机床夹具设计含习题册第2版陈爱华习题答案

机床夹具设计含习题册第2版陈爱华习题答案项目一认识机床夹具一、填空题1.通用夹具、专用夹具、组合夹具2.定位装置、夹紧装置、夹具体3.回转分度、对刀、装置、连接4.定位功能、夹紧功能；对刀功能、导向功能、分度功能、连接功能5.装夹误差、对定误差6.工件工序尺寸二、选择题1A；2B；3D；4C；5A；6D；7C三、判断题1×；2√；3×；4×；5√；6√；7×；8×四、分析题1.答：定位元件、夹紧元件、夹具体、对刀装置及机床的连接元件等组成。2.答：1—定位元件:确定工件在夹具中的位置；2-定位键：用于连接夹具与铣床；3-对刀块：用于确定铣刀与工件相对位置；4-螺母5-开口垫片：用于工件夹紧；6-夹具体：将其它所有夹具元件连接成一个有机的整体，并完成与机床的连接。3.答：工件通过定位心轴在夹具中占有正确的位置，夹具通过定位键在铣床中占有正确的位置，夹具通过对刀装置相对刀具占有正确位置，从而保证工件相对于机床位置正确、工件相对于刀具位置正确，最终保证五、综合题1.准备工作：穿戴好劳保物品，准备好工具（扳手、螺丝刀等）2.工件装夹步骤：松下螺母取下开口垫片，将工件装上并靠紧支撑板，按上开口垫片，并拧紧螺母完成工件的定位和夹紧。3.该夹具的特点：结构简单、自锁性好，操作方便，可实现工件的快速定位和夹紧。4.4-支撑板、5-定位心轴、9-菱形销；使工件相对夹具获得确定的位置；7-螺母、8-螺杆、6-开口垫片；使工件保持确定的位置；3-夹具体；将其它所有夹具元件连接成一个有机的整体，并完成与机床的连接；1-钻套2-钻模板；引导钻头在正确的位置钻孔。项目二制订定位方案§2.1选择定位基准一、填空题1.前期准备、拟订结构方案、绘制夹具总图、绘制夹具零件图2.工艺基准、设计基准3.工序基准、定位基准、测量基准、装配基准4.保证工件加工精度要求、提高机械加工生产效率、降低工件生产的生产成本、具有良好的工艺性5.工件图纸和工艺文件、生产纲领、夹具制造与使用的情况，除此之外，收集夹具设计的各类技术资料。二、选择题1A;2B;3A;4D;5C;三、判断题1×；2×；3√；4×；5√；6√；四、简答题1.答：尽量使工件的定位基准与工序基准重合，以消除基准不重合误差；尽量选用已加工表面作为定位基准，以减少定位误差；应使工件安装稳定，在加工过程中因切削力和夹紧力而引起的变形最小；应使工件定位方便，夹紧可靠，使用操作，夹紧机构简单。2.答：保证工件的加工精度要求，提高机械加工生产效率，降低工件的生产成本，具有良好的工艺性。五、读图分析题六、综合题1.工件图样分析（1）本工序所处的位置在钻孔之前，已完成内、外圆20H7、30以及端面的加工。（2）本工序的质量要求尺寸与精度：孔的大小5，孔的中心距离左侧端面的距离20±0.1;形位精度：孔的中心线关于圆20H7轴心线对称度公差为0.1mm;表面粗糙度：Ra6.3。2.定位基准的确定根据工件图样分析结果，结合定位基准选择原则，最终确定工件20H7轴心线以及左侧端面B为定位基准。§2.2选择定位方式一、填空题1.自由度；2.移动自由度、转动自由度；3.四、两、两；4.四；5.三；6.完全定位；7.完全；8.欠定位；9.重复定位二、选择题1A;2C;3B;4C;5B;6D三、判断题1.×；2.×；3.√；4.×；5.√；6.√；7.√；8.×；9.√；10.√四、简答题1.工件的自由度是指工件空间位置不确定性的数目2.在工件的定位中，我们用在空间合理分布的六个定位点（由定位元件抽象而来）,来限制工件使其获得一个完全确定的位置的方法五、分析题1.(xyyz)2.xz3.xz六、综合练习1.定尺寸刀具；2(.)改：；3.；；不完全。§2.3选择定位元件一、填空题1.辅助；2.平面、圆柱面、圆锥面；3.高精度、高耐磨性、足够的刚性和强度、良好的工艺性；4.基本支承、辅助支承；5.支承钉、支撑板、自位支承、可调支承；6.一、一；7.支承、调整、锁定；8.定位销；9.四；10.V形块、圆柱孔；11.60°、90°、120°；90°。12.三个平面组合、一个平面和一个圆柱孔组合二、选择题1.B；2.A；3.A；4.A；5.C；6.A；7.A；8.A;9.B;10.A三、判断题1.√；2.√；3.×；4.×；5.√；6.√；7.√；8.√；9.×；10.√；11.√；12.×；13.×；14.√；15.√四、简答题1.高精度；2.高耐磨性；3.足够的刚度和强度；4.良好的工艺性。2.（1）自位支承是指能够根据工件实际表面情况，自动调整支承方向和接触部位的浮动支承。（2）自位支承能够起到定位作用，可以消除工件的一个不定度。而辅助支承不起定位作用，不能消除工件的不定度，它仅仅能够提高工件的安装刚性及稳定性，防止工件在切削时振动和变形五、分析各定位元件限制的自由度1.三个支承钉zxy辅助支承钉0；2.大支承面zxy活动锥销xy活动短V型块z；3.固定长V型块x六、综合题1.可采用不完全定位的方式。2.采用长心轴加小平面组合定位方式3.各定位元件消除的不定度

长心轴与20H7孔内表面接触限制：小平面与工件B端面接触限制：综合结果实际限制:§2.4定位误差的分析与计算一、填空题1.基准不重合、基准位移；2.两基准间、加工；3.定位、工序；4.定位基准面、定位；5.1/3。二、选择题1.B；2.C；3.D；4.D；5.B三、判断题1.√；2.√；3.√；4.×；5.×四、简答题1.答：定位误差是指一批工件的工序基准在加工工序尺寸方向上的最大变动范围。2.答：由于工件定位基准面与定位元件不可避免地存在制造误差或者配合间隙，用调整法加工时，引起定位基准在加工尺寸方向上产生位移，从而形成基准位移误差。五、分析计算题1.解：（1）分析基准：工序基准：B端面；定位基准：C面；故存在基准不重合误差计算基准不重合误差定位尺寸LBC=150±δ/2定位尺寸公差：等于这一尺寸链中所有组成尺寸公差之和画出尺寸链：δ＝δ1+δ2＝（±0.1）+（±0.05）＝0.3mm解：工序基准为圆孔的圆心，定位基准为工件下底面3，故存在基准不重合误差。定位尺寸为：50±0.1；由于定位尺寸的变化方向与工序尺寸的变化方向夹角为45°。∴∆jb=δcos3.解：（1）分析基准不重合误差工序基准：孔2轴线；定位基准：A面；定位尺寸：15±δ/2mm（2）计算定位尺寸公差画出尺寸链，δ/2＝δ1+δ2＝（±0.005）+（±0.026）＝±0.031mm；△jb＝0.062mm（3）判断工序加工尺寸为15±0.055mm，其公差0.11mm，T/3=0.11/3=0.037mm.△jb＝0.062mm＞T/3故此方案不合理。4.解：基准不重合误差基准位移误差5.解：△jb=0,△db=1/2(0.1＋0.04)=0.07mm△dw=0.07mm，T/3=0.1/3=0.033mm由于△dw＞T/3，故此方案不合理。6.解：△jb=0，△db=12Xmax=12（0.025＋0.023）=0.024mm，7.表2-1定位误差分析表类别△jb△db△dwa00.707δd0.707δdb0.5△d0.707δd0.207δdc000d0.5△d0.707δd1.207δd8.表2-2定位误差分析表单位：mm类别△jb△db△dwa)00.050.05b)0.050.050.1c)0.05+0.020.050.129.解：对于尺寸54计算定位误差：（1）计算基准不重合误差△jb＝1/2δd=0.5×0.10=0.05mm;(2)计算基准位移误差△db＝δd/(2sinα/2)＝0.707δd＝0.707×0.1＝0.0707mm(3)计算定位误差由于工序基准和定位接触点位于定位基准面同侧，因此，△dw=△db－△jb＝0.0707－0.05＝0.0207mm（4）分析判断定位误差是否满足加工要求允许误差1/3T=1/3×0.14=0.047mm△dw＝0.0207mm＜1/3(0.047)故定位方案能满足要求10.解：采用两销一面定位（1）布置销位：圆柱销布置在O2（2）确定销间距：△k=±0.05，取L±△J=160±0.02（3）确定圆柱销直径：d1=φ30g6=φ30，△1=0.007mm（4）确定菱形销直径：查表2.1b=5△2=2b/D2×(△k＋△J－△1/2)=2×5/30(0.05＋0.02－0.007/2)=0.022d2=(D2－△2)h6=(30－0.022)=30六、综合题（一）5mm孔轴线到端面B的距离尺寸200.1mm该工序尺寸的基准为工件端面B，定位基准也为端面B，所以不存在基准不重合的误差即△db＝0；再加上采用已加工过的平面定位基准位移误差也为0即△db=0，最终该工序尺寸的定位误差为：△dw=△jb+△db=0综上分析：该定位方案能够满足本工序的加工要求。（二）5mm孔对20H7孔的对称度0.1mm该工序尺寸的基准为20H7孔的轴心线，定位基准也为20H7孔的轴心线，所以不存在基准不重合的误差即△db＝0；采用有间隙配合的心轴定位，20H7=,心轴20f6=，由于心轴为水平放置，属单边接触，因此最终该工序尺寸的定位误差为：△dw=△jb+△db=0.027mm由于，T/3=0.033mm,因此，△dw＜T/3综上分析：该定位方案能够满足本工序的加工要求。§2.5制定工件定位方案解：1.分析工序加工要求：（1）5mm孔轴线到端面B的距离为200.1mm（2）5mm孔对20H7孔的对称度为0.1mm2.根据加工要求，确定必须限制的自由度孔的大小由定尺寸刀具保证保证5mm孔对20H7孔的对称度为0.1mm要求应限制:保证5mm孔轴线到端面B的距离为200.1mm要求应限制:综合结果应限制:3.根据加工要求，分析工序基准孔的大小由定尺寸刀具保证5mm孔轴线到端面B的距离工序基准为工件B端面5mm孔对20H7孔的对称度的工序基准为20H7孔的轴心线4.选择定位基准根据基准重合原则，一般优先选择工序基准为定位基准，当工序基准为定位基准难以实现时，可考虑选择其它表面为定位基准。本例选择20H7孔轴心线、B端面为定位基准。5.定位方案确定采用长心轴加小平面组合定位方式长心轴与20H7孔内表面接触限制：端面与工件B端面接触限制：综合结果实际限制:6.定位元件选择或设计7.定位误差分析（1）5mm孔轴线到端面B的距离尺寸200.1mm该工序尺寸的基准为工件端面B，定位基准也为端面B，所以不存在基准不重合的误差即△db＝0；再加上采用已加工过的平面定位基准位移误差也为0即△db=0，最终该工序尺寸的定位误差为：△dw=△jb+△db=0综上分析：该定位方案能够满足本工序的加工要求。（2）5mm孔对20H7孔的对称度0.1mm该工序尺寸的基准为20H7孔的轴心线，定位基准也为20H7孔的轴心线，所以不存在基准不重合的误差即△db＝0；采用有间隙配合的心轴定位，该工序尺寸的基准为20H7孔的轴心线，定位基准也为20H7孔的轴心线，所以不存在基准不重合的误差即△db＝0；采用有间隙配合的心轴定位，20H7=,心轴20f6=，由于心轴为水平放置，属单边接触，因此最终该工序尺寸的定位误差为：△dw=△jb+△db=0.027mm由于，T/3=0.033mm,因此，△dw＜T/3综上分析：该定位方案能够满足本工序的加工要求。项目三制订夹紧方案§3.1认识基本夹紧机构一、填空题1.力源装置、中间传力装置、夹紧元件；2.气动、电动；3.中间递力机构、夹紧元件；4.改变夹紧作用力的方向、改变夹紧作用力的大小、自锁；5.斜锲、螺旋、偏心；6.快速；7.1/20~1/14；铰链夹紧机构、定心夹紧机构、联动夹紧机构。二、选择题1.A；2.D；3.B；4.D；5.A；6.C三、判断题1.×；2.×；3.√；4.√；5.×；6.√；7.√；8.√；9.√；10.×；11.√四、简答题1.夹紧目的：使工件在加工中保持其在定位时确定的正确位置不被破坏，将工件夹紧，夹牢。定位与夹紧的区别：定位使工件在夹具中占有正确位置，而不能保证工件在加工过程中位置不被发生破坏，而夹紧就能使工件的正确位置不被破坏。2.要求：（1）工件不移动、不振动原则。在夹紧过程中，应不破坏工件定位所获得的确定位置，不产生振动或移动；（2）工件不变形原则。夹紧变形小，不损伤工件表面。（3）操作安全便捷原则。工件在夹紧、加工中，操作安全、可靠、方便、省力。结构简单、制造容易，其复杂程度和自动化程度应与工件的生产纲领相适应。五、读图分析该机构转动左右螺纹的双向螺杆6，V形台虎钳2、4可等速靠拢中心或等速远离中心而实现工件定心夹紧。定心精度可借助调节杆3实现。六、综合题1.属于螺旋压板夹紧装置2.转动螺母，一头通过螺杆带动左侧转动连板使拉杆下移，带动压板1夹紧工件；另一头通过压套和锥套带动右侧转动连板使拉杆下移，带动压板2夹紧工件。§3.2分析夹紧力一、填空题1.大小、方向、作用点；2.工件主要定位基准面；3.夹紧力应垂直于主要定位基准面、有利于减小夹紧力、夹紧力施加的方向应是工件刚度较高的方向；4.估算法、类比法。二、选择题1.B；2.B；3.C三、判断题1.×；2.√；3.√；4.√；5.√；6.√；7.√；8.×四、简答题答：（1）夹紧力应落在支撑元件上或落在几个支承所形成的支撑面内；（2）夹紧力应落在工件钢性较好的部位上；（3）夹紧力应靠近加工表面。五、综合题解：夹紧力大小计算：当铣削到切削深度最大时，引起工件绕止推支承5翻转为最不利的情况，其翻转力矩为FL；而阻止工件翻转的支承2、6上的摩擦力矩为FN2fL1+FN1fL2

，工件重力及压板与工件间的摩擦力可以忽略不计。当FN2=FN1=Fw/2时，根据静力平衡条件并考虑安全系数，得§3.3制定夹紧方案解：（一）分析定位方案采用心轴+端面定位，限制5了个自由度，分别是X轴移动、Y轴移动、Z轴移动、Y轴转动、Z轴转动。（二）分析切削力假定，进给量为0.04mm/r,查《机械加工工艺手册》，在Q235A钢上钻φ5mm的孔，轴向切削力为321.82N,钻削扭矩M=0.51Nm。由于工件和心轴是间隙配合，在不施加夹紧的情况下，工件可能会产生两个运动。一是钻头轴线与心轴轴线可能存在对称度偏差，在轴向切削力的作用下工件会绕心轴转动，但由于偏差小，产生的转矩也小，在分析夹紧力时不是主要的考虑对象。二是由于工件和芯轴之间有间隙，在钻削扭矩作用下，工件在间隙范围内会绕着Z轴转动，造成工件端面和夹具定位端面分离，不能贴紧。（三）确定夹紧力的作用点和方向采用轴向夹紧，夹紧力方向垂直定位端面，作用点位于工件端面刚性较好，可以减小工件装夹变形。（四）确定夹紧机构类型和夹紧力源由于批量为2000件，数量不是很大，故采用螺旋夹紧机构，夹紧力源为手动夹紧。为了提高装夹效率，采用开口垫片，实现工件的快装、快拆。（五）估算夹紧力和选择夹紧装置零件由于钻削扭矩为0.51Nm，通过受力分析可知，工件绕Z轴转动时，作用在开口垫片上的力F=0.51×1000÷5=102N。假定，取安全系数K=2.5，夹具需要产生Fm=2.5×102=255N的夹紧力，才能保证工件在加工过程中不产生位移。查《现代机床夹具设计》中各种螺母夹紧力表，当手柄长为120mm、手柄作用力为70N时，M10螺母的夹紧力为2240N。2240N＞255N，故选用M10螺母夹紧满足要求。图3-3-5夹紧装置项目四钻床夹具设计§4.1在钻床上使用夹具一、指出专用钻床夹具组成及各部件的作用夹具体、定位装置、夹紧装置、导引装置；确定工件在夹具中的位置，保证加工时工件和机床或刀具之间的正确位置；用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定的位置；用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，它与机床有关部件进行相连定位，使夹具相对机床具有确定的位置。二、该钻床夹具的定位φ30H8内孔、底面、R7.5外圆面；心轴定位销、V型块；6三、该钻床夹具的夹紧手动夹紧装置；螺旋压紧机构；结构简单、旋紧方便、适合小批量生产四、该钻床夹具与钻床工作台是否需要连接，并说明理由否，该工序切削力较小，且钻床夹具具有导引装置，可以采用不与工作台进行连接。五、工件加工时如何导引刀具？固定钻套§4.2相关知识学习一、填空题1.定位元件、夹紧装置、钻模板、钻套、夹具体2.固定式钻模板、移动式钻模板、翻转式钻模板3.确定定尺寸刀具的轴线位置并引导刀具、保证孔系中各孔之间的位置精度4.一组图形、必要尺寸、技术要求5.边设计、边计算、边查表、边修改6.夹具外形的最大轮廓尺寸、配合尺寸、夹具与刀具的联系尺寸、夹具与机床的联系尺寸二、选择题1.A；2.C；3.D；4.A;5.D;6.C;7.A三、判断题1.×；2.√；3.√；4.×；5.×；6.√四、分析题类别∆jb∆jw∆dwb)O20.10.707x0.2=0.14140.2414相关，异“+”O10.10.0414相关，同“-”c)O20.100.1O10.10.1§4.3样例学习一、简答题1.答：①熟悉已知的加工图纸，明确设计任务；②确定定位元件；③确定导向装置；④确定夹紧机构；⑤确定其他装置，如辅助支撑等；⑥画夹具装配图；⑦在夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求；⑧完成设计，可实验性用于生产，及时发现不合理之处，做出优化修改。2.答：钻床夹具与钻床的连接应重点考虑该夹具在使用过程中切削力的大小，若切削力较小，可采取与钻床工作台不连接，使用夹具时只需放在钻床工作台上即可。若切削力过大，特别是在摇臂钻床上完成加工的，则需考虑用压板或螺栓在夹具找正后压紧即可。二、分析计算题解：对于位置尺寸：∆jb=0孔φ30H7与定位销配合，查《机械设计手册》，得知：，。在活动V型块作用下，孔φ30H7与定位销为单边固定接触。允许定位误差：由于，结论：该定位方案满足加工可行。项目五车床夹具设计§5.1在车床上使用夹具一、指出专用车床夹具组成及各部件的作用夹具体、定位装置、夹紧装置、连接装置、平衡装置；与车床主轴轴线；消除回转不平衡所引起的振动现象二、该车床夹具如何进行定位φ80H7内孔、左端面；定位心轴；5三、该车床夹具如何夹紧采用压块的轴向推动使弹性夹头产生弹性变形，从工件的内部将工件；螺旋压紧机构；具有良好的自锁性能，夹紧可靠四、该车床夹具与车床如何连接将夹具体的锥柄心轴部分安装到车床的主轴孔中，并通过拉杆从车床主轴孔另一端紧固到心轴的螺纹孔中。五、该车床夹具定位中，影响夹具位置精度的因素有哪些？一是夹具定位元件与夹具定位面的位置误差，以表示，即定位端面与锥柄轴线垂直度、定位外圆轴线与锥柄轴线同轴度；二是夹具体定位面与机床的连接误差，以表示。即夹具的锥柄心轴与车床主轴的安装配合精度。§5.2相关知识学习一、填空题1.回转轴线2.花盘、角铁3.主轴联接结构及精度二、选择题1.B；2.B；3.C三、判断题1.√；2.√；3.×四、分析题解：1.定位误差基准重合又为平面定位，定位误差=02.夹具位置误差：限位平面与止口轴线间的距离误差为45±0.02，故。过渡盘与车床主轴的配合误差X1max=0.035+0.011=0.046，夹具体与过渡盘止口的配合误差X§5.3样例学习一、简答题1.答：①熟悉已知的加工图纸，明确设计任务；②确定定位元件；③确定夹紧机构；④确定其他装置，如平衡装置、与机床连接装置等；⑤

画夹具装配图；⑥在夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求；⑦完成设计，可实验性用于生产，及时发现不合理之处，做出优化修改2.答：车床夹具与车床的连接一般有2种方式，分别是夹具通过主轴锥孔与机床主轴连接和夹具通过过渡盘与机床主轴连接。二、分析计算题根据配套教材如图所示零件图5-3-1，材料为40Gr，中批量生产，采用CA6140车床加工，已完成车内孔、端面工序，现需使用专用车床夹具完成外圆、台阶的车削加工。所设计车床专用夹具见配套教材图5-3-5。如果定位心轴与工件定位孔配合由φ80H7/f6改为φ80H8/g7，试分析该工序的夹具精度。①对于：∆jb1=0,∆db②对于同轴度：由于采用弹性定心夹紧机构,∆jb2=0,满足该项加工要求。结论：设计夹具满足加工精度要求，方案可行。项目六铣床夹具设计§6-1在数控铣床上使用夹具夹具