11.005,均方差 ? 1 ? 0.004mm 。第二 台加工 500 件,其直径尺寸也按正态分布,且 ? 2 ? 11 .015 ,? 2 ? 0.0025 mm。试 求: (1)在同一图上画出两台机床加工的两批工件的尺寸分布图,并指出哪台机床 的工序精度高? (2)比较哪台机床的不合格品率高,分析其原因并提出改进的办法?
Z F(z) 1.80 0.4641 1.85 0.4678 1.90 0.4713 1.95 0.4744 2.00 0.4772 2.10 0.4821 2.20 0.4861
?

?

解: (1)给出尺寸曲线分布图。 第一台工序精度: 6? 1 ? 0.024 第二台工序精度: 6? 2 ? 0.015

6? 2 ? 6? 1
所以,第二台机床工序精度高

(2)

T ? 0.005 ? 0.015 ? 3? 1 ? 0.012 2

故第一台无不合格品。 第二台机床加工的小轴有部分小轴的直径落在公差带外, 成为可修复的不 合格品。

Z?

x2 ? x2

?2

?

11.02 ? 11.015 ?2 0.0025

F (2) ? 0.4772

所以,不合格品率为 0.5 - F(2)= 0.5-0.4772 =2.28 %

原因:系统误差过大,系刀具调整不当造成。
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改进措施: 车刀重新调整,多进刀 与公差带中心重合。
0.015 ? 0.0075 mm 2 ,使尺寸分布中心

7-9、某孔尺寸要求为Φ 10±0.02mm,用Φ 10mm 的钻头加工一批工件后,实测零 件尺寸服从正态分布,其算术平均值 x ? 10.080mm,均方根偏差σ =0.010mm。问: (1)该加工方法的常值系统误差为多少?如何调整钻头尺寸才能消除此误差? (2)消除常值系统误差后,不合格品率为多少?(画图并计算) (3)如何调整钻头的尺寸才能防止不可修复的不合格品的产生? (4) 若想不产生不合格品, 应选用σ 值等于多少的高精度加工方法或设备? (16 分)
Z F(z) 1.80 0.4641 1.85 0.4678 1.90 0.4713 1.95 0.4744 2.00 0.4772 2.10 0.4821 2.20 0.4861

解: 1)该加工方法的常值系统误差为 0.080mm。 这主要是由于钻头的尺寸有偏差所造成的, 可将钻头直径磨小 0.080mm 来 消除该误差。 (4 分) 2)如图所示,阴影部分为不合格品率。
? 0.02 ? F? ? ? F ? 2 ? ? 0.4772 ? 0.01 ?

所以,不合格品率为: 1-0.4772*2=4.56% (4 分)

3)要想防止不可修复的不合格品的产生,

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需将钻头直径缩小至Φ9.99mm(即将钻头直径再磨小 0.01mm) 。 (4 分) 4)若想不产生不合格品,则应保证 3? ? ? 0.02 所以, ? ? ? 0.0067 即,选用σ值小于 0.0067 的高精度加工方法或设备。 (4 分)

第八章 机械加工表面质量
8-1 机械加工表面质量包涵哪些主要内容?为什么机械零件的表面质量与加工精度具 有同等重要的意义? 答:加工表面质量包括: (1)表面粗糙度及波度。 (2)表面层物理力学性能的变化(表 面层因塑性变形引起的冷作硬化;表面层中的残余应力;表面层因切削(力)热引起的金相 组织变化。 ) 机械零件加工后表面层的状态会影响零件的使用性能, 使用寿命及工作可靠性, 从而影 响产品的质量。因此要根据产品的工作要求,订出合适的表面质量与加工精度。 8-2 为什么机器上许多静止连接的接触表面(如车床床头箱与床身结合面,过硬配合的 轴与孔表面等) ,往往都要求较小的表面粗糙度,而有相对运动的表面又不能对粗糙度要求 过小(Ra0.1—Ra0.012)? 答: 由于静止连接的接触表面的粗糙度影响接触刚度及配合性质, 因此解除表面要求有 较小的表面粗糙度。 对于相对运动的表面, 当表面很光滑时, 由于润滑油被挤出, 表面间分子亲和力大, 产生 “咬 焊”作用。表面间产生相对运动会加剧磨损,所以磨损不但有机械作用,而且有分子作用。 因此有相对运动的表面对粗糙度不能要求过小。 因而零件表面粗糙度存在一个最佳范围, 它 取决于使用要求,工作条件及零件材料等。 8-3 工件材料为 15 钢,经磨削加工后要求表面粗糙度 Ra0.4 是否合理?若要满足此加 工要求,应采取什么措施? 答:由于低碳钢材料塑性大,磨削时加工表面层的塑性变形大,且砂轮易堵塞,加工表 面磨不光,Ra0.4 难以达到。为满足图纸的加工要求,可使工件表面在磨削前渗碳淬火,以 提高表面硬度,减少加工表面层塑性变形对表面粗糙度的影响。 8-4 为什么有色金属用磨削加工得不到小粗糙度?通常为获得小粗糙度的加工表面加 工表面层争取那些加工方法?若需要磨削有色金属,为减小表面粗糙度层采取什么措施? 答: 由于有色金属材料塑性大, 导热好, 所以磨削时工件表面层的塑性变形大, 温度高,
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且磨削易堵塞砂轮,因此加工表面经常磨不光。 通常采用高速精车或者金刚的方法来加工小粗糙度的有色金属零件。 若需要磨削有色金属, 可利用合金元素是有色金属的韧性下降, 以减小磨削表面的粗糙度。

第九章 机械加工工艺规程的制订
9-1 零件的加工为什么一般要划分加工阶段? 答:1 保证加工质量 。2 有利于合理使用设备。 3 便于安排热处理工序,使冷热加工 工序配合更好。 4 便于及时发现毛坯缺陷。 5 精加工,光整加工安排在后,可保护精加工 和光整加工过的表面少受磕碰损坏。 9-2 安排工序顺序时,一般遵循哪些原则? 答:1 基面先行。2 先粗后精。3 先主后次。4 先面后孔。 9-3 精基准、粗基准的选择应遵循哪些原则? 答:精基准的选择原则:

1)基准重合的原则。应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准,以免 产生基准不重合误差。 2)统一基准的原则。当工件以某一精基准定位,可以比较方便地加工大多 数(或所有)其他表面,则应尽早地把这个基准面加工出来,并达到一定精度, 以后工序均以它为精基准加工其他表面。 3)互为基准的原则。某些位置度要求很高的表面,常采用互为基准反复加 工的办法达到位置度要求。 4)自为基准的原则。旨在减小表面粗糙度,减小加工余量和保证加工余量 均匀的工序,常以加工面本身为基准进行加工。 5)便于装夹的原则。所选择的精基准,应能保证定位准确、可靠,夹紧机构简 单,操作方便。
粗基准的选择原则:

1)保证相互位置要求的原则。如果要保证工件上加工面和不加工面的相互 位置要求,则应以不加工面作为粗基准。 2)保证加工表面加工余量合理分配的原则。如果必须保证工件某重要表面

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的余量均匀,应选择该表面的毛坯面作为粗基准。 3)便于工件装夹的原则。为了保证定位准确,夹紧可靠,要求选用的粗基 准应尽可能平整、光洁和有足够大的尺寸。 4)粗基准一般不得重复使用的原则。如果能使用精基准定位,则粗基准一 般不应被重复使用。
9-4 选择加工方法是考虑哪些因素? 答:1 工件材料的性质。2 工件的结构形状和尺寸。3 生产类型。4 本厂(或本车间)的 现有设备情况和技术条件。 9-5 影响加工余量的因素有哪些? 答:1 表面粗糙度 Ra 和缺陷层 Ha 。2 前道工序的尺寸公差。3 前道工序的形位误差。4 本工序加工时的装夹误差。 9-6 编制工艺规序时必须满足那些要求? 答:编制工艺规程时必须可靠保护产品质量 (满足图纸提出的全部技术要求) 。 在保证质 量的前提下应该不断地最大限度的提高生产率,满足产品的要求,并尽可能的节约耗费,减 少投资,降低制造成本,这就是经济性。在这几方面要求中,保证质量是关键,因此好的工 艺规程应该体现质量,生产率和经济性三者得良好统一。 9-7 为什么毛坯尺寸的公差范围一般是双向分布的,而工序的公差一般采用“单向入体 分布”? 答: 毛坯尺寸的公差采用双向分布是考虑毛坯制造工艺的经济性, 有利于提高毛坯的合 格率,减少毛坯的废品率,而且可以简化毛坯制造时的工装设计等产品准备工作。 机械加工工序尺寸的公差按 “单向入体分布” 是认为规定的, 目的是避免产生不可修的废品, 且能方便加工时的调刀工作。 9-8 加工大型箱体时(单件,小批生产) ,经常要先划线后加工,试分析箱体加工时的 粗基准是哪些表面?为什么? 答:箱体加工前,应以箱体的内腔和铸孔为粗基准,把待加工的平面和孔划出,而在加 工时,工件应按划线找正安装。这样既能使镗孔的余量均匀适合,又能保证加工后的平面和 孔与不加工的箱体内腔有一定的位置精度。 9-8 在图所示的工件中,尺寸 A0 不好测量,改测尺寸 A2 ,试用工艺尺寸链确

定 A2 的大小和公差。若 A2 实测结果超差,是否都是废品,其原因是什么?

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在工艺尺寸链中, A0 是封闭环, A1 是增环, A2 是减环。 则有:

A0 ? A1 ? A2 ? A2 ? A1 ? A0 ? A2 ? 50 ? 10 ? 40mm
ES0 ? ES1 ? EI 2 ? EI 2 ? ES1 ? ES0 ? EI 2 ? 0 ? 0 ? 0mm EI 0 ? EI1 ? ES 2 ? ES 2 ? EI1 ? EI 0 ? ES2 ? ?0.17 ? 0.36 ? 0.19mm

因此,测量尺寸 A4 ? 40?0.19 0 实测结果超差,也未必是废品,存在假废品。 其原因是测量基准和设计基准不重合。

9-9 磨削一表面淬火后的外圆面,磨后尺寸要求为

0 ?60?0 .03 mm

。为了保证磨后工件表

面淬硬层的厚度,要求磨削的单边余量为 0.3±0.05,若不考虑淬火时工件的变形,求淬火 前精车的直径工序尺寸。 解: 建立尺寸链。
R1
Z=0.3±0.05
0 R2 ? 30?0 .015

其中 Z=0.3±0.05 是尺寸链的封闭环; 的增环, 解此尺寸链得:
0.035 R1 ? 30.3 ? ?0.05

0 R2 ? 30?0 .015

,是尺寸链的减环; R1 是尺寸链

mm
0.07 D1 ? 30.3 ? ?0.1

由此可得:淬火前精车的直径工序尺寸为

mm

9-10. 在普通车床上按调整法加工一批工件(图示) 。若大端面 1 已加工好了,现以它 +0.20 为定位基准加工小端面 3 及台肩面 2,要求保证尺寸 400 。 按极值法计算工序尺寸 A1、A2 及其上下偏差。

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解: (1)建立尺寸链图,图中 4400 是间接保证的尺寸,应为封闭环(图中右图) 。 按极值法求 A2 的极限尺寸。 40.2=50.1-A2min A2min=9.9(mm) 40=50-A2max A2max=10(mm) 故 A2 应按 10 -0.1(mm)标注。 9-11 图示为套类零件加工内孔及键糟的有关尺寸,其加工顺序如下; +0.1 (1)镗孔至Φ 39.40 ; (2)插键槽保证尺寸 AEIA ; (3)热处理; +0.02 (4)磨孔至Φ 400 7。 设磨孔时的轴线与螳孔轴线的同轴度为Φ 0.1,试求插键槽的工序尺寸 AEIA 。 解: (图示)设计尺寸 460 计算图(图中右图) 。
+0.3 0

+0.2

ESA

ESA

是几道工序联合保证的尺寸,应为封闭环。并画出尺寸链

计算插键槽的工序尺寸 AEIA 46.3=20.0135+Amax 一 19.70+0.05 Amax=45. 9365(mm) 46=20+Amin 一 19.75 一 0.05 Amin=45.8(mm) 故插键槽的工序尺寸应标注为 45.80+0.13(mm)

ESA

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第十章 典型零件加工
10-1 拟定箱体零件机械加工工艺的基本原则是什么? 答: (1)先面后孔。 (2)粗精分开,先粗后精。 (3)基准的选择一般箱体零件的粗基准 都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作为粗基准,以保证加工时的余量均匀。 (4)精 基准的选择一般采用基准统一方案,常以箱体零件的装配基准(中、小批量生产)或专门加 工的一面两孔为定位基准,使整个加工工艺过程基准同意,夹具结构类似。 (5)工序集中, 先主后次。 (6)合理安排时效处理。 10-2 外圆磨削为何宜将工件安装在死顶尖上? 答:磨外圆时,若工件安装在死顶尖上,因顶尖不转,磨床头架主轴的回转误差不会传 递给被加工工件,工件外圆表面经加工后形状精度较高。

第十一章

机械装配工艺基础

11-1 在机械生产过程中,装配过程起什么重要作用? 答:装配工作时产品的质量影响很大,若装配不当,即使所有的零件加工都合格,也不 一定能够装配出合格的产品,反之,当零件的制造质量并不什么良好时,只要装配中采用合 适的工艺方案,也能使产品达到规定的要求。 11-2 何谓完全呼唤法和不完全互换法? 答:完全互换法指合格的零件在进入装配时,不经任何选择、调整和修配就可以使装配 对象全部达到装配精度的装配方法。 不完全互换法是指机器或者部件的所有合格零件,在装配时无需选择、修配或改变其 大小或位置,装配后即能使绝大多数装配对象达到装配精度的装配方法。 11-3 制定装配工艺过程时,应满足那些基本要求? 答: (1)保证产品的装配质量,并尽量做到较低的零件加工精度,来满足装配精度的 要求。 (2)保证缩短装配周期,力争提高生产率。 (3)合理安排装配工序,尽量减少钳工装 配的工作量。 (4)尽量减少装配工作所付出的成本在产品成本中的比例。 (5)装配工艺规程 应做到正确、完整、协调、规范。 (6)在充分利用本企业现有的生产条件的基础上,尽可能 采用国内外先进工艺技术。 (7)工艺规程中所使用的术语,符号,代号,计量单位,文件格 式等,要求相应标准的规定,并尽可能与国际标准接轨。 (8)制定装配工艺规程时要宠妃考 虑安全生产和防止环境污染为题。

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11-4 何谓分组装配法 答:将组成环的公差相对于互换装配法所求之值放大若干倍,使其能经济的加工出来, 然后,将各组成环按其实际尺寸大小分为若干组,并按对应组进行装配,这种装配方法称为 分组装配法。 11-5 何谓修配装配法 修配装配法是将尺寸链中各组成环的公差相对于互换装配法所求之值增大, 使其能按改 生产条件下较经济的公差加工, 装配时将尺寸链中某一预先选定的环去除部分材料已改变其 实际尺寸,使封闭环达到其公差与极限偏差要求。 11-6 何谓协调环 答:互换装配法中已知封闭环偏差,确定各组成环偏差时(反计算) ,通常需要选取一 个组成环,它的极限偏差不是事先定好的,而是经过计算确定,以便与其他组成环相协调, 最后满足封闭环极限偏差的要求,这个组成环称为协调环。 11-7 试述分组装配法的基本原理及分组应满足的条件。

按等公差法分配公差, 将公差放大到经济精度进行加工;装配前将互配零件 测量分组,装配时按对应组进行装配来达到装配精度的方法。 分组时应满足的条件: 配合件的公差范围应相等,公差应同方向增大,增大的倍数等于分组数。 为保证零件分组后数量匹配,配合件的尺寸分布应为相同的对称分布。 配合件的表面粗糙度、形位公差不能随尺寸精度放大而放大。 分组数不易过多,只要把零件尺寸公差放大到经济精度即可。

11-8 某轴与孔的装配间隙要求为 0.03~0.05mm, 设 A1 ? A2 ? 100mm(其中,

。试通过解算装配尺寸链求解:采用完全互换法装配 A1 为孔尺寸, A2 为轴尺寸) 时各组成环尺寸。设按等公差原则分配各组成环公差(按等公差原则分配后,不再 调整各组成环公差) ,并选 A2 为协调环。 解: 由尺寸链的关系可知: A1 为增环, A2 为减环;
0.05 封闭环尺寸为: A0 ? 0? ?0.03 mm,封闭环公差: T0 ? 0.02 mm

按等公差原则分配组成环公差: T1 ? T2 ? 0.01 mm
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.01 A2 为协调环,按入体原则标注 A1 的尺寸及偏差: A1 ? 100+ 0 0 mm 因为:

ES0 ? ES1 ? EI 2 ? 0.05 ? 0.01 ? EI 2 EI 0 ? EI1 ? ES2 ? 0.03 ? 0 ? ES2
?0 . 0 3 因此,求的 A2 ? 1 0 0 mm ?0.04

11-9 如图所示的牛头刨摇杆机构中,摇杆和滑块的装配间隙要求为 0.03~

0.05mm,设 A1=A2=100mm。采用完全互换法进行装配。试按等公差原则分配各组 成环公差(分配后不再进行调整) ,并按入 体原则标注。选 A2 为协调环。

采用完全互换法: 由尺寸链的关系可知: A1 为增环, A2 为减环;
0.05 封闭环尺寸为: A0 ? 0? ?0.03 mm,封闭环公差: T0 ? 0.02 mm

按等公差原则分配组成环公差: T1 ? T2 ? 0.01 mm .01 A2 为协调环,按入体原则标注 A1 的尺寸及偏差: A1 ? 100+ 0 0 mm 因为:

ES0 ? ES1 ? EI 2 ? 0.05 ? 0.01 ? EI 2 EI 0 ? EI1 ? ES2 ? 0.03 ? 0 ? ES2
?0 . 0 3 因此,求的 A2 ? 1 0 0 mm ?0.04

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第十二章

现代制造技术

12-1 成组技术的基本原理和实质是什么? 答: 原理就是将结构和工艺相似的零件分类编组, 同组零件集中加工以扩大零件的批量, 使大批量生产用的高效工艺方法和设备,可用于小批量生产,达到稳定质量,提高效率,降 低成本的目的,由于成组加工合理,能生产明显的积极作用和良好的经济效益,已由机械加 工逐步扩展到设计部门和企业管理部门,由手工规划发展到应用计算机,形成综合性技术。 因此成组技术的实质是“零件的相似性” ,即把许多相似的问题归结成组,就可以找到一个 解决一组问题的合理方法,从而节省人力,物力即财力的消耗。 12-2 传统的多品种中小批生产方式常见的弊病是什么?为什么说计算机技术,数控技 术与成组技术是多品种中小批生产的发展方向? 答:传统的多品种中小批生产的弊病主要是劳动生产率很低。这是由于批量小,工艺方 法及加工设备只能依靠万能设备和通用的刀夹量具, 及熟练的技术工来进行, 车间内机床大 多按机群式排列,因此零件的加工流程长,生产时间中等待加工及流通运输占绝大部分,上 机切削加工的时间很短,造成生产周期长,效率低,在制品积压多,成本高且质量不稳定。 当更换加工对象时,生产准备工作量很大,这是中小批生产的落后面貌。 成组技术(GT)与数控技术(NC)都是以提高多品种中小批生产水平为目标,前者解决生产 活动的合理化, 后者解决生产过程的自动化, 两种技术的结合可使数控设备发挥更大的效益, 同时又将成组技术提高到一个更高的水平。柔性制造系统(FMS)就是在数控机床上实施成 组技术,已成为解决多品种中小批量生产的重要发展方向。计算机技术以快速、准确、一致 性强的特点在成组技术中愈来愈多地应用,如在零件编码、分组、检索、设备布置、生产单 元的建立,机床负荷计算及均衡,制定生产作业计划,工艺设计和工装设计等方面,都可以 广泛应用。

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