第三章習(xí)題答案機(jī)械制造工藝學(xué)

1、機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題參考答案常同立、楊家武、佟志忠編著 清華大學(xué)出版社第三章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)3-1參考答案要點(diǎn)： 工件裝夾是將工件在機(jī)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(gè)方面內(nèi)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(zhǔn)面直接密切貼合在機(jī)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(gè)加工過程中保持正確位置。(2) 找正裝夾是利用可調(diào)整工具將工件夾持在機(jī)床上，并使機(jī)床作慢速運(yùn)動(dòng)，利用劃針或千分表檢測和調(diào) 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(yù)先安裝在機(jī)床上并精確調(diào)整其位置，在機(jī)械加工過程中利用該夾具迅

2、速而準(zhǔn)確地裝夾工件的方式。3-2參考答案要點(diǎn)： 夾具一般包含如下幾個(gè)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(shí)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(shí)防止或減少震動(dòng)。(3) 連接元件 其作用是使夾具與機(jī)床裝夾面連接，并確定夾具對機(jī)床的相互位置。(4) 對刀元件和導(dǎo)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(chǔ)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(diǎn)： 夾具的分類方法比較多，1) 機(jī)床夾具按應(yīng)用范圍、使用特點(diǎn)可分為通用夾具、專用夾具、可調(diào)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(jī)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(jī)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(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電磁和電動(dòng)夾具等。機(jī)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(zhì)量、縮短輔助時(shí)間、提高 生產(chǎn)效率、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和降低對工人的技術(shù)水平要求，還能夠擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍和改變機(jī)床用途。3-4 參考答案要點(diǎn)：利用夾具裝夾工件進(jìn)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(chǔ)上，適當(dāng)展開，參看教材相應(yīng)文字）3-5參考答案要點(diǎn)：六點(diǎn)定位原理是在進(jìn)行工件定位分析時(shí)，通常是用一個(gè)支承點(diǎn)限制工件的一個(gè)自由度，用合理分布的六個(gè) 支承點(diǎn)限制工件的六個(gè)自由度，使工件在夾具中的位置完全正確?？臻g六個(gè)支撐點(diǎn)能否確定剛體的位置？6個(gè)支撐點(diǎn)，才能限制剛體的6個(gè)自由非任意空間六個(gè)支撐點(diǎn)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(diǎn)：在夾具上布置了六個(gè)支承點(diǎn)，當(dāng)工件基準(zhǔn)面安置在這六個(gè)支承點(diǎn)上時(shí)，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(diǎn) 1、2、3上，限制了工件的X、y、Z三個(gè)自由度；工件側(cè)面（N 面）緊靠在支點(diǎn)4、5上，限制

5、了 y、Z兩個(gè)自由度；工件的端面（P面）在支承點(diǎn)6上，限制了 X自由度。（a）（b）（c）圖3-2平行六面體定位時(shí)支承點(diǎn)的分布示例3-7參考答案要點(diǎn)：完全定位是指工件的六個(gè)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(yīng)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(gè)或幾個(gè)自由度被重復(fù)限制的定位。3-8參考答案要點(diǎn)：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(diào)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(dòng)定心機(jī)構(gòu)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(dòng)定心機(jī)構(gòu)等3-9參考答案要點(diǎn)：圖（a）分析 平面定位限制工件繞水平軸兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，一個(gè)鉛垂方向平動(dòng)自由度。 固定短V形塊定位，限制水平方向兩個(gè)平動(dòng)自由度?；顒?dòng)短V形塊定位，限制1個(gè)水平方向平動(dòng)自由度。有過定位，即活動(dòng)短 V形塊定位限制的1個(gè)水平方向平動(dòng)自由度。無欠定位。改進(jìn)措施：有多種改進(jìn)措施。只要能去掉過定位即可。如將活動(dòng)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(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和2個(gè)水平平動(dòng)。限制了 1個(gè)繞鉛垂軸旋轉(zhuǎn)自由度和1個(gè)鉛垂方向平動(dòng)自由度。頂尖孔定位，限制繞水平軸 1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和1個(gè)繞鉛垂軸旋轉(zhuǎn)自由度。有過定位，即頂尖孔定位，限制繞水平軸1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和1個(gè)繞鉛垂軸旋轉(zhuǎn)自由度。改進(jìn)措施：當(dāng)工件較長時(shí)，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(gè)平動(dòng)自由度和2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。一個(gè)鉛垂方向平動(dòng)自由度。 固定短V形塊定位，限制1個(gè)水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和 1個(gè)平動(dòng)自由度。無過定位、無欠定位。改進(jìn)措施：3-10參考答案要點(diǎn)：機(jī)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(jī)床

8、夾具組成：圖示機(jī)床夾具由定位元件、夾緊裝置、導(dǎo)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(gè)平動(dòng)自由度；序號7的圓柱面定位限制 2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。允許1個(gè)繞工件回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。共限制工件5個(gè)自由度。圖示機(jī)床夾具采用了螺旋夾緊裝置。采用了分度機(jī)構(gòu)，由序號4與6零件構(gòu)成。3-11參考答案要點(diǎn)：（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(zhǔn)與底平面相切于外圓下母線，加工工序基準(zhǔn)與底平面相切于外圓下母線, 定位基準(zhǔn)與工序基

9、準(zhǔn)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(zhǔn)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(diǎn)：圖a零件，三個(gè)支撐釘限制x,y,z三平動(dòng)自由度，平面定位繞軸x,y轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)自由度和繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，平面定位限,z平動(dòng)自由度和繞軸 x,y轉(zhuǎn)動(dòng)，支持釘 限制x向平動(dòng)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(diǎn)：選擇夾緊力作用點(diǎn)時(shí)，可從下面幾點(diǎn)考慮：(1) 夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)處于支承元件上或幾個(gè)支承元件所形成的支承平面內(nèi)。(2) 夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)處于工件剛性較強(qiáng)的部位上。(3) 夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)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(shí)，應(yīng)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(diǎn)：斜楔夾緊機(jī)構(gòu)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，夾緊可靠。缺點(diǎn)是行程受限。應(yīng)用范圍，受限，在實(shí)際生產(chǎn) 的手工操作的簡單夾具中應(yīng)用。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，夾緊可靠。缺點(diǎn)是動(dòng)作慢，夾緊費(fèi)時(shí)。應(yīng)用范圍在生產(chǎn)

11、中，它常與其 它機(jī)構(gòu)聯(lián)合使用，如組成螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)，并采用快速裝卸機(jī)構(gòu)。圓偏心夾緊機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作迅速等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是夾緊行程受偏心矩的限制，夾緊力也較小。應(yīng) 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(dòng)不大的場合。3-15參考答案要點(diǎn): 定心夾緊機(jī)構(gòu)，它能在實(shí)現(xiàn)定心作用的同時(shí)，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(nèi)圓定位。圖 3.43 內(nèi)圓定位。圖 3.44 內(nèi)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(diǎn)：車床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)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(jī)床主軸端部結(jié)構(gòu)相符，定心后要壓緊或拉 緊，保證可靠與安全。(2) 車床夾具設(shè)計(jì)應(yīng)注意夾具的回轉(zhuǎn)軸線與機(jī)床主軸軸線有較高的同軸度。(3) 因車床夾具帶動(dòng)工件高速回轉(zhuǎn)，受切削力、離心力等作用，因此夾緊力應(yīng)足夠大，且須有可靠的 自鎖，以確保安全。(4) 結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量緊湊，懸伸長度要短，夾具應(yīng)制成圓形。當(dāng)機(jī)構(gòu)非對稱結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意動(dòng)平衡，設(shè)置 必要的配重并能調(diào)節(jié)，以免破壞主軸回轉(zhuǎn)精度。(5) 因車床夾具跟隨車床主軸高速回轉(zhuǎn)，夾具各部分不得突出夾具體轉(zhuǎn)盤外徑之外，且夾具工作中不 能松動(dòng)零件，以確保安全。(6) 注意切屑纏繞和冷卻液飛濺等問題，