1、第四章第四章 机床夹具原理与设计机床夹具原理与设计课后习题答案课后习题答案 机械制造技术基础机械制造技术基础4-1机床夹具机床夹具有那几部分组成？各部分起什么有那几部分组成？各部分起什么作用作用？答：（答：（1）定位元件定位元件使使工件工件在在夹具夹具中有准确的中有准确的位置位置，起到起到定位定位作用。作用。（2）夹紧装置夹紧装置提供提供夹紧力夹紧力，使工件保持在正确，使工件保持在正确的的位置位置保持保持不动不动。（3）对刀元件对刀元件为刀具相位于夹具的调整提供根为刀具相位于夹具的调整提供根据。据。（4）引导元件决定刀具相对于夹具的位置 （5）其他装置分度等。（6）连接原件和连接表面将夹具连接
2、在工作台上。（7）夹具体将各夹具元件装配成一个整体。4-1机床夹具有那几部分组成？各部分起什么作用？4-2工件工件在机床上的在机床上的装夹装夹方法有哪些？其方法有哪些？其原理原理是什么？是什么？（1）答：（答：（1）用）用找正法找正法装夹工件装夹工件原理：根据关键原理：根据关键的一个或几个用的一个或几个用划针划针或或指示表指示表找正工件找正工件准确位置准确位置再夹紧，再夹紧，有先按加工要求进行加工面位置的有先按加工要求进行加工面位置的划线工序划线工序，然后再按，然后再按划出的划出的线痕线痕进行找正实现进行找正实现装夹装夹。（2）用夹具装夹工件夹具使工件在夹具中占有正确加工位置，而且夹具相对于机
3、床保证有准确的相对位置，而夹具结构保证定位元件的定位工作面对夹具与机床相连接的表面之间的相对位置准确，使刀具相对有关定位元件和定位工作面调整到准确位置，这就保证了刀具在工件上加工出的表面对工件定位基准的位置尺寸。4-2工件在机床上的装夹方法有哪些？其原理是什么？（2）4-3何为何为基准基准？试分析下列零件的有关？试分析下列零件的有关基准基准。答：答：基准基准零件上用来确定零件上用来确定点点、线线、面位置面位置时作时作为为参考参考的其他点、线、面。的其他点、线、面。（1）设计基准设计基准内孔轴线，内孔轴线，装配基准装配基准内孔轴内孔轴线，线，定位基准定位基准下端面和内孔，下端面和内孔，测量基准测
4、量基准内孔轴内孔轴线。线。（2）设计基设计基准准断面断面1，定位基准定位基准大头轴线，大头轴线，测量基准测量基准端面端面1。4-4什么是什么是“六点定位原理六点定位原理”？答：用答：用六个支撑点六个支撑点，去分别，去分别限制限制工件的六个工件的六个自由度自由度，从而使工件在空间得到从而使工件在空间得到确定位置确定位置的方法，称为工件的的方法，称为工件的六六点定位原理点定位原理。4-5什么是什么是完全定位完全定位，不完全定位不完全定位，过定位过定位以及以及欠定欠定位位？答：答：完全定位完全定位工件的工件的六个自由度六个自由度完全被完全被限制限制的的定位定位。不完全定位不完全定位按加工要求，允许有
5、按加工要求，允许有一个一个或或几个自由度几个自由度不被限制的不被限制的定位定位。欠定位欠定位按工序的加工要求，工件应该限制按工序的加工要求，工件应该限制自由度自由度而而未予限制的未予限制的定位定位。过定位过定位工件的工件的一个自由度一个自由度被被两个两个或或两个以上两个以上的支撑的支撑点点重复限制重复限制的的定位定位。4-6组合定位组合定位分析的要点是什么？分析的要点是什么？（1）答：（答：（1）几个定位元件几个定位元件组合起来组合起来定位定位一个一个工件工件相相应的应的几个定位面几个定位面，该组合定位元件能限制工件的，该组合定位元件能限制工件的自由度自由度总数总数等于各个定位元件单独定位等于
6、各个定位元件单独定位各自相应定位面各自相应定位面时所能时所能限制的限制的自由度数目之和自由度数目之和，不会因，不会因组合组合后而发生后而发生数量数量上上的的变化变化。（2）组合定位中定位元件在单独定位某定位面时原来起限制工件移动自由度的作用可能会转化成限制工件转动自由度的作用，但一旦转化后，该定位元件就不能再起原来限制工件移动自由度的作用了。（3）单个表面的定位是组合定位分析的基本单元。4-6组合定位分析的要点是什么？（2）4-7根据根据六点定位原理六点定位原理，分析题图，分析题图4-72所示定位方案所示定位方案中，中，各定位元件各定位元件所限制的所限制的自由度自由度（1）答：答：a.左顶点左
7、顶点 右顶点右顶点 b.左圆锥销左圆锥销 右圆锥销右圆锥销 c.下两支撑板下两支撑板 侧支撑板侧支撑板 削边销削边销xyzxyzxyzxzxyxy4-7根据六点定位原理，分析题图4-72所示定位方案中，各定位元件所限制的自由度（2）答：d.长V铁 支撑钉 e.两平行V铁 另一个V铁 f.底面支承 短销 浮动V铁xzyxyzzyzyxzxyxyz4-8什么是什么是固定支承固定支承，可调支承可调支承，自位支承自位支承和和辅助支辅助支承承？答：（答：（1）固定支承固定支承高度高度尺寸尺寸固定，不能固定，不能调整调整的的支承支承。（2）可调支承可调支承顶端位置顶端位置可在一定可在一定高度高度范围范围内
8、调整内调整的的支承支承。（3）自位支承自位支承支承本身的支承本身的位置位置在定位过程中能在定位过程中能自动自动适应适应工件工件定位基准面定位基准面位置变化的一类位置变化的一类支承支承。（4）辅助支承辅助支承为提高工件为提高工件刚度刚度和和定位稳定性定位稳定性而采用而采用的的不起定位不起定位作用的作用的支承支承。4-9定位误差定位误差产生的产生的原因原因有哪些？其有哪些？其实质实质是什么？是什么？答：定位误差产生的答：定位误差产生的原因原因：（：（1）定位基准定位基准与与设计设计基准不重合基准不重合产生的产生的定位误差定位误差基准不重合误差基准不重合误差jb（2）定位副定位副制造不准确产生制造不
9、准确产生的基准位移误差的基准位移误差基准基准位移误差位移误差jw。实质实质：一批工件某加工参数（：一批工件某加工参数（尺寸尺寸，位置位置）的）的设计设计基准基准相对相对夹具夹具的的调刀基准调刀基准在该加工参数方向上的最大在该加工参数方向上的最大位位置变化量置变化量dw，为加工参数的，为加工参数的定位误差定位误差。4-11：解：（解：（1）加工）加工B面时，面时，设计基准设计基准为为D面，面，定位基准定位基准为为D面面jb=0 又又D面采用面采用双支撑板双支撑板定位，定位，B方向上方向上ju=0 B向加工误差向加工误差du=0 满足要求满足要求（2）加工）加工A面时面时 设计基准设计基准为为孔轴
10、孔轴 定位基准定位基准为为C jb=0.04 调刀基准调刀基准与与定位基准定位基准的误差为的误差为jw=0.022=0.04A的的加工误差加工误差jw=0.04+0.04=0.080.01/3 不满足要求不满足要求4-12解：有分析可知，这种情况下，两个孔心距的解：有分析可知，这种情况下，两个孔心距的定位误定位误差差：即为钻模：即为钻模心轴心轴心线的最大位移变动。任意边接触：心线的最大位移变动。任意边接触：jw=D+d+=（0.052-0）+（0.072-0.020）+0=0.104设计基准为工件设计基准为工件孔轴心孔轴心，定位基准为工件，定位基准为工件孔孔轴心轴心。所以。所以jb=0,所以两
11、个孔心距的定位误差所以两个孔心距的定位误差dw=jb+jw=0.104.满足要求。满足要求。4-13 简述夹具夹紧力的确定原则简述夹具夹紧力的确定原则答：答：夹紧力夹紧力方向的确定方向的确定应垂直于主要应垂直于主要定位基定位基准面准面应使所需应使所需夹紧力夹紧力最小应使工件变形尽可能小。最小应使工件变形尽可能小。夹紧力夹紧力作用点作用点的确定的确定应落在应落在支撑元件支撑元件形成的稳定受力区域内应落在工件形成的稳定受力区域内应落在工件刚性刚性好的部位好的部位应尽可能靠近应尽可能靠近加工面加工面 夹紧力夹紧力大小的确定大小的确定根据切削力根据切削力.工件重力工件重力大小方向和相互位置具体计算并乘
12、以大小方向和相互位置具体计算并乘以安全系数安全系数k 4-14气动夹紧与液压夹紧各有那些优缺点？气动夹紧与液压夹紧各有那些优缺点？（1）共同优点：）共同优点：操作简单操作简单，动作迅速，辅助时间短。，动作迅速，辅助时间短。（2）气动夹紧气动夹紧典型的活塞式气缸工作形成较长，且典型的活塞式气缸工作形成较长，且作用力的大小不受作用力的大小不受工作行程工作行程长度的影响，但结构尺寸长度的影响，但结构尺寸较大，制造较大，制造维修困难维修困难，寿命短寿命短，且易，且易漏气漏气。（3）液压液压夹紧优于启动夹紧优点夹紧优于启动夹紧优点1工作压力高工作压力高，比气压高出十余倍，故液压缸尺寸比气缸小的多，因比气
13、压高出十余倍，故液压缸尺寸比气缸小的多，因传动力大，通常不需增力机构，使夹具结构简单，紧传动力大，通常不需增力机构，使夹具结构简单，紧凑凑2油液油液不可压缩，因此夹紧刚性的，工作平稳，夹不可压缩，因此夹紧刚性的，工作平稳，夹紧可靠。紧可靠。3噪声噪声小，劳动条件好。缺点：小，劳动条件好。缺点：成本高。成本高。4-15分别简述车、铣、钻床夹具的设计特点。分别简述车、铣、钻床夹具的设计特点。（1）车床夹具车床夹具的特点：的特点：1整个车床夹具随机床主轴一起旋转，要求它整个车床夹具随机床主轴一起旋转，要求它结构紧凑结构紧凑，轮廓尺寸轮廓尺寸尽可能小，质量小，而且重心尽可能靠近尽可能小，质量小，而且重
14、心尽可能靠近回转轴回转轴线线，以减少惯性力和回转力矩。，以减少惯性力和回转力矩。2应有平衡措施消除回转中应有平衡措施消除回转中不平衡不平衡现现象，以减少象，以减少震动等震动等不利影响。平衡块的位置应根据需要可以调整。不利影响。平衡块的位置应根据需要可以调整。3与主轴端联接部分是夹具的应与主轴端联接部分是夹具的应定位基准定位基准，所以应有较准确的，所以应有较准确的圆柱孔圆柱孔（或锥孔），其结构和尺寸，依据其使用的机床主轴端部结构而定。（或锥孔），其结构和尺寸，依据其使用的机床主轴端部结构而定。4高速回转的夹具，应特别注意使用安全，应尽可能避免带有尖角或高速回转的夹具，应特别注意使用安全，应尽可能
15、避免带有尖角或凸出部分，凸出部分，夹紧力夹紧力要足够大，且要足够大，且自锁自锁可靠等，必要时回转部分外面可可靠等，必要时回转部分外面可加加罩壳罩壳，以保证操作安全。，以保证操作安全。4-15分别简述车、铣、钻床夹具的设计特点分别简述车、铣、钻床夹具的设计特点（2）铣床夹具铣床夹具：1铣床加工中切削力较大，振动也较铣床加工中切削力较大，振动也较大，故需要较大的大，故需要较大的夹紧力夹紧力，夹具，夹具刚性刚性也要好。也要好。2借助借助对刀装置确定刀具相对对刀装置确定刀具相对夹具夹具定位元件的位置，此装置定位元件的位置，此装置一般固定在夹具体上。一般固定在夹具体上。3借助定位键确定夹具在工作借助定位
16、键确定夹具在工作台上的位置台上的位置4由于铣削加工中切削时间一般较短，因由于铣削加工中切削时间一般较短，因而单件加工时辅助时间相对较长，故在铣床夹具设计而单件加工时辅助时间相对较长，故在铣床夹具设计中，需特别注意降低中，需特别注意降低辅助时间。辅助时间。4-15分别简述车、铣、钻床夹具的设计特点分别简述车、铣、钻床夹具的设计特点3）钻床夹具钻床夹具钻套高度要适中，过低导引性能差，钻套高度要适中，过低导引性能差，过高会增加过高会增加磨损磨损。钻套装在。钻套装在钻模板钻模板上后，与工件表面上后，与工件表面应有适当间隙，以利于排屑，一般可取所应有适当间隙，以利于排屑，一般可取所钻孔径钻孔径的的0.3
17、-1.5倍。钻套材料一般为倍。钻套材料一般为T10A或或20钢钢，渗碳淬火，渗碳淬火后硬度为后硬度为58-64HRC。必要时可采取。必要时可采取合金钢合金钢4-16钻套种类有哪些？分别适用哪些场合？钻套种类有哪些？分别适用哪些场合？固定钻固定钻套套用于用于小批小批生产量条件下单纯用钻头钻生产量条件下单纯用钻头钻孔。孔。可换钻套可换钻套用于用于生产批量较大生产批量较大时，时，仅供仅供钻孔工序。钻孔工序。快换钻套快换钻套用于用于同一个同一个孔，须孔，须多种加工工步多种加工工步，而，而在加工过程中必须依次更换或取出钻套以适应不同加在加工过程中必须依次更换或取出钻套以适应不同加工刀具的需要时。工刀具的
18、需要时。特殊钻套特殊钻套用在用在特殊情况特殊情况下加工孔下加工孔4-17何谓随行夹具？适用什么场合？设计随行夹具何谓随行夹具？适用什么场合？设计随行夹具主要考虑那学问题？主要考虑那学问题？随行夹具随行夹具在自动线上使用的随工件在自动线上使用的随工件一起输送的一起输送的夹具为随行夹具。夹具为随行夹具。设计随行夹具考虑的内容设计随行夹具考虑的内容工件在随行夹具中的夹紧方法；工件在随行夹具中的夹紧方法；随行夹具在机床夹具中的夹紧方法；随行夹具的定位随行夹具在机床夹具中的夹紧方法；随行夹具的定位基面基面和和输送基输送基面面的选择；随行夹具的的选择；随行夹具的精度问题精度问题；排屑排屑与与清洗清洗；随行
19、夹具结构；随行夹具结构通用通用化。化。适用场合：用于工件间接输送的适用场合：用于工件间接输送的自动线自动线中，主要适用于工件形状复中，主要适用于工件形状复杂，没有合适的杂，没有合适的输送基面输送基面，或者虽有合适，或者虽有合适输送基面输送基面，但属于，但属于易磨损易磨损的的有有色金属色金属工件，使用随行夹具工件，使用随行夹具可避免可避免表面表面划伤划伤与与磨损磨损。4-18何谓何谓组合夹具组合夹具，成组夹具成组夹具和和通用夹具通用夹具？三种夹？三种夹具之间有什么具之间有什么关系关系？（1）组合夹具）组合夹具有一套有一套预先制造预先制造好的，具有各种好的，具有各种形状形状、功能功能、规格规格和系
20、列和系列尺寸尺寸的的标准元件标准元件和组件组和组件组（2）成组夹具）成组夹具根据根据成组工艺成组工艺的原则，针对一组的原则，针对一组相似零件而设计的由相似零件而设计的由通用底座通用底座和和可调节可调节或或可更换可更换元件元件成的夹具。成的夹具。4-18何谓组合夹具，成组夹具和通用夹具？三种夹何谓组合夹具，成组夹具和通用夹具？三种夹具之间有什么关系？具之间有什么关系？（3）通用通用可调夹具可调夹具通过调节或更换装在通用底通过调节或更换装在通用底座上的某些座上的某些可调节可调节或或可更换元件可更换元件，以装夹不同类，以装夹不同类夹具夹具工件工件。（4）三者的关系：）三者的关系：1通用可调夹具通用可
21、调夹具结合了结合了专用夹具专用夹具和和组合夹具组合夹具的特点。的特点。2通用可调夹具通用可调夹具和和成组夹具成组夹具在结在结上十分相似，但二者的设计指导思想不同。在设计时，上十分相似，但二者的设计指导思想不同。在设计时，通用可调夹具的应用对象不明确，只提出一个大通用可调夹具的应用对象不明确，只提出一个大的的加工规模加工规模和和范围范围;而成组夹具是根据成组而成组夹具是根据成组工艺工艺，针对，针对某一组零件的某一组零件的加工加工而设计的，应用对象而设计的，应用对象十分明确十分明确。4-19.数控机床夹具有什么特点数控机床夹具有什么特点?答答:数控机床夹具在机床上应对相对数控机床的坐标原数控机床夹
22、具在机床上应对相对数控机床的坐标原点有严格的坐标位置点有严格的坐标位置,以保证所装夹的工件处于规定的以保证所装夹的工件处于规定的坐标位置上坐标位置上.为此数控机床夹具常采用网格状的固定基为此数控机床夹具常采用网格状的固定基础板础板,它长期固定在数控机床工作台上它长期固定在数控机床工作台上,板上加工出准板上加工出准确孔仅距位置的一组定位孔和一组紧固螺孔确孔仅距位置的一组定位孔和一组紧固螺孔,它们成网它们成网格分布格分布,利用基础板上的定位孔列装各种夹具利用基础板上的定位孔列装各种夹具.结构要结构要求简单紧凑求简单紧凑,体积小体积小,采用机动夹紧方式采用机动夹紧方式,以满足数控加以满足数控加工的要求工的要求.
