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1、機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第4章 機床夾具設(shè)計原理 1. 何謂機床夾具？試舉例說明機床夾具的作用及其分類？ 答：所謂機床夾具，就是將工件進行定位、加緊，將刀具進行導向或?qū)Φ?，以保證工件和刀具間的相對位置關(guān)系的附加裝置。 機床夾具的功用：①穩(wěn)定保證工件的加工精度； ②減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率； ③擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能。 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. 工件在機床上的安裝方法有哪些？其原理是什么？ 答：工件在機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床上對工件找正然后夾緊；夾具安裝是靠夾具來保證工件在機床上所需的位置，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）對刀元件：用來確定刀具與工件相互位置的元件； 4）動力裝置：為減輕工人體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率，所采用的各種機動夾緊的動力源； 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. 機床夾具有哪幾種？機床附件是夾具嗎？ 答：機床夾具有通用夾具、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，但夾緊機構(gòu)仍能將其夾緊，而使其位置固定下來，此時工件沒有定位但卻被夾緊，所以說夾緊不等于定位。 6. 什么叫做六點定位原理？ 答：采用六個按一定規(guī)則布置的約束點，限制工件的六個自由度，即可實現(xiàn)完全定位，這稱為六點定位原理。 7. 工件裝夾在夾具中，凡是有六個定位支承點，即為完全定位，凡是超過六

4、個定位支承點就是過定位，不超過六個定位支承點就不會出現(xiàn)過定位，這種說法對嗎，為什么？ 答：不對；過定位是指定位元件過多，而使工件的一個自由度同時被兩個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)加工要求應予以限制的自由度或工件六個自由度都被限制了就不會出現(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時，不一定是欠定位；2）一個自由度由一個以上定位元件限制時，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時，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，過定位是可以允許的，它可以提高加工剛度；4）工件定位應根據(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：當工件的定位基面形狀復雜時或者各毛坯的尺寸、形狀變化較大時，多采用這類支撐，它的頂端位置在一個范圍內(nèi)調(diào)整，并可用螺母鎖緊；自位支撐：為了避免超定位，需要減少某個定位元件所限制的自由度

6、數(shù)目時，常把支撐做成浮動或聯(lián)動結(jié)構(gòu)，使之自為；輔助支撐：當工件定位基面較小，致使其一部分懸伸較長時，為增加工件的剛性，減少切削時的變形，常采用輔助支撐。 11．根據(jù)六點定位原理，是分析圖4.74中各零件的定位方案中各個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，三扎卡盤限制四個自由度：工件繞y軸、z軸的轉(zhuǎn)動和延y、z軸的移動；擋塊限制延x軸方向的移動。共限制五個自由度，屬于不完全定位。 在(b)圖中，三扎卡盤限制兩個自由度：延y、z軸的移動；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，同時，

7、頂尖限制延x方向的移動。共限制五個自由度，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。共限制四個自由度，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，x、y、z移動。共五個自由度，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)動和y、z的移動；頂尖限制心軸延x方向的移動。共限制四個自由度，屬于不完全定定位。 在（e）圖中，若三扎卡盤為相對夾持長三扎卡盤，則三扎卡盤限制四個自由度：y、z軸的旋轉(zhuǎn)以及x、y軸的移動，中心架起輔助作用，增加工件的強度。共限制四個自由度，輸油不完全定位。若三扎卡盤為相對夾持短三扎卡盤，

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

9、端浮動錐銷與固定錐銷組合后限制Y、Z的轉(zhuǎn)動自由度。 在（k）圖,中當為長V型塊限制X,Z移動，為不完全定位；當為短V型塊時限制X,Z的移動,為不完全定位。 在（l）圖中,圓柱銷控制X,Y的移動，圓柱銷和小平面配合限制X,Z的轉(zhuǎn)動，共限制五個自由度，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確而帶來的誤差。引起定位誤差的因素：1）定位基準與設(shè)計基準不重合，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，設(shè)計基準與定位基準重合，所以定位誤差即為本工序的加工誤差，即δC=δH=2ΔH.在加工臺階面1時，由于設(shè)計基準與定位基準不重合，所以定位誤差為本道工序的加工誤差與基準轉(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，套在心軸ｄ-Δｄ ０Ｏ１上，則Ｏ１為調(diào)刀基準，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工序尺寸H

11、 0+ΔH的定位誤差。 答：①當心軸垂直放置時，由于基準位移而產(chǎn)生基準位移誤差，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又因為間隙配合為Δ基準位移誤差所造成的加工誤差為：Δ1=（ΔD+Δd）/2+Δ所以水平放置時定位誤差為:ΔH=Δ1+ΔH=(ΔD+Δd)/2+Δ+ΔH②當心軸垂直放置時：加工誤差等于間隙配合誤差Δ所以，垂直放置時的定位誤差為：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)計尺寸的基

12、準分別為上母線Ｂ、下母線Ｃ和零件中心線Ｏ，試分別計算其定位誤差。 答：δ=90o,則有：①當設(shè)計尺寸基準為上母線B時，定位誤差為：ΔB=δ21sinα2+1=Δd21sinπ4+1=1.207Δd②當設(shè)計尺寸基準為下母線C時，定位誤差為：ΔC=δ2(1sinα2-1)=Δd2（1sinπ4-1）=0.207Δd③當設(shè)計尺寸基準為零件中心線O時，定位誤差為：Δo=δ2sinα2=Δd2sinπ4=0.707Δd 16.為什么會出現(xiàn)基準位移誤差？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位置的變動，對工件加工尺寸造成的誤差 , 稱為基準位移誤差.

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，定位基準不會發(fā)生移動： 故ΔY =0 因此定位誤差因基準不重合情況不同而不同。 （1）工序基準與定位基準重合，均為圓柱孔軸線時 ΔB=0 ΔY =0 ΔD=ΔB +ΔY =0 （2）工序基準在工件定位孔的母線上時 ①工序基準在工件定位孔的上母線上時 式中：δD——工件定位內(nèi)孔的尺寸公差。 ②工序基準在工件定位孔的下母線上時 ΔB= ΔY =0 ΔD=ΔB +ΔY = （3）工序基準在工件外圓上、下母線上時 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 （1） 若工序基準與定位基準重合，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，有時還增加一最小間隙Xmin ,由于最小間隙Xmin是一個常量，這個數(shù)值可以在調(diào)整必具預先加以考慮，則使Xmin的影響消除掉。因此在計算基準位移量時可不計Xmin的影響。 （2） 若工序基準在工件的外圓上、下母線上，則 ΔB= ΔD=ΔB +ΔY （3） 若工序基準在工件定位孔的母線上 ①工序基準在工件定位孔的上母線上時

15、又 ΔB= ΔY 即： ΔD f=ΔB +ΔY-=ΔB -ΔY ②工序基準在工件定位孔的下母線上時 ΔB= ΔY ΔD=ΔB +ΔY + 17.夾緊力的確定原則是什么？ 答：（1）夾緊力作用方向應有助于工件定位的準確性。 （2） 夾緊力方向應盡可能使所需夾緊力減小。 （3） 夾緊力方向應盡可能使工件變形減小 18.鉆套的種類有哪些？分別適用于什么場合？ 答：根據(jù)鉆套的結(jié)構(gòu)和使用特點，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)驗統(tǒng)計，鉆套一般可使用

16、1000~12000次），則用固定鉆套較為經(jīng)濟，鉆孔的位置精度也較高。 ②可換鉆套 　　當生產(chǎn)批量較大，需要更換磨損的鉆套時，則用可換鉆套較為方便。可換鉆套裝在襯套中，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鉆套轉(zhuǎn)動或退刀時鉆套隨刀具拔出。 ③快換鉆套 　　當被加工孔需依次進行鉆、擴、鉸時，由于刀具直徑逐漸增大，應使用外徑相同而內(nèi)徑不同的鉆套來引導刀具，這時使用快換鉆套可減少更換鉆套的時間，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，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。 以上三類鉆套已標準化，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。 ④特殊鉆套 　　由于工件形狀或被加工孔位置的特殊性，有時需要設(shè)計特殊結(jié)構(gòu)的鉆套。 如在斜面上鉆孔時，應采用特殊鉆套，鉆套應盡量接近加工表面，并使之與加工表面的形狀相吻合。如果鉆套較長，可將鉆套孔上部的直徑加大（一般取0.1mm），以減少導向長度。又如在凹坑內(nèi)鉆孔時，常用加長鉆套。 19.夾具的動力裝置有幾種？各有什么特點? 答（1）氣動夾緊裝置 氣壓夾緊是夾具中使用最廣泛的一種動力裝置 （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有較大沖擊的場合。 （3）氣—液壓夾緊裝置 （4）氣動夾緊裝置的擴力機構(gòu) 常用的擴力機構(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