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1、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第4章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)原理 1. 何謂機(jī)床夾具？試舉例說明機(jī)床夾具的作用及其分類？ 答：所謂機(jī)床夾具，就是將工件進(jìn)行定位、加緊，將刀具進(jìn)行導(dǎo)向或?qū)Φ?，以保證工件和刀具間的相對(duì)位置關(guān)系的附加裝置。 機(jī)床夾具的功用：①穩(wěn)定保證工件的加工精度； ②減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率； ③擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。 夾具的分類：1）通用夾具； 2）專用夾具； 3）成組夾具； 4）組合夾具； 5）隨行夾具。 2. 工件在機(jī)床上的安裝方法有哪些？其原理是什么？ 答：工件在機(jī)床上的安裝方法分為劃線安裝和夾具安裝。劃線安裝

2、是按圖紙要求，在加工表面是上劃出加工表面的尺寸及位置線，然后利用劃針盤等工具在機(jī)床上對(duì)工件找正然后夾緊；夾具安裝是靠夾具來保證工件在機(jī)床上所需的位置，并使其夾緊。 3. 夾具由哪些元件和裝置組成？各元件有什么作用？ 答：1）定位元件及定位裝置：用來確定工件在夾具上位置的元件或裝置； 2）夾緊元件及夾緊裝置：用來夾緊工件，使其位置固定下來的元件或裝置； 3）對(duì)刀元件：用來確定刀具與工件相互位置的元件； 4）動(dòng)力裝置：為減輕工人體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，所采用的各種機(jī)動(dòng)夾緊的動(dòng)力源； 5）夾具體：將夾具的各種元件、裝置等連接起來的基礎(chǔ)件； 6）

3、其他元件及其他裝置。 4. 機(jī)床夾具有哪幾種？機(jī)床附件是夾具嗎？ 答：機(jī)床夾具有通用夾具、專用夾具、成組夾具、組合夾具和隨行夾具。 5. 何謂定位和夾緊？為什么說夾緊不等于定位？ 答：工件在夾具中占有正確的位置稱為定位，固定工件的位置稱為夾緊。工件在夾具中，沒有安放在正確的位置，即沒有定位，但夾緊機(jī)構(gòu)仍能將其夾緊，而使其位置固定下來，此時(shí)工件沒有定位但卻被夾緊，所以說夾緊不等于定位。 6. 什么叫做六點(diǎn)定位原理？ 答：采用六個(gè)按一定規(guī)則布置的約束點(diǎn)，限制工件的六個(gè)自由度，即可實(shí)現(xiàn)完全定位，這稱為六點(diǎn)定位原理。 7. 工件裝夾在夾具中，凡是有六個(gè)定位支承點(diǎn)，即為完全定位，凡是超過六

4、個(gè)定位支承點(diǎn)就是過定位，不超過六個(gè)定位支承點(diǎn)就不會(huì)出現(xiàn)過定位，這種說法對(duì)嗎，為什么？ 答：不對(duì)；過定位是指定位元件過多，而使工件的一個(gè)自由度同時(shí)被兩個(gè)以上的定位元件限制。 8. 定位、欠定位和過定位是否均不允許存在？為什么？根據(jù)加工要求應(yīng)予以限制的自由度或工件六個(gè)自由度都被限制了就不會(huì)出現(xiàn)欠定位或過定位嗎？試舉例說明。 答：1）加工要求限制自由度而沒有限制，是欠定位，是不允許的；所限制的自由度小于六個(gè)時(shí)，不一定是欠定位；2）一個(gè)自由度由一個(gè)以上定位元件限制時(shí)，產(chǎn)生超定位，超定位一般是不允許的，它可能產(chǎn)生破壞；所限制自由度小于六個(gè)時(shí)，也可能產(chǎn)生過定位；3）如果工件定位而精度較高，夾具定位元

5、件精度也很高時(shí)，過定位是可以允許的，它可以提高加工剛度；4）工件定位應(yīng)根據(jù)加工要求而定，不必完全定位；5）過定位和欠定位也可能同時(shí)存在。 9. 常見的定位元件有哪些，分別限制的自由度的情況如何？ 答：常見的定位元件：1）平面定位：支撐釘及支撐板、可調(diào)支撐與自位支撐、輔助支撐；2）孔定位：定位銷、錐銷、心軸；3）外圓面定位：三爪卡盤、V型鐵定位 10. 可調(diào)支承、自位支承和輔助支承的不同之處？ 答：可調(diào)支撐：當(dāng)工件的定位基面形狀復(fù)雜時(shí)或者各毛坯的尺寸、形狀變化較大時(shí)，多采用這類支撐，它的頂端位置在一個(gè)范圍內(nèi)調(diào)整，并可用螺母鎖緊；自位支撐：為了避免超定位，需要減少某個(gè)定位元件所限制的自由度

6、數(shù)目時(shí)，常把支撐做成浮動(dòng)或聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)，使之自為；輔助支撐：當(dāng)工件定位基面較小，致使其一部分懸伸較長(zhǎng)時(shí)，為增加工件的剛性，減少切削時(shí)的變形，常采用輔助支撐。 11．根據(jù)六點(diǎn)定位原理，是分析圖4.74中各零件的定位方案中各個(gè)定位元件所限制的自由度。 圖4.74 零件的定位方案 答：在（a）圖中，三扎卡盤限制四個(gè)自由度：工件繞y軸、z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和延y、z軸的移動(dòng)；擋塊限制延x軸方向的移動(dòng)。共限制五個(gè)自由度，屬于不完全定位。 在(b)圖中，三扎卡盤限制兩個(gè)自由度：延y、z軸的移動(dòng)；若頂尖為死定尖，則頂尖配合三扎卡盤限制工件繞y、z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，

7、頂尖限制延x方向的移動(dòng)。共限制五個(gè)自由度，屬于不完全定位。若頂尖為活定尖，則頂尖只配合三扎卡盤限制工件繞y、z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。共限制四個(gè)自由度，屬于不完全定位。 在(c)圖中，兩頂尖限制工件繞y、z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，x、y、z移動(dòng)。共五個(gè)自由度，屬于不完全定位。 在（d）圖中，小錐度心軸限制工件繞y、z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和y、z的移動(dòng)；頂尖限制心軸延x方向的移動(dòng)。共限制四個(gè)自由度，屬于不完全定定位。 在（e）圖中，若三扎卡盤為相對(duì)夾持長(zhǎng)三扎卡盤，則三扎卡盤限制四個(gè)自由度：y、z軸的旋轉(zhuǎn)以及x、y軸的移動(dòng)，中心架起輔助作用，增加工件的強(qiáng)度。共限制四個(gè)自由度，輸油不完全定位。若三扎卡盤為相對(duì)夾持短三扎卡盤，

8、則三扎卡盤限制兩個(gè)自由度：x、y軸的移動(dòng)，中心架配合三抓卡盤，限制Y、Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。共限制四個(gè)自由度，屬于不完全定位。 在（f）圖中，心軸限制Y,Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)與移動(dòng)，小平面限制X軸移動(dòng)，共限制五個(gè)自由度，為不完全定位。 在（g）圖中,雙頂尖限制Y,Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)與移動(dòng)，小平面限制X軸的移動(dòng)，總共限制五個(gè)自由度，為不完全定位。 在（h）圖中,心軸1控制X,Y軸的移動(dòng)，平面2控制Z軸的移動(dòng)X,Y的轉(zhuǎn)動(dòng)，總共限制五個(gè)自由度，為過定位。 在（i）圖中心軸控制Y,Z的轉(zhuǎn)動(dòng)與移動(dòng)，平面2控制X軸的移動(dòng)Y,Z的轉(zhuǎn)動(dòng)，總共限制七個(gè)自由度，為過定位。 在(j)圖中，左端固定錐銷，限制X、Y、Z的移動(dòng)自由度；右

9、端浮動(dòng)錐銷與固定錐銷組合后限制Y、Z的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。 在（k）圖,中當(dāng)為長(zhǎng)V型塊限制X,Z移動(dòng)，為不完全定位；當(dāng)為短V型塊時(shí)限制X,Z的移動(dòng),為不完全定位。 在（l）圖中,圓柱銷控制X,Y的移動(dòng)，圓柱銷和小平面配合限制X,Z的轉(zhuǎn)動(dòng)，共限制五個(gè)自由度，為不完全定位。 12.何謂定位誤差?定位誤差有哪些因素引起的?定位誤差的數(shù)值一般應(yīng)控制在零件公差的什么范圍之內(nèi)? 答：指工件在夾具中定位不準(zhǔn)確而帶來的誤差。引起定位誤差的因素：1）定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，2）定位基面與定位元件之間的間隙，3）定位基面本身的形狀誤差。 13.圖4.75(a)所示零件，底面3和側(cè)面4已加工好，現(xiàn)需

10、加工臺(tái)階面1和頂面2，定位方案如圖4.75(b)所示，求各工序的定位誤差。 1. 圖4.75 各零件和定位方案 答：在加工頂面2時(shí)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，所以定位誤差即為本工序的加工誤差，即δC=δH=2ΔH.在加工臺(tái)階面1時(shí)，由于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，所以定位誤差為本道工序的加工誤差與基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差之和，即δC=δA+δH=2ΔA+2ΔH=2（ΔA+ΔH）。 14.圖4.76所示為套筒零件銑平面，以內(nèi)孔（D+ΔD 0 ）中心Ｏ為定位基準(zhǔn)，套在心軸ｄ-Δｄ ０Ｏ１上，則Ｏ１為調(diào)刀基準(zhǔn)，配合間隙為Δ，工序尺寸為H 0+ΔH，求心軸水平和垂直放置時(shí)工序尺寸H

11、 0+ΔH的定位誤差。 答：①當(dāng)心軸垂直放置時(shí)，由于基準(zhǔn)位移而產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差，則有孔：Dmax=D+ΔD Dmin=D 軸：dmax=d dmin=d-Δd所以O(shè)1Omax=(D+ΔD)/2-(d-Δd) /2 O1Omin= D/2-d/2又因?yàn)殚g隙配合為Δ基準(zhǔn)位移誤差所造成的加工誤差為：Δ1=（ΔD+Δd）/2+Δ所以水平放置時(shí)定位誤差為:ΔH=Δ1+ΔH=(ΔD+Δd)/2+Δ+ΔH②當(dāng)心軸垂直放置時(shí)：加工誤差等于間隙配合誤差Δ所以，垂直放置時(shí)的定位誤差為：Δv=Δ+ΔH 15.圖4.77所示圓柱體零件的直徑為d-Δd0,均放在V型塊上定位銑平面，其加工表面的設(shè)計(jì)尺寸的基

12、準(zhǔn)分別為上母線Ｂ、下母線Ｃ和零件中心線Ｏ，試分別計(jì)算其定位誤差。 答：δ=90o,則有：①當(dāng)設(shè)計(jì)尺寸基準(zhǔn)為上母線B時(shí)，定位誤差為：ΔB=δ21sinα2+1=Δd21sinπ4+1=1.207Δd②當(dāng)設(shè)計(jì)尺寸基準(zhǔn)為下母線C時(shí)，定位誤差為：ΔC=δ2(1sinα2-1)=Δd2（1sinπ4-1）=0.207Δd③當(dāng)設(shè)計(jì)尺寸基準(zhǔn)為零件中心線O時(shí)，定位誤差為：Δo=δ2sinα2=Δd2sinπ4=0.707Δd 16.為什么會(huì)出現(xiàn)基準(zhǔn)位移誤差？以工件的孔和外圓在心軸和V型塊上定位為例。 答：由于定位副的制造誤差而造成定位基準(zhǔn)位置的變動(dòng)，對(duì)工件加工尺寸造成的誤差 , 稱為基準(zhǔn)位移誤差.

13、 工件以圓柱孔定位 1） 工件以圓柱孔在過盈配合心軸上定位 由于過盈配合，定位基準(zhǔn)不會(huì)發(fā)生移動(dòng)： 故ΔY =0 因此定位誤差因基準(zhǔn)不重合情況不同而不同。 （1）工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，均為圓柱孔軸線時(shí) ΔB=0 ΔY =0 ΔD=ΔB +ΔY =0 （2）工序基準(zhǔn)在工件定位孔的母線上時(shí) ①工序基準(zhǔn)在工件定位孔的上母線上時(shí) 式中：δD——工件定位內(nèi)孔的尺寸公差。 ②工序基準(zhǔn)在工件定位孔的下母線上時(shí) ΔB= ΔY =0 ΔD=ΔB +ΔY = （3）工序基準(zhǔn)在工件外圓上、下母線上時(shí) ΔD=ΔB +ΔY = 式中：δd——工件外

14、圓尺寸的公差 2） 工件以圓柱孔在間隙配合的圓柱心軸（圓柱銷）上定位，單邊接觸時(shí) （1） 若工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，則 ΔB=0 ΔY= ΔD=ΔB +ΔY 式中δd0——定位心軸的尺寸公差。 為了安裝方便，有時(shí)還增加一最小間隙Xmin ,由于最小間隙Xmin是一個(gè)常量，這個(gè)數(shù)值可以在調(diào)整必具預(yù)先加以考慮，則使Xmin的影響消除掉。因此在計(jì)算基準(zhǔn)位移量時(shí)可不計(jì)Xmin的影響。 （2） 若工序基準(zhǔn)在工件的外圓上、下母線上，則 ΔB= ΔD=ΔB +ΔY （3） 若工序基準(zhǔn)在工件定位孔的母線上 ①工序基準(zhǔn)在工件定位孔的上母線上時(shí)

15、又 ΔB= ΔY 即： ΔD f=ΔB +ΔY-=ΔB -ΔY ②工序基準(zhǔn)在工件定位孔的下母線上時(shí) ΔB= ΔY ΔD=ΔB +ΔY + 17.夾緊力的確定原則是什么？ 答：（1）夾緊力作用方向應(yīng)有助于工件定位的準(zhǔn)確性。 （2） 夾緊力方向應(yīng)盡可能使所需夾緊力減小。 （3） 夾緊力方向應(yīng)盡可能使工件變形減小 18.鉆套的種類有哪些？分別適用于什么場(chǎng)合？ 答：根據(jù)鉆套的結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn)，主要有四種類型。 ①固定鉆套 　　該類鉆套外圓以H7/n6或H7/r6配合，直接壓入鉆模板上的鉆套底孔內(nèi)。在使用過程中若不需要更換鉆套（據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，鉆套一般可使用

16、1000~12000次），則用固定鉆套較為經(jīng)濟(jì)，鉆孔的位置精度也較高。 ②可換鉆套 　　當(dāng)生產(chǎn)批量較大，需要更換磨損的鉆套時(shí)，則用可換鉆套較為方便?？蓳Q鉆套裝在襯套中，襯套是以H7/n6或H7/r6的配合直接壓入鉆模板的底孔內(nèi)，鉆套外圓與襯套內(nèi)孔之間常采用F7/m6或F7/k6配合。當(dāng)鉆套磨損后，可卸下螺釘，更換新的鉆套。螺釘還能防止加工時(shí)鉆套轉(zhuǎn)動(dòng)或退刀時(shí)鉆套隨刀具拔出。 ③快換鉆套 　　當(dāng)被加工孔需依次進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸時(shí)，由于刀具直徑逐漸增大，應(yīng)使用外徑相同而內(nèi)徑不同的鉆套來引導(dǎo)刀具，這時(shí)使用快換鉆套可減少更換鉆套的時(shí)間，如圖7-58所示?？鞊Q鉆套的有關(guān)配合與可換鉆套的相同。更換鉆

17、套時(shí)，將鉆套的削邊處轉(zhuǎn)至螺釘處，即可取出鉆套。鉆套的削邊方向應(yīng)考慮刀具的旋向，以免鉆套隨刀具自行拔出。 以上三類鉆套已標(biāo)準(zhǔn)化，其結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料和熱處理方法等，可查閱有關(guān)手冊(cè)。 ④特殊鉆套 　　由于工件形狀或被加工孔位置的特殊性，有時(shí)需要設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)的鉆套。 如在斜面上鉆孔時(shí)，應(yīng)采用特殊鉆套，鉆套應(yīng)盡量接近加工表面，并使之與加工表面的形狀相吻合。如果鉆套較長(zhǎng)，可將鉆套孔上部的直徑加大（一般取0.1mm），以減少導(dǎo)向長(zhǎng)度。又如在凹坑內(nèi)鉆孔時(shí)，常用加長(zhǎng)鉆套。 19.夾具的動(dòng)力裝置有幾種？各有什么特點(diǎn)? 答（1）氣動(dòng)夾緊裝置 氣壓夾緊是夾具中使用最廣泛的一種動(dòng)力裝置 （2）液壓夾緊裝置 液壓夾緊裝置特別適用于大型工件的加工及切削時(shí)有較大沖擊的場(chǎng)合。 （3）氣—液壓夾緊裝置 （4）氣動(dòng)夾緊裝置的擴(kuò)力機(jī)構(gòu) 常用的擴(kuò)力機(jī)構(gòu)有楔塊式、杠桿式、鉸鏈連桿式和氣一液壓增力裝置等 （5）電磁夾緊裝置一般都是作為機(jī)床附件的通用夾具。 （6）真空夾緊裝置 真空夾緊特別適用于夾緊由鋁、銅及其合金、塑料等非導(dǎo)磁材料制成的薄板形工件，或剛度較差的大型薄殼零件。 9 / 9