機(jī)械制造工藝學(xué)王先逵--夾具設(shè)計習(xí)題及答案教學(xué)教材

1、機(jī)械制造工藝學(xué)（王先逵）習(xí)題及答案第六章機(jī)床夾具設(shè)計1、什么是機(jī)床夾具？舉例說明夾具在機(jī)械加工中的作用。答：機(jī)床夾具是在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機(jī)床或刀具 有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。機(jī)床夾具的功用：穩(wěn)定保證工件的加工精度； 減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率； 擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。舉例：用V形塊，用三爪卡盤，頂尖可很好的保證工件的定位精度，以及工件相 對于刀具和機(jī)床的位置精度。如圖 a.b2、機(jī)床夾具通常由哪幾部分組成？答：機(jī)床夾具的組成部分：1 定位元件，2.夾緊裝置3 對刀引導(dǎo)元件4 連接元件5.夾具體，6 .其它元件或裝置3、常見的

2、定位方式、定位元件有哪些？答：工件以平面定位：圓柱支承、可調(diào)支承、自位支承、輔助支承工件以外圓定位：V形塊、定位套、半園套、圓錐套工件以圓孔定位：定位銷、圓錐銷、定位心軸工件以組合表面定位：一面兩銷4、輔助支承與自位支承有何不同？答：輔助支承用來提高支承件零件剛度，不是用作定位支承點(diǎn)，不起消除自由度作 用；自位支承是支承本身在定位過程中所處的位置，是隨工件定位基準(zhǔn)位置的變化 而自動與之適應(yīng)，但一個自位支承只起一個定位支承點(diǎn)的作用。5、什么是定位誤差？試述產(chǎn)生定位誤差的原因。答：定位誤差：是由于工件定位造成的加工面相對工序基準(zhǔn)的位置誤差，由于對同一批 工件說，刀具調(diào)整后位置是不動的，即被加工表面

3、的位置相對于定位基準(zhǔn)是不變的， 因此定位誤差就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動量。造成定位誤差的原因：定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不一致所引起的基準(zhǔn)不重合誤差 jb由于定位副制造誤差及配合間隙所引起的定位誤差，即基準(zhǔn)位移誤差 jw7、工件在夾具中夾緊時對夾緊力有何要求 ?答：方向： 夾緊力的作用方向不破壞工件定位的準(zhǔn)確性和可靠性 夾緊力方向應(yīng)使工件變形盡可能小 夾緊力方向應(yīng)使所需夾緊力盡可能小；夾緊力作用點(diǎn)： 夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)靠近支承元件的幾何中心或幾個支承元件所形成的支撐面內(nèi) 夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛度較好的部位上 夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近被加工表面；夾緊力的大小：夾緊力的大小主要確定方法有經(jīng)驗(yàn)類比

4、和分析計算法。采用分析計算，一般根據(jù)切削原理求切削力F,算出慣心力，離心力，列出平衡方程式，算出理論夾緊力 Q , 為安全起見，考慮安全系數(shù) K，因此實(shí)際夾緊力Q=KQ，K取值范圍1.53,粗加工 2.53,精加工1.52,由于加工中切削力隨刀具的磨鈍、工件材料性質(zhì)和余量的不均 勻等因素變化，因而實(shí)際生產(chǎn)中常采用類比的方法估算夾緊力。8、試分析 3 種基本夾緊機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用。答：基本夾緊機(jī)構(gòu)有：斜楔夾緊機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，機(jī)械效率低，很少直接用于手動夾緊，常用 在工件尺寸公差較小的機(jī)動夾緊機(jī)構(gòu)中；螺旋夾緊機(jī)構(gòu)：螺旋升角小于斜楔的楔角，擴(kuò)力作用遠(yuǎn)大于斜楔夾緊機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)也 很簡單，易于

5、制造，夾緊行程大，擴(kuò)力較大，自鎖性能好，應(yīng)用適合手動夾緊機(jī)構(gòu)。但 夾緊動作緩慢，效率低，不宜使用在自動化夾緊裝置上；偏心夾緊機(jī)構(gòu)：操作方便，夾緊迅速，結(jié)構(gòu)緊湊；缺點(diǎn)是夾緊行程小，夾緊力小,自鎖性能差，因此常用于切削力不大，夾緊行程較小，振動較小的場合。9、鉆模板的形式有幾種？哪種的工作精度最高？答：鉆模板的形式： 1 固定式2 鉸鏈?zhǔn)? 可卸式；其中固定式的工作精度最高。10、試分析分度裝置的功用、類型及其應(yīng)用范圍？答：分度裝置功用：當(dāng)工件一次裝夾后，需要按一定角度或一定距離加工一組平面。類型：回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動分度裝置 應(yīng)用范圍：回轉(zhuǎn)分度裝置：主要加工有一定回轉(zhuǎn)角度要求的孔系，槽或多面體

6、。直線移動分度裝置：主要加工有一定距離要求的平等孔系和槽。11、影響分度精度的因素有哪些 ?如何提高分度精度？答：影響分度精度的因素有：分度對定機(jī)構(gòu)的選擇，防塵措施。12、用雙鏜套引導(dǎo)鏜桿的鏜模工作時， 鏜桿與機(jī)床主軸應(yīng)如何聯(lián)接？機(jī)床主 軸的工作精度是否影響加工精度？ 答：用雙鏜套引導(dǎo)鏜桿的鏜模工作時，鏜桿與機(jī)床主軸用浮動接頭聯(lián)接，由于鏜桿與接 頭體之間留有間隙以便浮動，接頭體的錐柄安裝在機(jī)床主軸的錐孔中，能自動補(bǔ)償 鏜桿與機(jī)床主軸之間的偏差，因此，機(jī)床主軸的工作精度不影響加工精度。13、鏜床夾具可分為幾類？各有何特點(diǎn)？其應(yīng)用場合是什么？答：鏜床夾具的引向支架可分為：1 單面前導(dǎo)向：單個導(dǎo)向支

7、架布置在刀具前方，適于加工孔徑D>60mm,加工長度L<D 的通孔。2單面后導(dǎo)向：單個導(dǎo)向支架布置在刀具后方,適于加工盲孔或D<60mm 的通孔,裝卸更換刀方便。3單面雙導(dǎo)向：刀具后方兩個導(dǎo)向鏜套,鏜桿與機(jī)床主軸浮動聯(lián)接。4雙面單導(dǎo)向：導(dǎo)向支架分別在工件的兩側(cè),適用于加工孔徑較大,工件孔的長徑比大于 1 。5 的通孔。14、鏜套有幾種 ?怎么使用？答：鏜套有：1固定式鏜套：開有油槽，設(shè)有壓配式油杯，外形小，結(jié)構(gòu)簡單，適于低速鏜孔。2回轉(zhuǎn)式鏜套：在鏜孔過程中，隨鏜桿一起轉(zhuǎn)動，只有相對移動無相對轉(zhuǎn)動，從而 減少了鏜套的磨損，適用于高速鏜削，當(dāng)加工孔徑大于鏜套孔徑，需要在回轉(zhuǎn)鏜 套

8、上開引刀槽，同時必須在鏜桿和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)套間設(shè)置定向鍵。15、決定銑床夾具 U 型耳座尺寸的原始依據(jù)是什么？答：決定銑床夾具U型耳座的尺寸的原始依據(jù)是先銑床工件臺的形狀結(jié)構(gòu)以及 T型槽的 距離。16、銑床夾具與銑床工作臺的聯(lián)接方式有哪幾種？答：銑床夾具與銑床工作臺的聯(lián)接方式：1定位健與銑床工作臺的 T 型槽配合2在夾具體的側(cè)面加工一窄長平面作為夾具安裝時的找正基面。17、在銑床夾具中， 對刀塊和塞尺起什么作用？這種情況下， 對刀尺寸如何 計算？ 答：銑床夾具中，對刀塊和塞尺是對刀裝置，更迅速準(zhǔn)確地確定銑刀和夾具中的相對位 置。其尺寸塞尺厚度或直徑一般為 35mm,公差為h6,設(shè)計時夾具圖上應(yīng)標(biāo)明塞尺

9、的 厚度及對刀塊工作表面與定位元件之間的尺寸和公差。18、車床夾具分為幾類？各有何特點(diǎn)？答：車床夾具分類：1心軸類車床夾具：適用于工孔定位,加工套類,盤類等回轉(zhuǎn)體零件。2角鐵類車床夾具：結(jié)構(gòu)不對稱,用于加工殼體,支座,杠桿接頭等零件的回轉(zhuǎn)面 和端面。3卡盤類車床夾具： 加工的零件大多以外圓及端面定位的對稱零件, 多采用定心夾緊機(jī) 構(gòu),結(jié)構(gòu)基本對稱,回轉(zhuǎn)時的平衡影響較小。4花盤類車床夾具：夾具體一般為圓盤形零件,裝夾工件一般形狀較復(fù)雜。19、車床夾具和車床主軸的聯(lián)接方式有哪幾種？各有何特點(diǎn) ?答：車床夾具與主軸的聯(lián)接方式：1 .夾具通過錐柄安裝車床主軸錐孔中，優(yōu)點(diǎn)：定心精度較高，適于徑向尺寸D&

10、lt;140mm 或D<(23)d小型夾具2. 夾具通過過度盤與機(jī)床主軸聯(lián)接，適用于徑向尺寸較大的夾具，使用過渡盤，增 強(qiáng)夾具的通用性。3. 沒有過渡盤多采用過渡盤與夾具體合成一個零件設(shè)計。20、車床夾具設(shè)計時，應(yīng)從哪些方面考慮夾具使用的安全問題？答：設(shè)計夾具時，應(yīng)以下幾方面考慮安全問題：車床夾具的夾具體，應(yīng)設(shè)計成圓形機(jī)構(gòu)，夾具上各元件不應(yīng)突出夾具體的輪廓外，當(dāng)夾具上有不規(guī)則的突出部分，或有切削液飛濺及切屑纏繞，應(yīng)設(shè)計防護(hù)罩。9、如圖所示零件以平面3和兩個短V形塊1、2進(jìn)行定位，試分析該定位方案是否合理？各定位元件應(yīng)分別限制哪些自由度？如何改進(jìn)？答：第一定位基準(zhǔn)平面玉第二宦位基誰

11、5;形塊h第三走位基準(zhǔn)V刑塊該方案出現(xiàn)過定位改進(jìn)方寨如圖所示土6-1、分析6-83圖所示的定位方案， 指出各定位元件分別限制了哪些自由度，判斷有無欠定位與過定位，對不合理的定位方案提出改進(jìn)意見。解該方猱岀現(xiàn)過定也 改進(jìn)措施；（打去掉三爪卡盤 將前頂尖換為一支承。儀D.該濮出現(xiàn)過定位，右邊*形塊改潔可浮動 使工件與站形塊得兩邊都倉鐸觸# d該方案出現(xiàn)過定恃，轉(zhuǎn)右邊V形按改対.Y可穆動心2-2分析圖2-95所列加工中零件必須限制的自由度，選擇定位甚準(zhǔn)和定位元件， 并在圖中示意畫出；確定夾緊力作用點(diǎn)的位置和作用方向，并用規(guī)定的符號在圖中標(biāo)出圖a）過球心打一孔；圖b）加工齒輪壞兩端面，要求保證尺寸 A

12、及兩端面與內(nèi)孔的垂直度；圖c）在小軸上銑槽，保旺尺寸H和L圖d）過軸心打通孔，保旺尺寸L圖e）在支座零件上加工兩通孔，保證尺寸A和H圖6-E4 題&-26-3在圖2-96a所示套簡零件上銑鍵槽，要求保證尺寸 © 5©i4mm，及對稱度。現(xiàn)有 種定位方案，分別如圖b、c、d所示。計算三種不同定位方案的定位誤差，并從中選擇 最優(yōu)方案（已知內(nèi)孔與外圓的同軸度誤差不大于 0.02mm）圏 6-£5 題3-3解: （1） V形塊定位情況，（只計算槽深方向誤差）以外圓定位（圓心為定位基準(zhǔn)），有基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位置誤差0.021T (54 01431d.w-y-(1

13、)2si n2（2）心軸定位情況以圓心為定位基準(zhǔn)，無基準(zhǔn)不重合誤差，但有基準(zhǔn)位置誤差d.wDmaxdmin32 0.03 (32 0.03) 0.020.08d.wD max d minT(60°°1)32.03 31.970.05 0.020.132（3）平面定位情況無基準(zhǔn)不重合誤差，但有基準(zhǔn)位置誤差d .wT(60 00.J20.054、如右圖所示齒輪坯、內(nèi)孔和外圓均已加工合格 （d=©80；.1mm, D=35。0025 mm），現(xiàn)在插 床上用調(diào)整法加工鍵槽，要求保證尺寸h=38.500.2，定位方法如圖，試求尺寸h的定位誤 差；并分析能否滿足加工要求（要求

14、定位誤差不大于工件尺寸公差的 1/3）。（忽略內(nèi)外圓 同軸度誤差）。解：基準(zhǔn)位置誤差：T(d)J.w2si n 20.10.0712 si n45°T(D)0.025基準(zhǔn)不重合誤差：丄B0.012522以外圓定位有基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位置誤差d .wj.wj.b 0.0710.01250.0832乂0議-T(H)0.2 -0.06733不能否滿足加工要求6-5圖2-98所示零件，錐孔和各平面均已加工好，現(xiàn)在銑床上銑鍵寬為 bdb的鍵槽，要 求保證槽的對稱線與錐孔軸線相交，且與 A面平行，還要求保證尺寸h。圖示定位方 案是否合理？如不合理，應(yīng)如何改進(jìn)？6-6圖6-88所示工件，用一面兩

15、孔定位加工 A面，要求保證尺寸18± 0.05 mm若兩銷 直徑為16 0：02mm，兩銷中心距為80±0.02mm試分析該設(shè)計能否滿足要求？（要求工件安裝無干涉現(xiàn)象，且定位誤差不大于加工尺寸公差的二分之一 ），若滿足不了，提出過改 進(jìn)辦法。2 V 1(! 1齊:- II.I-.'.a06-88 JK6-66-7指出圖2-100所示各定位、夾緊方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計中不正確的地方，并提出改進(jìn)意見。圖489題6Y6-8用雞心夾頭夾持工件切削外圓，已知工件直徑d=60mm (裝夾部分與車削部分直徑相同)，工件材料為45鋼，切削用量為：ap=2mm，f=0.5mm/r，摩擦系數(shù)u

16、=0.2，安全系 數(shù)k=1.8,a =90 °，試計算雞心夾卡上，夾緊螺栓所需作用的力矩為多少？解：查表：高速鋼車刀車削 45 鋼，CFp=180, xfp=1.0, Yff=0.75，nff=0切削力：Fp CFpaPFp f YFp( HB )Fp 18020.5°.75(HB )02 Fn cos Fj .(1)查表：當(dāng)量摩擦半徑r' =0，螺紋中徑 d0=15mm，螺距為p=2mm，p2螺紋升角arctg () darctg ()2.431500arctg()arctg(0.2)11 .31ddd2FFF -(2)N 2J 2p 2cos 2214 NF由(

17、1) (2)式得： JF p(1 cos )cos 45 0214443 N0.2(1 cos 45 0 )2由:Fj1 )'tg 2dM k F 0tg (J 2)1.844310.0152tg(2.4311.3)1 .46 N .m6-10圖2-103所示鉆模用于加工圖a所示工件的兩孔，試指出該鉆模設(shè)計不當(dāng)之處k向局器凱圏rv-.ivb)圖 6-92 題 6-10例題:A dv /A = A jt + 訊=廠%方案（b）：19、有一批直徑為。50/伽的軸類工件，銃工件鍵桔的定位方案如圖5-463,b、c所示。試計算各種定位方案下綁尺寸A、B的定位誤差各為多少?解：方累（a）：1.

18、加工方向：豎直2. 工序基淮，尺寸A為下母線，尺寸B為中心線3. 工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向的最大變動量，由合成法得：1. 加工方向；豎直2. 工序基誰；尺寸A為下母統(tǒng)，尺寸B為中心線3工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向的最大變動壘，dw /A = A jb -4- 0 =厶A dv / 5 jb + A jw =0 + 0 = 0c)方需(C；1. 加工方向I豎直2. 工序基i毘尺寸A次下境線，尺寸B為中心線3. 工序基準(zhǔn)在加工尺寸育向的最大變動屋，Td 1A dw = A jb + A j vr (1 I2 sinA dv/B = Ajb + Ajw =0+2 /sin-12 斜楔夾緊裝置如圖所示。已知：水平推力Q= 8206N,斜角a =6°, d=10mm. A、B處的摩擦系數(shù)u=0.12，切削力F切=720N,安全系數(shù)K=1.5,小軸d處的摩擦損耗按力的 傳遞效率n =95%計算，試計算夾緊是否可靠。! 2!w解:(1) 計算摩擦角：tan