习题五机械夹具设计.pdf

1 机械夹具设计 一、填空： 1机床夹具是在机床上使用的一种使工件_和_的工艺装置。 2夹具的作用主要有_、_、扩大机床使用性能、改善劳动条 件等。 3机床夹具通常由 、 、对刀导向元件、连接元件、 和其它装置组成。 4设计夹具时应根据零件的 基准选择定位基准。 5定位平面的定位元件有_、_、_。 6夹具上的 V 形块是 元件，主要起 作用。 7V 形块两斜面夹角，一般选用 60、90和 。其中以 应用 最多。 8V 形块定位的最大优点是 好。V 形块以两斜面与工件的外圆接触起 定位作用，工件的定位基面是 ，但其定位基准是 。 9 辅助支撑的主要作用是增加工件的_和_，但不起定位作用。 10由于工件定位所造成的加工面相对其_的位置误差，称为定位误差。 11 产生定位误差的原因是定位基准与 不重合以及 基准的位移误差 两个方面。 12工件在夹具中定位时，由于定位副的制造误差和最小配合间隙的影响，使定 位基准在 面 方向上产生位移，导致各个工件位置不一致，造成加工 误差，这种定位误差称为 ，以Y 表示。当定位基准的变动方向与 工序尺寸的方向不同时，定位误差为定位基准的变动量i 向工序尺寸的方向投 影，即Y= （-定位基准的变动方向与工序尺寸的方向间的夹角） 。 13D=YB ， “”、“”号的判定方法是：首先分析工序基准是否在 定位基面上，不在，一定是“ ”号。若在，当定位基面变化时，分析工序基 准的移动方向与定位基准的移动方向（即所引起Y 和B 变动方向）是相同还 是相反。二者相同时为“ ”号，二者相反时为“ ”号 14菱形销安装时，削边方向应时 （垂直或平行？）于两销的连心线。 15 在设计夹具时，一般要求定位误差不超过工件加工尺寸公差的_分之一。 2 16夹紧装置一般由 、 和力源装置所组成。 17为、改善劳动条件和提高劳动生产率，在大批量生产中广泛采用_、 _电磁和真空夹紧装置。 18高效率夹具需要采用 夹具，如气动、 、电磁、 等。其中以 夹紧装置应用最为普遍。 19根据力的三要素，工件夹紧力的确定就是确定夹紧力的大小、_ 和作用点。 20在夹紧装置中，基本的夹紧机构类型有：_、_机构 和_机构。 21定心夹紧机构是一种同时实现对工件 定位和 的夹紧机构。 22生产批量较大时，为了便于更换磨损的钻套，应使用_钻套。当对同孔 需进行多工步加工时(如钻孔、铰孔)，应使用_钻套。 23 钻套的高度 H 大小主要影响其_精度， 一般 H/d （钻套直径） 取 _。 24钻套孔的基本尺寸应等于所导引刀具的 尺寸。 24工件在一次安装中，加工均布孔系时可采用夹具中的_装置来完成。 25分度装置一般由_、_、_和_组成。 26铣床夹具在机床的工作台上定位是通过夹具上的两个 来实现的。 铣床上用来确定刀具相对于夹具上定位元件位置的元件是 。 27铣床夹具与其它夹具在结构上的不同之处是具有 和 。 28利用镗模加工孔，孔的尺寸精度是由 保证，孔的坐标位置由 保证。 29铣床夹具的类型有_、_和_。 30铣床夹具对刀装置由_和_组成。 31夹具在机床回转主轴上的连接方式取决于 。 32 设计车床夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具的止口尺寸，过渡盘止口的凸 缘与大端面可以由用户根据需要 加工。 33夹具尺寸公差一般取相应尺寸公差的 。 二、单项选择： 1 既要完成在其上定位并夹紧， 还承担沿自动线输送工件的任务的夹具是 （ ） 3 A、能用夹具 B、专用可调夹具 C、随行夹具 D、组合夹具 2.在夹具上确定夹具和刀具相对位置的是（ ） A.定位装置 B.夹紧装置 C.对刀导向装置 D.大数互换法 3.确定工件在夹具中的位置是由（ ） A.定位元件 B.夹紧元件 C.对刀导向元件 D.连接元件 4.工件以平面定位时不起定位作用的支承是（ ） A.固定支承 B.可调支承 C.浮动支承 D.辅助支承 5工件采用心轴定位时，定位基准面是( ) A.心轴外圆柱面 B.工件内圆柱面 C.心轴中心线 D.工件外圆柱面 6 对大尺寸， 刚性差的工件， 为增加定位支撑点， 不造成过定位， 常采用 （ ） A、整体定位件 B、可调定位件 C、浮动定位件 D、辅助支撑 7定位基准是指( ) A.机床上的某些点、线、面 B.夹具上的某些点、线、面 C.工件上的某些点、线、面 D.刀具上的某些点、线、面 8在大批量生产中，工件的装夹方法应采用( )。 A.直接找正装夹 B.划线找正装夹 C.专用夹具装夹 D.组合夹具装夹 9.当加工一批工件时，定位误差主要发生在按（ ） A、试切法加工 B、划线找正法 C、定尺寸刀具法 D、调整加工法 10定位误差中包括（ ） A、随机误差 B、调整误差 C、夹紧误差 D、基准不重合误差 11下列哪一种定位不能采用( ) A.完全定位 B.不完全定位 C.过定位 D.欠定位 12在外加工作用力一定时,欲增大斜楔产生的作用力,可采用( ) A、增大楔角 B、减小楔角 C、0 楔角 D、楔角不变 13在常用的典型夹紧机构中，扩力比最大的是（ ） A.斜楔夹紧机构 B.螺旋夹紧机构 C.偏心夹紧机构 D.弹簧夹头 14.斜楔自锁的条件是楔角 a 与两处摩擦角之和1+2 应满足（ ） A、 a=1+2 B、 a1+2 C、 a1+2 D、 a1+2 15.在组合机床上的机动夹紧装置多采用（ ） 4 A.手动夹紧 B.气动夹紧 C.液压夹紧 D.电动夹紧 16 改善夹具的结构，采用快速夹紧装置可以减少（ ） A、基本时间 B、辅助时间 C 、 服务时间 D、 休息时间 17主要适合于小批生产时用钻头钻孔的钻套是（ ） A、固定钻套 B、可换钻套 C、快换钻套 D、特殊钻套 18.在钻模上加工孔时，孔的尺寸精度主要取决于（ ） A.机床精度 B.钻套精度 C.钻套在铅模板上的位置精度 D.刀具精度 19.加工小型工件分布在不同表面上的孔宜采用（ ） A.固定式钻模 B.回转式钻模 C.翻转式钻模 D.盖板式钻模 20. 加工孔可以获得较高位置精度的钻模板型式是（ ） A.固定式 B.链接式 C.分离式 D.悬挂式 21在大型零件上钻孔小孔时，应采用的钻模形式为（ ） A、固定式 B、翻转式 C、回转式 D、盖板式 22在夹具图上画工件轮廓时，应采用（ ） A、点划线 B、虚线 C、双点化线 D、细实线 23主要用于大批量生产的钻套是（ ） A 固定式钻套 B 可换钻套 C 快换钻套 D 特殊钻套 24一般来说，钻孔精度较高的钻模结构形式是（ ） A 固定式钻模 B 翻转式 C 回转式 D 滑柱式 25钻套的材料常选用( )。 AT10 钢 B.铸铁式 C. 钢 D 45 钢 26一种带有升降钻模板的通用可调夹具是( ） A.固定式钻模 B.回转式钻模 C.翻转式钻模 D. 滑柱式钻模 27 零件大多是以外圆 （或内孔） 及端面定位的对称零件， 多采用定心夹紧机构， 夹具回转时的不平衡影响较小，这是（ ） 。 A.心轴类车床夹具 B.角铁式车床夹具 C.卡盘式车床夹具 D.花 盘式车床夹具 28夹具体为圆盘形，多数情况下工件的定位基准为圆柱面和与其垂直的端面。 因而夹具对工件多数是端面定位，轴向夹紧。这是（ ） 。 5 A.心轴类车床夹具 B.角铁式车床夹具 C.卡盘式车床夹具 D.花盘式车床夹具 29 随机床主轴一起转动的夹具与主轴的连接方式取决于（ ） A.夹具结构尺寸 B .机床主轴端部的结构形式 C. 夹具连接部的结构形式 D. 机床主轴的转速 30.安装在机床主轴上，能带动工件一起旋转的夹具是（ ） A.钻床夹具 B.车床夹具 C.铣床夹具 D.镗床夹具 31为增加视图的直观性，夹具总图的比例最好用（ ） A .1：1 B .1：2 C. 2：1 D .1：5 三、是非题： 1采用机床夹具，能扩大机床的加工范围。 ( ) 2专用夹具是为某道工序 设计制造的夹具（ ） 3单件小批生产时尽量选用通用夹具( ) 4夹具上的定位元件是用来确定工件在夹具中正确位置的元件（ ） 5一个三点浮动支承约束 3 个自由度（ ） 6两点式浮动支承能限制工件的两个向自由度（ ） 7工件一旦被夹紧，其六个自由度就完全部被限制了（ ） 8辅助支承只是为了工件的刚性和稳定性。并起定位作用（ ） 9辅助支撑不仅能起定位作用，还能增加刚性和稳定性。( ) 10 定位误差是指一个工件定位时，工序基准在加工要求方向上的最林位置变动 量（ ） 11 基准不重合误差是由于定位基准与设计基准不重合引起的（ ） 12 楔夹紧的增力比比偏心夹紧的增力比大（ ） 13 偏心夹紧的增力比小于螺旋夹紧的增力比（ ） 14 在大批量生产时应 采用手动夹紧（ ） 15 偏心夹紧机构适用于切削负荷大和振动也较大的场合。 （ ） 16 夹紧力的作用点应尽量靠近定位元件，以提高加工部位刚性（ ） 17 夹紧力的方向与切削力、工件重力方向相同，使夹紧力最小（ ） 18 夹紧力的方向应垂直于主要定位基准面。 （ ） 6 19 夹紧力的方向应尽量与工件刚度最大的方向相一致，以减小工件变形。 （ ） 20 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，以保证工件已获得的定位 位置不变。 （ ） 21 夹紧力的作用点应落在工件刚性最好的部位，以减小工件的夹紧变形。 （ ） 22 楔夹紧能改力的方向（ ） 23 斜楔自锁条件为某斜角应不小于斜楔与工件以及斜楔与夹具体之间的摩 擦角1 与2 之和。( ) 24与气压装置相比，液压装置油压高、传动力大，夹紧刚度高，工作平稳、可 靠，噪声小。 （ ） 25多点联动夹紧机构中必须有浮动元件（ ） 26铅套导引孔的基本尺寸应等于所引刀具的最大极限尺寸（ ） 27孔的尺寸精度和孔距精度越高，钻套高度应取大些（ ） 28在一道工序中要完成的孔的钻、扩、铰时，应选用可换钻套（ ） 29 在铣床上调整刀具与夹具上定位元件间的尺寸时，通常将刀具调到和对刀块 刚接触上就算调好了（ ） 30定向键和对刀块是钻床夹具上的特殊元件（ ） 31采用对刀装置有利于提高生产率，但其加工精度不高（ ） 32 在铣床夹具上设置对刀装置来调整刀具相对夹具的相对位置，但对刀精度不 高。 （ ） 33镗床夹具是用镗套来引导镗刀方向并确定镗刀位置的（ ） 34在绘制夹具总图时，用粗实线画出工件的轮廓，并将其视为透明体。( ) 四、问答题： 1辅助支承与自位支承有何不同？ 2试分析三种基本夹紧机构的优缺点及其应用。 3工件在夹具中夹紧时对夹紧力有何要求（方向、作用点、大小）？ 4气压动力装置与液压动力装置比较，有什么优缺点？ 5钻床夹具分哪些类型？各类钻模有何特点？钻模板的形式有几种？哪种的工 作精度最高？ 7 6铣床夹具分哪些类型？铣床夹具与工作台的联接方式有哪几种？决定夹具 U 型耳座尺寸的原始依据是什么？ 7车床夹具分哪些类型？各有何特点？车床夹具与车床主轴的联接方式有哪几 种？各有何优点？应从哪几方面考虑车夹具的使用安全问题？ 五、计算题： 1 有一批直径为50 0 -0.2mm 的轴类零件， 铣工件键槽的定位方案如图 a、 b、 c 所示，试计算各种定位方案下影响尺寸 A、B 的定位误差各为多少？ 定位方案 a) b) c) 定位基准 加工 尺寸 A 工序基准 B Y D 加工 尺寸 B 工序基准 B Y D 8 2 一批下图所示工件，采用钻床夹具钻削工件上两小孔，除保证图样尺寸 要求外，还须保证两孔的连心线通过60 0 -0.1mm 的轴线，其偏移量公差为 0.08mm。现可采用如图三种方案，若定位误差不得大于加工允差的 1/2，试问这 三种定位方案是否可行（=90）？ 定位基准 定位方案 b) c) d) 孔 O1 加工尺寸 （ ） 工序基准 B Y D 孔 O2 加工尺寸 （ ） 工序基准 B Y D 两孔连心线 相对外圆轴 线的偏移量 公差0.08mm 工序基准 B Y D 定位方案 可行性 9 3.用如图所示的定位方式铣削连杆的两个侧面， 计算加工尺寸 12 +0.3 0 mm 的 定 位 误 差 。 （ 提 示 ： 20H7 孔 与 20g6 固 定 单 边 接 触 ， 20 的 IT7=0.021,IT6=0.013） 4 如图所示齿轮坯， 内孔和外圆已加工合格 （d= =80 0 -0.1mm D=35 +0.025 0 mm） , 现在插床上用用调整法加工内键槽，要求保证尺寸 H=38.5 +0.2 0 mm。试计算定位 误差 (外圆与内孔的同轴度误差0.02mm)。能否满足定位精度要求？若不能， 提出新的定位方法， 并计算新定位方法产生的定位 误差。 5图示定位铣 N 面，保证图示加工要求，试计算定位误差。 10 6.工件尺寸如图所示，mm 0 03 . 0 40与mm 0 02 . 0 35的同轴度误差mm02 . 0 。欲钻 孔 O，并保证尺寸mm 0 1 . 0 30，试分析计算下列定位方案的定位误差。 工件图 定位简图 六、指出下图所示各定位、夹紧方案及结构设计中不正确的地方，并提出改 进意见。 11 机床夹具设计答案 一、填空：一、填空： 1定位、夹紧；2。保证加工精度、提高生产率；3。定位元件、夹紧装置、 夹具体；4。设计；5。支承钉、支承板、可调支承、自位支承、辅助支承；6。 外圆定位、对中定位；7。120、90；8。对中性、外圆、轴线；9.稳定性、 刚性；10。设计基准（或工序基准） ；11。工序基准、定位；12。加工、加工尺 寸，基准位移、i cos；13。+、+、-；14。垂直；15。三；16。夹紧元件、 中间传动机构；17。气动、液压；18。夹具动力装置、液压、气动和液压；19。 方向；20。斜楔夹紧机构；21。定心、夹紧；22。可换；快换；23。导向、12.5； 24。最大极限尺寸；25。分度；固定部分、转动部分、分度对定机构、锁紧机构； 26.定向键、对刀块；27。定向键、对刀块；28。镗刀、镗模；29。直线进给式、 圆周进给式、仿形进给式；30。对刀块、塞尺；31。主轴端部的结构形式；32。 就地。33。1/51/2 二、单项选择：二、单项选择： 110：CCADBCCCDD 1120：DBBCCBADCA 2130：DCBACDCDBB 31：A 三、是非题：三、是非题： 110： 1120： 2130： 3134： 四、问答题：四、问答题： 1辅助支承与自位支承有何不同？ 辅助支承能起预定位，但不起定位作用，目的是提高工件的装夹稳定性和刚 性。自位支承起定位作用，在工件定位过程中，能自动调整位置，即支承点的位 置能随着工件定位基准面的不同而自动调节，工件定位基面压下其中一点，其余 点便上升，直至各点都与工件接触。接触点数的增加，提高了工件的装夹刚度和 稳定性，但其作用仍相当于 1 个固定支承，只限制工件 1 个自由度。 2试分析三种基本夹紧机构的优缺点及其应用。 斜楔、螺旋、圆偏心轮 3 种基本夹紧机构都是利用斜面原理增力。螺旋夹紧 机构增力系数最大，在同值的原始作用力 FQ和正常尺寸比例情况下，其增力比 12 ip比圆偏心夹紧机构大 67 倍，比斜楔夹紧机构大 20 倍。在使用性能方面，螺 旋夹紧机构不受夹紧行程的限制，夹紧可靠，但夹紧工件费时。圆偏心轮夹紧机 构则相反，夹紧迅速但夹紧行程小，自锁性能差。这两种夹紧方式一般多用于要 求自锁的手动夹紧机构。斜楔夹紧机构则很少单独使用，常与其它元件组合成为 增力机构。 3工件在夹具中夹紧时对夹紧力有何要求（方向、作用点、大小）？ （1）夹紧力方向：应垂直于主要定位基准面，应尽量与切削力、工件重力 方向相同，应尽量与工件刚度最大的方向相一致。 （2）夹紧力作用点：应落在定位元件的支承范围内，应落在工件刚性最好 的部位，应尽量靠近被加工表面。 （3）夹紧力大小：找出对夹紧最不利的瞬时状态，按静力学原理估算此状 态下所需的夹紧力。 为保证夹紧可靠， 还需乘以安全系数才得实际需要的夹紧力。 4气压动力装置与液压动力装置比较，有什么优缺点。 气压装置的特点 气压装置以压缩空气为力源应用比较广泛， 与液压装置比 较有如下优点： （1）动作迅速，反应快。 （2）工作压力低，传动结构简单，对装置所用材 料及制造精度要求不高，制造成本低。 （3）空气粘度小，在管路中的损失较少， 便于集中供应和远距离输送，易于集中操纵或程序控制等。 （4）空气可以就地取 材，容易保持清洁，管路不容易堵塞，也不会污染环境，具有维护简单，使用安 全、可靠、方便等特点。 （5）主要缺点是空气压缩性大，夹具的刚度和稳定性差； 在产生相同原始作用力的条件下，因工作压力低，其动力装置的结构尺寸大。此 外，还有较大的排气噪声。 5钻床夹具分哪些类型？各类钻模有何特点？钻模板的形式有几种？哪种 的工作精度最高？ 钻模根据其结构特点可分为固定式钻模、回转式钻模、翻转式钻模、盖板式 钻模和滑柱式钻模等。 固定式钻模 钻模在机床上是固定不动的，加工精度较高；回转式钻模用于加工同一圆周 上的平行孔系、同一截面内径孔系，钻模上设置回转式分度装置；翻转式钻模主 13 要用于加工小型工件不同表面上的孔； 盖板式钻模适于加工大、 中型工件上的孔， 可将钻套和定位元件直接装在钻模板上，无需夹具体，有时也无需夹紧。滑柱式 钻模是一种带有升降钻模板的通用可调夹具，使用时，只要专门设计制造相应的 定位、夹紧装置和钻套等，装在夹具体平台和钻模板上的适当位置，就可用于加 工。 钻模板的形式有固定式钻模板、铰链式钻模板、分离式钻模板三种。 固定式钻模板结构简单，制造方便，定位精度高，但有时装配不便；铰链 式钻模板不妨碍工件装卸，由于间隙的影响，精度不如固定式钻模板；分离式钻 模板可从夹具上分离，适用于中小批量生产，钻孔后继续进行倒角、锪平、攻螺 纹等加工或其它类型钻模板不便装卸工件的情况。 6铣床夹具分哪些类型？铣床夹具与工作台的联接方式有哪几种？决定夹 具 U 型耳座尺寸的原始依据是什么？ 铣床夹具按不同的进给方式将铣床夹具分为直线进给式， 圆周进给式和仿形 进给式三种类型。 为保证夹具的定位元件相对于切削运动有准确的方向， 铣床夹具与工作台的 联接方式有两种：一是在夹具的底面下安装两个定向键，通过定向键与工作台上 T 形槽的配合，确定夹具在机床上的正确位置，二是在夹具体侧面加工一窄长找 正面以便于再次安装时找正。 U 型耳座尺寸的原始依据是铣床工作台 T 型槽宽和 T 型槽间的距离。 7车床夹具分哪些类型？各有何特点？车床夹具与车床主轴的联接方式有 哪几种？各有何优点？应从哪几方面考虑车夹具的使用安全问题？ 专用车床夹具的类型有：心轴类车床夹具、角铁式车床夹具、卡盘式车床夹 具、花盘式车床夹具。 心轴类车床夹具以工件内孔定位加工外圆柱面。 花盘式车床夹具夹具体为圆 盘形， 多数情况下工件的定位基准为圆柱面和与其垂直的端面，因而夹具对工件 多数是端面定位，轴向夹紧。角铁式车床夹具具有类似角铁的夹具体，常用于加 工壳体、支座、接头等零件上的圆柱面及端面。卡盘式车床夹具一般用一个以上 卡爪夹紧工件，加工的零件大多是以外圆（或内孔）及端面定位的对称零件，多 采用定心夹紧机构，因而其结构上基本是对称的，回转时的不平衡影响较小。 14 心轴类车夹和 D140mm 的小型夹具一般以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连 接，用螺杆拉紧。有的心轴与顶尖配合使用，由鸡心夹头或拨盘传递扭矩。对于 径向尺寸较大的夹具，一般通过过渡盘与主轴轴颈连接。 车夹具的使用安全问题应考虑以下问题：对角铁式、花盘式等结构不对称的 车夹，设计时应采取平衡措施，使夹具的重心落在主轴的回转轴线上；夹具的结 构要紧凑，悬伸短；夹具设计成圆形结构，有必要的话应设计防护罩。 五、计算题： 1 定位方案 a) b) c) 定位基准 外圆下母线 外圆轴线 外圆轴线 加工 尺寸 A 工序基准 外圆下母线 外圆下母线 外圆下母线 B 0 0.2/2=0.1 0.2/2=0.1 Y 0 0 0.7070.2=0.141 D 0 0.1 0.141-0.1=0.041 加工 尺寸 B 工序基准 外圆轴线 外圆轴线 外圆轴线 B 0.2/2=0.1 0 0 Y 0 0 0.7070.2=0.141 D 0.1 0 0.141 2 定位基准 外圆轴线 定位方案 b) c) d) 孔 O1 加工尺寸 （15 +0.1 0 ） 工序基准 外圆下母线 外圆上母线 外圆右母线 B 0.1/2=0.05 0.1/2=0.05 0.1/2=0.05 Y 0.7070.1=0.071 0.7070.1=0.071 0 D 0.071-0.05=0.025 0.071+0.05=0.121 0.05 孔 O2 加工尺寸 （15 +0.25 0 ） 工序基准 外圆上母线 外圆下母线 外圆左母线 B 0.1/2=0.05 0.1/2=0.05 0.1/2=0.05 Y 0.7070.1=0.071 0.7070.1=0.071 0 D 0.071+0.05=0.121 0.071-0.05=0.025 0.05 两孔连心线相 对外圆轴线的 偏移量公差 0.08mm 工序基准 外圆轴线 外圆轴线 外圆轴线 B 0 0 0 Y 0 0 0.7070.1=0.071 D 0 0 0.071 定位方案 可行性 孔 O1： D=25%0.1 孔 O2： D=48%0.25 连心线： D=0 可行可行 孔 O1： D=121%0.1 孔 O2： D=10%0.25 连心线： D=0 不可行不可行 孔 O1： D=50%0.1 孔 O2： D=20%0.25 连心线： D=89%0.25 不可行不可行 15 3 （1）求B 工序基准是上面小孔轴线，定位基准是下面20H7 孔轴线， 二者不重合，以 650.01 相联系，所以 B=0