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机械制造技术基础习题机械制造技术基础

《机械制造技术基础》习题集

0绪论

0.1什么是制造和制造技术？

0.2机械制造业在国民经济中有何地位？

为什么说机械制造业是国民经济的基础？

0.3如何理解制造系统的物料流、能量流和信息流？

0.4什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？

0.5什么是生产纲领，如何确定企业的生产纲领？

0.6什么是生产类型？

如何划分生产类型？

各生产类型各有什么工艺特点？

0.7企业组织产品的生产有几种模式？

各有什么特点？

0.8按照加工过程中质量m的变化，制造工艺方法可分为几种类型？

并说明各类方法的应用范围和工艺特点。

1．金属切削加工的基本知识

1．1何谓切削用量三要素?

它们是怎样定义的?

1．2刀具标注角度参考系有几种?

它们是由什么参考平面构成的?

试给这些参考平面定义?

1．3试述刀具标注角度的定义。

一把平前刀面外圆车刀必须具备哪几个基本标注角度?

这些标注角度是怎样定义的?

它们分别在哪个参考平面内测量?

1．4试述判定车刀前角γ0、后角α0和刃倾角λs，正负号的规则。

1．5试述刀具标注角度与工作角度的区别。

为什么横向进给时，进给量不能过大?

1．6曲线主切削刃上各点的标注角度是否相同，为什么?

1．7   试标出图1-1所示端面切削情况下该车刀的γ0，α0，λs，αn，kr，kr’，γ0’，α0’，以及αp，f，hD，bD。

如果刀尖的安装高于工件中心h值，切削时a，b点的实际前、后角是否相同?

以图说明之。

图1-1题1.7图示

1．8砂轮的特性有哪些?

砂轮的硬度是否就是磨料的硬度?

如何选择砂轮?

1．9常用刀具材料的种类有哪些?

它们有什么特性?

从化学成分、物理机械性能说明陶瓷、立方氮化硼、金刚石刀具材料的特点和应用范围。

1．10刀具材料必须具备哪些性能?

1．11试列举普通高速钢的品种与牌号，并说明它们的性能特点及应用。

试列举常用硬质金的品种与牌号，并说明它们的性能特点及应用范围

2．金属切削过程的基本规律及其应用

2．1金属切削过程的本质是什么?

切削过程中的三个变形区是怎样划分的?

各变形区有特征?

2．2影响加工表面粗糙度的因素有哪些?

如何减小表面粗糙度?

2．3影响切屑变形的因素有哪些?

它们是怎样影响切屑变形的?

2．4 试判断题图2—1（a）、（b）两种切削方式哪种平均变形大，哪种切削力大，为什么?

切削条件：

kr＝90°，rε＝0.5mm，αp＝1mm，f＝1mm／r。

题图2—1习题4用图

2．5切屑类型有哪几种?

各种类型切屑的形成条件是什么?

切屑形状有哪几种?

切削塑性金属时，为了使切屑容易折断可采用哪些措施?

2．6影响切削力的因素有哪些?

它们是怎样影响切削力的?

2．7用kr＝60°、γ0＝20°的外圆车刀在CA6140车床上车削细长轴，车削后工件呈腰鼓形，其原因是什么?

在刀具上采用什么措施可以减小甚至消除此误差?

2．8试分析kr＝93°的外圆车刀车削外圆时工件的受力情况。

2．9在CA6140车床上车削调质处理的45钢，其硬度为HB＝229；刀具材料为YTl4；车刀几何参数为：

γ0＝15°，α0＝6°，α’0＝6°，kr＝75°，λs＝0，br1＝0.5mm，γ01＝一10°，rε＝0.5mm；切削用量：

αp＝3mm，f＝0.5mm/r，v＝100m/min，机床功率为PE＝7.5kW，求Fx、Fy、Fz，并校验机床功率是否足够。

2．10试阐述已加工表面的形成过程。

2．11切削力是怎样产生的?

为什么要研究切削力?

2．12金属切削层的变形可划分为几个区?

各有什么特点?

2．13衡量切削变形的方法有哪些?

其原理及表达式是什么?

2．14切屑的种类有哪些，其变形规律如何?

2．15各切削分力分别对加工过程有何影响?

2．16实际生产中常用哪几种计算切削力的方法?

有何特点?

2．17切削热是怎样传出的?

影响切削热传出的因素有哪些?

2．18为什么切削钢件时，其刀具前刀面的温度要比后刀面高，而切削灰铸铁等脆性材料时则相反?

2．19刀具磨损与一般机器零件磨损相比，有何特点?

2．20为什么硬质合金刀具与高速钢刀具相比，所规定的磨钝标准要小些?

2．21何谓刀具耐用度?

它与刀具寿命有何不同?

2．22何谓工件材料的切削加工性?

它与哪些因素有关?

2．23材料切削加工性的衡量指标都有哪几种?

如何根据各种加工的特点选用相应的衡量指标?

2．24材料的相对加工性如何表示?

它与加工中的哪些因素有关?

有何作用?

2．25简述工件材料物理力学性能对切削加工性的影响?

2．26铜和铜合金属易切削材料，但有些加工性好，有些加工性差，试分析其原因?

2．27为什么说铸铁粗加工的加工性能差?

如何提高此时的加工性?

2．28试对碳素结构钢中含碳量大小对切削加工性的影响进行分析。

2．29何谓难切削材料?

这类材料在物理力学性能方面有哪些特点?

2．30为什么在钢中加入易切元素就能改变它的切削性能?

2．31含碳量不同的碳钢应采取何种热处理措施来改善切削加工性?

2．32简述高速钢和硬质合金刀具的主要用途。

2．33 粗、精加工时，为何所选用的切削液不同?

2．34说明前角的大小对切削过程的影响。

2．35说明后角的大小对切削过程的影响。

2．36从刀具耐用度的角度分析刀具前、后角的合理选择。

2．37分析主、副偏角的大小对切削过程的影响。

2．38 说明刃倾角的作用。

2．39何谓最大生产率耐用度、最低成本耐用度和最大利润耐用度?

分析三者之间的关系并说明各自的应用场合。

2．40掌握任意剖面前角公式的推导方法。

3．金属切削机床与刀具

3．1指出下列机床型号中各位字母和数字代号的具体含义：

CG6125BXK5040Y3150E

3．2画简图表示用下列方法加工所需表面时，需要哪些成形运动?

其中哪些是简单运动?

哪些是复合运动?

（1）用成形车刀车削外圆锥面；

（2）用尖头车刀纵、横向同时运动车外圆锥面；

（3）用钻头钻孔；

（4）用拉刀拉削圆柱孔；

（5）插齿刀插削直齿圆柱齿轮。

3．3在CA6140型卧式车床上车削下列螺纹：

（1）米制螺纹P＝3mm；P＝8mm，K＝2；

（2）模数螺纹m＝4mm，K＝2；

（3）米制螺纹P＝48mm。

写出其传动路线表达式，并说明车削这些螺纹时，可采用的主轴转速范围及其理由。

3．4分析CA6140型卧式车床的传动系统。

（1）证明f横≈0.5f纵；

（2）计算主轴高速转动时能扩大的螺纹倍数，并进行分析：

（3）分析车削径节螺纹时的传动路线，列出运动平衡式，说明为什么此时能车削出标准的径节螺纹；

（4）当主轴转速分别为40、160及400r/min时，能否实现螺距扩大4及16倍，为什么?

（5）为什么用丝杠和光杠分别担任切削螺纹和车削进给的传动?

如果只用其中的—个,既切削螺纹又传动进给，将会有什么问题?

（6）为什么在主轴箱中有两个换向机构?

能否取消其中一个?

溜板箱内的换向机构又有什么用处?

（7）说明M3、M4和M5的功用，是否可取消其中之一?

（8）溜板箱中为什么要设置互锁机构?

3．5在滚齿机上加工一对斜齿轮时，当一个齿轮加工完成后，在加工另一个齿轮前应当进行哪些挂轮计算和机床调整工作?

3．6简述TH5632型加工中心主轴刀具夹紧、松开、换刀及准停的工作原理。

3．7标准群钻的结构有什么特点?

为什么能提高钻孔效率?

3．8机床功率超载时应采取哪些措施?

3．9试分析车刀由焊接结构发展为可转位结构的必然性。

3．10试比较可转位刀片夹固结构的优缺点。

3．11可转位车刀刀槽角度、刀片角度和车刀角度之间有什么关系?

3．12试述孔加工刀具的种类和它们的应用范围。

3．13简述标准高速钢麻花钻的结构组成。

3．14绘图表示麻花钻切削部分形状及角度。

3．15试分析麻花钻前角、后角、主偏角及端面刃倾角的变化规律。

3．16麻花钻为什么会有横刃?

横刃对钻削的影响如何?

3．17麻花钻有何不足?

如何进行修正?

3．18如何根据工件直径和公差来确定铰刀直径和公差?

合理使用铰刀应注意哪些问题?

3．19试分析圆周铣削与端面铣削的切削厚度、切削宽度、切削层面积和铣削力，以及它们对铣削过程的影响。

3．20试分析圆周铣削时，顺铣和逆铣的优缺点。

3．21螺旋齿圆柱铣刀的螺旋方向和旋转方向与轴向力有何关系?

应使轴向力指向何方?

为什么?

3．22拉削有什么主要特点?

3．23简述常用拉刀的种类和应用范围。

3．24齿轮刀具主要类型有哪些?

3．25常用齿轮滚刀有哪几种?

说明它们的优缺点。

3．26试分析齿轮滚刀加工齿轮的工作原理。

3．27简述插齿刀的类型、应用和插齿技术发展。

3．28试分析插齿刀齿面形状。

3．29常用的砂轮有几种类型?

它们由哪些要素组成?

各应用在什么场合?

3．30深孔加工的特点是什么?

深孔钻在结构上应如何考虑?

它有哪几种类型?

3．31绞刀比麻花钻和扩孔钻能获得较高加工质量的原因是什么?

3．32切削加工时，机械零件是如何形成的?

在机床上通过刀具的刀刃和毛坯的相对运动再现母线或导线，可以有哪几种方法?

3．33举例说明什么叫表面成形运动，什么叫简单运动、复合运动?

用相切法形成发生线时需要两个成形运动是否是复合运动?

为什么?

3．34试用简图分析用下列方法加工所需表面时的成形方法，并标明所需的机床运动。

（1）用成形车刀车外圆；

（2）用普通外圆车刀车外圆锥体；

（3）用圆柱铣刀铣平面；

（4）用滚刀滚切斜齿圆柱齿轮；

（5）用钻头钻孔；

（6）用（窄）砂轮磨（长）圆柱体。

3．35举例说明什么叫内联传动链、外联传动链?

画出卧式车床传动原理图。

3．36分析CA6140型普通车床的传动系统：

（1）列出计算主轴最高转速nmax和最低转速nmin的运动平衡式；

（2）证明f横≈0.5f纵；

（3）指出进给运动传动链中的基本组，增倍组和移换机构；

（4）分析车削模数螺纹的传动路线，列出运动平衡式并说明为什么能车削出标准模数螺纹?

（5）当主轴转速分别为40，160及400r/min时能否实现螺距扩大4及16倍?

为什么?

（6）为什么用丝杠和光杠分别担任切螺纹和车削进给的传动?

（7）在主轴箱中，设置了几个换向机构，各有什么作用?

溜板箱内的换向机构又有什么作用?

3．37CA6140型普通车床主轴箱结构部分：

（1）动力由电动机传到轴I时为什么要采用卸荷带轫，说明扭矩是如何传递到轴工的?

试画出轴I有卸荷带轮和无卸荷带轮时的受力情况简图。

（2）片式摩擦离合器传递功率的大小与哪些因素有关?

如何传递扭矩?

怎样调整?

离合器的轴向压力是如何平衡的?

工作时摩擦离合器是否会自动松开?

为什么?

3．38普通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?

溜板箱中的超越离合器和安全离合器的作用各是什么?

3．39说明CM1l07型单轴纵切自动车床中分配轴是哪根轴?

其作用是什么?

3．40已知滚刀的头数为K，右旋，螺旋升角为β；被加工直齿圆柱齿轮的齿数为ZI；滚刀的轴向进给量为fmm/ro试回答下列问题：

（1）滚刀的轴心线位置为什么要调整到与水平相差一个角度?

角度应多大?

（2）若滚刀轴向进给Amm时，工件与滚刀各转多少转?

3．41在下列改变某一条件的情况下（其他条件不变），滚齿机上哪些传动链的换向机构应变向：

（1）由滚动右旋斜齿轮改变为滚切左旋斜齿轮；

（2）由逆铣滚齿改为顺铣滚齿；

（3）由使用右旋滚刀改变左旋滚刀。

3．42在滚切斜齿圆柱齿轮时，会不会由于附加运动通过合成机构到工件上而使工件滚刀架的运动越来越快（或越来越慢）?

为什么?

3．43根据YC3180型滚齿机传动系统图，回答下列问题：

（1）写出该机床的各条传动路线表达式；

（2）按换置计算的四个步骤，推算出范成运动传动链换置机构传动比u。

，u，的换置公式。

3．44对比滚齿机和插齿机的加工方法，试说明它们各自的特点及主要应用范围。

3．45试分析用成形砂轮、蜗杆形砂轮、碟形砂轮磨齿各有何优缺点?

3．46数控机床坐标系各坐标轴的名称及其运动方向的正负方向是如何确定的?

3．47铣床有哪些主要类型?

主要加工哪些零件?

3．48什么是磨床?

主要类型有哪几种?

3．49M1432A型万能外圆磨床可实现哪些运动?

能进行哪些工作?

3．50刨床、插床和龙门铣床在应用范围上有何区别?

3．51在车床上能加工孔为什么还要有钻床和镗床?

立式钻床、摇臂钻床和卧式镗床都是孔加工机床，它们的应用范围有何区别?

3．52什么是组合机床?

它与通用机床及一般专用机床相比有何优点?

5．机械加工工艺规程的制订

5．1．什么是机械加工工艺过程、工艺规程?

工艺规程在生产中起何作用?

5．2．什么是工序、安装、工位、工步和走刀?

5．3．机械加工工艺过程卡、工艺卡和工序卡的主要区别是什么?

简述它们的应用场合。

5．4．简述机械加工工艺规程的设计原则，步骤和内容。

5．5．某机床厂年产CA6140车床2000台，已知机床主轴的备品率为14％，机械加工废品率为4％，试计算机床主轴的年生产纲领并说明属于何种生产类型?

工艺过程有何特点?

若一年工作日为282天，试计算每月（按26天计算）的生产批量。

5．6．试分析图4-1所示零件有哪些结构工艺性问题，并提出正确的改进意见。

图5-1题6图示

5．7．何谓基准?

基准分哪几种?

各种基准之间有何关系?

5．8． 图4-2为车床主轴箱体的一个视图，图中I孔为主轴孔，是重要孔，加工时希望加工余量均匀。

试选择加工主轴孔的粗、精基准。

图5-2题8图示

5．9．试分别选择图5-3所示各图的粗、精基准（其中图（a）为齿轮零件简图，毛坯为模锻件；图（b）为液压缸体零件简图，毛坯为铸件；图（c）为飞轮，毛坯为铸件）。

图5-3题9图示

5．10．何谓加工经济精度?

选择加工方法时应考虑的主要问题有哪些?

5．11． 在大批量生产条件下，加工一批直径为

mm，长度为58mm的光轴，其表面粗糙度Ra<0.16μm，材料为45钢，试安排其加工路线。

5．12．图4-4所示箱体零件，有两种工艺，安排如下：

（1）在加工中心上加工：

粗、精铣底面；粗、精铣顶面；粗镗、半精镗、精镗Φ80H7孔和Φ60H7孔；粗、精铣两端面。

（2）在流水线上加工：

粗刨、半精刨底面，留精刨余量；粗铣、精铣两端面；粗镗、半精镗Φ80H7孔和Φ60H7孔，留精镗余量；粗刨、半精刨、精刨顶面；精镗Φ80H7孔和Φ60H7孔；精刨底面。

试分别分析上述两种工艺安排有无问题，若有问题请提出改进意见。

图5-4题12图示

5．13．何谓毛坯余量?

何谓工序余量?

影响工序余量的因素有哪些?

5．14．欲在某工件上加工

mm孔，其材料为45钢，加工工序为：

扩孔；粗镗孔；半精镗、精镗孔；精磨孔。

已知各工序尺寸及公差如下：

精磨

mm；粗镗

mm；精镗

mm；扩孔

mm；半精镗

mm；模锻孔

mm。

试计算各工序加工余量及余量公差。

5．15．制订工艺规程时，为什么划分加工阶段?

5．16．什么是“工序集中”、“工序分散”?

什么情况下采用“工序集中”，什么情况下采用“工序分散”?

5．17．加工余量如何确定?

影响工序间加工余量的因素有哪些?

5．18．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。

5．19．说明缩短工时定额、提高生产率的常用措施。

5．20．什么是基准?

根据作用的不同，基准分为哪几种?

5．21．什么是粗基准?

其选择原则是什么?

5．22．什么是精基准?

其选择原则是什么?

5．23．切削加工工序安排的原则是什么?

5．24．加工轴类零件时，常以什么作为统一的精基准，为什么?

5．25．安排箱体类零件的工艺时，为什么一般要依据“先面后孔”的原则?

5．26．拟定零件的工艺过程时，应考虑哪些主要因素?

5．27．举例说明切削加工对零件结构工艺性的要求。

5．28．为什么制定工艺规程时要“基准先行”?

精基准要素确定后，如何安排主要表面和次要表面的加工?

5．29．试分析下列加工时的定位基准：

（1）浮动铰刀铰孔；

（2）浮动镗刀精镗孔；（3）珩磨孔；（4）攻螺纹；（5）无心磨削外圆；（6）磨削床导轨面；（7）珩磨连杆大头孔；（8）箱体零件攻螺纹；（9）拉孔。

5．30．如题图4—5所示零件的尺寸6±0.1mm不便于测量，生产中一般通过测量尺寸L3作间接测量。

试确定工艺尺寸L3及其偏差，并分析在这种情况下是否会出现假废品。

题图5—5习题30用图题图5—6习题31用图

5．31．题图4—7所示零件的加工过程如下：

（1）车外圆至φ80.40-0.10mm；

（2）铣平面，其深度为H；

（3）热处理，淬火HRC55～58（不考虑对直径尺寸的影响）；

（4）磨外圆至φ800-0.04mm。

为保证尺寸8+20mm，试确定铣平面深度H及其偏差。

5．32．题图4—7所示零件，轴颈φ106.60-0.015mm上要渗碳淬火。

要求零件磨削后保留渗碳层深度为0.9一1.1mm。

其工艺过程如下：

（1）车外圆至φ106.60-0.03mm；

（2）渗碳淬火，渗碳深度为z1；

（3）磨外圆至φ106.60-0.015mm。

试确定渗碳工序渗碳深度z1。

题图5—7习题31用图

5．33．题图5—8（a）所示零件，通过图（b）至图（h）所示的七道工序加工达到设计要求，即

图（b）粗车大端面并镗孔保证尺寸A1、A2；

图（c）粗车小端面及外圆和轴肩保证尺寸A3、A4；

图（d）精车大端面并精镗孔保证尺寸A5、A6；

图（c）精车小端面及外圆和轴肩保证尺寸A7、A8；

图（{}钻孑L保证尺寸A9；

图（g）磨内孔保证尺寸A10；

图（h）磨外圆和轴肩保证尺寸A11。

用工艺尺寸图表追踪法对工序尺寸和余量进行综合解算。

题图5—8习题33用图

5．34．在图5-9所示工件中，

mm,

mm，

mm，L3不便直接测量，试重新给出测量尺寸，并标注该测量尺寸的公差。

图5-9题34图示

5．35．图5-10为某零件的一个视图，图中槽深为

mm，该尺寸不便直接测量，为检验槽深是否合格，可直接测量哪些尺寸?

试标出它们的尺寸及公差。

图5-10题35图示

5．36．某齿轮零件，其轴向设计尺寸如图5-11所示，试根据下述工艺方案标注各工序尺寸的公差：

（1）车端面1和端面4；

（2）以端面1为轴向定位基准车端面3；直接测量端面4和端面3之间的距离；

（3）以端面4为轴向定位基准车端面2，直接测量端面1和端面2之间的距离（提示：

属公差分配问题）。

图5-11题36图示

5．37．图5-12所示小轴的部分工艺过程为：

车外圆至

mm，铣键槽深度为

，热处理，磨外圆

mm。

设磨后外圆与车后外圆的同轴度公差为Φ0.05mm，求保证键槽深度为

mm的铣槽深度

。

图5-12题37图示

5．38．一批小轴其部分工艺过程为：

车外圆至

mm，渗碳淬火，磨外圆

mm。

试计算保证淬火层深度为0.7—1.0mm的渗碳工序渗入深度入t。

5．39．图5-13（a）所示为某零件轴向设计尺寸简图，其部分工序如图（b），（c），（d）所示。

试校核工序图上所标注工序尺寸及公差是否正确，如有错误，应如何改正?

图5-13题39图示

5．40．何谓劳动生产率?

提高机械加工劳动生产率的工艺措施有哪些?

5．41．何谓时间定额?

何谓单件时间?

如何计算单件时间?

5．42．何谓生产成本与工艺成本?

两者有何区别?

比较不同工艺方案的经济性时，需要考虑哪些因素?

6．机床夹具设计原理

6．1．简述机床夹具的定义、组成及各个部分所起的作用。

6．2．定位的目的是什么?

简述六点定位的基本原理。

6．3．根据六点定位原理，分析题图6—1中所示的各定位方案中各定位元件所限制的自由度。

题图6-1习题3用图

6．4．为什么说夹紧不等于定位?

6．5．简述定位元件的基本类型及各自的特点。

6．6．不完全定位和过定位是否均不允许存在?

为什么?

6．7．什么叫辅助支撑?

使用时应注意什么问题?

6．8．什么是定位误差?

导致定位误差的因素有哪些?

6．9．试述基准不重合误差、基准位移误差和定位误差的概念及其产生的原因。

6．10． 在夹具中对一个工件进行试切法加工时，是否有定位误差?

为什么?

6．11． 试述一面两孔组合时，需要解决的主要问题，定位元件设计及定位误差的计算。

7．12． 图6—2为镗削连杆小头孔工序简图。

定位时在小头孔插入削边定位插销，夹紧后，拔出削边定位插销，就可以镗削小孔。

试分析各定位元件所消除的自由度。

图6-2题12图示

6．13． 根据六点定位原理，试分析图6—3各定位方案中各个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。

图6-3题13图示

6．14． 有一批如题图6—4所示的零件，圆孔和平面均已加工合格，现需在铣床上铣削宽度为b0-Δb的槽子。

要求保证槽底到底面的距离为h0-Δh；槽侧面到面的距离为a+Δao，且与A面平行，图示定位方案是否合理?

有无改进之处?

试分析之。

题图6-4习题14用图

6．15． 有一批如题图6—5所示的工件，采用钻模夹具钻削工件上O1和O2两孔，除保证图纸尺寸要求外，还须保证两孔的连心线通过φ600-0.1mm的轴线，其偏移量公差为0.08mm。

现可采用如题图9—3（b）、（c）、（d）三种方案，若定位误差大于加工允差的1/2，试问这三种定位方案是否可行（α＝90’）?

题图6-5习题15用图

6．16．有一批套类零件如题图6—6（a）所示，现需在其上铣一键槽，试分析下述定位方案中，尺寸H1、H2、H3，的定位误差。

（1）在可涨心轴上定位（如图（b）所示）；

（2）在处于垂直位置的刚性心轴上具有间隙的定位（如图（c）所示），定位心轴直径dEsdEId。

题图6-6习题16用图

6．17．有一批直径为

轴类零件，欲打中心孔，工件定位方案如图5—7所示，试计算加工后这批零件的中心孔与外圆可能出现的最大同轴度误差。

图6-7题17图示

6．18．现欲加工一批如图6—8所示的曲柄平面C，要求保证C面与中心线O-O平行。

工件一端d1在V型块中定位（α=120°），另一端支承在支承钉上。

已知

，

中心距

mm，试分析这样定位时的定位误差。

图6-8题18图示

6．19．在钻模上加工孔声

mm，其定位方案如图5—9所示。

设于工件定位无关的加工误差为0.05（指加工时相对与外圆中心的同轴度误差），试求加工后外圆与孔的最大同轴度误差为多少?

图6-9题19图示图5-10题20图示

6．20．工件定位如图6—20所示，若定位误差控制在工件尺寸公差1/3内，试分析该定位方案是否