第二章 2-1 什么叫主运动?什么叫进给运动?试以车削、钻削、端面铣削、龙门刨削、外圆磨 削为例进行说明。 答?主运动?由机床提供的刀具与工件之间最主要的相对运动?它是切削加工过程中速度最 高、消耗功率最多的运动。 进给运动?使主运动能依次地或连续地切除工件上多余的金属?以便形成全部已加工表面的 运动。 车削时?主运动为工件的旋转?进给运动为刀具沿轴向相对于工件的移动? 钻削时?主运动为工件或钻头的旋转?而工件或钻头沿钻头轴线方向的移动为进给运动? 端面铣削时?主运动为铣刀的旋转运动?进给运动为工件移动? 龙门刨削时?主运动为刨刀的直线往复运动?进给运动为工件的间隙移动? 平面磨削时?主运动为砂轮的旋转?矩台的直线往复运动或圆台的回转?纵向进给运动?为 进给运动?以及砂轮对工件作连续垂直移动?而周边磨削时还具有横向进给。 2-2 根据表 2-2 和表 2-3?分析下列机床型号所代表的意义?MM7132、CG6125B、X62W、 M2110、Z5125、T68 答?MM7132 代表工作台面宽度为 320mm 的精密卧轴矩台平面磨床 CG6125B 代表最大回转直径为 250mm 的高精度卧式车床重大改进顺序号为 B X62W 代表工作台面宽度为 20mm 的卧式升降台铣床 M2110 代表磨削孔径为 100mm 的内圆磨床 Z5125 代表最大钻孔直径为 25mm 的方柱立式钻床 T68 代表卧式镗床 2-3 画出 Y0=10°、?s=6°、?0=6°、? 0? =6°、Kr=60°、 K r? =15°的外圆车刀刀头部分 投影图。 答?参见课本第 15 页。 2-4 用 ? r ? 70 、? r? ? 15 、?s ? 7 的车刀?以工件转速 n= 4 r s ?刀具每秒沿工件轴线 方向移动 1.6mm?把工件直径由 dw ? 54mm ?计算切削用量? a 、 sp f、 v c ?。 解? asp = dw ? dm 2 ? 60 ? 54 ? 3mm 2 vc ? ? d wn0 1000 ? 60 ? 4 ?? 1000 0.754 m s f ? vf n0 1.6 ? 4 ? 0.4 mm r 2-5 常用硬质合金有哪几类?哪类硬质合金用于加工钢料?哪类硬质合金用于加工铸铁等 脆性材料?为什么?同类硬质合金刀具材料中?哪种牌号用于粗加工?哪种牌号用于精加 工?为什么? 答?常用硬质合金有?钨钴类硬质合金、钨钛钴类硬质合金、钨钛钽?铌?类硬质合金、碳 化钛基硬质合金、涂层硬质合金 钨钴类硬质合金?K 类?主要用于加工铸铁等脆性材料。因为加工脆性材料是?切屑呈崩碎 块粒?对刀具冲击很大?切削力和切削热都集中在刀尖附近?此类合金具有较高的抗弯强度 和韧性?可减少切削时的崩刃?同时?此类合金的导热性好?有利于降低刀尖的温度。 钨钛钴类硬质合金?P 类?适用于加工钢料。因为加工钢料是?塑性变形大?摩擦很剧烈? 因此切削温度高?而此类合金中含有 5%?30%的 TiC?因而具有较高的硬度、耐磨性和耐热 性?故加工钢料时刀具磨损较小?刀具寿命较高。 钨钛钽?铌?类硬质兼有 K 类和 P 类的优点?具有硬度高、耐热性好和强度高、韧性好的特 点?既可加工钢?也可加工铸铁和有色金属。 碳化钛基硬质合金以 TiC 为主要成分?由于 TiC 是所有碳化物中硬度最高的物质?因此?TiC 基硬质合金的硬度也比较高?可加工钢也可以加工铸铁。 涂层硬质合金比基体具有更高的硬度和耐磨性?有低的摩擦因数和高的耐热性?切削力和切 削温度均比未涂层刀片低?涂层刀片可用于加工不同材料?通用性广。 钨钴类硬质合金中粗加工时宜选用含钴量较多的牌号?例如 K30??因其抗弯强度和冲击韧 性较高?精加工宜选用含钴量较少的牌号?例如 K01??因其耐磨性、耐热性较高。 钨钛钴类硬质合金的选用与 K 类硬质合金的选用相类似?粗加工时宜选用含 Co 较多的牌号? 例如 P30?精加工时宜选用含 TiC 较多的牌号?例如 P01。 钨钛钽?铌?类硬质合金中 M10 适用于精加工?M20 适用于粗加工? 碳化钛基硬质合金由于其抗弯强度和韧性比较差?因此主要用于精加工? 涂层硬质合金在小进给量切削、高硬度切削和重载荷切削时不宜采用。 2-6 切削力是怎样产生的?为什么要把切削力分解为三个互相垂直的分力?各分力对切削 过程有什么影响? 答?切削力是在切削的过程中?刀具切入工件?使切削层变为切屑所需要克服的阻力。 切削力随着加工条件的不同?总切削力的方向和数值都是变化的?为了应用和测量方便? 常将分解为三个互相垂直的方向?切削力 Fc?背向力 Fp 和径向力 Ff。 Fc 在切削的过程中主要用来计算机床的功率?是切削热的产生的主要因素?Fp 能使工件 变形或产生切削振动?对加工精度及加工表面质量影响较大。 2-7 按下列条件选择刀具材料类型或牌号? 答?1?45 钢锻件粗车 P30 (YT5) 2)HT200 铸铁件精车 K01 (YG3) 3)低速精车合金钢蜗杆 K01 4)高速精车调质钢长轴 P01 5)高速精密镗削铝合金缸套 金刚石刀具 6)中速车削高强度淬火钢轴 立方氮化硼或陶瓷刀具 7)加工 65HRC 冷硬铸铁或淬硬钢 陶瓷刀具。 2-8 asp 、f 和 vc 对切削力的影响有何不同?为什么?如果机床动力不足?为保持生产率不 变?应如何选择切削用量? ? 答?asp 增大时?切屑厚度压缩比 h 不变?即单位切削层面积上的变形抗力不变?因而 ? 切削力成正比增大?而加大 f? h 有所下降?故切削力不成正比增大。 切削速度正是通过切削厚度压缩比 ? h 来影响切削力的?若切削速度 vc 增大?使 ? h 增 v ? 大变形抗力增大?故切削力增大?反之?若 c 增大时 h 减小?变形抗力减小?切削力 v 也就随之减小。三者之中 asp 对切削力的影响最大?f 次之? c 最小。在切除相同余量 的前提下?增大 f 比 asp 增大更有利。 2-9 什么叫刀具的工件角度参考系?什么叫刀具的静态角度参考系?这二者有何区别?在 什么条件下工作角度参考系与标注角度参考系重合? 答?刀具工作参考系是定义刀具工作角度的参考系?刀具的静态角度参考系是定义刀具的静 态角度的参考系? 刀具静止参考系是在下列假定条件下建立的? 1?、刀刃上的选定点位于假定工件的轴平面内?是刀具静止参考系的原点? 2?、过刀具切削刃选定点的假定的进给运动方向位于车刀刀体?轴线?的法平面内并与车刀 底面相平行? 3?、过刀具切削刃选定点的假定的主运动方向垂直于车刀刀体的底面。 二者的区别在以下两点? a、建立参考系的基准不同 刀具的静态角度是以标准安装状态下的假定主运动方向和进给运动方向来建立静 态参考系的。 刀具的工作角度是以实际安装状态下的合成切削运动方向和进给运动方向建立工 作参考系。 b、用途不同 刀具的静态角度是在设计、制造、刃磨和检验刀具时采用。 刀具的工作角度是在分析刀具切削状态时采用。 当刀具处于标准安装状态时?且进给速度相对于主运动速度来说非常小时?可以认为刀 具的静态角度与刀具的工作角度重合。 2-10 主偏角对切削加工有何功用?一般选择原则是什么? ? r = 90 的车刀适用什么场 合? 答?主偏角的功用? 1?减小主偏角?参加切削的切削刃长度会增加?刀尖角 ? r 增大?从而使刀具寿命提高? 2?减小主偏角可使工件表面残留面积高度减小?从而减小表面粗糙度。 3?而减小主偏角会使径向力 FP 增大?在工艺系统刚性不足的情况下?容易引起振动?这不 仅会降低刀具寿命?也会使已加工表面粗糙度增大。 选择原则?当工艺系统刚性较好时宜选较小的主偏角?反之则选较大的主偏角。 ? r = 90 的车刀适用于刚性差的工艺系统的切削。 ? 2-11 用 P10 硬质合金车刀?车削 b 为 650 N / mm 2 的 40 钢外圆。切削用量为 a sp =4mm ? f=0.6mm/r ? v=110r/min ? 刀 具 几 何 角 度 为 ? r0 = 10 0 ? ?s ? ?50 ,? 0 ? 80 , k? ? 600 , ? ? ? 1mm 。按公式计算及查表方法确定切削 为 F p 、 F p 、 Fc 及切削时所消耗的功率。 答?由表 2-5 Fc ? C Fc a sFc sp f v K yFc nFc c Fc ? 2795 ? 41.0 ? 0.60.75 ? 110 ?0.15 ? K Fc ? 3765.7 K Fc Fp ? CFp a sFp sp f v K yFp nFp c Fp ? 1940 ? 40.9 ? 0.60.6 ?110?0.3 ? K Fp ? 1213.75K Fp Ff ? CFf a sFf sp f v K yF f nF f c Ff ? 2880 ? 41.0 ? 0.60.5 ? 110?0.4 ? K Ff ? 1361.4K Ff ? 由表 2-6?当 b =650 M Pa 时 K MFc ? ( ? b )nFc 650 ? ( 650 )0.75 650 ?1 K MFp ? ( ? b )nFp 650 ? ( 650 )1.35 650 ?1 K MFf ? ( ? b )nFf 650 ? ( 650 )1.0 650 ?1 按 K r ? 600 , ? 0 ? 100 , ?s ? ?50 ? 查表 2-7 得 K ? K K K K ? Fc MFc K r Fc ? 0 Fc ?s Fc 1×0.94×1.0×1.0=0.94 K ? K K K K ? Fp MFp K r Fp ? 0 Fp ?s Fp 1×0.77×1.0×1.25=0.96 K ? K K K K ? Ff MFf Kr Ff ? 0Ff ?s Ff 1×1.11×1.0×0.85=0.94 所以 Fc ? 3765.7 K Fc =3765.7×0.94=3539.8N Fp ? 1213.75 K Fp =1213.75×0.96=1165.2N F f ? 1361.4 K Ff =1361.4×0.94=1279.7N Pc ? FcVc 6 ?10?4 ? 3539.8 ?110 6 ?10?4 Kw ? 6.49 K w 2-12 甲、乙二人每秒钟切下的金属体积完全相同(即生产率相同)?只是甲的吃刀量 asp 比乙大 1 倍?而进给量 f 比乙小 1 倍。试比较二人主切削力的大小?由此可得出什么有 益的结论? 解?切除率 Q=1000vcaspf ? 又因 asp1=2asp2?f1=2f2 ? 所以?c1=vc2 ? 主切削力经验公式为: Fc ? C Fc a x sp Fc f yFc vcn Fc k Fc 经计算得到?FC?>FC? 因而在选择切削用量的时候,为了减小切削力及劳动力的损耗,在切除量相同时?应选择较大 的进给量 f?较小的被吃刀量 asp。 2-13 用 P10 的刀具材料?加工? b ? 650 N mm 2 的碳钢?当 vc 增加 1 倍且 f 减小 1 倍 时?计算着两种情况下切削温度变化的百分数。 解?由切削温度公式?? ? C? v 0.26~0.41 c f a 0.14 0.04 sp 而现令改变用量之前??1 ? C? v 0.32 c f a 0.14 0.04 sp 现 vc? ? 2vc ? f?? 1 2 f ?则有 ?2 ? C? vc?0.32 f ? a 0.14 0.04 sp ? C? (2vc )0.32 ( 1 2 f ) 0.14 a 0.04 sp ? 1.1329?1 故 ? % ? ?2 ? ?1 ? 13.29% ?1 2-14 切削用量? a sp 、f、Vc ?中?哪个因素对刀具寿命影响最大?哪一个因素对刀具 寿命影响最小?为什么? ? 解? ? C? V 0.41 c f a 0.14 0.04 sp 由实验可得切削速度对切削温度的影响最大?因此对刀具寿命的影响也最大?背吃刀量 对切削温度的影响最小?因此对刀具寿命的影响最小? 由实验可得切削用量与刀具寿命的关系为 T ? vc5 f Cr a 2.25 0.75 sp V 由公式可以得到?切削速度 c 对刀具寿命的影响最大?其次是进给量 f?背吃 刀量 a sp 对刀具寿命的影响最小。 2-15 甲、乙、丙三人高速车削 2 ?b=750N/mm 的碳钢。切削面积( asp ? f )各为 10?0.2? 5?0.4?4?0.5?三人的经济耐用度 Tc=60 分钟?比较三人的生产率?解释生产率不同的 原因? 解?刀具寿命计算公式为?T ? CT 1 1 1 v m c ? f n ? a p sp 故切削速度 vc ? Tm Cv f yv a xv sp 查表 2-17 得到参数 m=0.2,yv=0.45,xv=0.15 ? 所以 vc 甲>vc 乙>vc 丙? 又因 Q=1000vcaspf 故?甲>?乙>?丙 2-16 刀具寿命一定时?从提高生产率出发?选择切削用量的顺序如何?从降低切削功率出 发?选择切削用量的顺序又如何?为什么? 解?当刀具寿命一定的时候?从提高生产率出发?应先确定尽可能大的背吃刀量 asp ?然后 选择合理的尽量大的进给量 f?最后按照刀具寿命计算出合适的切削速度 vc ?而从降低切 削功率出发?应先选择尽可能大的进给量 f ?然后选择合理的背吃刀量 asp?最后确定合理 的切削速度 v c 。 例如?PC ? (CF c ? asp ? f 0.75 ? v ?0.15 c ) ? vc 6 ?104 ? CF c ? asp ? f 0.75 ? v 0.85 c 6 ?104 ?对功率影响最小的是进给量? 故?最先选择 f?而影响较大的是 v c ?最后选择 v c 。 2-17 切削液的作用有哪些?如何正确选用切削液? 答?切削液的作用?冷却作用、润滑作用、清洗作用 切削液的选用应根据加工性质、工件材料、刀具材料、工艺要求等具体情况合理选用切削液? 2-18 什么叫刀具寿命?刀具寿命和磨钝标准有什么关系?磨钝标准确定后?刀具寿命是否 就确定了? 答?刃磨或换刃后的刀具?自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间?称为刀具 寿命?符号用 T?单位用 min 或 s。刀具的磨钝标准是衡量刀具是否需要重磨或者换刃的标 准?磨钝标准确定后?在给定的切削用量不变的情况下刀具寿命是确定的?若切削用量发生 改变?刀具寿命也会发生改变。 2-19 选择切削用量额原则是什么?从刀具寿命出发?按什么顺序选择切削用量?从机床动 力出发?按什么顺序选择切削用量?为什么? 解?选择合理的切削用量是指在充分利用刀具的切削性能和机床性能?功率、转矩??以及 保证工件加工质量的前提下?获得高的生产率和低的加工成本。 而从刀具寿命的角度看?应先确定尽可能大的背吃刀量 asp ?然后选择合理的尽量大的进给 量 f?最后按照刀具寿命计算出合适的切削速度 vc ?而从机床动力出发?应先选择尽可能 大的进给量 f ?然后选择合理的背吃刀量 asp?最后确定合理的切削速度 v c 。 2-20 何谓砂轮硬度?它与磨粒的硬度是否是一回事?如何选择砂轮硬度?砂轮硬度选择不 当会出现什么弊病? 解答?砂轮硬度是指砂轮表面的磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度。砂轮硬度是由结合 剂的粘结强度和数量所决定的?而与磨粒本身的硬度无关。 选择砂轮硬度的一般原则是?磨削软材料是?选用硬砂轮?磨削硬材料是?选用软砂轮? 如果砂轮硬度选择不当?砂轮选的过硬?磨钝的磨粒不易脱落?砂轮易堵塞?磨削热增加? 工件易烧伤?磨削效率低?影响工件表面质量?砂轮选的过软?磨粒还在锋利时就脱落?增 加了砂轮损耗?易失去正确的几何形状?影响工件精度。 2-21 在外圆磨床上磨削淬火钢工件?工艺系统有中等刚度。应选什么磨料、粒度、硬度、 粘接剂、组织和砂轮形状? 答?根据工艺和查表 2-21 选择磨料为白刚玉?粒度 54#?100#均可?结合剂为陶瓷? 硬度为中软?组织含磨料 52%。 第三章 3-1 什么是机床的传动系统图?它有什么作用? 答?机床传动系统图是表示机床运动传递关系的示意图。它表示传动关系?不表示各元件的 实际尺寸和空间位置。 3-2 什么是内联系传动链?它与外联系传动链有何不同?试举例说明。 答?外联系传动链是联系动力源和机床执行件之间的传动链?是执行件得到运动?而且能改 变运动的速度和方向?但不要求动力源和执行件之间有严格的传动比关系。 例如?车削 螺纹是?从电动机传到车床主轴的传动链就是外联系传动链?它只决定车螺纹速度的快慢? 而不影响螺纹表面的成形。 内联系传动链是联系复合运动之内的各个分解部分?因而传动链所联系的执行件相互之间的 相对速度有严格的要求?用来保证执行件运动的轨迹。 例如?在卧式车床上用螺纹车刀车 螺纹时?为了保证所需螺纹的导程大小?主轴转一周时?车刀必须移动一个规定的准确的距 离?联系主轴—刀架之间的螺纹传动链?就是一条传动比有严格要求的内联系传动链。 3-3 试写出 CA6140 车床主运动传动链的主传动路线?并计算主轴最高和最低转速及转速级 数。 解? 传动路线? 主轴最高转速? r=1450*130/230*56/38*39/47*63/50=1410.5 r/min 主轴最低转速? r=1450*130/230*51/43*22/58*20/80*20/80*26/58=10.8 r/min 正转级数?u2=20/80*51/50≈0.25 u3=50/50*80/80=0.25 故级数为? 低速 2*3*?2*2-1?=18 高速 2*3=6 一共 18+6=24 级 同理反转为?3*【?2*2-1?+1】=12 级 3-4 CA6140 车床主运动、车螺纹运动、机动进给运动、快速运动等传动链中?哪些传动链 的两端件之间具有严格的传动比? 解?车螺纹运动的主轴与刀具之间的传动链需要具有严格的传动比?属于内联系传动链。 3-5 主轴受轴向切削力作用后?如何传到箱体上的? 解答?见机械制造技术基础?第二版?P94 图 3-9 主轴前端受到的径向力通过双列圆柱滚子轴承 2 传给法兰然后传给箱体上?主轴后端受到的 径向力通过角接触球轴承 11 传给法兰然后传给箱体? 主轴受到的由后向前的轴向力通过角接触球轴承 11 传到法兰上然后传到箱体?受到的由前 向后的轴向力作用于轴套 9 然后作用于推力球轴承 10?然后传给法兰?法兰和箱体是一个 整体? 3-6 CA6140 车床主运动传动链中的双向多磨擦离合器的作用是什么? 答?双向多磨擦离合器的作用是在电动机转向不变的前提下?实现主轴的转向?正传?反转 和停止?的控制并靠摩擦力传递运动和转矩外?还起过载保护作用。当机床过载时?摩擦片 打滑就可以避免损坏传动齿轮和其他零件。 3-7 CA6140 车床主轴的支承配置了什么轴承?如何调整其间隙? 解?CA6140 车床主轴的前支承是 P2 级精度的 3182121 型双列圆柱滚子轴承?调整方法是? 先松开主轴前端螺母和前支承左端调整螺母上的锁紧螺钉?拧动螺母?推动轴套。后支承有 两个滚动轴承?P5 级精度的 46215 型角接触球轴承?P5 精度的 8125 型推力球轴承。调整方 法是?松开调整螺母上的锁紧螺钉?拧动螺母?推动轴套?轴承的内环和滚珠?从而消除前 者的间隙?拧动螺母的同时?向后拉主轴和轴套?从而调整后者的轴向间隙。 3-8 CA6140 车床溜板箱中对开螺母操纵机构与纵向、横向进给操纵机构之间为什么需要 互锁? 解答?机床工作时?若将丝杆传动与机动进给同时接通?则必然损坏机床?为防止发生误操 作?溜板箱设置了互锁机构?以保证在接通机动进给时?开合螺母不能闭合?开合螺母闭合 时?保证纵向和横向机动进给不能接通。 3-9 CA6140 车床的动力由电动机传到轴Ⅰ上时为什么要采用卸荷带轮?转矩是如何传 到轴Ⅰ上的? 答?使用卸荷带轮是为了让轴Ⅰ只传递转矩?不受弯矩?不产生弯曲变形?保证精确的传动 比。电动机经 4 根 V 带将运动传递到轴Ⅰ的左端带轮上?左端带轮与花键套用螺钉连接 成一体?支承在法兰内的深沟球轴承上?法兰固定与箱体。轴Ⅰ上的带轮通过花键带动 轴旋转而 V 带的拉力则经轴承和法兰传至箱体使轴Ⅰ的花键部分只传动转矩?不承受弯 矩 3-10 外圆磨削与外圆车削相比有何特点?试从机床、刀具、加工过程等方面进行分析?? 并以此说明外圆磨削比外圆车削质量高的原因? 解?1?从机床结构来看?零部件本身精度比车床的零部件精度高?此外?磨床的传动路线 较短?传动的效率比车床高?制造出的零件制造和安装精度也就更高?刚性较车床更好?而 磨床是电机独立驱动?较车床更为稳定? 2?从传动方式来看?磨床的传动系统中大部分为皮带传动?柔性较车床更好?能够更好的 降低振动的影响?而车床传动系统冲击振动大? 从加工过程来看?磨床的加工过程?分为三个过程?初磨阶段?稳磨阶段?以及光磨阶段? 这也是提高和保证工件尺寸和几何精度及加工表面的一个很重要的阶段。 3?另外?磨削刀具为砂轮或砂带?具有自锐性?也同时存在许多微刃?较车刀相比?具有 更好的加工性能。 3-11 为什么车床用丝杆和光杆分别担任车螺纹和车削进给的传动?如果只用其中的一个既 车螺纹又传动进给?会产生什么问题? 解答?车螺纹时?要求主轴与刀架之间有严格的传动比?所以?只能用丝杆?车削进给时? 不要求主轴与刀架之间有严格的传动比?用光杆更经济?若用丝杆既车螺纹又传动进给?对 于传动进给没有问题?对于车螺纹?由于不能保证主轴与刀架之间的严格传动比?无法正确 加工。 3-12 CA6140 车床溜板箱中的开合螺母?互锁机构?超越离合器?安全离合器各起身作用? 答?开合螺母的作用是用来接通或断开从丝杠传来的运动。 互锁机构是保证在接通机动进给时?开合螺母不闭合?合上开合螺母时不再接通横向 和纵向机动进给?防止发生误操作。 超越离合器的作用是避免光杠和快速电机同时传动时轴 XX 的损坏。 安全离合器的作用是在进给过程中?当近给过大或刀架移动受阻时?避免损坏传动机 构?使刀架停止运动?起过载保险作用。 3-13 无心外圆磨削与普通外圆磨削相比较?有什么优点? 答?无心外圆磨削较普通外圆磨削?具有下列优点? 1?、生产率较高?省去了打中心孔的工序?省去了装夹工件的时间? 2?、磨削所获得的外圆表面的尺寸精度和形状精度都比较高?表面质量也比较好?可获得较 细的表面粗糙度? 3?、若配备适当的自动装卸工件的机构?无心磨削法比普通外圆磨削法更容易实现加工过程 自动化? 4?、无心磨削可以用于成批生产和大量生产。 3-14 试无心外圆磨削的工作原理。 解答?进行无心外圆磨削时?工件放在磨削砂轮和导论之间?由托板支撑进行磨削?此时是 以工件被磨削的外圆表面自身定位?而不是用顶尖或卡盘来定位。工件由导轮的摩擦力带动 作圆周进给?工件的线速度基本上与导轮的线速度相等?改变导轮速度便可以调节共件的圆 周进给速度?磨削砂轮与工件之间有很高的相对速度?此即是切削速度。 第四章 4-1 常用铣刀有哪些类型?各有什么特点?用在什么场合? 答?1?加工平面的铣刀?主要有圆柱铣刀和面铣刀? 圆柱铣刀的刀齿分布在圆柱面上?有粗齿铣刀和细齿铣刀两种类型。铣刀内孔作为定位孔? 键槽用于传递切削力矩?所以?圆柱铣刀结构为一面两刃?多用于卧式铣床上? 面铣刀刀齿分布在圆柱面和一个端面上?有粗齿、细齿和密齿三种。由端面键传递力矩?面 铣刀的结构为三面两刃?切削速度和刚性都比圆柱铣刀好?故生产率高且表面粗糙度值小? 多用于立式铣床。 2?加工沟槽的铣刀?常用的有?三面刃铣刀?立铣刀?键槽铣刀及角度铣刀。 三面刃铣刀外形是一个圆盘?在圆周和两个端面上都有切削刃?从而改善了侧面的切削条件? 提高了加工质量?而这类铣刀有直齿、错齿和镶齿三种结构形式? 立铣刀圆柱面上的切削刃是主切削刃?端面上的切削刃是副切削刃?刀齿分为直齿和螺旋齿 两类?常用语加工沟槽和台阶面以及二维凸轮曲面。 键槽铣刀主要用于加工圆头封闭键槽?在键槽铣刀的圆柱面上和端面上都只有两个刀齿?因 刀齿数少?螺旋角小?端面齿强度高?许多次进给完成键槽加工。 角度铣刀用于铣削角度沟槽和刀具上的容屑槽?分为单角度铣刀、不对称双角度铣刀和对称 角度铣刀。 3?其他类型铣刀?常用的有成形铣刀和锯片铣刀? 成形铣刀的切削刃形状要按工件法截面形状来设计?属于专用刀具?可加工不同形状的槽? 而锯片铣刀主要用于切断和加工窄缝或窄槽。 4-2 什么是逆铣?什么是顺铣?试分析其工艺特点。在实际的平面铣削的生产中?目前多 采用哪种铣削方式?为什么? 解答?逆铣?铣刀主运动方向与工件进给运动方向相反?逆铣时?到刀齿的切削厚度从零增 加到最大值?切削力也从零增加到最大值?避免了刀齿因冲击而破损的可能。刀齿开始切削 时?刀齿后刀面在已加工表面的冷硬层上挤压、滑行产生了严重磨损。因而刀具寿命大大降 F 低?且使工件表面质量也变差?此外?还存在对工件上抬的的垂向切削分力 cn ?它会影 响到工件夹持的稳定性? 顺铣?铣刀主运动方向与工件进给运动方向相同? 顺铣时?刀齿切削厚度从最大开始?因 F 而避免了挤压、滑行现象?同时?垂向铣削力 cn 始终压向工件?不会使工件向上抬起? 因而顺铣能提高铣刀的使用寿命和加工表面质量。 在实际的平面铣削生产中?目前多采用逆铣方式?因为顺铣的水平分力会使工作台突然向前 窜动?因而使工件进给量不均匀?甚至可能打刀?而逆铣时水平分力与工件进给运动的方向 相反不会产生这个问题。 4-3 为什么顺铣时?如果工作台上无消除丝杠螺母机构间隙的装置?将会产生工作台窜动? 答?顺洗时渐变的水平分力与工件的进给运动方向相同?而铣床的进给丝杆和螺母间必然有 间隙?如果工作台上无消除丝杠螺母机构间隙的装置?当水平分力小时?工作台由进给丝杆 驱动?当水平分力变得足够大时?工作台就会突然向前窜动?是工件进给不均?甚至打刀。 4-4 答? 1? 2? 3? 4? 5? 试分析比较铣平面、刨平面、车平面、拉平面、磨平面的工艺特征和应用范围。 铣削平面可加工各种不同形状的平面、沟槽、台阶面、各种形状复杂的成形表面以 及用于切断等。铣削为断续切削?冲击、振动很大。铣削为多刀多刃切削?刀齿易 出现径向跳动和轴向跳动?铣削又是半封闭容屑形式?铣削过程中?对铣床、铣刀 和铣削夹具的刚性要求都较高。 刨削平面一般适用于单件小批生产及修理工作中加工平面?可加工水平面、垂直面、 直槽、V 形槽、T 形槽和燕尾槽等。而刨削加工时?机床和刀具的结构较简单?通用 性好?但生产率低?在批量生产中?常被铣削、拉削和磨削取代。 车削平面一般用于加工回转体的端面?容易保证回转体的端面与其内圆表面、外援 表面的垂直度要求?且工艺简单?效率较高。中小型零件的端面一般在普通车床上 加工?大型零件的平面则可在立式车床上加工。 拉削平面主要用于大批大量的生产中加工面积不大而要求较高的零件平面的加工? 精度可达到 IT9 至 IT6。 磨削平面是平面精加工的主要方法之一?主要用于中、小型零件高精度表面及淬火 钢等硬度较高的材料表面的加工。所用的刀具为砂轮?可以分为端面磨削和周边磨 削。 4-5 为什么刨削、铣削只能得到中等精度和表面粗糙度? 解答?刨削和铣削都是断续切削、刀具切入和切出工件时都会产生很大的冲击?引发铣削或 刨削工艺系统的振动?因此只能得到中等精度和表面粗糙度。 4-6 插削适合加工什么表面? 答?插床的实质为立式刨床?所加工的面与基面垂直。揷削主要用来加工各种垂直槽 ?键槽?花键槽??特别是盘类零件内孔的键?有时也用来加工多边形孔?四方孔? 六方孔??利用划线也可以用来加工盘形凸轮等特殊型面。 4-7 试述下列零件上平面的加工方案? 1? 单件小批生产中?机座?铸铁?的底面?500mm? 300mm? R a 3.2 ? m 。 粗铣——精铣? 2? 成批生产中?铣床工作台?铸铁?台面?1250mm? 300mm? R a 1.6 ? m 。 粗拉——精拉? 3? 大批量生产中?发动机连杆?45 调质钢?217 255HBW?侧面?25mm? 10mm?R a 3.2 ? m 。 粗铣——精铣。 第五章 5-1 试分析比较钻头、扩孔钻和铰刀的结构特点。 答?1?标准麻花钻由四部分组成?柄部用于传递扭矩?且便于从钻床主轴上用楔铁将钻头 顶出?颈部?为柄部和工作部分的连接部分?也是磨削钻头时砂轮的退刀槽?导向部分?有 两条排屑槽通道?它也是切削部分的备用和重磨部分?切削部分?包括了钻头的“六面五刃”。 2?扩孔钻的齿数较多?一般为 3、4 齿?结构与麻花钻相似?由柄部、颈部、校准部分、切 削部分组成。扩孔钻的工作时导向性好?对于孔的形状误差有一定的校正能力?而与麻花钻 相比?由于切削刃未从外圆延至中心?不存在横刃以及由横刃引起的问题?其轴向力很小? 切削轻快省力?钻头不易引偏?与钻孔相比?加工质量大大提高?与刀具存在主偏角? r 。 3?铰刀由柄部、颈部和工作部分组成?而其中?工作部分由引导锥、切削部分和校准部分 ?刮削、挤压和保证孔径尺寸以及导向作用?。校准部分包括圆柱部分和倒锥。铰刀一般有 6 到 12 刀齿?容屑槽较浅?钻心直径大?铰刀的刚度和导向性比扩孔钻还要好。 5-2 扩孔、铰孔为什么能达到较高较高的精度和较小的表面粗糙度? 解答?扩孔钻和铰孔钻的工作齿数较多?并且没有横刃以及由横刃引起的一系列问题?其轴 向力很小?切削轻快省力?钻头也不易引偏因此加工质量较高?此外?加工时余量少?背吃 刀量小?切屑窄?排屑容易?切削过程平稳因此可以获得较高的精度和表面粗糙度。 5-3 在车床上钻孔和在钻床上钻孔产生的“引偏”?对所加工的孔有何不同影响?在随后 的精加工中哪种比较容易纠正?为什么? 答?在钻床上钻孔产生的“引偏”会造成加工孔的轴线发生歪斜?在车床上钻孔产生的“引 偏”将引起工件孔径的变化?并且产生锥度?而空的轴线仍然是直线?且与工件的回转轴线 一致。在接下来的精加工中在车床上钻孔产生的“引偏”容易纠正?因为在后续精加工时? 大多数都是以孔本身的轴线来进行定位的?若轴线本身精度不高?后续加工的精度也就不高? 所以车床上钻孔产生的“引偏”容易纠正。 5-4 镗床上镗孔和车床上镗孔有何不同?分别用于什么场合? 解?在镗床上加工孔?通常是镗刀随镗刀杆一起被镗床主轴驱动作旋转的主运动?工作台带 动工件纵向进给?此外?工作台还有横向进给运动?主轴箱还有垂直运动?用于调整孔系各 个孔的位置。 而在车床上镗孔?加紧在车床卡盘上的工件被主轴带动进行主运动?镗刀杆随车床床鞍一起 沿纵向进给?通过对刀架的横向位置的调整来设定背吃刀量。 镗床主要用于加工工件上已经有了铸造孔和加工过的孔。镗孔常用来加工尺寸较大及精度要 求较高的孔的加工?特别适用于加工分布于不同表面上孔距尺寸精度与位置精度要求十分严 格的孔系。 而车床上镗孔一般是将内孔或内部轮廓尺寸扩大的工序。 5-5 镗孔有哪几种方式?各有何特点? 解答?镗孔有定直径式和浮动式两种。 定直径式?能修正前工序造成的孔轴线的弯曲、偏斜等形状位置误差。 浮动式?1)不能校正孔的位置误差; 2)浮动镗刀是尺寸可调整的定尺寸刀具?能有效地保证较高的孔的尺寸精度和 形状精度。 5-6 镗床镗孔与车床镗孔有何不同?个适用于什么场合? 答?镗床主要用于加工工件上已经有了铸造孔和加工过的孔。镗孔常用来加工尺寸较 大及精度要求较高的孔的加工?特别适用于加工分布于不同表面上孔距尺寸精度与位 置精度要求十分严格的孔系。镗孔主要用于批量较小的加工。而车床上镗孔不具有这 些特点。 5-7 拉削速度并不高?但拉削却是一种高生产率的加工方法?原因何在?拉孔为什么无需精 确的预加工?拉削能否保持孔与外圆的同轴度要求? 解?由于拉刀的结构特点为后一刀齿在半径方向上的尺寸有所增加?即齿升量 a f ?而 a f 被 设计为从大到小的阶梯式递减方式?对于粗加工?a f 较大?而对于半精加工 a f 较小?加工 时?借助刀齿的齿升量一层层地切去工件表面的余量?故拉孔也就不需要精确的预加工。在 拉刀一次行程中?可以完成粗切、半精切和精切加工?以及由校准齿部进行的整形和熨压加 工?所以?拉削时虽然速度不高?但效率和加工精度都可以达到比较高。 但?拉削时无法修正位置误差?也就无法保持孔与外圆的同轴度要求。 5-8 珩磨加工为什么可以获得较高的精度和较小的表面粗糙度?珩磨头与机床主轴为什么 要做浮动联接?珩磨能否提高孔与其他表面之间的位置精度? 解答?珩磨时油石与孔壁接触面积大?参加切削的磨粒多?故每一磨粒上的磨削力很小?而 珩磨的切削速度较低?因而在珩磨过程中 热量少?孔表面不易产生烧伤?且变质层很薄? 因此可以获得较高的精度和较小的表面粗糙度。 珩磨头与机床主轴做浮动联接以便相互找正对准? 珩磨不能提供提高孔与其他表面之间的位置精度。 5-9 下列零件上的孔?用何种加工方案比较合理? 1? 单件小批量生产中?铸铁齿轮上的孔?Φ 20H7?Ra1.6μ m。 钻孔——扩孔——铰孔 2? 大批量生产中?铸铁齿轮上的孔?Φ 50H7?Ra0.8μ m。 钻孔 ——扩孔——拉孔——精拉 3? 变速箱体?铸铁?上的传动轴轴承孔?Φ 62J7?Ra0.8μ m。 钻孔 ——扩孔——粗镗——半精镗——精镗——浮动镗刀镗 4? 高速钢三面铣刀上的孔?Φ 26H6?Ra0.2μ m。 钻孔 ——扩孔——粗镗——半精镗——精镗——珩磨 第六章 6-1 用成形法和展成法加工圆柱齿轮各有何特点? 答?1?成形法加工齿轮是用成形刀具在被加工齿轮的毛坯上切削出齿槽?常用的方法包括? 用齿轮铣刀铣齿、用齿轮拉刀拉齿、用插齿刀盘插齿、用成形磨轮磨齿等?通常用于单件、 小批量生产和修配工作等。 2?用展成法加工齿轮是利用齿轮啮合原理?将齿轮副中的一个齿轮转化为刀具?另一齿轮 转化为工件?并强制刀具和工件之间作出有严格传动比的啮合对滚运动?同时?刀具还作切 削工件的主运动?被加工齿的齿廓表面是在刀具和工件连续对滚过程中?由刀具齿形的运动 轨迹包络出工件齿形?最大的优点在于?对同一模数和同一齿形角的齿轮?只需用一把刀具 就可加工出任意齿数和不同变位系数的齿轮?加工精度和生产率一般也比成形法高,用于成 批和大量生产。 6-2 分析滚切直齿圆柱齿轮时机床所需的运动。 解答?滚切直齿圆柱齿轮时机床所需的运动有?滚刀的旋转主运动、滚刀和工件之间 的展成运动和滚刀沿工件轴线所作的垂直进给运动。 6-3 齿轮滚刀的实质是什么?何谓滚刀的基本蜗杆?生产标准齿轮滚刀采用哪种基本蜗 杆? 答?滚刀的实质是齿轮本身的一种演变他具有一般齿轮所具有的特征?又具有作为一 般切削刀具所具有的特点。一个齿数不多而螺旋角有很大的斜齿圆柱齿轮?它的齿必 然很长?甚至可以绕轴线多圈?因此外貌就不再像一般的斜齿轮了?而变成了一个蜗 杆状的渐开线圆柱齿轮。这种蜗杆称为渐开线蜗杆?也就是基本蜗杆。生产标准齿轮 滚刀采用的基本蜗杆均为阿基米德蜗杆作为基本蜗杆。 6-4 试比较滚齿和插齿的特点及适用范围。 答?与插齿相比?滚齿加工特点是? 1?滚齿加工过程是连续的?不像插齿和刨齿存在空程?故其生产率比插齿加工要高。 2?滚齿加工操作和调整十分简便?可加工直齿轮?也可加工各种斜齿轮?而插齿加 工方法加工直齿齿轮和斜齿轮时需要分别用直齿插齿刀和斜齿插齿刀。因此?滚齿比 插齿具有更好的通用性。 3?滚齿加工容易保证被加工齿轮有较精确的齿距?特别适于加工要求周节累计误差 小的各种齿轮。 而与滚齿相比?插齿的特点? 4?插齿加工是通过产形齿轮与被切齿轮作无间隙啮合运动来进行展成切齿的。 5?插齿的齿面粗糙度?较滚齿加工的齿面更小。 6?插齿适用于加工带台肩的齿轮及阶梯齿轮的加工?而滚齿一般不能。 6-5 滚刀铲背的作用是什么? 解答??1?形成后角 ?2?方便砂轮磨削滚刀 6-6 画出滚切斜齿圆柱齿轮时滚齿机的传动原理图?写出个传动链的名称及计算位移?说明 个传动链换置机构的作用。 解?滚齿机的传动原理图如下? 1)主运动传动链? n刀 ? 1430 115 ? 165 ? 21 42 ? uⅡ?Ⅲ ? A B ? 28 28 ? 28 28 ? 28 28 ? 20 28 2)展成运动传动链 ? 1 Z工 ? 1 K 80 ? 20 ? 28 ? 28 ? 28 ? 42 ? u合 ? 28 28 28 56 e f ac ?? bd 1 ? 72 3)轴向进给运动传动链 f ? 1? 72 1 ? 2 25 ? 39 39 ? a1 b1 ? 23 69 ? uⅦ?Ⅷ ? 2 25 ? 3? 4)附加运动传动链?差动传动链? ?1? L 3? ? 25 2 ? 2 25 ? a2 b2 ? c2 d2 ? 36 72 ‘ ? ?合 ? e f ? a b ? c d ? 1 72 5?刀架快速移动的传动路线 S ? 1410 13 ?? 2 ? 3? 26 25 6-7 参照 Y3150E 型滚齿机传动系统图?写出其传动路线。 解?参考书 P.173 的传动路线图。 6-8 合成机构的作用是什么?其传动比如何计算? 解答?合成机构的作用?滚切斜齿圆柱齿轮时?把滚刀和工件之间的展成运动和差动传动链 的附加运动合成于工件 。 ?1? 当壳体不转动时?两中心轮之间的传动比为 na ? ?1 nb 即中心轮 a 和 b 的转速相同?转向相反。 ?2? 任一中心轮不转?则壳体与中心轮之间的转速有如下关系 nH ? ?1 nb ? nH nb ? 2nH 如壳体 H 为主动?则中心轮 b 的转速为壳体 H 的 2 倍。此时?“通过合成机构的传动比u =2? 如壳体 H 为被动?则壳体 H 的转速为中心轮的一半?即传动比为 1/2. 6-9 分析插直齿轮时所需的运动?何谓产形齿轮? 答?产形齿轮是在插齿刀的往复运动下?插齿刀切削刃运动轨迹所形成的齿轮?插直齿 时所需的运动有? 主运动——插齿刀的主运动是插齿刀的快速上下往复运动? 展成运动——工件与产形齿轮按一定速比对滚运动? 此外还需要刀具的径向切入运动和插齿刀空行程时工件的让刀运动。 6-10 为什么插齿加工的齿形精度较高? 解答?滚齿加工时?被切齿轮轮齿的包络刃数受到滚刀圆周齿数的限制?而插齿加工时?被 切齿轮的齿形是由被切齿轮与插齿刀之间的精确的展成运动所保证的?此外?增加包络刃数? 使齿轮齿形获得高的精度?可以通过改变切削变量来实现。 6-11 螺纹加工有哪几种方法?各有什么特点? 解答?1、螺纹的车削加工 特点: 1)加工精度可达 6 级?表面粗糙度可达 Ra?1.6 ? 0.8? ?m?2)生产率低?劳动强度大?对工人的技术要求高。 2、用盘铣刀铣螺纹 特点?1)加工精度可达 7 级?螺纹的表面粗糙度可达 Ra 1.6?m;2)生产率较高?劳动强度不太大?常用于成批生产中?这种加工方法对直径较小 的螺纹和内螺纹不适宜。 3、旋风铣削螺纹 特点?1?切削速度高、走刀次数少?一般只需一次走刀?? 2?加工生产率高?较片铣刀铣削高 3 倍?8 倍?? 3?适用范围广?三角形、矩形、梯形等?? 4?旋风铣所用的刀具为普通硬质合金切刀?成本低?易换易磨。 5?加工精度可达?7?6?级?螺纹表面粗糙度可达 Ra1.6?m。 6?适于加工大、中直径且螺距较大的外螺纹以及大直径的内螺纹?工件硬度不大于 30 HRC。 4、攻内螺纹 特点?1)加工精度可达 6 级或 7 级?粗糙度可达 Ra1.6?m。 2)攻丝适用于直径 M16 以下的、螺距不大于 2mm 的内螺纹? 3)工件的硬度不宜大于 30 HRC? 4)适用性广。 5、套切外螺纹 特点?1)适用于加工直径 M16 及螺距 2mm 以下的外螺纹? 2)工件的硬度不宜大于 30HRC? 3)螺纹加工精度?7?6?级,表面粗糙度 Ra1.6?m。 4)生产率较高?劳动强度较低? 对工人的技术要求高。 6、搓螺纹和滚螺纹 特点?1)螺纹加工精度可达?6?3?级?表面粗糙度可达 Ra ?0.8 ? 0.2??m?2)机械强度高、材料利用率高、加工过程自动化程度高。 7、螺纹磨削 特 点? 1)螺 纹加工 精度可 达?4 ?3? 级?表面 粗糙度 可达 Ra ?0.8 ? 0.2??m? 2)生产率较低?成本较高。 8、研磨螺纹 特点?1)经过研磨后?螺纹精度可比原有精度提高 1 级?达 5?4 级?表 面粗糙度可细化至原有值的一半或四分之一?达到 Ra ?0. 2 ?0.1??m。 2)螺纹研磨的生产率很低?手工研磨的劳动强度相当大。 第七章 7-1 定位、夹紧的定义是什么?定位与夹紧有何区别? 答?定位是使工件在机床上或夹具中占据一个正确位置的过程。而夹紧是对工件施加一定 的外力?使工件在加工过程中保持定位后的正确位置且不发生变动的过程。 定位是确保工件的加工的正确位置?保证工件有好的定位方案和定位精度?定位后不能直 接加工。而夹紧是保证工件的定位位置不变?定位在前?夹紧在后。保证加工精度和安全 生产。 7-2 机床夹具由哪几个部分组成?各部分的作用是什么? 解?机床夹具由定位元件、夹紧装置、对刀及导向装置、夹具体和其他装置或元件。 作用?(1) 定位元件 定位元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置。 ?2? 夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件夹紧夹牢?保证工件在加工过程中位置不变。 ?3? 对刀及导向装置 对刀及导向装置的作用是迅速确定刀具与工件间的相对位置?防止 加工过程中刀具的偏斜。 ?4? 夹具体 夹具体是机床夹具的基础件?通过它将夹具的所有部分连接成一个整体。 ?5?其他装置或元件 按照工序的加工要求?有些夹具上还设置有如用作分度的分度元件、 动力装置的操纵系统、自动上下料装置、夹具与机床的连接元件等其他装置或元件。 7-3 什么叫六点定位原理?什么叫完全定位? 答?在机械加工中?用六个适当分布的定位支承点来分别限制工件的六个自由度,从而使 工件在夹具中有唯一确定的正确位置?称为“六点定位原理”。 在工件实际装夹中?六个自由度被六个支承点完全限制的定位方式即为完全定位。 7-4 什么叫欠定位?为什么不能采用欠定位?试举例说明。 答?欠定位是由于工艺设计或者夹具设计上的疏忽?以至造成对必须加以限制的自由度而 没有得到限制的不良结果?欠定位不能保证工件的加工精度?所以?欠定位是在任何情况 下都不被允许的。例如?书上 P195 的图 7-13 中?若去除挡销?则工件绕着 Z 轴转动的自 由度没有被限制?就无法满足加工要求。 7-5 辅助支承的作用是什么?辅助支承统与可调支承在功能和结构上的区别是什么?(课件有 详细说明) 解?辅助支承在夹具中仅起支承作用?用于增加工件的支承刚性和稳定性?以防止在切削 时因切削力的作用而使工件发生变形?影响加工精度。 区别? ① 功能?可调支承的可调性完全是为了弥补粗基准面的制造误差而设计的,常用语毛坯表 面的定位。而辅助支承在夹具中仅起支承作用?不起定位作用?亦即不限制工件的自由 度。 ② 结构? 7-6 试分析图 7-120 中的定位元件所限制的自由度?并判断有无过定位?对不合理的地方提出 改进意见。 解: a 图中 Z 轴方向的两个 V 形块限定的自由度为?绕 X 轴的转动?沿 X 方向的移动?绕 Y 轴的转动?沿 Y 方向的移动?X 轴方向的 V 形块限定的自由度为沿 Z 方向的移动?绕 Z 轴的转动。无过定位?是完全定位。 b 图中 X 平面限定沿 Z 方向的移动?绕 X 轴转动?绕 Y 轴转动三个自由度?左边的 V 形块 限定沿 X 方向的移动?沿 Y 方向的转动。为不完全定位?无过定位。 c 图 X 平面限定沿 Z 方向的移动?绕 X 轴转动?绕 Y 轴转动三个自由度?左边短圆柱销限 定沿 X 方向的移动?沿 Y 方向的移动两个自由度。右边的 V 形块限定了绕 Z 轴的转动和沿 X 方向的移动两个自由度。有过定位?可以吧右边的 V 形块换成削边销?只限定绕 Z 轴的 转动。 7-7 试分析图 7-121 所示加工零件必须限制的自由度?选择定位基准和定位元件?并在途中示 意画出。图 7-121a 所示在小轴上铣槽?要求保证尺寸 H 和 L?图 7-121b 所示在支座零件 上加工两孔?保证尺寸 A 和 H。 答?a?中?用两个短 V 型块?确定四个自由度 X,X,Z,Z ?再在零件右端加一支承钉? 限制一个自由度 Y ?不完全定位。 b?在零件底面加两个支承板限制 X,Y,Z 三个自由度?大孔处加一个削边销限制 1 个自 由度 X ?最后在外圆弧处加一短 V 型块?限制两个自由度 Y,Z ?完全定位。 7-8 如图 7-122 所示?齿轮坯的内孔和外圆均已加工合格?其 错误?未 找到引用源。 ?错误?未找到引用源。 。现在插床上用调整法加 工内键槽?要求保证尺寸错误?未找到引用源。 。忽略内孔与外圆同 轴度公差?试计算该定位方案能否满足加工要求?若不能满足?应如何改进? 解?由于工序定位基准不重合将产生基准不重合误差 错误?未找到引用源。 基准位移误差 错误?未找到引用源。 错误?未找到引用源。 因为 错误?未找到引用源。 因此该定位方案不能满足加工要求。 改进措施: 提高齿轮坯外圆的制造精度?增大 V 形块的夹角?、或者把键槽转成水平方向 等都可以减小定位误差。 7-9 工件装夹如图 7-123 所示。现欲在? (60 ? 0.01)mm 的圆柱工件上铣一平面?保证尺寸 h ? (25 ? 0.025)mm 。已知90 的 V 型块所确定的标准工件?? 60mm ?的中心距 安装面为 (45 ? 0.003)mm ?塞尺厚度 S ? (3 ? 0.002)mm 。试求?①当保证对刀 误差为 h 公差?0.05mm?的三分之一时?夹具上安装对刀块的高度 H 为多少?②工件的定位 误差为多少? 解??1?对刀基本尺寸为 25 ? 45 ? 70mm ? 且?上下偏差分别为 ? 0.05 ? 1 ? ?0.0083mm ?则? 32 夹具上对刀块高度 H 为? H ? (70 ? 0.0083) ? (3 ? 0.002)mm ? 67 ? 0.0063mm (2)△jb=△H=0.003*2=0.006mm ? ? △jy= Td ? ? 1 ? ?? 2 ? ? sin ? ? ? ? 2? ? ? 0.02 2 ? ?1 ? ? sin 900 ? ? ? ? 0.02mm ? 2? △d=△jb+△jy=0.006+0.02=0.026mm 7-10 在图 7-124 所示套筒零件上铣键槽?要求保证尺寸 540?0.14 及对称度。现有三种定位方案? 分别如图 7-124b、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?。 答?b?图中?①尺寸 H 的定位误差?有 ?d ? 0.1? 1 2 sin ? -1?? 0.21mm < 0.14 ? 0.047mm ? 3 2 ②对称度的定位误差?又有 ? d ? 0 ?故此方案能满足加工要求。 c?图中?①尺寸 H 的定位误差?有 Δ jb = Td 2 +t= 0.1 +0.02=0.07mm 2 而由于铣键槽时?心轴为水平放置?故? Δ jy = D max -d min 2 = 0.01-(0.03) 2 =0.02mm Δd =Δ jb +Δ jy =0.09mm>0.047mm 故?该定位方案不能满足加工要求。 ②对称度的定位误差 Δ jb =t=0.02mm Δ jy = D max -d min 2 = 0.01-(0.03) 2 =0.02mm Δ d =Δ jb +Δ jy =0.04mm> 0.03 3 =0.01mm 故?该定位方案不能满足加工要求。 d?图中?①尺寸 H 的定位误差?有 ? jy ? 0 ?而 ? d ? 0 ? ②对称度的定位误差 Δ d = 0.1 2 = 0 .05m m > 0 .03 3 =0.01mm 故?该定位方案不能满足加工要求。 综上所述?应选择 b 方案为最优方案。 7-11 分析图 7-125 所示的夹紧力方向和作用点?并判断其合理性及如何改进。 解? a?不合理?夹紧力的作用点应该位于上斜面。 b?不合理?夹紧力的方向为箭头指向左?作用点在右端面。 c?不合理?夹紧力的方向指向左?作用点在右边轮廓线。 d?不合理?夹紧力指向左边?作用点在元件的右边。 7-12 指出图 7-126 所示各定位、夹紧方案及机构设计中不正确的地方?并提出改进意见。 解?图 a?夹紧力的作用点未落在支承元件上?破坏了工件的定位。改进方法是使夹紧 力的作用点落在支承元件上。 图 b?夹紧力会使工件产生变形?影响加工精度。改进方法是在夹紧力作用的地方加辅 助支承?以提高零件的刚度。 图 c?图中的定位方案未欠定位?不能满足定位要求。改进方案为增加两个支承钉。 图 d?同图 a?一样夹紧力的作用点未落在支承元件上?破坏了工件的定位。改进方案 为右边的夹紧元件下调对准左面的支承钉。 图 e?该定位方案使工件上表面定位产生过定位?工件的夹紧力作用点不确定。改进方 案是在盖板上增加一个自位支承。 图 f?同图 e)一样?工件的夹紧力作用点不确定。改进方案是在是将两个支承安装在一 个自位支承上?如 P198 页图 7-20-b 所示。 第八章 8-1 试述影响加工精度的主要因素。 答?加工精度主要包含了三个方面?尺寸精度、形状精度、位置精度。而影响加工精度的主 要因素包括?定位误差、安装误差?对刀误差?因机床精度、刀具精度、工艺系统弹性变形 和热变形?以及残余应力等原因引起的过程误差。 8-2 何谓调整误差?在单件小批生产或大批大量生产中各会产生哪些方面的调整误差?他们对零 件的加工精度会产生怎样的影响? 答?切削加工时?要获得规定的尺寸就必须对机床、刀具和夹具进行调整。无论哪种调整方 法?想获得绝对准确的规定尺寸是不可能的?这就产生了调整误差。在单件小批生产中?普 遍用试切法调整?而在成批、大量生产中?则常用调整法。显然?试切法不可避免会产生误 差?而调整法中?对刀有误差?挡块、电器行程开关行程控制阀等的精度和灵敏度都影响的 准确性。 8-3 试述主轴回转精度对加工精度的影响。 答?主轴回转精度直接影响工件的圆度、圆柱度和端面对轴线的垂直度等多项精度。主轴的 回转误差主要表现在以下几方面? ?1?径向圆跳动?又称径向飘移?是指主轴瞬时回转中心线相对平均回转中心线所做的公 转运动。车外圆时?该误差将影响工件圆柱面的形状精度?如圆度误差。 ?2?轴向窜动?又称轴向飘移?是指瞬时回转中心线相对于平均回转中心线在轴线方向上 的周期性移动。轴向窜动将不影响加工圆柱面的形状精度?但会影响端面与内、外圆的垂直 精度。加攻螺纹时还会使螺纹导程产生周期性误差。 ?3?角度误差?又称角度飘移?是指主轴瞬时回转中心线相对于平均回转中心线在角度方 向上的周期性偏移。它主要影响工件的形状精度?车削外圆时产生锥度误差。 在实际的工作中?主轴回转中心线的误差运动是上述三种基本形式的合成?所以它既影响工 件圆柱面的形状精度?也影响端面的形状精度?同时还影响端面与内、外圆的位置精度。 8-4 试举例说明在加工过程中?工艺系统受力变形和磨损怎样影响零件的加工精度?各应采取什 么措施来克服这些影响? 答?由机床、夹具、工件和刀具所组成的工艺系统在外力作用下?主要是切削力?会产生弹 性变形。这种变形会使切削过程中发生振动?从而严重恶化加工精度和表面质量?还会限制 加工的生产率。 将工艺系统抵抗外力变形的能力称为工艺系统的刚度?并将它定义为? J s ? Fp y 。而要克服 这些影响?就可以通过提高机床的刚度、刀具的刚度以及工件的刚度实现。 具体的说?就是提高配合零件的接触刚度?提高机床零件本身的刚度?增加连接件的刚度? 减少零件间的配合间隙等等。 而在机床的使用过程中?由于各摩擦部分的磨损?机床的精度会逐渐下降?从而影响加工精 度。刀具的径向磨损量 NB 不仅会影响工件尺寸精度?还影响工件的形状精度。 8-5 车削细长轴时?工人经常在车削一刀后?将后顶尖松一下在车下一刀?试分析其原因何在? 答?在切削热的作用下?轴会产生热伸长?将后顶尖松一下可以工件在轴向提供伸缩的余地? 避免工件产生弯曲。 8-6 在卧式铣床上铣键槽?如图 8-45 所示?经测量发现靠工件两端比中间的深度尺寸大?且都比 调整尺寸深度小分?析产生这一现象的原因。 答?产生这一现象的原因是由于工件的刚度不足引起的。工件装夹在两固定顶尖之间加工? 相似于一根梁自由支承在两个支点上?若垂直铣削分力为 Fcn 对于光轴最大的挠曲变形发生 在中间位置?此处弹性变形为? 3 Ygj=Fcnl /48EI 对于圆钢工件的刚度为?Jgj=48EI/l3 受工件刚度的影响在铣刀的整个行程中?铣刀所切下的切削层厚度将不等?在工件的中点?挠 曲度最大的地方?最薄?两端的切削层最厚?故键槽深度两端比中间的深度尺寸大?且均小 于调整尺寸。 8-7 车床床身导轨在垂直平面及水平面内的直线度对车削轴类零件的加工误差有何影响?影响程 度有何不同? 答?1?车床导轨在水平面内有直线度误差 ? y ?则车外圆时工件会产生半径误差 ? R?即 ?R ? ? y ?2?若车床导轨在垂直面内有直线度误差 ? z ?车外圆时?引起的工件半径误 差 ?R= ?2 z 。 d 垂直面内的直线度误差对工件的尺寸精度影响不大?可忽视?而在水平面内的直线度误差? 对工件尺寸精度的影响甚大?不能忽视。 8-8 在车床上加工一批光轴的外圆?加工后经测量发现工件有下列几何误差?图 8-46??试分别 说明产生上述误差的各种可能因素。 解? a?由于机床主轴有角度摆动 b?机床的刚度不是一个常值?是车刀所处位置的函数。受此影响?即使工件系统所 受的力为恒值?沿着工件轴线方向?机床的变形也是变化的。受此影响?加工工件 将产生形状误差?被加工成马鞍形。 c?受工件刚度的影响?在刀具的整个工作行程中?车刀所切下的切削层厚度将不相等? 在工件中点处?即挠曲最大的地方最薄?而两端切削层厚度最厚。 d?加工时工件装夹在卡盘上并用后顶尖支承?这种装夹方式属静不定系统?若工件时 光轴?加工后的形状如图。 8-9 试分析在车床上加工时产生下列误差的原因? 1?在车床上镗孔时?引起被加工孔的圆度和圆柱度误差。 2?在车床三爪自定心卡盘上镗孔时?引起内孔与外圆的同轴度误差。 答??1?当刀杆的旋伸长度不变时?刀尖因镗杆变形而产生的位移在孔的全长上是相等的? 孔的轴向剖面的直径一致?孔与主轴同轴?但由于主轴的刚度在各个方向上不等?孔的横剖 面形状有圆度误差。当进给运动由镗杆实现时?加工过程中?镗杆上镗刀主切削刃据主轴端 面的距离逐渐增加?镗刀受镗杆和主轴弹性变形的综合影响?产生圆度和圆柱度误差。 ?2?三爪自定心卡盘能找准工件的回转轴线?但不能保证它找正的工件的回转中心与车床 主轴的回转轴线同轴?因而不能保证内孔和外圆的同 8-10 何谓误差复映规律?误差复映系数的含义是什么?减小误差复映有哪些主要工艺措施? 答?误差复映规律是指在车床加工中?偏心毛坯加工后所得到的表面仍然是偏心的?即毛 坯误差被复映下来了?只不过误差减小了的现象。 误差复映系数 ? 是衡量加工后工件精度提高的程度? ? 值越小?表示加工后零件的精度 越高。 ? ? 由于式 ?? ?b ? ? Js C Fc f 0.75vc?0.15 可知?则减小误差复映的主要工艺措施?增大工艺 系统的刚度。 8-11 已知工艺系统的误差复映系数为 0.25?工件毛坯的圆柱度误差为 0.45mm,如本工序形状精度 公差为 0.01mm?问至少要走刀几次才能使形状精度合格? 解?已知?ε =0.25 △b=0.45mm △ω 1= △b×ε =0.45×0.25=0.1125mm >0.01mm △ω 2=△ω 1×ε =0.1125×0.25=0.0281mm >0.01mm △ω 3=△ω 2×ε =0.0281×0.25=0.007315mm <0.01mm 至少要走刀 3 次才能使形状精度合格。 8-12 采用砂轮粒度为 30#的砂轮磨削钢件外圆?其表面粗糙度值 Ra 为 1.6?m?在相同条件下?采 用粒度为 60#的砂轮可使 Ra 降低为 0.2?m?这是为什么? 答?粒度是指磨料颗粒平均尺寸的大小程度?用粒度号来表示。粒度号越大?表示颗粒越 细。在其他条件都相同的情况下砂轮的粒度号越大?则砂轮工作表面单位面积上的磨粒数 越多?因而在工件表面上的刀痕也越密而细?所以粗糙度值越小。但如果粗粒度的砂轮经 过精细休整?在磨粒上车出微刃后?也能加工出粗糙度值小的表面。 8-13 加工误差按其统计性质可分为哪几类?各有何特点和规律(举例说明)? 答?加工误差可分为系统性误差和随机性误差。系统性误差是在顺次加工一批工件时?大 小和方向保持不变或按一定规律变化的误差?如机床和刀具的热变形?刀具的磨损?机床、 刀具、量具、夹具的制造误差和调整误差等?而随即误差是在顺次加工的一批工件中?大 小和方向是不规律变化的误差?如系统的微小振动、毛坯误差的复映、夹紧误差、内应力 等引起的误差等。 8-14 为什么表面层金相组织的变化会引起残余应力? 答?当表面层的金属组织转变时?从原来密度比较大的奥氏体转变为密度比较小的马氏体? 因此表面层的金属体积要膨胀?但受到内层金属的阻碍?从而在表面层产生压缩应力?在 内层产生拉伸应力。 8-15 机械加工后工件表面层物理机械性能为什么会发生变化?这些变化对产品质量有何影响? 答?机械加工过程中?在切削热和切削力的作用下?工件的表层材料产生严重的塑性变形? 表层的物理、机械、化学性能与内部组织相比较会发生下属方面的变化? ?1? 提高了表面硬度?产生了加工硬化。 ?2? 表层和深层之间具有残余拉应力或压应力。 ?3? 表层的金相组织也发生了变化。 加工硬化对耐磨性的影响? 一定程度的加工硬化能减少摩擦表面接触部位的弹性和塑性 变形使耐磨性有所提高?但表面硬化过度时?会引起表层金属的脆性增大?磨损加剧甚至 产生微裂纹、表层剥落?耐磨性下降。 加工硬化对疲劳强度的影响?零件表层有一定程度的加工硬化可以阻碍疲劳裂纹的产生和 已有裂纹的扩展?因此可以提高零件的疲劳强度。但是加工硬化程度过高时?会使表层的 塑性降低?反而容易产生微裂纹而降低疲劳强度。因此加工硬化程度和应控制在一定范围 之内。 表层残余压应力对疲劳强度的影响?残余压应力可以抵消部分工作载荷引起的拉应力?延 缓疲劳裂纹的产生和扩展?因而提高了零件的疲劳强度?残余拉应力则容易使已加工表面 产生微裂纹而降低疲劳强度。 8-16 试述影响表面粗糙度值的因素。 答?1?切削加工表面粗糙度的影响因素?①残留面积?影响工件表面理论粗糙度的因素 有主偏角? r 、副偏角? r ' 、刀尖圆角半径 r? 以及进给量 f 等??②金属材料塑性变形及 其他物理因素?积屑瘤、鳞刺、切削力的波动、刀具磨损和振动等??③切削液的选用? ④材料的塑性和金相组织对表面粗糙度的影响最大?塑性越大?表面越粗糙?晶粒组织越 大?加工后的表面也粗糙。 2?磨削加工表面粗糙度的影响因素?砂轮的粒度?砂轮的硬度?砂轮的修整?磨削速度? 磨削径向进给量与光磨次数?工件圆周进给速度与轴向进给量?工件材料?切削液。 8-17 什么是加工硬化?影响加工硬化的因素有哪些? 答?机械加工过程中?在切削力和切削热的作用下?工件表面层材料产生严重的塑性变形? 使得工件表面层硬度常常高于基体材料的硬度?这一现象成为加工表面硬化。 影响加工硬化的主要因素?刀具、切削用量、工件材料等 8-18 什么是回火烧伤、淬火烧伤和退火烧伤? 答?回火烧伤。如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度?但以超过马氏体的转变温度? 工件表层的回火马氏体组织将转变成硬度较低的回火组织?这种磨削烧伤称为回火烧伤。 淬火烧伤。如果磨削区的温度超过了相变温度?再加上切削液得急冷作用?材料表层会产 生二次淬火?是表层出现二次淬火马氏体组织?其硬度比原来的回火马氏体组织高?但它 的下层?因冷却速度慢?出现了硬度比原来的回火马氏体低的回火组织?这种磨削烧伤称 为淬火烧伤。 退火烧伤。如果磨削区的温度超过了相变温度?而磨削区域又无切削液的进入?冷却条件 不好?或不用切削液进行干磨时?表层材料将产生退火组织?表面硬度急剧下降?这种烧 伤称为退火烧伤。 8-19 在两台自动车床上加工同一批小轴零件的外圆?要求保证直径为? (12 ? 0.02) mm。在第 x 一台车床加工的工件尺寸接近正态分布?平均值 1 ? 12.005 ?标准差? 1 ? 0.004 。 x 在第二台车床加工的工件尺寸也接近正态分布?且 1 ? 12.015 ?标准差? 2 ? 0.004 。 试分析? 1?哪台机床本身的精度比较高? 2?计算比较两台机床加工的不合格品情况?分析减少不合格品的措施。 答: 1?由题意?两机床有??1 ? ? 2 故第一台机床本省精度比较高?这是因为? 小?则 y 大?分散范围小?表示工件愈 集中?加工精度愈高。 2? 第一台机床? ?3?1 ? ?0.012 ? ?0.02 故合格率>99.73%? 第二台机床? ?3? 2 ? ?0.075 ? ?0.02 故合格率<99.73%。 第九章 9-1 什么是机械制造工艺过程?机械制造工艺过程主要包括哪些内容? 答?机械制造工艺过程是指在机械加工制造过程中?人们使用各种设备和工具将毛坯制成 合格的零件?直接改变了毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质等的过程。 此过程主要包括? 1?原材料的运输、保管和准备?生产的准备工作?毛坯的制造?零件 的机械加工与热处理?零件装配成机器?机器的质量检查及运行试验?机器的油漆、包装 和入库。 9-2 某机床厂年产 C6136N 型卧式车床 500 台?已知机床主轴的备品率为 10%?废品率为 4‰? 试求该主轴零件的年生产纲领?并说明它属于哪一种生产类型?其工艺过程有何特点? 解?错误?未找到引用源。 它属于大批生产。 工艺特点?毛坯特点?广泛采用模锻?机械造型等高效方法?毛坯精度高、余量小? 机 床设备及组织形式?广泛采用自动机床、专用机床?采用自动线或专用机床流水线排列? 夹具及尺寸保证?高效专用夹具?采用定程及在线自动测量来控制尺寸?刀具、量具? 专用刀具、量具?自动测量仪?零件的互换性?全部互换?高精度偶件采用分组装配、 配磨?工艺文件的要求?编制详细的工艺规程、工序卡片、检验卡片和调整卡片?生产 率高、成本低?发展趋势?用计算机控制的自动化制造系统、车间或无人工工厂?实现 自适应控制。 9-3 试指出图 9-45 中在结构工艺性方面存在的问题?并提出改进意见? 图 a?螺纹孔应该加工成通孔?有利于消气?保证螺纹连接的可靠性。 改进方案?孔钻成通孔。 图 b?钻孔时?孔的底部应该有锥形部分?如图做成圆柱形孔尾不便于加工。 改进方案?在孔底部增加锥形部分。 图 c)圆柱面和圆锥面均有粗糙度要求?无越程槽?不便于加工。 改进方案?在锥面和圆柱面相交部位增开越程槽。 图 d?内孔的直径不同?均有粗糙度要求?中间细?两端粗不便于加工。 改进方案?将内孔的直径改为中间大?两端小。 图 e?轴上的退刀槽宽度不一样?切槽时需要更换刀具?键槽的宽度也不相同?加工时也 需要更换不同的刀具?加工起来费时。 改进方案?将退刀槽宽度改为一致?键槽宽改为相同的宽度。 图 f?中央凸台未与外边缘对齐?加工时需要调整刀具且加工困难。 改进方案?将中央凸台的尺寸设计的和边缘一样高。 图 g?孔设计不合理?孔底部无锥面部分?加工困难。 改进方案?将孔改为通孔。 图 h?螺纹孔一边为通孔?另一边为盲孔?加工时需反转零件?加工不便。 改进方案?将盲孔改为通孔?以便于一次加工成型。 9-4 试为图 9-46 所示三个零件选择粗、精基准。其中图 a 是齿轮?m=2,Z=37?毛坯为热轧棒料? 图 b 是液压缸?毛坯为铸铁件?孔已铸出?图 c 是飞轮?毛坯为铸件。均为批量生产。 答?1?图 a 中?精基准选择齿轮的中心孔?粗基准选择两待加工表面中的一个。 2?图 b 中?精基准选择端面?粗基准选择不加工的外圆面。 3?图 c 中?以两不同直径的内孔互为精基准?用不加工的端面作为粗基准。 9-5 图 9-47 所示零件除错误?未找到引用源。 孔外?其余表面均已加工好?试选择加 工错误?未找到引用源。 孔时使用的定位基准。(图见教材) 解? 9-6 试提出图 9-48 所示成批生产零件的机械加工工艺过程?从工序到工步??并指出各工序的 定位基准。 答?第一步?铣削端面?翻转工件铣削另一平面?基准分别为端面?互为基准? 工步为?粗铣——半精铣——精铣 第二步 钻Φ 20H7 的中心孔?然后再钻三个均布Φ 10H7 的孔?基准均为外圆中心线? 工步为?钻Φ 20H7——扩孔——粗铰——精铰 Φ 10H7?钻孔——粗——精铰 第三步 插键槽?去毛刺?基准为Φ 20H7 孔的外圆?基准为端面。 9-7 如图 9-49 所示的毛坯?在铸造时内孔 2 与外圆 1 有偏心。如果要求获得?①与外圆有较高 同轴度的内孔?应如何选择粗基准?②内孔 2 的加工余量均匀?应如何选择粗基准? 答?① 保证外圆内孔同轴度?则以外圆 1 表面为粗基准。 ② 为了保证内孔 2 的加工余量均匀?则选择内孔 2 表面本身为粗基准。 9-8 图 9-50 所示为一锻造或铸造的轴坯?通常是孔的加工余量较大?外圆的加工余量较小。试 选择粗、精基准。?图见教材? 解?粗基准?外圆 精基准?孔 9-9 何谓“工序集中”“工序分散”?工序集中 和工 序分散各有什么优缺点?目前的发展趋 势是 那一种? 答?1?工序集中是指在每道工序中所安排的加工内容多?则一个零件的加工就集中以在 少数几道工序里完成?这样工艺路线短?工序少。 工序集中的优点是在一次装夹中?可以完成多个表面的加工?这样可以减少工件的安装误 差?较好的保证这些表面之间的位置精度同时可以减少装夹的次数和辅助时间有利于缩短 生产周期。可以减少机床的数量?并相应的减少操作工人?节省车间面积简化生产计划和 生产组织工作。缺点是机床结构和调整复杂?精度虽然高?但是成本也高。 2?工序分散是指在每道工序中所安排的加工内容少?把零件的加工内容分散到很多工序 里完成?则工艺路线长?工序多。 工序分散的优点是机床设备、工装、夹具等工艺装备的结构简单?调整比较容易?能快速 的更换、生产不同的产品。对工人的技术水平要求低。 由于数控机床的应用越来越多工序集中的程度相应的提高。故目前发展趋势是向工艺集中 发展。 9-10 试述机械加工过程中安排热处理工序的目的及其安排顺序。 答?按照其目的?热处理可分为预备热处理和最终热处理。 在零件机械加工过程的预备热处理阶段?①在粗加工前通常安排退火或正火?以消除毛 坯制造时产生的内应力?改善工件材料力学性能和切削加工性能。②调质处理常安排在 粗加工后?半精加工前进行?用于获得较好的综合力学性能?有利于消除粗加工中产生 的内应力。③安排多次时效处理?是消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。 最终热处理包括?①淬火、渗碳淬火一般安排在半精加工和精加工之间?用于提高零件 的硬度和耐磨性。②渗氮后的零件再进行精磨或研磨?用于提高零件表面的硬度、耐磨 性、疲劳强度和耐腐蚀性。③表面处理一般安排在工艺路线最后?可以提高零件的抗腐 蚀和耐磨性?并使表面美观。 9-11 什么是加工余量?影响加工余量的因素有哪些?确定余量的方法有哪几种?抛光、研磨等 光整加工的余量应如何确定? 解?加工过程中?从某一表面上切除的金属层厚度称为加工余量。 影响加工余量的因素有? 1?上工序的尺寸公差、形状公差和位置公差 2?上工序加工表面的粗糙度和表面缺陷层的深度 3?本工序的装夹误差 确定余量的方法?经验法、查表法、分析计算法。 对于抛光、研磨等光整加工工序?加工过程中只有表面粗糙度发生变化?其他量不变? 因此?其双面余量为错误?未找到引用源。 9-12 CAPP 从原理上讲有哪几种类型? 答?从原理上讲 CAPP 有检索式、派生式、创成式、综合式四种。 检索式 CAPP 系统常应用于生产批量较大?零件品种变化不大且相似程度高的场合。 派生式 CAPP 是建立在成组技术基础的 CAPP 系统?其基本原理是利用零件的相似性即相 似的零件有相识的工艺过程。因此?一个新零件的工艺规程可以通过检索系统中已有的 相似零件的工艺规程并加以筛选和编辑而成。 创成式 CAPP 系统也叫生成式 CAPP。创成式 CAPP 中不存在标准工艺规程?但是他有一个 收集有大量信息的数据库和储存工艺推理规则的规则库。当输入零件有关信息后?系统 可以模仿工艺人员的抉择过程?应用各种工艺规程抉择规则?在没有人工干预的条件下? 从无到有自动生成族零件的工艺规程。 综合式 CAPP 系统是将派生式、创成式与人工智能结合在一起综合而成的 CAPP 系统。这 种系统既有派生式 CAPP 的可靠成熟、结构简单、便于使用和维护的优点?又有创成式 CAPP 能够存储、积累、应用工艺专家知识的优点。 9-13 什么是时间定额?单件时间定额包括哪些方面?举例说明各方面的含义。 答?时间定额是在一定条件下?规定完成一道工序所需的时间消耗量。 单件时间定额? t p ? tm ? ta ? ts ? tr ① 基本时间tm 是直接改变工件的尺寸、形状相对位置、表面状态和材料性质等 工艺过程所消耗的时间?对机械加工来说?就是切削时间。 ② 辅助时间 ta 是指为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作?如装卸工件、 开停机床、改变切削用量、进退刀具、测量工件等?所消耗的时间。 ③ 布置工作地时间 ts 是指为使加工正常进行?工人用于照管工作地?如更换刀 具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等?所消耗的时间。 ④ 休息与生理需要时间 tr 是指工人在工作班内为恢复体力和满足生理上的需要 所消耗的时间。 9-14 数控加工工艺有何特点? 解?1?工艺内容明确具体。 2)工艺设计严密。 3)注重加工的适应性。 9-15 用调整法大批生产床头箱?如图 9-51 所示。镗孔时平面 A、B 已加工完毕?且以平面 A 定 位。与保证设计尺寸?205±0.1?mm?是确定工序尺寸 H。 解? 尺寸链如下图所示?A1 为增环?A2 为减环?A0 为封闭环。 A0=A1?A2 A2= A1-A0=355-205=150mm? ESA0=ESA1?EIA2? EIA2= ESA1?ES0=+0.05mm?0.1mm=-0.05mm? EIA0= EIA1?ESA2? ESA2= EIA1?EIA0=-0.05mm??-0.1mm?=0.05mm? 校核?T0 ? T1 ? T2 ? 0.1? 0.1 ? 0.2mm 经校核封闭环公差等于各组成环公差之和?尺寸链正确。 故?H=150±0.05mm 9-16 如图 9-52 所示工件成批生产时用端面 B 定位加工表面 A?调整法??以保证尺寸 100?0.02 mm ?试标注铣削表面 A 时的工序尺寸及上、下偏差。 答?尺寸链如图所示?可知封闭环为 A0 ? 100?0.02 mm ?且判断出 A2 和 A3 为增 环? A1 为减环?故有 A0 ? A2 ? A3 ? A1 ?则 A3 ? A0 ? A2 ? A1 ? 10 ? 30 ? 60 ? 40mm ESA0 ? ESA2 ? ESA3 ? EIA1 ,则 ESA3 ? ESA0 ? ESA2 ? EIA1 ? 0.2 ? 0.05 ? (?0.05) ? ?0.1mm EIA0 ? EIA2 ? EIA3 ? ESA1 ?则又有? EIA3 ? EIA0 ? EIA2 ? ESA1 ? 0 ? 0 ? 0.05 ? ?0.05mm 校核?T0 ? T1 ? T2 ? T3 ? 0.05 ? 0.10 ? 0.05 ? 0.20mm 经校核封闭环公差等于各组成环公差之和?尺寸链正确。 故? A3 ? 40??00..015 mm A3 A0 A2 A1 9-17 如 图 9-53 所 示 工 件 ? 错 误 ? 未 找 到 引 用 源 。 。因错误?未找到引用 源。 不便测量?试重新给出测量尺寸?并标注该测量尺寸的公差。 解?尺寸链如下图所示 其中错误?未找到引用源。 为封闭环错误?未找到引用源。 ?错误?未找到引用源。 为减环?错误?未找到引用源。 为增环 错误?未找到引用源。 =错误?未找到引用源。 +错误?未找到引用源。 — 错误?未找到引用源。 =70+20—60=30mm ES 错误?未找到引用源。 =(ES 错误?未找到引用源。 +ES 错误?未找到引用 源。 )—EI 错误?未找到引用源。 ES 错误?未找到引用源。 =+0.12mm EI 错误?未找到引用源。 =(EI 错误?未找到引用源。 +EI 错误?未找到引用 源。 )—ES 错误?未找到引用源。 EI 错误?未找到引用源。 =+0.02mm 则错误?未找到引用源。 mm 校核? 错 误 ? 未 找 到 引 用 源 。 经校核封闭环公差等于各组成环公差之和?尺寸链正确。 9-18 加工如图 9-54 所示轴及其键槽?图纸要求轴径Φ 300-0。033mm?键槽深度为 260-0.2mm?有 关加工过程如下? 1? 半径车外圆至Φ 30.60-0.1mm? 2? 铣键槽至 A1? 3? 热处理? 4? 磨外圆至图样尺寸?加工完毕。 求工序尺寸 A2。 解?A2 和 A3 为增环?A1 为减环?A0 为封闭环。 尺寸链如图所示??图中 A2 即为所求尺寸? A0=A2+A3 /2-A1/2 ? A2= A0- A3 /2+ A1/2=26mm-15mm+15.3mm=26.3mm? ESA0=ESA2+ESA3 /2-EIA1/2 ? 0= ESA2+0-?-0.05?? ESA2=-0.05mm EIA0=EIA2+EIA3 /2-ESA1/2 ? -0.2= EIA2+(-0.0165)-0? EIA2=-0.1835mm? 验算 T0=0.2mm T0=T2+T1/2+T3/2=0.1335mm+0.05mm+0.0165mm=0.2mm 经校核封闭环公差等于各组成环公差之和?尺寸链正确。 故? A2 ? 26.3??00..105835 mm 9-19 如图 9-55 所示为盘形工件的简图及尺寸链。最初加工端面 K 时?是按 60.80?0.1mm 确定的宽度?在半精车端面 E 时?同时也车孔 D 和端面 F??是按 60.30?0.3 mm 进 行加工。因此?端面 E 需经过两次加工?每次余量是否够用?请加以校核。 22.3 60 0 ?0.05 22 ? 0.1 60.30?0.3 60.80?0.1 0.3?0.05 ?0.10 Z2 Z1 答?1)基本尺寸 Z1 ? 60.8 ? 60.3mm ? 0.5mm ESZ1 ? ESA1 ? EIA2 ? 0 ? (?0.3) ? ?0.3mm EIZ1 ? EIA1 ? ESA2 ? ?0.1? 0 ? ?0.1mm 故?第一次加工余量 Z1 ? 0.5 mm ?0.3 ?0.1 2)基本尺寸 Z2 ? 60.3 ? 60mm ? 0.3mm ESZ2 ? ESA2 ? EIA3 ? 0 ? (?0.05) ? ?0.05mm EIZ2 ? EIA2 ? ESA3 ? ?0.3 ? 0 ? ?0.3mm 故?第二次加工余量 Z 2 ? 0.3 mm ?0.05 ?0.3 ? 0.3 mm ?0.05 ?0.1 ?余量不够用 则?将 A2 ? 60.30?0.3 mm 作为协调环?有? EIA2 ? EIZ2 +ESA3 ? ?0.1+0 ? ?0.1mm ESA2 ? ESZ2 +EIA3 ? +0.05+( ? 0.05) ? 0 故应调整尺寸 A2 ?使其达到 A2 ? 60.30?0.1mm 9-20 有一小轴?毛坯为热轧棒料?大量生产的工艺路线为粗车—半精车—淬火—粗磨—精 磨?外圆设计尺寸为错误?未找到引用源。 mm?已知各工序的加工余量和 经济精度?试确定各工序尺寸及极限偏差、毛坯尺寸及粗车余量?并填入表 9-17?余 量为双边余量?。 工序名称 工序余量 经济精度 工序尺寸及极限偏差 精磨 0.1mm 0.013mm?IT6? 错误?未找到引用源。 粗磨 0.4mm 0.033mm?IT8? mm 错误?未找到引用源。 半精车 1.1mm 0.084mm?IT10? mm 错误?未找到引用源。 粗车 2.4mm 0.21mm?IT12? mm 错误?未找到引用源。 毛坯尺寸 4mm?总余量? 1.0mm?IT15? mm 错误?未找到引用源。 mm 9-21 如图 9-56 所示零件?在成批生产中用工件端面 E 定位缺口?以保证尺寸 8 ?0.25 0 mm 试确 定工序尺寸 A 及其公差。 解?从题意可知尺寸 8 ?0.25 0 mm 为封闭尺寸 A0? A0=A+15mm-50mm? A=A0-15mm+50mm=43mm? ESA0=ESA+0.07mm-(-0.10mm)? ESA=0.25-0.07-0.10=+0.08mm EIA0= EIA+0-0? EIA=0mm 校核?T0 ? T1 ? T2 ? T3 ? 0.07 ? 0.08 ? 0.1 ? 0.25mm 经校核封闭环公差等于各组成环公差之和?尺寸链正确。 故?所求尺寸 A 为? A ? 430?0.08 mm 9-22 如 图 9-57 所 示 的 偏 心 零 件 中 ? 表 面 A 要 求 渗 碳 处 理 ? 渗 碳 层 深 度 规 定 为 0.5 0.8mm ?零件上与此有关的加工过程如下? 1?精车 A 面?保证尺寸? 260?0.1mm 。 2?渗碳处理?控制渗碳层深度为 H。 ? 3?精磨 A 面?保证尺寸 25.80?0.016 mm ?同时保证渗碳层深度达到规定的要 求。试确定 H1 的数值。 答?尺寸链图如下? HA 0 A1 A 2 2 2 其 中 ? 封 闭 环 为 A0 ? 增 环 为 A2 2 ?1 2 . 0?90 . 0m8 m 以及 H?减环为 A1 2 ? 130?0.05 mm 。 由 A0 ? A2 2 ? H ? A1 2 ?可得? H ? A0 ? A1 2 ? A2 2 ? 0 ?13 ?12.9 ? 0.1mm ? 同样?由 ESA0 ? ES A2 2 ? ESH ? EI A1 2 ?可得? ESH ? ESA0 ? ES A2 2 ? EI A1 2 ? 0.8 ? 0 ? (?0.05) ? ?0.75mm 由 EIA0 ? EI A2 2 ? EIH ? ES A1 2 ?有? EIH ? EIA0 ? EI A2 2 ? ES A1 2 ? 0.5 ? (?0.08) ? 0 ? ?0.58mm 校核?T0 ? T1 2 ? T2 2 ? TH ? 0.05 ? 0.08 ? 0.17 ? 0.3mm 经校核封闭环公差等于各组成环公差之和?尺寸链正确。 故? H ? 0.1??00..5785 mm ? 0.6??00..0285 mm 第十章 10-1 装配精度一般包括哪些内容?产品的装配精度与零件的加工精度之间有何关系? 答?装配精度是指配合件的实际尺寸参数、零件及其表面的相互位置、形状、微观几何 精度等各项指标与规定技术要求相符的程度。 产品的加工精度越高?装配精度也就越高。 10-2 装配工作的组织形式有哪些?各适用于何种生产条件? 解?装配组织形式一般分为固定式和移动式两种。 固定式装配?全部装配工作都在同一个固定地点完成?多用于单件小批生产或大型产品 的装配。 移动式装配? 将零部件用输送带或小车?按装配顺寻从一个装配作业位置移到下一个 装配作业位置?进行流水式装配?这种装配组织形式多用于大批大量生产。 10-3 什么是装配系统图、装配工艺流程图?他们在装配过程中所起的作用是什么? 答?装配系统图是表明装配单元之间的相互装配关系的示意图。他是划分装配的主要依 据。 装配工艺流程图是是表明产品零部件间相互装配关系及装配流程的示意图。它是指 导机械装配工作的技术文件?是制订机械装配生产计划、进行技术准备的主要依据。 10-4 试对图 10-15 中所示结构的装配工艺性不合理之处予以改进并说明理由。 答?a?装配不方便?应该将轴的结构改成阶梯式?使轴在装配时方便。 b?轴承内圈无法取出。应使轴承座台肩内径大于轴承外圈内。径?而轴颈轴肩直 径小于轴承内圈外径。 c?在箱体底部的螺栓不便于装配?应使用螺钉。 d?没有消气孔?无法取出。应加消气孔。 10-5 保证装配精度的方法有哪几种?各有什么工艺特点、适用于什么装配场合? 装配方法 完全 互换 互法 换 法 大数 互换 法 直接 选 选配 配法 法 特点 适用范围 其实质是控制零件的加工误差来保证产品的装配精度。它要 适用于大批、大量生产? 求有关零件的公差之和小于或等于装配公差?使同类零 高精度的少环尺寸链? 件在装配中可以互换?即不经任何选择、修配、调节均 或低精度的多环尺寸链。 能达到装配精度要求。 装配过程简单?生产效率高?周期短?易于组织流水作 业和自动化装配?但零件加工精度要求高?成本也较高 。 有关零件的公差值的平方之和的平方根?小于或等于装配公 差?装配时零件也不经任何选择、修配、调节均能保证 适用于大批、大量生产? 大多数机器达到装配精度要求。为此零件制造公差可放 较高精度的多环尺寸链。 宽?但可能会出现少量的返修品或废品 有关零件按经济精度制造?由操作工人从中挑选合适的零件 试装配。这种装配方法简单?零件也不必分组?但装配 多用于装配节拍时间 时间较长?装配质量决定于操作工 要求不严的中小批量生产。 人的技术水平。 分组 选配 法 有关零件的制造公差可扩大到经济可行程度?加工后的零件 测量分组?按对应组进行装配?同组零件可互换。此法 适用于大批大量生产? 可达到较高的装配精度?但增加了测量分组的工作?分 高精度的少环?3?4 环? 组数目不宜过多?一般为 2?4 组 尺寸链。 复合 选配 法 加工后的零件?先测量分组?装配时再在各对应组内挑选合 多用于单件或成批生产 适的零件装配。此法装配精度高?但组织工作复杂 装配精度高的多环尺寸链。 单件 有关零件按经济精度制造?装配时通过修配某一固定零件的 适用于单件或成批生产 修配 尺寸来保证装配精度。此法装配精度的高低取决于工人 装配精度高的多环尺寸链 法 的技术水平?增加了装配工作量。 合并 修 加工 配 修配 法 法 有关零件按经济精度制造?装配时按两个或多个零件合并加 工修配?以减少尺寸链环数。但零件要“对号入座”? 组织生产复杂。 自身 有关零件按经济精度制造?装配后用自身加工方法消除积累 加工 误差?保证装配精度。此法的装配精度高?特别容易保 修配法 证较高的位置精度。 可动 调节法 有关零件按经济精度制造?装配时?通过改变某一调节件的 适用于成批生产? 位置来保证装配精度。调节过程中不需拆卸零件?装配 装配精度高的多环尺寸链 方便?磨损后易恢复精度。 有关零件按经济精度制造?选定某一零件为调节环?制造多 调 固定 种尺寸?装配时选择合适尺寸的零件?来保证装配精度 节 调节法 。此法对调节环进行测量分级?调节过程中需装拆零件 法 ?装配不便。 误差 装配有关零件时?调节其相互位置?使加工误差相互抵消或 抵消 减少?以保证装配精度。此法逐点测量?作标记?调整 调节法 复杂?工时长。 10-6 某轴与孔的设计配合为Φ 10H5/h5mm?为降低成本?采用分组装配法?两件按 IT9 制造?试计算分组数和每一组的尺寸及其偏差。 解?查表知 IT5=0.006mm?IT9=0.036mm 则设计孔的尺寸为Φ 100+0.006mm?轴的设计尺寸为 Φ 100-0。006mm?制造孔为Φ +0.036 100 mm 轴为Φ 100-0。036mm? 孔和轴的公差值为 0.006mm?制造公差为 0.036mm?即将公差扩大六倍制造?故可以分 为六组。 组别 轴的直径 d 孔的直径 D 1 Φ 10 0 ? 0.006 mm Φ 10 ? 0.006 0 mm 2 Φ 10 ?0.012 ? 0.006 mm Φ 10 0 ? 0.006 mm 3 Φ 10 ?0.012 ? 0.018 mm Φ 10 ?0.006 ? 0.012 mm 4 Φ 10 ?0.018 ? 0.024 mm Φ 10 ?0.012 ? 0.018 mm 5 Φ 10 ?0.024 ? 0.030 mm Φ 1010 ? ? 0.018 0.024 mm 6 Φ 10 ?0.030 ? 0.036 mm Φ 1010 ? ? 0.024 0.030 mm 10-7 图 10-16 所示为键与键槽的装配关系。要求配合间隙为 0.08 至 0.15mm?试求大批大量生 产?采用互换法装配时个零件的尺寸及其偏差。 答?由尺寸链图可知? A0 为封闭环? A2 为增环? A1 为减环。 ESA0 ? ESA2 ? EIA1 ESA2 ? ESA0 ? EIA1 ? 0.15 ? (?0.052) ? ?0.098mm 还有 EIA0 ? EIA2 ? ESA1 EIA2 ? EIA0 ? ESA1 ? 0 ? 0.08 ? ?0.08mm 校核?T0 ? T1 ? T2 ? 0.052 ? 0.018 ? 0.07mm 经校核封闭环公差等于各组成环公差之和?尺寸链正确。 则? A2 ? 20 ?0.098 ?0.08 m m A1 A0 10-8 如图 10-7 所示主轴A部2 件?为保证弹性挡圈能顺利装入?要求保持轴向间隙错误?未找到 引 用 源 。 为 0.05 ? 0.42mm 。 已 知 错 误 ? 未 找 到 引 用 源 。 试用完全互换法确各组成零件尺 寸的上下偏差。(图见教材) 解: 1? 建 立装 配尺 寸链 ?判 断增、 减环 ?校 验各 环基本尺 寸。 根据 题意 ?轴 向间隙 为 0.05~0.42mm?即封闭环错误?未找到引用源。 A 0 = 0 +0.42 +0.05 mm ,公差 T0 =0.37mm。 建立装配尺寸链如下图所示?尺寸链总环数 n=4?其中错误?未找到引用源。 为增环? 错误?未找到引用源。 、错误?未找到引用源。 为减环。 封闭环的基本尺寸为? A 0 =A 2 -(A1 +A 3 )=0mm 由计算可知?各组成环基本尺寸的已定数值时正确的。 ?2?确定协调环。错误?未找到引用源。 为齿轮上的尺寸?易于加工?而且尺 寸可以用通用量具测量?因此选它作为协调环。 2? 确定各组成环公差和极限偏差。