机械制造技术基础卢秉恒答案市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

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制作：陈喜编辑：杜奕第1页4-1机床夹含有那几部分组成？各部分起什么作用？机床夹含有那几部分组成？各部分起什么作用？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中有准确位置位置，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调整提供依据。为刀具相位于夹具调整提供依据。第2页 （4）引导元件决定刀具相对于夹具位置 （5）其它装置分度等。（6）连接原件和连接表面将夹具连接在工作台上。（7）夹详细将各夹具元件装配成一个整体。4-1机床夹含有那几部分组成？各部分起什么作用？第3页4-2工件工件在机床上在机床上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：依据关键原理：依据关键一个或几个用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有先按加工要求进行加工面位置划线工序划线工序，然后再按划，然后再按划出出线痕线痕进行找正实现进行找正实现装夹装夹。第4页（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，而且夹具相对于机床确保有准确相对位置，而夹具结构确保定位元件定位工作面对夹具与机床相连接表面之间相对位置准确，使刀具相对相关定位元件和定位工作面调整到准确位置，这就确保了刀具在工件上加工出表面对工件定位基准位置尺寸。4-2工件在机床上装夹方法有哪些？其原理是什么？（2）第5页4-3何为何为基准基准？试分析以下零件相关？试分析以下零件相关基准基准。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其它点、线、面。其它点、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。第6页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六个工件六个自由度自由度，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方法，称为工件方法，称为工件六点定六点定位原理位原理。第7页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工件六个自由度六个自由度完全被完全被限制限制定位定位。不完全定位不完全定位按加工要求，允许有按加工要求，允许有一个一个或或几个自由度几个自由度不被限制不被限制定位定位。欠定位欠定位按工序加工要求，工件应该限制按工序加工要求，工件应该限制自由度自由度而未而未予限制予限制定位定位。过定位过定位工件工件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支撑点支撑点重重复限制复限制定位定位。第8页4-6组合定位组合定位分析关键点是什么？分析关键点是什么？（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对对应应几个定位面几个定位面，该组合定位元件能限制工件，该组合定位元件能限制工件自由度总数自由度总数等于各个定位元件单独定位等于各个定位元件单独定位各自对应定位面各自对应定位面时所能限制时所能限制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改变改变。第9页 （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作用可能会转化成限制工件转动自由度作用，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作用了。（3）单个表面定位是组合定位分析基本单元。4-6组合定位分析关键点是什么？（2）第10页4-7依据依据六点定位原理六点定位原理，分析题图，分析题图4-72所表示定位方所表示定位方案中，案中，各定位元件各定位元件所限制所限制自由度自由度（1）答：答：a.左顶点左顶点 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 削边销削边销第11页4-7依据六点定位原理，分析题图4-72所表示定位方案中，各定位元件所限制自由度（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铁第12页4-8什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调整内调整支支承承。（3）自位支承自位支承支承本身支承本身位置位置在定位过程中能在定位过程中能自动适自动适应应工件工件定位基准面定位基准面位置改变一类位置改变一类支承支承。（4）辅助支承辅助支承为提升工件为提升工件刚度刚度和和定位稳定性定位稳定性而采取而采取不起定位不起定位作用作用支承支承。第13页4-9定位误差定位误差产生产生原因原因有哪些？其有哪些？其实质实质是什么？是什么？答：定位误差产生答：定位误差产生原因原因：（：（1）定位基准定位基准与与设计基设计基准不重合准不重合产生产生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准确产生基准位移误差基准位移误差基准位基准位移误差移误差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）设计基设计基准准相对相对夹具夹具调刀基准调刀基准在该加工参数方向上最大在该加工参数方向上最大位位置改变量置改变量dw，为加工参数，为加工参数定位误差定位误差。第14页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面采取面采取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误差为误差为jw=0.022=0.04 A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第15页第16页4-12解：有分析可知，这种情况下，两个孔心距解：有分析可知，这种情况下，两个孔心距定位误差定位误差：即为钻模即为钻模心轴心轴心线最大位移变动。任意边接触：心线最大位移变动。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，定位基准为工件为工件孔轴心孔轴心。所以。所以jb=0,所以两个孔心距定位误差所以两个孔心距定位误差dw=jb+jw=0.104.满足要求。满足要求。第17页4-13 简述夹具夹紧力确定原则简述夹具夹紧力确定原则答：答：夹紧力夹紧力方向确实定方向确实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最小应使工件变形尽可能小。应使工件变形尽可能小。夹紧力夹紧力作用点作用点确实定确实定应落在应落在支撑元件支撑元件形成稳定受力区域内形成稳定受力区域内应落在工件应落在工件刚性刚性好部位好部位应尽应尽可能靠近可能靠近加工面加工面 夹紧力夹紧力大小确实定大小确实定依据切削力依据切削力.工件重力工件重力大小方向和相互位置详细计算并乘以大小方向和相互位置详细计算并乘以安全系数安全系数k 第18页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，动作快速，辅助时间短。，动作快速，辅助时间短。（2）气动夹紧气动夹紧经典活塞式气缸工作形成较长，且作用经典活塞式气缸工作形成较长，且作用力大小不受力大小不受工作行程工作行程长度影响，但结构尺寸较大，制长度影响，但结构尺寸较大，制造造维修困难维修困难，寿命短寿命短，且易，且易漏气漏气。（3）液压液压夹紧优于开启夹紧优点夹紧优于开启夹紧优点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多，因传比气压高出十余倍，故液压缸尺寸比气缸小多，因传动力大，通常不需增力机构，使夹具结构简单，紧凑动力大，通常不需增力机构，使夹具结构简单，紧凑2油液油液不可压缩，所以夹紧刚性，工作平稳，夹紧可不可压缩，所以夹紧刚性，工作平稳，夹紧可靠。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。第19页4-15分别简述车、铣、钻床夹具设计特点。分别简述车、铣、钻床夹具设计特点。（1）车床夹具车床夹具特点：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，要求它结结构紧凑构紧凑，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，而且重心尽可能靠近回转轴线回转轴线，以降低惯性力和回转力矩。以降低惯性力和回转力矩。2应有平衡办法消除回转中应有平衡办法消除回转中不平衡不平衡现象，以现象，以降低降低震动等震动等不利影响。平衡块位置应依据需要能够调整。不利影响。平衡块位置应依据需要能够调整。3与主轴端联与主轴端联接部分是夹具应接部分是夹具应定位基准定位基准，所以应有较准确，所以应有较准确圆柱孔圆柱孔（或锥孔），其结（或锥孔），其结构和尺寸，依据其使用机床主轴端部结构而定。构和尺寸，依据其使用机床主轴端部结构而定。4高速回转夹具，应尤高速回转夹具，应尤其注意使用安全，应尽可能防止带有尖角或凸出部分，其注意使用安全，应尽可能防止带有尖角或凸出部分，夹紧力夹紧力要足够要足够大，且大，且自锁自锁可靠等，必要时回转部分外面可加可靠等，必要时回转部分外面可加罩壳罩壳，以确保操作安全。，以确保操作安全。第20页4-15分别简述车、铣、钻床夹具设计特点分别简述车、铣、钻床夹具设计特点（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，故需要较大大，故需要较大夹紧力夹紧力，夹具，夹具刚性刚性也要好。也要好。2借助对借助对刀装置确定刀具相对刀装置确定刀具相对夹具夹具定位元件位置，此装置普通定位元件位置，此装置普通固定在夹详细上。固定在夹详细上。3借助定位键确定夹具在工作台上借助定位键确定夹具在工作台上位置位置4因为铣削加工中切削时间普通较短，因而单件因为铣削加工中切削时间普通较短，因而单件加工时辅助时间相对较长，故在铣床夹具设计中，需加工时辅助时间相对较长，故在铣床夹具设计中，需尤其注意降低尤其注意降低辅助时间。辅助时间。第21页4-15分别简述车、铣、钻床夹具设计特点分别简述车、铣、钻床夹具设计特点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，普通可取所应有适当间隙，以利于排屑，普通可取所钻孔径钻孔径0.3-1.5倍。钻套材料普通为倍。钻套材料普通为T10A或或20钢钢，渗碳淬火后硬，渗碳淬火后硬度为度为58-64HRC。必要时可采取。必要时可采取合金钢合金钢第22页4-16钻套种类有哪些？分别适用哪些场所？钻套种类有哪些？分别适用哪些场所？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，须各种加工工步各种加工工步，而，而在加工过程中必须依次更换或取出钻套以适应不一样在加工过程中必须依次更换或取出钻套以适应不一样加工刀具需要时。加工刀具需要时。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第23页4-17何谓随行夹具？适用什么场所？设计随行夹具何谓随行夹具？适用什么场所？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随工件在自动线上使用随工件一起输送一起输送夹具为随行夹具。夹具为随行夹具。设计随行夹具考虑内容设计随行夹具考虑内容工件在随行夹具中夹紧方法；工件在随行夹具中夹紧方法；随行随行夹具在机床夹具中夹紧方法；夹具在机床夹具中夹紧方法；随行夹具定位随行夹具定位基面基面和和输送基面输送基面选择；选择；随行夹具随行夹具精度问题精度问题；排屑排屑与与清洗清洗；随行夹具结构随行夹具结构通用通用化。化。适用场所：用于工件间接输送适用场所：用于工件间接输送自动线自动线中，主要适合用于工件形状复中，主要适合用于工件形状复杂，没有适当杂，没有适当输送基面输送基面，或者虽有适当，或者虽有适当输送基面输送基面，但属于，但属于易磨损易磨损有有色色金属金属工件，使用随行夹具工件，使用随行夹具可防止可防止表面表面划伤划伤与与磨损磨损。第24页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，含有各种好，含有各种形状形状、功效功效、规格规格和系列和系列尺寸尺寸标准元件标准元件和组件组和组件组（2）成组夹具）成组夹具依据依据成组工艺成组工艺标准，针对一组相同标准，针对一组相同零件而设计由零件而设计由通用底座通用底座和和可调整可调整或或可更换可更换元件元件成夹具。成夹具。第25页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经过调整或更换装在通用底座经过调整或更换装在通用底座上一些上一些可调整可调整或或可更换元件可更换元件，以装夹不一样类，以装夹不一样类夹具夹具工件工件。（4）三者关系：）三者关系：1通用可调夹具通用可调夹具结合了结合了专用夹具专用夹具和和组组合夹具合夹具特点。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同，但二者设计指导思想不一样。在设计时，上十分相同，但二者设计指导思想不一样。在设计时，通用可调夹具应用对象不明确，只提出一个大通用可调夹具应用对象不明确，只提出一个大加工规模加工规模和和范围范围;而成组夹具是依据成组而成组夹具是依据成组工艺工艺，针对某，针对某一组零件一组零件加工加工而设计，应用对象而设计，应用对象十分明确十分明确。第26页4-19.数控机床夹含有什么特点数控机床夹含有什么特点?答答:数控机床夹具在机床上应对相对数控机床坐标原点数控机床夹具在机床上应对相对数控机床坐标原点有严格坐标位置有严格坐标位置,以确保所装夹工件处于要求坐标位置以确保所装夹工件处于要求坐标位置上上.为此数控机床夹具常采取网格状固定基础板为此数控机床夹具常采取网格状固定基础板,它长它长久固定在数控机床工作台上久固定在数控机床工作台上,板上加工出准确孔仅距位板上加工出准确孔仅距位置一组定位孔和一组紧固螺孔置一组定位孔和一组紧固螺孔,它们成网格分布它们成网格分布,利用利用基础板上定位孔列装各种夹具基础板上定位孔列装各种夹具.结构要求简单紧凑结构要求简单紧凑,体体积小积小,采取机动夹紧方式采取机动夹紧方式,以满足数控加工要求以满足数控加工要求.第27页