机械制造装备设计第五章习题答案关慧贞Word文件下载.docx
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艺精基准能否与该加工面的设计基准一致，一致最好，不然应当变换到工艺精基准上去，
做到基准一致，有益于保证各个加工面间有较高的地点精度3）定位方案应知足六点定位
原理4）因估量此方案的定位偏差能否切合要求5）应依据该面的加工方案，机床，刀具等
详细状况剖析该方案的可行性，完美该定位方案。
6.何谓定位偏差？
定位偏差是由那些因素惹起的？
定位偏差是指该定位方案条件下，工序基准在工序尺寸方向上的最大地点改动量，它
是加工偏差的一部分，差生定位偏差的原由有：
1）定位基准与设计基准不重合带来的基准变换偏差
2）定位元件如销与工件上定位表面，如孔之间的配合空隙带来的定位偏差。
3）与夹具设计制造的偏差及定位副作用中的磨损。
7.夹紧与定位有何差别？
对夹紧装置的基本要求有那些？
（1）定位与夹紧的差别：
1）其目的不同样，定位是保证工件的加工面获取其正确的
地点精度，所以只需工件的定位表面与定位元件的工作面保持接触即达成定位。
而夹紧是
保证工件已获取的正确地点在加工环境下（外力运动等）不发生改变。
2）其次序一定是限
定位后夹紧。
若工件先夹紧，固然工价的6个自由度均不可以动了，是有一个确立的地点状
态，但这个地点状态不是我们希望的理想的正确的地点状态，它没有达成正确立位的目的。
（2）夹紧机构设计应知足的要求
1）夹紧一定保证定位正确靠谱，而不可以损坏定位。
2）工件和夹具的变形一定在同意的范围内。
3）夹紧机构一定靠谱。
夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构一定保
证自锁，灵活夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程一定足够。
4）夹紧机构操作一定安全、省力、方便、快速、切合工人操作习惯。
5）夹紧机构的复杂程度、自动化程度一定与生产大纲和工厂的条件相适应。
8.设计夹紧机构时，对夹紧力的三因素有何要求？
（1）确立夹紧力的方向要求有：
1）有益于工件的正确立位，主夹紧力方向优先垂直于第必定位基准2）夹紧力的方向应
与工件刚度高的方向一致，有益于减小夹紧变形3）应尽可能与切削力，重力的方向一致，有益于减小夹紧力。
（2）夹紧力作用点的选择
1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确立的地区内，以防止破
坏定位或造成较大的夹紧变形。
2）夹紧力的作用点应作用在工件刚度高的部位。
3）夹紧力的作用点和支承点尽可能凑近切削部位，以提升工件切削部位的刚度和抗振
性。
4）夹紧力的反作使劲不该使夹具产生影响加工精度的变形。
3）夹紧力的大小应当适合，过大会使工件，夹具产生较大的夹紧变形，过小则不可以保
证加工条件下定位的正确性和靠谱性，以及加工中的安全性，一般应予以计算或试验确立。
9.何谓夹具的对定？
为什麽使用夹具加工工件时，还需要解决夹具的对定问题？
（1）家具的对定是指夹具在机床上的安装，应由其地点要求，不然会影响到加工面的
地点精度。
（2）车床夹具和铣床夹具常有夹具的对定问题。
如铣床夹具安装早铣床工作台
上，工作台运动多数在纵向和横向有自动进给，加工面一般就应当放在改方向上。
夹具在
工作台上安装就不行能在随意方向上。
所以在夹详细上一定设计两个在一条线上的定向键，
工件的加工面应经过定位保证其与定位键方向平行或垂直。
车床夹具的几何中心一定与车床主轴中心同轴，夹具与主轴的对定一是经过夹具几何
中心上的莫氏锥柄与主轴上莫氏空配合来实现，另一个方案是夹具几何中心上应有与主轴
端部构造一致的构造形式，尺寸来保证对定，比如CA6140车床夹具，夹详细的左端一定有
短锥孔和较大左端平面构造和尺寸，使之与CA6140主轴部位的大平台面和短锥配合，实现
定位对定。
10.使用夹具来加工工件时，产生加工偏差的因素有那些方面？
它们与部件的公差有何关系？
（1）使用夹具加工时，产生加工偏差的原由又是那个方面：
1）工件在夹具中的定位
偏差和夹紧偏差2）
1）工件在夹具中的定位、夹紧偏差；
2）夹具带着工件安装在机床上,相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的地点偏差，也称
对定偏差；
3）加工过程中偏差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原由
惹起的偏差。
设计夹具定位方案时要充足考虑此定位方案的定位偏差的大小能否在同意的范围内，
一般定位偏差应控制在工件允差的13~15以内。
11.何谓可调整夹具？
调整方式有几种？
可调整夹具合用于何种场合？
（1）可调夹整夹具是指为一批来自不同产品的某些拥有构造，尺寸和工艺相像的一组
部件的某工序的加工设计的夹具，经过简单的调整，可使用这一组部件某工序的加工。
（2）调整的方式可分为：
1）调理式2）改换式3）综合式4）组合式
（3）公司为多品种小批量生产的系列产品，拥有构造尺寸和工艺上的相像的那些部件合用可调整夹具。
12.图5－77中图a夹具用于在三通管中心O处加工一孔，应保证孔轴线与管轴线ox、oz
垂直订交；
图b为车床夹具，应保证外圆与内孔同轴；
图c为车阶梯轴；
图d在圆盘部件
上钻孔，应保证孔与外圆同轴；
图e用于钻铰连杆小头孔，应保证大、小头孔的中心距精
度和两孔的平行度。
试剖析图5－77中各分图的定位方案，指出各定位元件所限制的自由度，判断有无欠
定位或过位，对方案中不合理处提出改良建议。
图5－77
tsr））
图5.77a）：
上下两个短V行程一个长V型定位，限制了x、y、x、y四个自由度，
t）
左边V型限制了z、z两个自由度，实现了完整定位，无欠定位和过定位。
t））t
b）：
台阶端面限制了z、x、y3个自由度，内孔圆柱长径比小，可看做短销，限制了x、
sr
y
））
2个自由度，z未被限制，属于不完整定位。
加工外圆时z能够不限制，属于定位正常
状况。
若工件左端的外圆和中心孔是一次安装下加工出来的，则它们地点精度较高，做
tsrt
）
顶尖限制了x、y、z3个自由度，右顶尖是挪动顶尖，它限制了
x、y2个自由度，z可不
被限制是属于不完整定位，是定位的正常状况。
此时三爪卡盘是夹紧工件并传达运动和动
力。
若工件左端中心孔和外圆不同轴，存在较大偏差，则中心孔与三爪卡盘同时有定位作
tsr
用，则x、y存在过定位。
d）：
工件低用平面定位限制了z、x、y3个自由度，左边用固定V型铁定位，限制了x、
y2个自由度，右侧是挪动
V型铁，限制了y自由度，在圆板上钻孔，z不需要限制。
此方
5个自由度，属不完整定位，
案中若左右V型铁对中性很高，则y不构成过定位，共限制了
是定位的正常状况。
若两
V型铁对中性不好，则有过定位。
e）：
工件底面用定位板定位，限制了
t
））
z、x、y3个自由度，左端孔用短销定位，限制
了x、y2个自由度，右端外圆用固定
V型铁定位，限制了x、y，x与短销限制了x重复
属于过定位，别的
V限制的y其实是与短销配合限制了z，是有效的。
所以此方案属于
过定位，可去掉右端
V型铁，改为在小头外圆上面或下面增添一工艺凸台，在凸台除设置
一挡销未限制z与原有底面定位板（z、x、y）和左边短销（x、y）构成定位方案，共
同限制了6个自由度，实现完整定位。
13．题图5－78中图a工件是过球心钻一孔；
图b是加工齿坯两头面，要求保证尺寸A及
两头面与孔的垂直度；
图c在小轴上铣槽，保证尺寸H和L；
图d过轴心钻通孔，保证尺
寸L；
图e在支座部件上加工两孔，保证尺寸A和H。
试剖析图5－78所列加工部件所一定限制的自由度；
选择定位基准和定位元件，在图
中表示画出；
确立夹紧力的作用点和方向，在图中表示画出。
图5－78
解：
（a）（b）
（c）（d）
（e）
（a）90○
内锥套限制了x、y、z3个自由度。
理论上限制
x、y即可，但为夹紧方便，
增添z
tsr））t
（b）小锥度心轴可限制x、y、x、y和z，并能够涨紧内孔来夹紧工件。
tt））
（c）选外圆为定位基准，用长V型铁限制x、z、x、z自由度，左端用定位钉（或挡
销）限制y自由度，共5个。
（d）选外圆和台阶右端面，用一个长V型铁极其左端面能够限制
tt））sr
x、z、x、z以及y。
sr））
（e）选支座大平台为第一基准，用板支撑限制y、x、z3个自由度，选底面为第二基
准，用条支撑（或两个支撑钉）限制了z、y2个自由度，选大孔为第三基准，用菱形销限
制了x自由度实现完整定位，并能保证A、H尺寸。
并用压板向第一基准夹紧，且与切削力
方向一致。
14．在图5－79a
所示部件上铣键槽，要求保证尺寸
540.14mm，及对称度。
现有三种定
位方案，分别如图
5
－
、
和
d
所示。
已知内、外圆的同轴度偏差为
0.02
mm，其他参数
79bc
见图示。
试计算三种方案的定位偏差，并从中选出最优方案。
图5－79
铣键槽有三项要求，宽16mm可由刀具保证；
对称度0.03mm的设计基准是内孔A，
0.03
φ320mm深度540.14mm
设计基准是外圆φ600.1mm下母线，主要验算这两项的定位误
差。
图5-79b）中是外圆用V型铁定位：
1）因为V型铁的对称性，设对刀具时刀具中截面瞄准了V型铁的对称中心，则产生键
槽对孔中心的对称度偏差，仅是内孔与外圆的同轴度偏差φ0.02mm,所以会产生△
对称=0.01mm
2）键槽深度的定位偏差可直接按公式计算，拜见p。
289，
CH1
1~1
（0.14）
3
所以该方案的定位偏差收合格的。
0.01
图5-79c）中是内孔用φ320.03mm心轴定位:
1）心轴水平搁置，固然心轴与孔有空隙，在自重作用下孔中心与心轴中心自然在同一个垂直面内，若无对刀偏差，则△对称=0
2）如图c所示；
剖析：
定位偏差为下母线在L方向上的最大改动量。
夹具制造后，对
刀块（槽底）与心轴中心距离L1不会改动，所以不会影响L的改动。
影响L改动的是心轴
中心到外圆下母线这一段L2,其原由居心轴与孔的配合空隙；
内孔中心到外圆中心的同轴
度；
以及外圆半径。
L2max的状况下空隙最大，孔中心下移最大；
外圆中心在孔中心下方；
以及外圆半径最大时：
L2min的状况下，孔中心下移最小；
外圆中心在孔中心上方；
以及外圆半径最小时：
所以CL2L2maxL2min0.095
明显CL2
1~
1
（0.14），该定位方案，定位偏差超差，不合格。
图c
图5-79d）设铣键槽左右地点由对刀块确立，对刀块的左右地点有标准外圆尺寸
φ59.95±
0.05mm确立（此方案可减少定位偏差），即刀具中截面瞄准了φ59.95外
圆中心：
此时，铣槽对内孔中心的对称度的影响因素有：
外圆尺寸变化影响外圆中心的左
右地点，内孔中心与外圆中心的同轴度影响内孔中心的左右地点。
槽中心对于孔中心偏左
的状况是：
外圆最小，中心右移；
内孔中心对外圆中心右移：
△定=外圆半径对于标准外圆半径半径的差
+内外同轴度之半=
0.05
，明显它
0.035
2
已高出图纸上对于对称度的要求。
2）对540.14mm要求的验算：
因为该定位方案是之外圆下母线为定位基准，与设计基准重合，所以△定=0
整体上看，此方案是一项要求合格，另一项要求不合格。
所以不合格。
上述三种方案中，仅图5-79a）方案是精度知足要求的合格方案。
0.025
15．图5－80所示齿轮坯的内孔和外孔已加工合格，即
800.1mm，D
350mm。
此刻插床上用调整法加工内键槽，要求保证尺寸
38.50
0.2
H
mm。
忽视内孔与外圆同轴度
偏差，试计算该定位方案可否知足加工要求？
若不可以知足，应怎样改良？
图5-80
设键槽底的地点由进给最后地点是确立的，则H由槽底到孔中心为H，和孔中心到空下
母线H（
CH1，孔半径变化产
D）构成，外圆用V型定位，其尺寸变化随孔中心变化，产生
e
D
0.1
0.0025
生CH2，所以CHCH1+CH2
C
а
×
2sin
因为d和D同时做大或同时做小的概率小，所以此方案较为合格。
16．指出图5－81所示各定位、夹紧方案及构造设计中不正确的地方，并提出改良建议。
图5—81
图5—81a）：
三爪卡盘装夹长度稍长，应短一些，限制2个自由度较为适合。
图示状况而言简单使工件曲折变形，加工后工件不直。
图5—81b）；
右侧夹紧力没有瞄准左边支撑钉，没有“点对点”使工件右端抬高，损坏底面定位。
图5—81c）：
两圆柱面用两个固定V型铁定位是过定位，实质上也是难以实现的，应改此中一个为挪动V型铁，并实现工件的夹紧。
图示的夹紧力FW固然它是垂直主基准的，但它会影响到上表面的铣削加工，不可以够。
图5—81d）：
钻套与夹紧在同一个构件上，夹紧力的反作使劲使构件变形，影响钻套的导向精度，应与夹紧机构分别；
就夹紧来说，台阶平面两处夹紧采纳此方案，若此台阶平面均经过加工，地点关系较为精准，可将此中一个改为可调整机构，能够实现两处的均衡夹紧。
如台阶平面未经加工，地点不正确，则此方案难以实现两处的均衡夹紧。
此状况下，两处夹紧元件应设计成可浮动一个元件。
17．阶梯轴工件的定位如图5－81所示，欲钻孔O，保证尺寸A。
试计算工序尺寸A的定
位偏差。
图5—82
设小孔中心由钻套确立，夹具达成后，钻套中心不变，即即O点不变。
A由O到
小圆柱中心A1和小圆柱中心到其下母线A2构成。
A1生物变化是由外圆固安心和两圆柱同轴
度影响的；
A2的变化是由小圆柱半径变化产生的。
18．工件的定位如图5－83所示，加工C面，要求C面与O1O2平行。
工件一端圆柱
d1用
120°
V型块定位，另一端d定位在支承钉上。
已知
d1
500.15mm，d2
500.20mm，中
心距为L＝800
0.15mm。
试计算其定位偏差。
图5—83图5—83a
由图5—83a）剖析的，计算一种状况即可，d
和d
2min
时：
1max
左边是V型铁定位，d1为标准尺寸时中心O1
，d1为最大d1max时中心为?
2，其大小为
Td
/2
的地点的是d2的半径，
C1
，右侧是支撑钉，影响
O
C2O2?
2=Td2/2
Td1Td2
C1C2
4sin
拜见上图可知：
CtgC
Lmin
平行度偏差也写成C1C2:
Lmin
0.013
19．图
5－84所示为柴油机顶柱套筒铣槽工序的定位简图。
D1250mm，
0.009
d1250.009mm，D2100
mm，d2
100.019mm，L40
0.05mm。
试计算该定位
方案可否知足加工的槽与两孔中心连线间成角度α＝45°
±
10ˊ的要求。
图5—84
参
见
p.290
一面
两
销定位
时
的
转
角误
差
公
式
：
D1max
d1min
D2max
d2min
/2Lmin
25.013
24.99110.009
9.981/2
39.95
．工件装夹如图
5－85所示，欲在
φ
60±
mm的圆柱工件上铣一平面，保证尺寸
＝
20
h
25±
°
型块所确立的标准工件
（
mm的中心距安装面为
0.003
mm，
90V
60）
45
塞尺厚度
S＝0.002
试求：
①当保证对刀偏差为
公差
（0.1
mm的三分之一时，夹具上
安装对刀块的高度H应为多少？
②工件的定位偏差为多少？
图5—85
图5—85a
如图5—58a，按装置尺寸链解：
25±
0.05为关闭环，其公差应为全部构成环公差之
和：
2×
0.05=（0.003+0.002+0.015+CH）×
2
所以CH=0.03
关闭环上偏差=增环上偏差之和-减环下偏差之和：
0.05=+CH+0.002+0.015-（-0.003）
所以+CH=0.03
同理：
所以-CH=-0.03
45+25=H+3
所以H=67
所以H±
CH=67±
2）定位偏差：
外圆φ600.01在V型铁上定位，此中心的改动量为：
21．夹紧装置如图5－86所示。
如外力Q＝150N，L＝15
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