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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外表加工后的尺寸、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.
六点定位规那么：
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
1
在夹具中占有唯一确定位置的规那么,称为六点定位规那么.
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4j,b表示.
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4图表示.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.
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,假设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,一般情况下应尽量防止产生过定位.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
由于假设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央连线方向垂直.
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：
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4j,b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：
1〕钻孔直径.Do2〕小头孔.D对端面A的垂直度.t.3〕小头孔.D对小头不加工外圆壁厚的均匀性.
1〕工序基准为.D的轴线,不需要限制自由度,由于.D直接由钻头直径保证
2〕工序基准为端面A需要限制的自由度为X?
o
3〕工序基准为外圆的轴线,需要限制的自由度为\
〔2〕在图b所示减速器主动锥齿轮轴两端铳端面和钻中央孔,欲保证：
1〕轴向工序尺寸47mnf口300mm2〕轴两端面对轴线的垂直度.3〕轴两端中央孔对未
加工之轴颈轴线的同轴度.
1〕工序基准为左端面,需限制的自由度为\、、：
2〕工序基准为轴线,需要限制的自由度为、,■
3〕工序基准为未加工之轴颈轴线,需要限制的自由度为V小'
/：
〔3〕在图c所示的汽车传动轴总成滑动叉上磨削两个平面,欲保证：
1〕两个平面K及Q间的工序尺寸为118mm2〕两平面K、Q对孔2X〔〔〕39轴线B-C的垂直度公差.3〕两平面K、Q的对称中央平面对外圆.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ZXY.
2〕工序基准为孔2X439轴线B-C,需限制的自由度为X?
3〕工序基准为外圆.95轴线A,需限制的自由度为ZV
〔4〕在d〕图所示活塞上镇削活塞销孔,欲保证：
1〕销孔直径〔〕〕28mm
2〕销孔至活塞顶面间工序尺寸56土.
3〕销孔对活塞裙部外圆的对称度公差.
1〕工序基准为.28孔轴线,孔径由键刀直接保证,不需限制自由度.
2〕工序基准为活塞顶面,需限制ZX?
3〕工序基准为外圆轴线A,需限制:
〔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35mmM〔26土〕
3〕凹槽底工序尺寸.
答1〕工序基准为凹槽中央线,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、右边半圆凹槽的中央线,需限制自由度X
3〕工序基准为拨叉轴下母线,需限制的自由度为/"
V
2、分析以下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限制与干WT,短V形块4限制Z2
2〕答：
b〕图中平面支承6限制2瓮厅,定位套11限制W,短菱形销2限制2
3〕答：
c图中平面支承6限制短圆柱销1限制工手,定位槽12限制2
4〕答：
d图中平面支承6限制大宇力,短圆柱销1限制I?
用,浮动V形块5限制复
5〕答：
e图中平面支承6限制蜒2,短圆柱插销13限制至％,浮动短V形块5限制
6〕答：
f图中圆拉刀导向局部9限制fzrn,自位支承10限制?
7〕答：
g图中两个短圆柱销1限制至^^宇公,短菱形销2限制N
g〕
9〕答：
i图中左右一对短V形块4限制V前后一对V形块4限制京ZR2,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图中平面支承6限制Z瓮7,短圆柱销1限制三千,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.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.
图喜76阶悌物匕蜕削平面的定位惧理计算
I—眇鼎轴2一直蠢帙3-V形加4一双鞫动式Y形块
2）解：
不考虑同轴度公差时,
_._I010c一,一八
a图、b图：
b=~2~+~2~二013mm"
y-0
[id-Ajrb二.-13inn
_-佗_ag_J
c图：
Aj,b=-j-=0<
8mm*'
*2*“」汨但“‘'
mm
工序基准为小外圆下母线,不在定位基面〔大外圆〕上,所以
一0T6
d图：
Aj,b二下一
।,mm
=0.08mnpy=0jAd=Ajtb=0QSmiri
e图：
Aj,b=mm=Qo8mmZ、y=Q：
Ad=Ajtb=.QSmm
由于d图、e图的.=0.0&
e<
0,迎3:
0,09mm,所以均能可靠保证加工要求.
3）解：
假设考虑同轴度公差时,
一一I0.100.^6..._„
Ajtb--2~+~2~+.Q3-.16mmy一.
|id=Jj,b—0-16nm
16_d.10__10
Aj,b==+0.03=611mm"
'
-hin：
一如2一mm
工序基准为小外圆下母线,不在定位基面〔大外圆〕上,
Ad二
d图、e图:
十口.3=S11mmAJrv;
冉Ad=Ajtb=0.1W
几种定位方案的定位误差均大于T/3=,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.现欲精链活塞销孔1132g二g圈e、活塞销
孔轴线至活塞顶面的工序尺寸〔56土〕mmm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,试提出解决举措.
解：
定位方案a〕中,工序尺寸56土的定位误差&
L"
〕为：
b-0；
Ajpy-0;
&
D-0
对称度的定位误差%J为:
/b=07m；
A」,v二0034।0.01=.一M4mn
■11■.=+=
定位方案b〕中,工序尺寸56土定位误差为：
|Ajub-0.87m：
-0;
5〕=087nm
对称度的定位误差&
J为:
瓦卜=0；
AjrV=0-035।SOM=.一.唠rm
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〔&
工.-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IM_gbe的公差至0一=0.053mm即按106.〔?
加5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、外表强化、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〕为何加工要求高的外表需经屡次加工
3〕为什么精加工时采用小的进给量
1〕由于经过屡次加工后,加工外表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、何谓外表强化和剩余应力如何限制
切削过程中,由于刀具对加工外表的强烈挤压和摩擦,使工件加工外表层的硬度和
强度提升了,从而在工件外表形成一个硬化层,这就是外表强化.机械加工方法一般都产生外表强化,塑性变形越小,外表强化越小.
工件去掉外力后,存留在工件内部的应力称为内应力或剩余应力.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.减小铸件内应力的举措：
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方法；
3〕在加工重要外表时,粗加工之后要经
过很多道别的工序后才安排精加工.
14、何谓磨削烧伤如何限制和防止
磨削时,工件外表层的温度超过金属相变温度,引起外表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.
防止磨削烧伤的举措：
〔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.适当提升工件速度和轴向进给量,采取有
效的冷却方法.
15、机械加工外表质量对机器零件的使用性能有何影响
1、外表质量对耐磨性的影响：
〔1〕较小的外表粗糙度可提升零件的耐磨性,会延
长使用寿命.但是,外表粗糙度并不是越小越好.在一定的摩擦条件下,零件外表总有一个
最适宜的外表粗糙度值.〔2〕适当的加工痕迹方向,可使摩擦副的外表提升耐磨性〔3〕表
面强化会提升耐磨性.
2、外表质量对疲劳强度的影响：
〔1〕减小塑性材料的外表粗糙度,会有助于提升疲劳
极限,不易产生疲劳破坏.〔2〕外表强化有助于提升零件的疲劳强度.〔3〕外表层有压缩残
余应力时,将提升零件的疲劳强度.而拉伸剩余应力将降低零件的疲劳强度.所以,为提升疲劳强度,可人为地在零件外表层造成压缩剩余应力.方法是：
喷丸加工和滚挤压加工；
表面渗碳和淬火；
渗氮.
3、外表质量对零件抗腐蚀性的影响：
〔1〕外表粗糙度越小,抗腐蚀性越好.〔2〕外表
强化和外表压缩应力有助于提升耐磨性.
4、外表质量对零件配合性质的影响：
假设配合外表粗糙度大,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.可采用跟刀架来提升工件刚度,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面内的平行度误差.可刮研导轨面和修磨三爪内爪
面,减小主轴与导轨面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由于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.中间深度小是由于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,但凡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,降低了本钱.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.
零件加工后需要使用精密仪器进行测量分组,并分组存储,增加了本钱.
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.
10
b（c）
图515尺寸链增环脑峰的利撕
图a〕中增环：
A、A、A、为,减环：
A、A
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：
Ai、A为增环；
A、A4为减环；
在B尺寸链中,Bi为增环,4为减环.
图c〕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：
A、4为增环,A、A为减环；
在B尺寸链中,Bi、B2、R为增环,R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根本尺寸、公差和极限偏差.
〔参考答案：
增环：
小、A、外,减环：
Ai、A;
A□二0乂：
蓼“T*=I.733m〕
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=~.假设两个止推垫片2及4的厚度尺寸Aa=A4=2.5_g心mm缸体轴承座3的宽度尺寸5.Immrn试用极值法计算曲轴1第一轴颈宽度尺寸Ai的根本尺寸、公差及极限偏差.
Ai叁435：
g：
肪in〕
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i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.
酒心别蝌H转向万马邮簟配网
L7-聃刎时徽津干辅事
「办一联片4一充佳6一方K市・工8-SW
解:
A3、A4、A减环：
A、AA、A、A
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：
〔i〕左端圆锥滚子
轴承6外圈端面与端盖5间具有一定的轴向间隙Aoo假设不考虑相关零件的位置误差,试建立保证装配精度Ao的装配尺寸链.
ii
®
5-53螭件战速器装配图
I一黑杆工一般轮3—鞘体4,11-嗨甘
3、k9隔怫浪F艳射
T-端轮鼬耳一“套
A7、A〕、Ao>
Aio
10、图5-54所示为汽车倒档装置图.设计要求倒档齿轮3的轮毂端面与垫片4间保证
装配间隙~.设计规定A=;
4=人=1.3一屋501〔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.
ffl5-54汽车倒档装置装配图
I火速器走悻3.4-*fcrt3-信井典里
增环Ai,减环X、X、A
Ao=O+自gmm'
•'
Ao=Ai-A2-A3-A4•-A3=Ai-A2-A4-Ao=18mm
组成环平均公差Tav,l=n_J=,选AAi为协调环.调整Ta3=〔IT11级〕,而A2=A4=1.3一g
Ta2=Ta4=,
.1.TAi=TA0-TA2-TA3-TA4=
各组成环极P艮偏差为：
A2=A4=V3-8,0^mmA=18-Wrmm
E8o=ESi-（EIA2+EIA3+EIA©
•-ES\i=ESo+（EIA2+EIA3+EIA4）=+
EIai=E$i-Tai=+
--A=1mm
i2
〔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=~.阀芯和阀套孔直径为.10mm
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.
T岫=Xmp=0.012-0.006=0.006mn
1-P-1-2~O»
QQ3e
据条件得TdTd0.015mmZTD-00竺5
Tav,l0.003
采用基孔制,那么铜套孔按0101制造.
①i一白冉=4初
■-绣-es{-EI]-%血--H3.012-0.006二+0.006mm
日］二"
一零,二叩5一口J015=-0.009mm
活塞销按010:
3能输n制造.各组配合关系见以下图所示:
或采用基轴制,那么活塞销按01.-45河制造.
监=踹=司1Mt+的=-+0.012-0.003=i-0,00?
EI=ES—T.=+—=—
钢套孔按.1.188枷＞制造.各组配合关系见以下图所示:
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A=0~.设计规定：
A=4301E'
mmA2封.-8,12mmA3=100-8.vmmA=90-I?
i必mmA=8-8,12mm欲采用固
13
定调整装配法保证装配精度,调整垫片初定为AF=2mm制造公差为Taf=o试计算确定调整垫
片组数z、补偿水平s、调整垫片各组尺寸及极限偏差.
图齿轮装置前图
Ai减环：
AX、乂、X、A
a.2S1-0.12+0.14+0,185i-0,12
取Z=4组
补偿水平S=：
.|,：
--1..II
Am=Alma）（A2minA3minA4minAsmin+TAfADmax=
Af2=Af1-（Ta0-TAF）=
A3=Af2—（Ta0-TAF）=
小4=AF3—（Ta0-TAF）=
Taf按向体内原那么确定各垫片极限偏差：
Ai=z,605_%?
=£
395一*og,
A^3=2f.'
5Af1=二汽,:
ZI-I-TI
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A='
92mm设计规
定：
a=4301e'
mmA2=B0-ammA3=100-手wmm4=1式-乱小mmAs=60mm其制造公差为.假设采用修配装配法保证装配精度,并确定人为修配环,当最小修配量为0时,试：
（1）画出设计要求的和实际的封闭环公差带位置图.
（2）计算修配环预加工尺寸、极限偏差和最大修配量.
A、A、Z、A,修配环为X,属于“越修越大〞的情况.
Tao=-,'
1日A00
AO
TAOTA1TA2TA3TA4TA5=++++=
当最小修配量为零时,0口=ESao"
0一2
ElA-ESm-&
=*0,2-0.505=-0.305nwn
公差带图如下：
14
由题意知,减环人为修配环,当Fmin=0时,A0m驮A0max
AOmax
Amax
A3min
A4min
A5min〕
=一〔80—F100—F190一〕一
EIa5=Amin—A=+ESA5=EIA5+TA5=+
A〉二60.g：
新mm
F**=7ad-Tm-0.505-.,2:
CL305fim
21、图5-49所示为汽车发动机曲轴第一主轴颈及轴承座装配图,装配精度要求：
主轴
颈轴肩与止推垫片间的轴向间隙A=〜.设计规定AE3.5：
员反mm人=25.mm
A3=39.5.IQ.-mrm欲
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