《智能制造現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)》習(xí)題參考答案 劉顯龍 - 項(xiàng)目1-3 認(rèn)識(shí)夾具-塑膠模仁智能制造夾具設(shè)計(jì)

項(xiàng)目一認(rèn)識(shí)夾具任務(wù)實(shí)施引導(dǎo)問題1夾具圖1夾具圖2夾具圖3夾具圖4引導(dǎo)問題21夾具圖虎鉗 虎鉗是車間最常見的夾具它可夾緊工件實(shí)現(xiàn)工件的挫、鋸鏟刮等鉗工工作也可安裝在銑床工作臺(tái)上通過它夾緊工件輔助完成工件的銑削。夾具圖三爪卡盤 三爪卡盤是車床上使用最多的夾具通過它夾緊工件，完成工件的削。夾具圖刀柄 刀柄是銑床上使用最多的夾具刀具通過它安裝在銑床主軸上。\h﹑正齒輪﹑螺旋正齒輪﹑阿基米德螺線凸輪等的加工工作引導(dǎo)問題31虎鉗：屬于通用夾具、手動(dòng)夾具三爪卡盤：屬于通用夾具、車床夾具、手動(dòng)夾具刀柄：專用夾具、銑床夾具、手動(dòng)夾具分度頭：屬于通用夾具、手動(dòng)夾具項(xiàng)目二鍵槽銑削夾具設(shè)計(jì)任務(wù)一工件定位方案設(shè)計(jì)引導(dǎo)問題圖例工件定位基準(zhǔn)工件下表面工件下表面和圓柱面圖例工件定位基準(zhǔn)工件下表面工件下表面和圓柱面工件中心軸引導(dǎo)問題大家學(xué)習(xí)理解六點(diǎn)定位基本原理，圍繞圖2-5工件分析討論以下問題：圖2-5自由度分析1）工件定位采用哪種接觸類型？（請(qǐng)?jiān)谙旅鎸?duì)應(yīng)選項(xiàng)內(nèi)打勾）1、點(diǎn)接觸；2、線接觸；3、面接觸。2）工件是否完全定位？（請(qǐng)?jiān)谙旅鎸?duì)應(yīng)選項(xiàng)內(nèi)打勾）答案：是；否。3）工件具有幾個(gè)自由度？（請(qǐng)?jiān)谙旅鎸?duì)應(yīng)選項(xiàng)內(nèi)打勾）1、一個(gè)；2、兩個(gè)；3、三個(gè)；4、四個(gè)；5、五個(gè)；6、六個(gè)。引導(dǎo)問題定位基準(zhǔn)可以是工件上的點(diǎn)、線、面，定位基準(zhǔn)面專指工件上用于定位的面引導(dǎo)問題2-9圖2-9電永磁盤111、0個(gè)；2、一個(gè)；3、兩個(gè)；4、三個(gè)；5、四個(gè)；6、五個(gè)；7、六個(gè)。2工件的主要定位基準(zhǔn)面、導(dǎo)向定位基準(zhǔn)面和止推定位基準(zhǔn)面分別是什2么？主要定位基準(zhǔn)面：工件下表面 導(dǎo)向定位基準(zhǔn)面：工件上與兩個(gè)定位圓柱接觸的面 止推定位基準(zhǔn)面：工件上與一個(gè)定位圓柱接觸的面3磁盤表面約束了工件的哪幾個(gè)自由度？（請(qǐng)?jiān)谙旅鎸?duì)應(yīng)選項(xiàng)內(nèi)打勾）3、?；2、?；3?；4廣；5廣；?。4定位元件2、3約束了工件的哪幾個(gè)自由度？（請(qǐng)?jiān)谙旅鎸?duì)應(yīng)選項(xiàng)內(nèi)打4勾）、?；2、?；3?；4廣；5廣；?。5 1約束了工件的哪幾個(gè)自由度？（請(qǐng)?jiān)谙旅鎸?duì)應(yīng)選項(xiàng)內(nèi)打勾）、?；2、?；3?；4廣；5廣；?。引導(dǎo)問題仔細(xì)閱讀定位誤差產(chǎn)生原因，思考問題：1當(dāng)工件直徑在公差??范圍內(nèi)變化時(shí)工件定位基準(zhǔn)在Z軸方向上產(chǎn)生變化值是 ??/?? ？槽鍵工序尺寸L也因此產(chǎn)生變化，變化值是：1？2產(chǎn)生變化，因此，要避免產(chǎn)生定位誤差，我們要從基準(zhǔn)面制造誤差，定位元件制造和定位元件與基準(zhǔn)面配合間隙三個(gè)方面著手考慮。2引導(dǎo)問題2-36A1A面定位銑加工缺口，保A2。圖2-1工件圖樣1在圖中指出工件的定位基準(zhǔn)和尺寸A2的工序基準(zhǔn)。12定位基準(zhǔn)和尺寸工序基準(zhǔn)是否重合（重合，不重合）？23是否存在基準(zhǔn)不重合誤差（是，否）？如果存在基準(zhǔn)不重合誤差，則??=??1？34是否存在基準(zhǔn)位移誤差（是，否）？如果存在基準(zhǔn)位移誤差，則4??= ？大家分析討論，回答以下問題：1基準(zhǔn)不重合誤差產(chǎn)生的必要條件是什么？1工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合 2基準(zhǔn)位移誤差產(chǎn)生的必要條件是什么？2工件存在制造誤差 3什么情況下會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差？3 1、工件定位基準(zhǔn)面或定位元件存在制造誤差；2、工件定位基準(zhǔn)面與定元件間存在配合間隙 引導(dǎo)問題1在圖上分別指出定位基準(zhǔn)和工序尺寸（20±0.15mm）的工序基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)是B面，工序基準(zhǔn)是A 面。12（20±0.15的工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)是否重合（重合，不重合）。23是否存在基準(zhǔn)不重合誤差（是，否）？如果存在基準(zhǔn)不重合誤差，則??=0.28？34是否存在基準(zhǔn)位移誤差（是，否）？如果存在基準(zhǔn)位移誤差，則??=40 ？5此工件的定位誤差D=0.28 ?56定位誤差D是否大于工序尺寸（20±0.15mm）公差的1/3？（是、6否）7此定位方案是否滿足要求？（是、否）（參考拓展知識(shí)：加工誤差7的組成）8如果不滿足要求，應(yīng)該如何改進(jìn)？將改進(jìn)方案記錄下來。81、以A面作為定位基準(zhǔn)，讓工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)統(tǒng)一2、將尺寸40的精度要求提高，其公差帶寬度≤0.13、將尺寸20的精度要求降低，其公差帶寬度≥0.3以上3個(gè)要求，滿足其中一個(gè)即可。22-42H3的定位誤差各是多少?引導(dǎo)問題1在圖上指出工件的定位基準(zhǔn)。12H3的工序基準(zhǔn)。23H3是否存在基準(zhǔn)不重合誤差，如果存在，計(jì)算出誤差。34H3是否存在基準(zhǔn)位移誤差，如果存在，計(jì)算出誤差。456H3的定位誤差。2-15中。56表15定位誤差分析計(jì)算工序尺寸定位基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)基準(zhǔn)不重合誤差B基準(zhǔn)位移誤差△W定位誤差△DH1軸套中心軸軸套外圓下母線12????32??H2軸套中心軸00H3軸套外圓上母線12??32??任務(wù)實(shí)施一、工件加工工藝分析引導(dǎo)問題1大家討論分析，工件鍵槽有哪些重要尺寸？把分析結(jié)果記錄在下方。重要尺寸有：140 、40.5+0.02?0.043 ?0二、工件定位方案設(shè)計(jì)1、確定工件需要約束的自由度引導(dǎo)問題2序號(hào)鍵槽公差序號(hào)鍵槽公差影響公差的自由度1140?0.043?廣240.5+0.02?0?廣32、確定夾具定位元件引導(dǎo)問題3根據(jù)引導(dǎo)問題2的分析結(jié)果，大家共同設(shè)計(jì)定位方案，并完成下表的填寫。序號(hào)需要約束的自由度定位元件類型定位元件型號(hào)規(guī)格備注1廣、?、?廣V型塊（1個(gè)）V型塊N55JB/T8018.1?1999233、分析夾具定位精度引導(dǎo)問題412夾具是否存在基準(zhǔn)不重合誤差（是，否）？夾具是否存在基準(zhǔn)位移誤差（是，否）？123計(jì)算夾具的定位誤差，分析定位方案的可行性，將計(jì)算結(jié)果記錄在下表3中。序號(hào)基準(zhǔn)不重合誤差??基準(zhǔn)位移誤差??定位誤差??定位誤差是否大于該方向尺寸公差的??方向1[?0.009?（?0.034）]/2=0.0125[?0.009?（?0.034）]/2sin45=0.01770.03是，否方向20是，否方向3是，否結(jié) 論該定位方案是否滿足工件加工要求（是，否）？說明：鍵槽寬度方向的定位公差通過機(jī)床精度保證，在這里不用考慮4、定位方案的調(diào)整優(yōu)化4任務(wù)二鍵槽銑削夾具夾緊方案設(shè)計(jì)引導(dǎo)問題第一步：確定楔塊、工件、夾具體的材質(zhì) 第二步：確定楔塊與工件、楔塊與夾具體間的摩擦系數(shù) 第三步：根據(jù)tan?=?公式，計(jì)算的摩擦角 第四步：計(jì)算斜楔升角α 第五步： 引導(dǎo)問題大家分析討論普通螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)和偏心夾緊機(jī)構(gòu)的優(yōu)、缺點(diǎn)及共同點(diǎn)，將討論結(jié)果填入下表序號(hào)夾緊機(jī)構(gòu)共同點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1普通螺旋夾緊機(jī)構(gòu)能產(chǎn)生較大的夾緊力，且操作方便，工作可靠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單效率較低2快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)效率高結(jié)構(gòu)較復(fù)雜3偏心夾緊機(jī)構(gòu)操作迅速、方便結(jié)構(gòu)較復(fù)雜引導(dǎo)問題序號(hào)夾緊裝置品牌序號(hào)夾緊裝置品牌型號(hào)規(guī)格使用場(chǎng)合123456引導(dǎo)問題1夾緊力與切削力、重力反向的鉆模不合理，夾緊力方向與工件重力、垂直切削力方向相反，導(dǎo)致需要較大的夾緊力引導(dǎo)問題2方案合理，夾緊位置范圍較大，能減小所需要夾緊力大小，懸空部分有支撐，不會(huì)導(dǎo)致較大變形量不合理，夾緊位置范圍較小，需要較大夾緊力不合理，夾緊力作用在懸空部位，會(huì)導(dǎo)致工件產(chǎn)生較大變形引導(dǎo)問題3大家分析討論下圖兩種夾緊方案，哪個(gè)方案較合理，為什么？將討論結(jié)果記錄下來。a方案合理，b方案由于夾緊力在高度方向與定位支撐釘不在同一水平上，會(huì)使工件產(chǎn)生側(cè)傾力，影響工件定位精度引導(dǎo)問題4b)a方案合理，b方案的夾緊力作用點(diǎn)沒有支撐，會(huì)導(dǎo)致工件產(chǎn)生側(cè)傾力任務(wù)實(shí)施一、確定夾具夾緊力方向引導(dǎo)問題1根據(jù)任務(wù)一確定的定位方案，大家討論分析，確定工件夾緊力的方向，將討論結(jié)果填入表中。序號(hào)夾緊力方向選擇依據(jù)1垂直于工件端面，與工件中心軸平行防止工件加時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)2垂直于鍵槽底面防止工件加工時(shí)，在切削力作用下工件外圓表面與V型槽接觸不好3夾緊力方向二、確定夾具夾緊力作用點(diǎn)引導(dǎo)問題2序號(hào)夾緊力作用點(diǎn)描述作用點(diǎn)選擇依據(jù)1序號(hào)夾緊力作用點(diǎn)描述作用點(diǎn)選擇依據(jù)12345夾緊力作用點(diǎn)示意圖三、夾緊裝置設(shè)計(jì)引導(dǎo)問題31（手動(dòng)，氣動(dòng)，液壓）。123設(shè)計(jì)夾緊裝置的傳力機(jī)構(gòu)，建立傳力機(jī)構(gòu)三維模型。設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊元件，建立夾緊元件的三維模型。23四、夾具對(duì)定方式及元件設(shè)計(jì)引導(dǎo)問題41設(shè)計(jì)夾具底平面的結(jié)構(gòu)形式，建立夾具體三維模型。12233五、對(duì)刀裝置設(shè)計(jì)引導(dǎo)問題5確定對(duì)刀塊的形狀，安裝位置及聯(lián)接固定方法，建立對(duì)刀塊及聯(lián)接緊固件的三維模型項(xiàng)目三塑膠模仁智能制造夾具設(shè)計(jì)（參考答案）任務(wù)一夾具基本信息和要求分析任務(wù)實(shí)施引導(dǎo)問題1模仁在 或數(shù)控機(jī)床） 設(shè)備上完成加工在三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x設(shè)備上進(jìn)行3D檢測(cè)，在火花機(jī)設(shè)備進(jìn)行放電加工。模仁的生產(chǎn)過程是這樣的：備料階段，技術(shù)人員將毛坯安裝在托板 ，并完成 工件 信息輸入，然后放入 自動(dòng)化立體倉庫 待加工。模仁自動(dòng)化加工階段，機(jī)器人將模仁從自動(dòng)化立體倉庫 中取出，放入CNC 中進(jìn)行銑削加工加工完后機(jī)器人 再將模仁從CNC 中取出，再放入自動(dòng)化立體倉庫 中。3D檢測(cè)時(shí)機(jī)器人將模仁從自動(dòng)化立體倉庫取出放入三坐標(biāo)測(cè)儀中中，檢測(cè)完后機(jī)器人將模仁取出，放入自動(dòng)化立體倉庫 中；放電加工時(shí)，機(jī)器人將模仁從自動(dòng)化立體倉庫取出，放入火花機(jī)機(jī)器人在模仁智能制造過程中，模仁經(jīng)過了兩 種加工設(shè)備，在這些設(shè)備中，模仁是通過 零點(diǎn)卡盤 進(jìn)行夾緊定位？引導(dǎo)問題2請(qǐng)大家分析討論，在塑膠模仁智能制造過程中，為了抓取隨行托板，機(jī)器人未端和隨行托板上分別安裝了什么部件？機(jī)器人抓取引導(dǎo)問題3RFID電子標(biāo)簽，其RFID掃描槍讀取。任務(wù)二塑膠模仁機(jī)床夾具設(shè)計(jì)任務(wù)描述相關(guān)知識(shí)引導(dǎo)問題（除本教材所提到的品牌HWR找出兩個(gè)以上的零點(diǎn)定位系統(tǒng)使用案例，將零點(diǎn)定位系統(tǒng)的使用場(chǎng)景，使用方法描述出來使用案例一使用案例二引導(dǎo)問題表3-6中列出了多種卡盤使用方式，每種使用方式的卡盤數(shù)量和排列方式都不同，請(qǐng)大家思考，決定卡盤數(shù)量和排列方式的因素是什么？引導(dǎo)問題3-6所示卡盤是通過鋼球銷緊拉釘，請(qǐng)大家觀察其它品牌的卡盤，了引導(dǎo)問題參考答案：三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x出工件原點(diǎn)測(cè)出來后，它自動(dòng)把測(cè)量數(shù)據(jù)上傳到MES系統(tǒng)中，MES系統(tǒng)再將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送到各加工設(shè)備，因此，要實(shí)現(xiàn)這種效果，首先要實(shí)現(xiàn)各設(shè)備相互通信，然后應(yīng)用MES系統(tǒng)完成信息的傳遞，涉及的技術(shù)包括物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、軟件技術(shù)一、任務(wù)實(shí)施引導(dǎo)問題1VMC850Q的加工中心的功能、特點(diǎn)、及工作空間，將查詢結(jié)果記錄下來。VMC850Q立式加工中心采用立式框架布局,，高剛性人字型立柱，倒梯形主軸箱,低重心、高剛性床身，三軸滾柱導(dǎo)軌，;整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔緊湊，占地面積小，利于組裝自動(dòng)線;銑床最大切削工件尺寸： 850×500×540mm 引導(dǎo)問題2（AMF的產(chǎn)品相關(guān)信息，學(xué)生也可查詢其它品牌的產(chǎn)品信息）SCHUNKVBZeroClamp等 ；深入了解的品牌名稱： 德國AMF 該品牌的主要產(chǎn)品種類有安裝型零點(diǎn)帶防塵蓋法蘭零帶傳感器、安裝型零點(diǎn)定位器、自動(dòng)化專用零點(diǎn)定位器、2單元零點(diǎn)定位系統(tǒng)4單元零點(diǎn)定位系統(tǒng) 該品牌零點(diǎn)定位系統(tǒng)特點(diǎn)： 能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)除塵、間隙檢測(cè)、鎖緊檢測(cè) 定位精度高（0.005mm）參考網(wǎng)址：\h引導(dǎo)問題3（件安裝要求，工作臺(tái)大小能滿足托板安裝要求，卡盤大小、數(shù)量滿足工件完全定位要求及切削受力要求）（長(zhǎng)×寬×高166×396×20（銑床上安裝的卡盤個(gè)數(shù)：2 火花機(jī)上安裝的卡盤個(gè)數(shù)：2 參考網(wǎng)址：\h引導(dǎo)問題5EDMEDM（提2-62-8，2-9）引導(dǎo)問題62-8AMFK20卡盤）1為托板選擇合適的拉釘。零點(diǎn)定位銷1 個(gè)，鎖緊定位銷0個(gè)，單向定位銷 1個(gè)；12畫出拉釘?shù)钠矫娌贾脠D。2塑膠模仁機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)引導(dǎo)問題7根據(jù)下面提示，完成下列工作任務(wù)，并提出夾具結(jié)構(gòu)方案：設(shè)計(jì)工件夾緊受力點(diǎn)和夾緊力方向（畫出示意圖）M8（）確定驅(qū)動(dòng)方式（1、手動(dòng)；2、氣動(dòng)；3、液壓；4、電動(dòng)。）設(shè)計(jì)中間遞力機(jī)構(gòu)（畫出示意圖）（因?yàn)楣ぜㄟ^螺釘固定在托板上，因此沒有中間遞力機(jī)構(gòu)，如果是其它方式，則需要中間遞力機(jī)構(gòu)）遞力機(jī)構(gòu)示意圖遞力機(jī)構(gòu)示意圖5機(jī)床夾具與各設(shè)備的定位固定方式設(shè)計(jì)參考答案：51工件可通過螺釘直接固定在托板上（也可通過其它快換方式固定在托板1上）2托板通過零點(diǎn)卡盤固定在機(jī)床、火花機(jī)及三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的工作臺(tái)上2小提示：1工件拆裝是否方便；123工件與工件托板如何連接固定；工件托板能否重復(fù)利用。23引導(dǎo)問題8大家分析討論：工件在工件托板上要準(zhǔn)確定位嗎，為什么？引導(dǎo)問題9CREO、UGSolidworksl任務(wù)三塑膠模仁搬運(yùn)方案設(shè)計(jì)任務(wù)實(shí)施1. 塑膠模仁機(jī)床夾具修改方案設(shè)計(jì)及機(jī)器人手爪選擇引導(dǎo)問題1EDM表3-1自動(dòng)化生