第三章習題答案機械制造工藝學

1、機械制造工藝學習題參考答案常同立、楊家武、佟志忠編著 清華大學出版社第三章 機床夾具設計3-1參考答案要點： 工件裝夾是將工件在機床上或夾具中定位、 夾緊的過程。工件裝夾的包含了定位、 夾緊兩個方面內涵。工件一般可采用如下幾種裝夾方式：(1) 直接裝夾是將工件的定位基準面直接密切貼合在機床的裝夾面上，不需找正即可完成定位， 通過夾緊工件，使其在整個加工過程中保持正確位置。(2) 找正裝夾是利用可調整工具將工件夾持在機床上，并使機床作慢速運動，利用劃針或千分表檢測和調 整工件的位置，使之處于正確位置的裝夾方式。(3) 夾具裝夾是將夾具預先安裝在機床上并精確調整其位置，在機械加工過程中利用該夾具迅

2、速而準確地裝夾工件的方式。3-2參考答案要點： 夾具一般包含如下幾個組成部分：(1) 定位裝置 其作用是確定工件在夾具中的位置。(2) 夾緊裝置 其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時所占據(jù)的位置在加工過程中 因受外力而產(chǎn)生位移，同時防止或減少震動。(3) 連接元件 其作用是使夾具與機床裝夾面連接，并確定夾具對機床的相互位置。(4) 對刀元件和導向元件 對刀元件用于確定刀具在加工前正確位置。(5) 夾具體 是夾具的基座和基礎件。(6) 其它裝置或元件 主要有分度裝置、排屑裝置等。3-3參考答案要點： 夾具的分類方法比較多，1) 機床夾具按應用范圍、使用特點可分為通用夾具、專用夾具、可調夾具、

3、成組夾具、組合夾具和隨行 夾具等類型。2) 按照使用夾具的機床類型，夾具可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具等類型。按照夾具 的用途，可將夾具分為機床夾具、裝配夾具、檢測夾具等。3) 按照夾緊力的力源類型，夾具還可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電磁和電動夾具等。機床夾具在生產(chǎn)中的作用：采用夾具裝夾工件，不僅有助于保證工件的加工件質量、縮短輔助時間、提高 生產(chǎn)效率、減輕工人勞動強度和降低對工人的技術水平要求，還能夠擴大機床工藝范圍和改變機床用途。3-4 參考答案要點：利用夾具裝夾工件進行加工，產(chǎn)生加工誤差的主要因素有:（1）工件裝夾誤差；（2）夾具對定誤差；（3）加工過程誤差（理解基

4、礎上，適當展開，參看教材相應文字）3-5參考答案要點：六點定位原理是在進行工件定位分析時，通常是用一個支承點限制工件的一個自由度，用合理分布的六個 支承點限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全正確。空間六個支撐點能否確定剛體的位置？6個支撐點，才能限制剛體的6個自由非任意空間六個支撐點都能確定剛體的位置。只有位置合理分布的 度，確定剛體的位置。3-6參考答案要點：在夾具上布置了六個支承點，當工件基準面安置在這六個支承點上時，就限制了它的全部自由度，見圖T3-6（b）。工件底面（M面）緊貼在支承點 1、2、3上，限制了工件的X、y、Z三個自由度；工件側面（N 面）緊靠在支點4、5上，限制

5、了 y、Z兩個自由度；工件的端面（P面）在支承點6上，限制了 X自由度。（a）（b）（c）圖3-2平行六面體定位時支承點的分布示例3-7參考答案要點：完全定位是指工件的六個自由度全部被限制的定位。不完全定位是指根據(jù)工件加工要求并不需要限制其全部自由度的定位。欠定位是應該限制的自由度沒有被加以限制的定位。過定位是指工件的同一個或幾個自由度被重復限制的定位。3-8參考答案要點：工件主要定位方式有哪些 ？1）工件以平面定位：1）主要支承 它又分為固定支承、可調支承、自位支承等。2）輔助支承。2）工件以圓柱孔定位：1）在圓柱體上定位 常用定位元件有定位銷和定位心軸。2）在圓錐體上定位常用定位元件是小錐

6、度心軸和圓錐銷。3） 工件以外圓柱面定位：常用V型塊、半圓定位塊、定位套、自動定心機構等。4）工件以一組表面定位：以“一面兩孔”定位為最常見的組合位方式。主要采用的定位元件有哪些？支撐釘、支撐板、定位銷、定位心軸、V型塊、半圓定位塊、定位套、自動定心機構等3-9參考答案要點：圖（a）分析 平面定位限制工件繞水平軸兩個轉動自由度，一個鉛垂方向平動自由度。 固定短V形塊定位，限制水平方向兩個平動自由度?；顒佣蘓形塊定位，限制1個水平方向平動自由度。有過定位，即活動短 V形塊定位限制的1個水平方向平動自由度。無欠定位。改進措施：有多種改進措施。只要能去掉過定位即可。如將活動短V形塊。換成平板。圖（b

7、）分析三爪夾盤外圓定位限制工件繞水平軸1個轉動自由度和2個水平平動。限制了 1個繞鉛垂軸旋轉自由度和1個鉛垂方向平動自由度。頂尖孔定位，限制繞水平軸 1個轉動自由度和1個繞鉛垂軸旋轉自由度。有過定位，即頂尖孔定位，限制繞水平軸1個轉動自由度和1個繞鉛垂軸旋轉自由度。改進措施：當工件較長時，這種過定位是允許的圖（c）分析固定長V形塊定位，限制水平方向 1個平動自由度和2個轉動自由度。一個鉛垂方向平動自由度。 固定短V形塊定位，限制1個水平方向轉動自由度和 1個平動自由度。無過定位、無欠定位。改進措施：3-10參考答案要點：機床夾具功能：圖示夾具是鉆床夾具，用于加工圖示工件小端均布的徑向小孔。機床

8、夾具組成：圖示機床夾具由定位元件、夾緊裝置、導向元件、分度元件、連接元件、夾具體等組成。定位元件：圖中序號 6的平面定位，限制三個平動自由度；序號7的圓柱面定位限制 2個轉動自由度。允許1個繞工件回轉軸的轉動自由度。共限制工件5個自由度。圖示機床夾具采用了螺旋夾緊裝置。采用了分度機構，由序號4與6零件構成。3-11參考答案要點：（1）V形塊定位（參見教材 75頁公式）定位誤差：Td(j sin)0 1(1 sin4H)Zd =2 =(0 ) = 0.0207mm2sina2sin452（2）兩垂直平面定位定位基準與底平面相切于外圓下母線，加工工序基準與底平面相切于外圓下母線, 定位基準與工序基

9、準重合即加=0。工件下母線的位置在工序尺寸方向始終保持不變基準位移誤差 Aw = 0。定位誤差：Ad = Ab + Aw = 0（3）心軸定位（參見教材 74頁公式）定位誤差：AI二 TD + Tdp + Xmin + Td/2= 0.03+0.02+0.0卄0.1/2= o.11mm對比三種定位方案，方案 2定位誤差最小，為最優(yōu)。3-12參考答案要點：圖a零件，三個支撐釘限制x,y,z三平動自由度，平面定位繞軸x,y轉動，夾緊力沿z軸方向定位或加緊。圖b零件，平面定位限制 y平動自由度和繞z軸轉動，平面定位限,z平動自由度和繞軸 x,y轉動，支持釘 限制x向平動自由度。加緊力如圖所示。支撐釘

10、夾緊并定位支撐釘定位I3-13參考答案要點：選擇夾緊力作用點時，可從下面幾點考慮：(1) 夾緊力作用點應處于支承元件上或幾個支承元件所形成的支承平面內。(2) 夾緊力作用點應處于工件剛性較強的部位上。(3) 夾緊力作用點應盡可能靠近加工面，可以增加工藝系統(tǒng)剛度?？紤]夾緊力方向時，應遵循的原則是：(1) 垂直于工件的主要定位基面，以保證加工精度。(2) 有利于減少所需要的夾緊力。3-14參考答案要點：斜楔夾緊機構螺旋夾緊機構優(yōu)點是結構簡單，夾緊可靠。缺點是行程受限。應用范圍，受限，在實際生產(chǎn) 的手工操作的簡單夾具中應用。螺旋夾緊機構優(yōu)點是結構簡單，夾緊可靠。缺點是動作慢，夾緊費時。應用范圍在生產(chǎn)

11、中，它常與其 它機構聯(lián)合使用，如組成螺旋壓板夾緊機構，并采用快速裝卸機構。圓偏心夾緊機構具有結構簡單，動作迅速等優(yōu)點，缺點是夾緊行程受偏心矩的限制，夾緊力也較小。應 用范圍是一般適用于工件被夾壓表面的尺寸公差較小和切削過程中振動不大的場合。3-15參考答案要點: 定心夾緊機構，它能在實現(xiàn)定心作用的同時，又起著將工件夾緊的作用。舉例參見教材需要分別說明定心加緊原理和定位原理。圖 3.41 雙 V 形塊，外圓定位。圖 3.42 端面定位、內圓定位。圖 3.43 內圓定位。圖 3.44 內圓定位、端面定 位。選一講明即可。定心夾緊原理見教材。3-16參考答案要點：車床夾具設計要點如下：(1)夾具與主軸的連接，定心精度要高，連接方式要與選用機床主軸端部結構相符，定心后要壓緊或拉 緊，保證可靠與安全。(2) 車床夾具設計應注意夾具的回轉軸線與機床主軸軸線有較高的同軸度。(3) 因車床夾具帶動工件高速回轉，受切削力、離心力等作用，因此夾緊力應足夠大，且須有可靠的 自鎖，以確保安全。(4) 結構應盡量緊湊，懸伸長度要短，夾具應制成圓形。當機構非對稱結構時，應注意動平衡，設置 必要的配重并能調節(jié)，以免破壞主軸回轉精度。(5) 因車床夾具跟隨車床主軸高速回轉，夾具各部分不得突出夾具體轉盤外徑之外，且夾具工作中不 能松動零件，以確保安全。(6) 注意切屑纏繞和冷卻液飛濺等問題，