机械制造装备设计课后习题答案.docx

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机械制造装备设计课后习题答案

第五章课后习题答案

1机床夹具的作用是什么？

有哪些要求？

作用：

1、保证加工精度2、提高生产率3、扩大机床的使用范围

4、减轻工人的劳动程度，保证生产安全5、降低成本

要求：

1、保证加工精度2、夹具的总体方案应与生产纲领相适应

3、安全、方便、减轻劳动强度4、排屑顺畅

5、夹具应有良好的刚度、强度、结构工艺性

1.机床夹具的组成部分有哪些？

1、定位元件及定位装置用于确定工件正确位置的元件或装置

2、夹紧元件及夹紧装置用于固定工件已获得的正确位置的元件或装置

3、导向及对刀元件用于确定工件与刀具的相互位置的元件

4、动力装置

5、夹具体用于将各元件、装置连接在一块，并通过它将整个夹具安装在机床上

6、其它元件及装置

3.何为六点定位原理？

何谓定位的正常情况和非正常情况？

它们各包括哪些方面？

六点定位原理：

采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度使工件实现完全定位。

正常情况：

根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均已被限制，称定位的正常情况。

正常情况分为：

a完全定位六个自由度全部被限制

b不完全定位少于六个自由度被限制

非正常情况：

根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度没有完全被限制，或某个自由度被两个或两个以上的约束重负限制，称为非正常情况

非正常情况分为：

a.欠定位需要限制的自由度没有完全被限制

b.过定位某个自由度被两个或两个以上的约束重负限制

4、确定夹具的定位方案时，要考虑哪些方面的要求？

在多个表面参与定位时：

限制自由度最多的定位面——第一定位基准面或主基准面

限制自由度较多的定位面——第二定位基准面或导向基准

限制一个自由度的定位面——第三定位基准面或定程基准

5、何谓定位误差？

定位误差是由哪些因素引起的？

定位误差：

指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起的加工误差，它是加工误差的一部分

产生定位误差的原因：

1、基准不重合带来的定位误差

2、间隙引起的定位误差

3、与夹具有关的因素产生的定位误差

6、夹紧和定位的区别？

对夹紧装置的基本要求有哪些？

定位是确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程。

夹紧是工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作

要求：

1、夹紧必经保证定位准确可靠，不能破坏定位

2、工件和夹具的变形必须在允许的范围内

3、夹紧机构必须可靠，夹紧元件有足够的强度，刚度，手动夹紧机构应自锁，机动

夹紧有联锁保护，夹紧行程足够

4、夹紧机构操作须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯

5、夹紧机构的复杂程度，自动化程度与生产纲领和工厂条件相适应。

7、设计夹紧机构时，对夹紧力的三要素有何要求？

夹紧力方向的确定：

1、夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位。

2、夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。

3、夹紧力的方向尽可能与切削力，重力方向一致，有利于减小夹紧力

夹紧力的作用点的选择：

1、夹紧力的作用点与支承点“点对点”对应。

或在支承点确定的

范围内，以免破坏定位或造成大的变形。

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靠近切削部位，以提高工件切

削部位的刚度和抗振性。

4、夹紧力的反作用不应使夹具产生影响加工精度的变形。

夹紧力大小的确定：

夹紧力大小需要准确的场合，可经过实验来确定，通常切削力是估算的，工件与支承件间的磨擦因数也是近似的，故夹紧力可估算。

计算方法：

根据静力平衡方程，求出理论夹紧力，乘安全系数，作为实际所需的夹紧力。

安全系数可取S=2~3

S=S1S2S3S4

8、何谓夹具的对定？

为什么使用夹具加工工件时，还需要解决夹具的对定问题？

夹具的对定：

在机械加工中，使夹具的定位面相对于刀具和切削运动占有一个理想位置的过程，称为夹具的对定。

夹具的对定通常包括两个方面：

一是夹具的定位，即使夹具相对于切削运动有一个正确的位置；二是夹具的对刀，即使夹具相对于刀具有一个正确的位置。

原因：

保证加工精度

9、使用夹具来加工工件时，产生加工误差的因素有哪些方面？

它们与零件的公差有何关系？

原因：

1、工件在夹具中的定位、夹紧误差

2、夹具带着工件安装在机床上，相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差—

—对定误差

3、加工过程中的误差，如机床几何精度，工艺系统的受力，热变形、切削振动等原

因引起的误差

公差是允许零件的尺寸、几何形状和相对位置等的最大的变动量，对于不同零件而言，都有其固定的公差值，所以，产生加工误差的因素对于公差值没有影响。

10、何谓可调整夹具？

调整的方式有几种？

可调整夹具适用于何种场合？

可调整夹具：

夹具的某些元件可调整或可更换，以适应不同工件的加工.

调整方式：

1、调节式2、更换式3、综合式4、组合式

使用场合：

多品种、小批量生产

第三章课后习题答案

1、机床设计应满足那些基本要求，其理由是什么？

2、机床设计的主要内容及步骤是什么？

1、确定结构原理方案

a、用途b、生产率c、性能指标d、主要参数e、驱动方式f、结构原理g、成本及生产周期

2、总体设计

a、总体设计的内容运动功能设计、基本参数设计、传动系统设计、总体机构布局设计、控制系统设计

b、总体方案综合评价与选择

c、总体方案的设计修或优化

3、机构设计

4、工艺设计

5、机床整机综合评价

6、定型设计

3、机床设计的基本理论有哪些？

其定义、原理、要求如何？

1、机床的运动学原理

定义：

研究、分析和实现机床期望的加工功能所需的运动配置

原理：

通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件上多余的金属材料，使工件具有要求的尺寸和精度的几何形状

2、精度

定义：

机床的精度包括几何精度、传动精度、运动精度、定位和重复定位精度、工作精度和精度保持性等

3、刚度

定义:

机床刚度指机床系统抵抗变形的能力。

4、抗振性

定义：

机床抗振性指机床在交变载荷作用下，抵抗变形的能力。

5、热变形

产生原因：

机床工作时受到内部热源（如电动机、液压系统，机械磨擦副，切削热）和外部热源（如环境温度，周围热源辐射等）的影响，使机床各部分温度发生变化，因不同的材料的热膨胀系数不同，机床各部分的变形不同，导致机床产生热变形。

6、噪声

噪声：

机床工作时产生各种不同的振动，这些不同频率，不同振幅的振动将产生不同频率、不同强度的声音，这些声音无规律地组合在一起即成为噪声。

7、低速运动平稳性

爬行：

机床上有些运动部件，需要作低速或微小位移。

当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，被动件往往出现明显的速度不均匀的跳跃式运动，即：

时走时停，时快时慢的现象——爬行。

4、机床系列型谱的含义是什么？

机床系列型谱就是综合地表明机床产品规格参数的系列性与机构相似性的表

5、机床的基本工作原理是什么？

通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件上多余的金属材料，使工件具有要求的尺寸和精度的几何形状

6、工件表面的形成原理是什么？

任何一个表面都可以看成是一条曲线（或直线）沿着另一条曲线（或直线）运动的轨迹。

这两条曲线（或直线）称为该表面的发生线，前者称为母线，后者称为导线。

而加工表面的发生线是通过刀具切削刃和工件接触并发生相对运动而形成的。

7、工件表面发生线的形成方法有哪些？

发生线的形成的四种方法：

轨迹法（描述法）、成形法（仿形法）、相切法（旋切法）、展成法（创成法）。

8、工件表面的形成方法是什么？

是母线形成方法和导线形成方法的组合。

因此，加工表面形成所需的刀具与工件之间的相对运动也是形成母线和导线所需相对运动的组合。

9、机床的运动功能有哪些？

10、机床的主运动与形状创成运动关系如何？

进给运动与形状创成运动的关系如何？

成形运动：

完成一个表面的加工所必需的最基本的运动

成形运动分为：

1、主要运动：

它是切除加工表面上多余的金属材料的主要运动，运动速度

高

2、形状创形运动：

它的功能是用来形成工件加工表面的发生线。

当形状创形运动中不包含主运动“形状创形运动”与“进给运动”两词等价；当形状创形运动中包含主运动“形状创形运动”与“成形运动”两词等价。

11、机床上复合运动、内联系传动链、运动轴的联动的含义及关系如何？

复合运动：

与其它运动之间有严格的运动关系。

内联系传动链：

传动链的两个末端件的转角或位移量之间如果有严格的比例关系要求，这样的传动链称为内联系传动链

运动轴的联动：

各运动轴之间由一定的比例关系实现共同运动

关系：

对机械传动的机床来说，复合运动是通过内联系传动系来实现的。

对于数控机床，复合运动是通过运动轴的联动来实现的

12、机床运动功能法案设计的方法及步骤如何？

1、工艺分析

对所设计的机床的工艺范围进行分析（普通机床，加工对象为工件群，选几个典型工件进行分析）选择确定加工方法（同一个表面有多种加工方法）

2、选取坐标系

坐标系的规定：

用直角坐标系，沿X、Y、Z轴的直线运动符号及运动量仍用X、Y、Z表示，绕X、Y、Z轴的迴转运动用A、B、C表示，其运动量用α、β、γ表示。

3、写出机床运动功能式

方法：

左边写工件W、右边写刀具T、中间写运动，按运动顺序排列，用“/”分开

4、画出机床运动功能图

运动功能图：

是将机床的运动功能式用简洁的符号和图形表达出来，是机床传动系统设计的依据。

5、绘制机床传动原理图

机床的运动功能图只表示运动的个数、形式、功能及排列顺序，不表示运动之间的传动关系。

传动原理图：

表示动力源与执行件，不同执行件之间的运动及传动的关系图。

13、数控机床的坐标系如何选取？

数控机床的坐标系采用右手直角笛卡尔坐标系，规定直角坐标X、Y、Z三者的关系及其正方向用右手定则制定。

标准规定：

平行于主轴的坐标轴为Z轴，取刀具远离工件的方向为正向（+Z），X轴为水平方向，且垂直于Z轴。

14、机床运动功能式和运动功能图表达的含义是什么？

运动功能式表示机床的运动个数、形式（直线运动X、Y、Z或迴转运动A、B、C）、功能（主运动p、进给运动f、非成形运动a）及排列顺序。

运动功能图：

是将机床的运动功能式用简洁的符号和图形表达出来，是机床传动系统设计的依据

15、虚拟轴机床的原理是什么？

有哪些特点？

虚拟轴机床又称并联机床,实质上是机器人技术和机床技术相结合的产物。

特点：

1、优点：

比刚度高、响应速度快及运动精度高。

2.缺点：

运动空间小、空间可转角度（灵活性）小、开放性差

17、机床的传动原理如何表现？

它与机床运动功能图的区别是什么？

传动原理图：

表示动力源与执行件，不同执行件之间的运动及传动的关系图。

机床的运动功能图只表示运动的个数、形式、功能及排列顺序，不表示运动之间的传动关系。

18、机床运动分配式的含义是什么？

运动功能分配设计是确定运动功能式中“接地”的位置，用“·”符号表示，“·”符号左侧的运动由工件完成，右侧的运动由刀具完成。

机床的运动功能式中添加上“·”接地符号后，称为运动分配式。

19、机床总体结构概略设计过程大致如何？

①确定末端执行件的概略形状与尺寸。

②设计末端执行件与其相邻的下一个功能部件的结合部的形式，概略尺寸选择并确定导轨的类型及尺寸。

③根据导轨接合部的设计结果和该运动的行程尺寸，同时考虑部件的刚度要求，确定下一个功能部件（即滑台侧）的概略形状与尺寸。

④重复上述过程，直到基础支承件（底座、立柱、床身等）设计完毕。

⑤若要进行机床结构模块设计，可将功能部件细分成子部件，根据制造厂的产品规划，进行模块提取与设置。

⑥初步进行造型与色彩设计。

⑦机床总体结构