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设计基准：
是设计图样上所采用的基准。
工序基准：
在工序图上用来确定本工序加工表面加工后的尺寸、位置的基准。
定位基准：
即在加工中用来确定工件在机床工作台上的正确位置所用的基准。
一般在工序图中用规定符号表示出来。
可分为粗基准和精基准。
六点定位规则：
用适当分布的六个定位点与工件接触，即能限制住六个自由度，使工件在夹具中占有唯一确定位置的规则，称为六点定位规则。
第一类自由度：
为保证加工要求必须要限制的自由度。
第二类自由度：
对加工要求没有影响的自由度。
定位误差:
用静调整法加工工件时，由于定位的不准确使一批工件的工序基准偏离理想位置,从而引起工序尺寸变化的加工误差，称为定位误差。
基准不重合误差：
由于定位基准和工序基准不重合引起的加工误差。
其值为在工序尺寸方向上工序基准至定位基准间的尺寸公差值。
以表示。
基准位移误差：
由于工件定位基而和定位元件制造不准确，使定位基准产生位置变化而导致工序基准在工序尺寸方向上产生偏移而引起的加工误差。
基准位移误差值等于在工序尺寸方向上定位基准的最大位移量。
二、思考题
4、用静调整法加工一批工件时，为何工件必须正确定位怎样才能正确定位
工件正确定位，调整好与刀具之间的相对位置，才能保证加工要求。
工件工序基准正确定位了，工件才能正确定位，而工序基准的正确定位要靠限制工件的第一类自由度来实现。
5、何谓过定位在何条件下允许存在过定位
如果工件在组合定位时，若出现一个自由度同时被两个或两个以上的定位元件限制，就称为过定位。
过定位将造成定位不稳定，或使定位元件或工件发生变形，影响加工精度，工件甚至无法装夹，所以，一般情况下应尽量避免产生过定位。
但当定位基准或定位元件制造精度较高时，或粗加工某些刚性较差的零件时，允许过定位出现。
例如齿坯滚齿时的定位和采用跟刀架车削细长轴。
6、箱壳体类工件采用一面两孔作为定位基准时，为何夹具定位元件中的一个短圆柱销要采用短菱形销菱形销削边方向如何
因为若采用短圆柱销会出现过定位，导致工件有时出现无法装夹的现象，为了消除过定位，短圆柱销要换成菱形销，菱形销的削边方向与两孔中心连线方向垂直。
7、何谓定位误差定位误差产生的原因是什么
定位误差产生的原因：
（1）基准不重合误差：
其值为在工序尺寸方向上工序基准至定位基准间的尺寸公差值。
以△口表示。
（2）基准位移误差：
由于工件定位基面和定位元件制造不准确，使定位基准产生位置变化而导致工序基准在工序尺寸方向上产生偏移而引起的加工误差。
以△门表示。
基准位移误差值等于在工序尺寸方向上定位基准的最大位移量。
10、定心夹紧机构有哪两类它们各具有何特点
定心夹紧机构分为机械式和弹性变形式两种。
机械式定心夹紧机构是利用斜楔、螺旋、偏心、齿轮和齿条等刚性传动件，使定位夹紧元件做等速位移来实现定心夹紧的。
弹性变形式定心夹紧机构是利用薄壁弹性元件受力后产生的均匀变形，而使工件定位和夹紧的机构。
三、分析题
1、试分析图2-74所示工件的加工要求，确定工序基准，分析应限制的第一类自由度。
（1）在图a所示连杆小头上钻通孔，欲保证：
a）
1）钻孔直径6D。
2）小头孔6D对端而A的垂直度由33）小头孔（I>
D对小头不加工外圆壁厚的均匀性.
1）工序基准为<
bD的轴线，不需要限制自由度，因为4>
D直接由钻头直径保证
2）工序基准为端而A,需要限制的自由度为父?
。
3）工序基准为外圆的轴线，需要限制的自由度为大彳父宇
（2）在图b所示减速器主动锥齿轮轴两端铳端面和钻中心孔，欲保证：
1）轴向工序尺寸47mm和300mm。
2）轴两端面对他线的垂直度。
3）轴两端中心孔对未加工之轴颈轴线的同轴度。
_什」1.5；
8张两端）一
47
--I0
一30Q-0.6S_
b）
1）工序基准为左端面,
2）工序基准为轴线，需要限制的自由度为P2
3）工序基准为未加工之轴颈轴线，需要限制的自由度为
（3）在图c所示的汽车传动轴总成滑动叉上磨削两个平而，欲保证：
1）两个平面K及Q间的工序尺寸为118mme2）两平面K、Q对孔2Xe39轴线B-C的垂直度公差。
3）两平面K、Q的对称中心平而对外圆山95轴线A的对称度公差。
1）工序基准为平面K、Q,需限制的自由度为之父7.
2）工序基准为孔2X639轴线B-C,需限制的自由度为父*?
3）工序基准为外圆695轴线A,需限制的自由度为
（4）在d）图所示活塞上镇削活塞销孔，欲保证:
1）销孔直径小28mm.
2）销孔至活塞顶而间工序尺寸56土。
3）销孔对活塞裙部外圆的对称度公差。
^100.88-0.01
1）工序基准为628孔轴线，孔径由银刀直接保证，不需限制自由度。
2）工序基准为活塞顶而，需限制2父宇。
3）工序基准为外圆轴线A,需限制文守
（5）在图e中所示汽车变速器拨叉轴上铳削两个半圆凹槽，欲保证：
1）两个半圆凹槽半径）两个半圆凹槽轴向工序尺寸分别为35mm及（26士）
3）凹槽底工序尺寸。
答1）工序基准为凹槽中心线，凹槽尺寸由刀具直径直接保证，不需限制自由度。
2）工序基准为左端面、右边半圆凹槽的中心线，需限制自由度3宇分
3）工序基准为拨叉轴下母线，需限制的自由度为了*?
2、分析下列各专用机床夹具定位元件所限制自由度的情况。
1）答：
a）图中两圆柱销1限制与彳R宇，短V形块4限制22
2）答：
b）图中平而支承6限制29中，定位套11限制QT，短菱形销2限制2
3）答：
c图中平面支承6限制2只半，短圆柱销1限制京T，定位槽12限制2
4）答：
d图中平面支承6限制SC夕，短圆柱销1限制T无，浮动V形块5限制Q
5）答：
e图中平而支承6限制V父2,短圆柱插销13限制支Z,浮动短V形块5限制半
6）答：
f图中圆拉刀导向部分9限制彳之？
2,自位支承10限制至
7）答：
g图中两个短圆柱销1限制qV乞勺乞短菱形销2限制父
g）
9）答：
i图中左右一对短V形块4限制彳7？
2,前后一对V形块4限制父2,Z2出
现过定位，去掉任意一个短V形块即可消除过定位（也可采用其他方法）。
10）答：
j图中平而支承6限制Z父守，短圆柱销1限制玄V，短菱形插销3限制2
四、定位误差的分析计算题
1、在图2-76所示阶梯轴上铳削一平面，其工序尺寸为30mm,有图a、b、c、d、e所示五种定位方案，试计算：
1）如果不考虑阶梯轴两外圆的同轴度公差时，五种定位方案的定位误差。
2）如果考虑阶梯轴两外圆的同轴度公差小时，五种定位方案的定位误差。
并指出哪种定位方案能可靠保证加工要求。
图2-76阶梯轴上蜕削平面的定位误差计算
I一阶梯轴2一直先铁3-V形块4一双移动式V形缺
1）解：
不考虑同轴度公差时，
△d=△..=0.13mm
JJ»
Q
工序基准为小外圆下母线,
不在定位基而（大外圆）上，所以Ad=Aj,b+4,y=0-15mnio
d图：
△.=—=0.08mm；
△.=0；
Ad=△.=0.08mmJ,b2j.yaj，b
e图：
△.=—=0.08mm：
Ad=△.=0.08mmj.bj.y。
j.b
因为d图、e图的Ad=0.08mm<
0.28/3=0.09nun,所以均能可靠保证加工要求。
2）解：
若考虑同轴度公差时，
a图、b图：
△.=—4--+0.03=0.16mm；
△.=0j•□22J5
Ad=△..=0.16mmaj.b
c图：
A.=—+0.03=0.11mm：
△.、.==0.07mm
「b2）・$2sin-2sin45*
・
工序基准为小外圆下母线，不在定位基而（大外圆）上，所以Ad=d,b+A;
y=0.18mmo
d图、e图：
△.h=—+0.03=O.llmmt△.=0：
Ad=△..=0.11mmj•d2j・yj•o
几种定位方案的定位误差均大于T/3二，所以都不能可靠保证加工要求，可适当缩小上工序小外圆的制造公差，以期减小定位误差，才能使d图和e图的定位方案保证加工要求。
2、图2-74d所示为活塞图样及主要设计尺寸。
现欲精像活塞销孔活塞销孔轴线至活塞顶面的工序尺寸（56土）mm和活塞销孔轴线对活塞裙部外圆轴线A的对称度公差（假设内止口与活塞裙部外圆同轴度误差为零）。
如果采用图2-77a、b所示的两种定位方案定位，试分析计算工序尺寸（56土）mm和对称度的定位误差，并指出能否保证加工要求。
如果不能可靠保证加工要求，试提出解决措施。
解：
定位方案a）中，工序尺寸56士的定位误差品《56）为：
△j,b=°
；
A：
产0；
4（56）=°
对称度的定位误差4（+）为：
Aj,b=01啦；
Aj,y=0.034+0.01=0.044mm
△d（+产A，，b+&
y=+=
定位方案b）中，工序尺寸56土定位误差为：
△j力=0・87mm；
△二力,=0；
Ad（56）=0.87mm
对称度的定位误差“⑺为：
A,,产0.035+0.034=0.069mm
△d（+）=△的二
由计算结果可知，两种定位方案不能同时保证两项加工要求。
方案a）可考虑减小两段外圆的同轴度误差小于，进而减小定位误差的值（A£
0.2/3=0.067）来保证对称度的加工要求。
方案b）可考虑减小上工序中加工尺寸106%眄的公差至0.16/3=0.053皿，即按106，。
53皿制造，可保证工序尺寸56的加工要求。
第四章习题答案
一、解释名词术语
工艺系统刚度、误差复映规律、积屑瘤、表而强化、磨削烧伤（答案略）
6、何谓误差复映规律如何运用这一规律解释：
1）为何加工要求高的表面需经多次加工3）为什么精加工时采用小的进给量
1）因为经过多次加工后，加工表面的形位误差会逐渐减小，所以加工要求高的表面要有粗精和光整加工等几道工序。
3）精加工时采用小的进给量，切削力小，工艺系统的弹性变形量就小，加工精度高。
12、何谓表面强化和残余应力如何控制
切削过程中，由于刀具对加工表面的强烈挤压和摩擦，使工件加工表面层的硬度和强度提高了，从而在工件表而形成一个硬化层，这就是表面强化。
机械加工方法一般都产生表而强化，塑性变形越小，表面强化越小。
工件去掉外力后，存留在工件内部的应力称为内应力或残余应力。
内应力总是拉伸应力和压缩应力并存而处于平衡状态，即合力为零。
减小铸件内应力的措施：
1）设计时应使壁厚均匀；
2）还可采用人工时效或自然时效的办法；
3）在加工重要表面时，粗加工之后要经过很多道别的工序后才安排精加工。
14、何谓磨削烧伤如何控制和避免
磨削时，工件表面层的温度超过金属相变温度，引起表而层金相组织发生变化，强度和硬度降低，使表层氧化呈现不同的氧化膜颜色，这种现象称为磨削烧伤。
一般有回火烧伤、淬火烧伤和退火烧伤。
避免磨削烧伤的措施：
（1）减少磨削热的产生。
减小径向进给量，选取较软的砂轮，减少工件和砂轮的接触面积。
（2）加速磨削热散出。
适当提高工件速度和轴向进给量，采取有效的冷却方法。
15、机械加工表面质量对机器零件的使用性能有何影响
1、表而质量对耐磨性的影响：
（1）较小的表面粗糙度可提高零件的耐磨性，会延长使用寿命。
但是，表而粗糙度并不是越小越好。
在一定的摩擦条件下，零件表面总有一个最合适的表面粗糙度值。
（2）适当的加工痕迹方向，可使摩擦副的表面提高耐磨性（3）表面强化会提高耐磨性。
2、表面质量对疲劳强度的影响：
（1）减小塑性材料的表而粗糙度，会有助于提高疲劳极限，不易产生疲劳破坏。
（2）表面强化有助于提高零件的疲劳强度。
（3）表面层有压缩残余应力时，将提高零件的疲劳强度。
而拉伸残余应力将降低零件的疲劳强度。
所以，为提高疲劳强度，可人为地在零件表面层造成压缩残余应力。
方法是：
喷丸加工和滚挤压加工；
表而渗碳和淬火；
渗氮。
3、表面质量对零件抗腐蚀性的影响：
（1）表面粗糙度越小，抗腐蚀性越好。
（2）表而强化和表而压缩应力有助于提高耐磨性。
4、表面质量对零件配合性质的影响：
若配合表面粗糙度大，磨损很快，使间隙配合中的间隙增大：
使过盈配合中的过盈减小，改变了配合的性质。
17、试分析在车床上用两顶尖装夹车削细长光轴时，出现图4-51a、b、c所示三种误差的主要原因，并指出可分别采取什么方法来减小或消除。
a）产生此种误差的主要原因是工件刚度变化，中间刚度小，两端刚度大，中间部位在切削力作用下变形大，切掉的金属层薄，两端变形小，切掉的金属层厚，所以被加工成腰鼓形。
可采用跟刀架来提高工件刚度，减小变形。
b）产生此种误差的主要原因是主轴轴线与导轨面在垂直面内不平行。
可刮研导轨面和修磨三爪内爪面，减小主轴与导轨面在垂直而内的平行度误差。
可刮研导轨面和修磨三爪内爪面,减小主轴与导轨而在垂直面内的平行度误差。
c）产生此种误差的主要原因是主轴轴线与导轨面在平行而内不平行。
可刮研导轨面和修磨三爪内爪面，减小主轴与导轨而在水平面内的平行度误差。
18、在卧式铳床上铳削键槽（图4-52）,加工后经测量发现各处深度尺寸都比预先调整的小，并且靠工件两端处深度尺寸大于中间，试说明产生这一现象的原因。
各处深度尺寸都比预先的小是因为加工过程中工件在切削力作用下相对刀具发生弹性变形，铳削深度有所减小所致。
中间深度小是因为工件在此处的刚度最小，发生的弹性变形量最大，致使切掉的金属层厚度较小，所以两端处键槽深度大于中间。
第五章习题答案
封闭环、增环、减环、装配尺寸链、零件尺寸链、工艺尺寸链（答案略）
1、尺寸链是如何组成的如何判断尺寸链的增减环
尺寸链由一个封闭环和两个或两个以上的组成环组成。
常用回路法来判断增减环：
在尺寸回路中对每个尺寸画单向箭头，凡是箭头方向与封闭环方向相同的为减环,相反的为增环。
4、不完全互换装配法有何特点应用于何种场合
（1）优点：
零件按放大的公差制造，降低了成本。
装配工作简单，效率高。
（2）缺点：
装配后有极少数产品装配精度不合格。
（3）应用：
适用于大批大量生产中装配精度要求较高，组成环数又多的场合。
5、分组互换装配法有何特点应用于何种场合
零件制造精度不高，但可获得较高的装配精度。
（2）缺点:
零件加工后需要使用精密仪器进行测量分组，并分组存储，增加了成本。
适用于大批大量生产中装配组成环环数少而装配精度要求很高的机器结构中。
三、分析计算题
1
.试分析图5-45a、b、c中尺寸链的增减环。
图5<
5尺寸链增环减环的判断
图a）中增环：
A：
、A：
、A3sAs，减环：
A；
、As
图b）为一并联尺寸链，由A尺寸链和B尺寸链组成。
在A尺寸链中：
L、%为增环；
3、A,为减环；
在B尺寸链中，为增环，区为减环。
图c）为一并联尺寸链，由A尺寸链和B尺寸链组成。
A,、A;
为增环，&
、A；
为减环；
在B尺寸链中，B：
、B：
、Bs为增环，Bi为减环。
2.图5-46所示的尺寸链
（1）判断增环和减环。
（2）用极值法计算封闭环的基本尺寸、公差和极限偏差。
（参考答案：
增环：
生、AhAs,减环：
At.As：
Ao=TA0=1.733mm）
5.图5-49所示为汽车发动机曲轴1第一主轴颈与缸体轴承座3的装配图，设计要求装配间隙Ao二:
若两个止推垫片2及4的厚度尺寸%二&
二2.5,03mln；
缸体轴承座3的宽度尺寸^38.5^100^.试用极值法计算曲轴1第一轴颈宽度尺寸%的基本尺寸、公差及极限偏差。
A[=43.5拨加1）
6、图5-50为蜗杆转向器装置局部装配图。
设计要求单列圆锥滚子轴承1与左轴承2之间的装配精度为Ao,试建立保证该装配精度的装配尺寸链。
图5・50野|忏转向器局郃装配图
I.网微粒浪子釉承2一左输水爆3
九S一喀片4一弟体6一右伯承端工
8-帽杆
9、图5-53所示为一蜗杆减速器装配图。
设计要求需保证装配精度：
（1）左端圆锥滚子轴承6外圈端而与端盖5间具有一定的轴向间隙A。
若不考虑相关零件的位置误差，试建立保证装配精度&
的装配尺寸链。
图5-53蜗杆减速器装配图
1一蜗杆2一好轮3一箱体4、】1一幽片5、10一端位6、9一圜怫浪F萌漱
7一蜗轮轴8一隔隹
filQ
1^11
As*Ai、An减环：
A八AgxAs\A：
、As、A9、A：
o
10、图5-54所示为汽车倒档装置图。
设计要求倒档齿轮3的轮毂端而与垫片4间保证装配间隙:
设计规定Ak：
AkA产1.3鼠04mm（标准件）。
欲采用完全互换装配法保证装配精度，试设计确定有关零件的尺寸公差及极限偏差.
图5・54汽车倒档装置装配图
I一变速器壳体2、4一些片3—倒挡齿轮
增环孔,减环A”也、Ai
己知Ac=（）mmm,*/Aq=Ai-A：
-A3-A：
，As=AlAz-AlAc=18mm
组成环平均公差二斗，选择A,为协调环。
调整Lf（IT11级），而“二Af1.32doimm,ThLf,n-1
•••Tai-Tao-Tac-Ta3-Tai-
各组成环极限偏差为：
=AF1.310,0|min,A5=182aiimm,
•••ES^ESmYEL+ELs+ELJ
•••ESa£
=ESao+（EIaz+ELj+EL：
）二十
EIai=ESa：
-Tai=+
，A>
20.6想mm
（答案不唯一）
16、一液压系统回油阀阀芯和阀套孔装配间隙要求为X二二阀芯和阀套孔直径为elOnimc欲采用分组互换法保证装配精度，并且将阀芯和阀套孔的尺寸制造公差均放大到，试：
（1）确定分组公差、分组数Z和两零件直径尺寸的极限偏差。
（2）用公差带图表示出两零件各相应组的配合关系。
Ta0—遍乂—Xmin=0.012—0.006=0.006mm
Tavi=—==0.003mm
aun-l2
T90015
据已知条件得T：
=T；
=0.015/77/77Z=—入=—=5
DdTaxl0.003
采用基孔制，则铜套孔按10^85mm制造。
二es=esx=£
7]一冗次=+0.012-0.006=+0.006mm
ei=zs-T；
=40.006-0.015=-0.009xrim
活塞销按10轮流mm制造。
各组配合关系见下图所示:
或采用基轴制，则活塞销按102aoi5nlm制造。
ESy-eh=4/
硝=咯=&
吠+的=知62-0.003=+0.009mm
ei=es-td^+-=-
钢套孔按10端罂mm制造。
19、图5-58所示为一齿轮装置图。
装配精度要求应保证轴向间隙A0=0^o设计规定：
由二4301"
25mm.Ac=80^ai2mm,A3=100%,14mm,AF190%,1S5mm>
A5=58%,12mm,欲采用固定调整装配法保证装配精度，调整垫片初定为Ar=2mm,制造公差为乙二。
试计算确定调整垫片组数Z、补偿能力S、调整垫片各组尺寸及极限偏差。
图5・58齿轮装置简图
A1减环：
、A八A：
%Aa、Af
Z
1_0.25+0.12+0.14+0.185+0.12
_?
AiXTao-Taj；
=0.25-0.04
1=1
取Z=4组
Ar广An一（Tao-Taf）二
Ars=Arc-（Tao-Tat）-
ArEArs—（Tao-Tat）二
已知Tl,按向体内原则确定各垫片极限偏差：
AP1=2.605°
o,o4mm,AF2=2.395°
aolmm,&
3二2,185?
a0,]innbAri—|nun
20、如图5-56所示一齿轮箱简图，装配精度要求应保证轴向间隙设计规定：
Ak430：
ai55nm,4户800074mm,AklOO^os7mm，AF190%,115mm,Ak60nmi，其制造公差为。
若采用修配装配法保证装配精度，并确定凡为修配环，当最小修配量为0时，试：
（D画出设计要求的和实际的封闭环公差带位置图。
⑵计算修配环预加工尺寸、极限偏差和最大修配量。
r——
_片2十.3十4一J，]pO
“减环：
“、&
、M、A5,修配环为属于“越修越大”的情况。
Tao=ESa0=+0.2mmEIA（）=0
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