夹具设计习题及答案
第一单元夹具设计概论
课后习题:
1. 何为机床夹具?
2. 机床夹具有哪些部分组成?
第一单元习题参考答案
1. 答:机床夹具是在机床上所使用的一种辅助装置,用它来准确、迅速地确定工件与机床、刀具间的相 对位置,即将工件定位 及夹紧,以完成加工所需要的相对运动。
2. 答:机床夹具的组成部分有:
1) 定位元件
定位元件是夹具的主要功能元件之一。通常,当工件定位基准面的形状确定后,定位元件的结构也就基本 确定了。 2) 夹紧装置
通常,夹紧装置的结构会影响夹具的复杂程度和性能。它的结构类型很多设计时应注意选择。
3) 夹具体
夹具体是夹具的基体骨架,通过它将夹具所有元件构成一个整体。
4) 连接元件
根据机床的工作特点,夹具在机床上的安装连接常有两种形式。一种是安装在机床工作台上,另一种是安 装在机床主轴上。
5) 对刀与导向装置
对刀与导向装置的功能是确定刀具的位置。
6)其它元件或装置
3. 答:
1) 按夹具的应用范围分类
通用夹具专用夹具可调夹具组合夹具 自动化生产用夹具
2) 按夹具使用的机床分类
由于使用夹具的各类机床,其工作特点和结构形式不同,对夹具的结构相应地提出不同要求。因此可按所 适用的机床把夹具分为车床夹具、铳床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床 夹具等类型。 3)按夹具的夹紧动力源分类
根据驱动夹具夹紧的动力源不同,可把夹具分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、 电磁夹具、真空夹具等其他类型。
4. 答:
(1)保证加工精度
用夹具装夹工件时,能稳定地保证加工精度,并减少对其它生产条件的依赖性,故在精密加工中广泛地使
3?机床夹的分哪几类,各种类型的数控机床适用场合? 机械
加工中夹具的地位?
了解几中典型机床夹具,说明其工作原理?
机床夹具有哪些功能和作用?
机床夹具的应用特点:
机床夹具发展方向?
4. 5. 6. 7. 8.
用夹具并且它还是全面质量管理的一个重要环节。
(2 )提高劳动生产率
使用夹具后,能使工件迅速地定位和夹紧,并能够显著地缩短辅助时间和基本时间,提高劳动生产率。
(3)改善工人的劳动条件 用夹具装夹工件方便、省力、安全。当采用气压、液压等夹紧装置时,可减轻工人的劳动强度,保证安全 生产。
(4)降低生产成本 在批量生产中使用夹具时,由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作,故可明显地降低 生产成本。
(5)保证工艺纪律 在生产过程中使用夹具,可确保生产周期、生产调度等工艺秩序。
(6)扩大机床工艺范围 这是在生产条件有限的企业中常用的一种技术改造措施。如在车床上拉削、深孔加工等,也可用夹具装夹 以加工较复杂的成形面。 答:
机床夹具设计与其它装备设计比较,有较大的差别,主要表现在下列方面: 要有较短的设计和制造周期。一般没有条件对夹具进行原理性试验和复杂的计算工作。计的工艺要求。
8. 答: 标准化自动化精密化数字化
第二单元工件的定位
课后习题:
1. 定位与夹紧有何区别?
5. 答: (1 ) 三爪卡盘--■ ------ 自动定心夹紧原理 (2 ) 平口钳--一 ■------ 大平面定位夹紧 (4 ) 手动分度头 --- 分度定位原理
6. 答:准确定位 牢固夹紧实现分度保证加工 (1) (2) (3) (4) 夹具和操作工人的关系特另U 密切,要求夹具与生产条件和操作习惯密切结合。
夹具在一般情况下是单件制造的,没有重复制造的机会。通常要求夹具在投产时一次成功。
夹具的社会协作制造条件较差,特别是商品化的元件较少。设计者要熟悉夹具的制造方法,以满足设
广 I 一卜
J -
C)
7bf
2. 什么叫六点定位规则?
3. 什么叫欠定位、过定位?欠定位与过定位对加工有何影响?
4. 试分析下图工件定位限制了哪些自由度,有无需要修改?
5?分析下图工件定位属于何种定们?都限制了哪些自由度?
暑
*
i
③J *■>
6?根据六点定位原理,分析题图所示各定位方案中,各定位元件所限制的自由度?
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2
011 a W
1 丘亠' J=
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7.工件用如下图的定位方式加工A 面,要求加工尺寸为-WD±ni 用册 ,1W±< * B — =
,试计算定位误差。
r
施7
井 *
tZZzJ^rt
L+
沁0
第二单元习题参考答案
1.答:定位与夹紧是装夹工件的两个有联系的过程。在工件定位以后,为了使工件在切削力等作用下能保持既定的位置不变,通常还需再夹紧工件,将工件紧固,因此它们之间是不相同的。
2.答:工件在直角坐标系中有六个自由度,夹具用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度,即用一
个支承点限制工件的一个自由度的方法,使工件在夹具中的位置完全确定。
3.答:完全定位:完全限制工件六个自由度
不完全定位:满足使用要求的前提下,自由度限制数目少于六个欠定位是一种定位不足而影响加工的现象(不允许)。过定位是指定位时工件的同一自由度被数个定位元件重复限制。
4.答:
a图不完全定位限制5个自由度b图不完全定位限制4个自由度c图过定位自由度重复限制限制
5.答:
定心定位限制4个自由度
短心轴限制2个自有度
长锥心轴限制5个自由度
两锥轴定位限制5个自由度
6.答:
a 一夹双顶限制五个自由度
b双短锥组合定位限制五个自由度c定位销与短心轴组合定位限制六个自由度d长V型铁与定位钉组合支撑限制六个自由度e三个V型铁组合定位限制6个自由度f短圆柱定位钉、大平面及浮动V型铁限制六个自由度
7.答: 以定位点为基准考虑垂直角度引起的误差为△ 1=2 (( 70-50 ) x Tan(10/60
△ 2= 0.1+0.1 △ = △1+A2
第三单元工件的夹紧
课后习题:
1?“工件在夹具中被夹紧后,工件的定位即得到保证”,这句话是否正确?为什么?
2?什么是夹具的夹紧装置?对夹具的夹紧装置有哪些要求?
3.对夹紧力确定的基本原则是什么?对夹紧力的大小如何确定?
4.什么叫偏心率?如何选择偏心率?
5.设计联运夹紧机构时主要应注意哪些问题?
6.举例说明定心夹紧机构的工作原理。
7?试述各类典型定心夹紧机械的特点及主要适用范围。
8试述液压装置装置的特点。
9. 试述气液增压装置的特点。
10. 夹紧力计算:
1)偏心夹紧机构偏心率推算
2)螺旋夹紧机构夹紧力推算
第三单元习题参考答案
1. 答:错误,夹紧不是定位,夹紧的目的在于工件在加工过程中处于相对稳定的状态。
2. 答:在机械加工过程中,为保持工件定位时所确定的正确加工位置,防止工件在切削力、惯性力、离 心力及重力等作用下发生位移和振动,一般机床夹具都应有一个夹紧装置,以将工件夹紧。夹紧装置分为 手动夹紧和机动夹紧两类。根据结构特点和功用,典型夹紧装置由三部分组成。
3. 答: 确定夹紧力的方向、作用点和大小时,应依据工件的结构特点、加工要求,并结合工件加工中的受力状况 及定位元件的结构和布置方式等综合考虑。
1)夹紧力的方向
£
h b c
夹紧力的方向应有助于定位稳定,且主夹紧力应朝向主要定位基面。
夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。
夹紧力的方向应是工件刚度较高的方向。
夹紧力的作用点
夹紧力的方向确定后,应根据下述原则确定作用点的位置。
夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。
夹紧力的作用点应选在工件刚度较高的部位。
夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。
夹紧力应适当既要满足加紧要求又不能将工件夹变形。
答:回转中心与回转机构的质心之间的距离称为偏心率。
用偏心件直接或间接夹紧工件的机构,称为偏心夹紧机构。 偏心件的偏心率大小应根据工件被夹紧的程度所决定。 5. 答:设计要点
联动夹紧机构设计要点
1. 联动夹紧机构在两个夹紧点之间必须设置必要的浮动环节,并具有足够的浮动量, 传动原理。
2. 适当限制被加工工件数量。
3. 联动夹紧机构的中间传力杠杆应力求增力,以免使驱动力过大; 单紧凑,
提高工作效率,保证机构可靠的工作。 4. 设置必要的复位环节,保证复位准确,松夹装卸方便。
5. 要保证联动夹紧机构的系统刚度。
6.
正确处理夹紧力方向和工件加工面之间的关系, 避
免工件在定位、夹紧时的逐个积累误差对加工精度的
影响。 6. 答:以三爪定心夹紧机构为例,三爪夹紧机构采用端面螺旋线同步运动机构实现,当螺旋盘时,工作 卡爪同时向回转中心运行实现,自动定心定位与夹紧。
7. 答:定心夹紧机构按其定心作用原理有两种类型,一种是依靠传动机构使定心夹紧元件同时作等速移 动,从而实现定心夹紧,如螺旋式、杠杆式、楔式机构等;另一种是依靠定心夹紧元件本身作均匀地弹性 变形(收缩或胀
力),从而实现定心夹紧,如弹簧筒夹、膜片卡盘、波纹套、液性塑料心轴等。
8. 答:液压装置的特点:
(1) 液压油油压高、传动力大,产生同样原始作用力的情况下,液压缸的结构尺寸比气压的小许多倍。
(2) 油液的不可压缩性使夹紧刚度高,工作平稳、可靠。
(3 )液压传动噪声小,劳动条件比气压的好。
9. 答:不需要增加机械增力机构就能产生很大的夹紧力,使夹具结构简化,传动效率提高和制造成本降 低。气液增压装置已被制成通用部件,可以各种方式灵活、方便地与夹具组合使用。
2) 3) 4. 动作灵活,符合机械 并要避免采用过多的杠杆,力求机构简
夹紧行程贋=7"喝)-(2-兀0咽):
2 2
=e(C03 - cos ”
故=召= ----------- 斗
COS 耳 一 cos 员
式中q 灵偏心轮工作段回转角“
工件在加紧方向的尺寸公差. 装
卸工件所需要的间隙4 夹紧系统弹性系统变形量2
夹紧行程储备精度P
tan 珂十tan (血十⑵
第四单元分度装置
第四单元 习题参考答案
1. 答:
功用:
在机械加工中经常会有工件的多工位加工,如刻度尺的刻线,叶片液压泵转子叶片槽的铳削、齿轮和齿条 的加工、多线螺纹的车削以及其它等分孔或等分槽的加工等。
类型:
回转分度装置,它是一种对圆周角分度的装置,又称圆分度装置,用于工件表面圆周分度孔或槽的加工。 直线分度装置,它是指对直线方向上的尺寸进行分度的装置,其分度原理与回转分度装置相同。
2. 答:
10.
1) 答: 偏心机构偏心率计算式:
S 偏心轮夹紧行程十
S = Si + S 左+ ? +
$“ 2) 答: 夹紧力计算式:
%
课后习题:
1?试分析分度装置的功用、类型?
径向分度与轴向分度各有何优缺点?
控制和提高分度精度的措施?
分度装置中决定分度精度的核心元件有哪些?
对定机构的结构形式?
分度盘锁紧机构?
端齿分度盘的特点? 2. 3. 4. 5. 6. 7.
轴向分度机构简单使用方便,分度精度易受到制造精度的影响。
径向分度机构可减小分度盘的制作误差对分度装置精度的影响,提高分度质量。
答:
提高分度对定元件的制造精度。 采用消除配合间眩的结构措施。答:决定分度装置精度的元件有: 重要元件有对定机构与分度盘
钢球对定 结构简单,操作方便,但定位不可靠,仅适用于切削力较小而分度精度要求不高的场合;
正多面体对定 结构简单,制造容易,但分度精度不高,且分度数目不宜过多。
1) 分度精度高,分度精度的重复性和持久性好。
2) 分度范围大。
3) 刚度好。
4) 结构紧凑,使用方便。
5) 端齿盘的加工工艺较复杂,制造成本较高,端齿盘对防尘和锁紧性能也有较好。
第五单元 专用夹具的设计方法
课后习题:
1. 夹具体的设计应满足的主要要求?
2. 焊接结构夹具体减小变形的措施?
3. 夹具的设计方法?
4. 夹具方案的设计内容?
5. 夹具制造特点?
第五单元习题参考答案
参考答案:
3. 1) 增大分度盘的计算直径 do
2) 减小对定销与分度孔、导向孔间的配合问隙。
3)
4) 5) 采用高精度分度对定结构。 4. 5. 答:分度对定机构的结构形式 1) 2圆柱销对定 3) 菱形销对定 4) 圆锥销对定 结构简单,制造容易,无法补偿配合间隙对分度精度的影响。
对圆柱销的改进,减少了孔销间的配合间隙。
能消除销与孔间的配合间隙。但圆锥面上有污物,将影响配合间隙。
5) 双斜面对定
6) 度较高的场合。
单斜面对定 同圆锥销,但结构上应考虑防尘装置。 分度槽的直边始终与锲的直边保持接触,且分度的转角误差始终在斜面一侧多用于分度精
7) 6. 1) 答:分度盘锁紧机构 螺母轴向锁紧机构 2) 卡箍轴向锁紧机构 3) 偏心轴轴向锁紧机构 4) 圆锥轴向锁紧机构 5) 径向锁紧机构
7. 答:
1.答:
1)夹具体的结构形式一般由机床的有关参数和加工方式而定。
2)有一定的精度和良好的结构工艺性。
3)足够的强度和刚度。
4)在机床工作台上安装的夹具,应使其重心尽量低,夹具体的高度尺寸要小。
5)夹具体的结构应简单、紧凑,尺寸要稳定,残余应力要小。
6)要有适当的容屑空间和良好的排屑性能。
7)要有较好的外观。
8)在夹具体适当部位用钢印打出夹具编号,以便于工装的管理。
2.答:
1)合理布置焊缝位置。
2)缩小焊缝尺寸。
3)合理安排焊接工艺。
3.
4. 答:
确定夹具的类型。
定位设计。
(3)确定工件的夹紧方式,选择合适的夹紧装置。
(4)确定刀具的对刀导向方案,选择合适的对刀元件或导向元件。
(5)确定夹具与机床的连接方式。
(6)确定其它元件和装置的结构形式,如分度装置、靠模装置等。
(7)确定夹具总体布局和夹具体的结构形式。并处理好定位元件在夹具体上的位置。
(8)绘制夹具方案设计图。
(9) 进行工序精度分析。
(10) 对动力夹紧装置进行夹紧力验算
5. 答:
夹具通常是单件制造,且制造周期很短。为了保证工件的加工要求,很多夹具要有较高的制造
精度。企业的工具车间有多种加工设备,例如加工孔系的坐标镗床,加工复杂形面的万能铳床、精密车床 和各种磨床等,都具有较好的加工性和加工精度。夹具制造中,除了生产方式与一般产品不同外,在应用 互换性原则方面也有一定的限制,以保证夹具的制造精度。
第六单元典型机床夹具与现代机床夹具
课后习题:
1.成组夹具由哪几部分组成?
2. 通用可调夹具有何特点?
3. 组合夹具有何特点?
4. 车床夹具的分类?
5?拼装夹具有何特点?
6. T 型槽组合夹具的结构组成?
第六单元习题参考答案
1.答:
成组夹具的结构:基础部分和可调部分
通用可调夹具适应的加工范围更广。 通用可调夹具可用于不同的生产类型中。
2) 可大幅度缩短生产准备周期。 3) 使用组合夹具后?减少了专用夹具的成本,从而降低产品的制造成本。
4) 减小了夹具的库存面积。
5 )组合夹具的外形尺寸较大,结构较笨重、刚度较低。
答:车床夹具一般都安装在车床主轴端部,加工时夹具随机床主轴一起旋转,装在刀架上的切削刀具 作进给运动。 常用夹具:
1).心轴类夹具
2).盘类车床夹具
5. 答:
拼装夹具的特点 1 )模块化
2 )构成:方形、六面体形、板式,与组合夹具相比,拼装夹具是非标准的。
6. 答:组成:
1)基础件: 基础件是组合夹具中尺寸最大的元件,它包括圆形、方形、矩形基础板和基础角铁等四种结构。
2) 支承件:
1) 2) 2. 基础部分:包括夹具体、动力装置和控制机构等。
可调部分:可调整的定位元件、夹紧元件和导向、分度装置等
答:通用可调夹具的特点:
1) 2)
3) 3. 1) 调整的环节较多,调整较费时间。
答:组合夹具特点:
万能性好,适用范围广。
4.
支承件的规格较多,主要包括各种方形支承、长方形支承、长扳、角铁、角度支承和角度垫板等。
3)定位件:定位件主要用于工件的定位和确定元件与元件之间的相对位置。如各种定位销、定位盘、定位支承、支承、定位键等。
4)导向件:
导向件是用来确定刀具与工件间相对位置的元件,包括各种尺寸规格的钻套、钻模板、导向支承、锤孔支承等。
5)夹紧件:
夹紧件专指各种形式的压板,用于夹紧工件。
6)紧固件:其作用是用来连接组合夹具元件和紧固工件。它包括各种螺钉、螺母、垫圈等。其中紧因用螺栓所用材料40Cr,它有较高的抗拉强度。
7)其他件:
这类元件为一些辅助元件。如连接板、摇板、滚花手柄、各种支承帽、弹簧、平衡块等。