机床夹具设计 思考题与习题 参考答案 - 图文(4)

⑻ 规定总图上应控制的精度项目，标注相关的技术条件。 ⑼ 编制零件明细表。

6-2 夹具总图上应标注哪些尺寸？ （参见第6章之6.3.1）

夹具总图上应标注的有以下五类尺寸：

⑴ 夹具的轮廓尺寸：即夹具的长、宽、高尺寸。若夹具上有可动部分，应包括可动部分极限位置所占的空间尺寸。

⑵ 工件与定位元件的联系尺寸：常指工件以孔在心轴或定位销上（或工件以外圆在内孔中）定位时，工件定位表面与夹具上定位元件间的配合尺寸。

⑶ 夹具与刀具的联系尺寸：用来确定夹具上对刀、导引元件位置的尺寸。对于铣、刨床夹具，是指对刀元件与定位元件的位置尺寸；对于钻、镗床夹具，则是指钻（镗）套与定位元件间的位置尺寸，钻（镗）套之间的位置尺寸，以及钻（镗）套与刀具导向部分的配合尺寸等。

⑷ 夹具内部的配合尺寸：它们与工件、机床、刀具无关，主要是为了保证夹具装置后能满足规定的使用要求。

⑸ 夹具与机床的联系尺寸：用于确定夹具在机床上正确位置的尺寸。对于车、磨床夹具，主要是指夹具与主轴端的配合尺寸；对于铣、刨床夹具，则是指夹具上的定向键与机床工作台上的T型槽的配合尺寸。标注尺寸时，常以夹具上的定位元件作为相互位置尺寸的基准。

上述尺寸公差的确定可分为两种情况处理：一是夹具上定位元件之间，对刀、导引元件之间的尺寸公差，直接对工件上相应的加工尺寸发生影响，因此可根据工件的加工尺寸公差确定，一般可取工件加工尺寸公差的1/3~1/5；二是定位元件与夹具体的配合尺寸公差，夹紧装置各组成零件间的配合尺寸公差等，则应根据其功用和装配要求，按一般公差与配合原则决定。

6-3 校验夹具的稳定性主要考虑哪些技术问题？ （参见第6章之6.3.2）

夹具的定位可靠性需要对夹紧力和定位支承反作用力之间的平衡作出评估，假如定位件和支承元件的位置布置不当，夹紧力不仅保证不了定位，而且还会破坏定位。因此，校验夹具稳定性主要分析两个方面的技术问题： ⑴夹紧力和定位反作用力的位置、方向； ⑵夹具设计中夹紧平衡的评价。

工件和夹具的接触通常就是工件和定位/夹紧元件之间的接触，因此只需要对夹具设计中定位件和压板的位置和方向作出分析。

6-4 夹具设计时可能出现哪些干涉现象？应如何消除？

（参见第6章之6.3.3）

切削刀具与夹具组件之间不发生干涉以及各夹具组件之间没有干涉是夹具设计的一项主要要求。通常，在夹具设计时可能发生四种类型的干涉：

⑴ A型干涉：由刀具产生的扫描体积和夹具元件之间的干涉。 ⑵ B型干涉：加工过程中，运动中的刀具与工件之间的干涉。 ⑶ C型干涉：夹具元件和元件之间的干涉。 ⑷ D型干涉：夹具组件之间的干涉。

在夹具验证阶段，只考虑A型、C型、D型三种干涉，因为B型干涉未涉及到夹具元件。

无论刀具和夹具元件多么复杂，都可以简化成圆柱形、块状形以及圆柱形一块状形的组合。因此在校验时，可将这些元件作出如此简化后，在刀具移动的路径中，将它们在三个投影面上投影，如果刀具高度和夹具元件高度发生重叠，就可能发生A型干涉。而对于夹具元件和夹具组件之间，如果两者的投影轮廓发生相交，则可能发生C型或D型干涉。

6-5 何谓装夹刚度？为什么说孔系组合夹具的装夹刚度对加工精度和稳定性的影响较之槽系更加明显？ （参见第6章之6.3.2）

装夹刚度是指在单位外力作用下，夹具组件中夹具元件及其连接处在加工精度敏感方向上的全部变形。装夹刚度反映夹具及其元件抵抗受力变形的能力，它可以阻止加工过程中定位精度的变形，也是保证定位精度不变化的重要因素。

对装夹刚度的研究首先是从业已广泛使用的组合夹具开始的。组合夹具元件上开有很多T形槽（槽系组合夹具）或钻有很多孔（孔系组合夹具），因此其结构刚度是较低的。在夹紧力和切削力的作用下，夹具元件的变形影响到加工精度和稳定性。此外，由于夹具组装中夹具元件之间的连接以及连接螺栓等原因，变形模态十分复杂。因为孔系组合夹具在夹具元件的本体上用孔代替T形槽，所以它的刚度较槽系明显要高。

第7章

7-1 何谓夹具精度？举例说明夹具精度校核的内容主要有哪些？ （参见第7章之7.1.1）

所谓夹具精度是指夹具能保证零件加工精度的程度。它通过与夹具相关的误差大小来反映。夹具的误差分为静态误差和动态误差两部分，其中静态误差占重要的比例。因此夹具的精度在无特殊注明时是指夹具的静态误差，或称静态精度，即指夹具非受力状态下的精度。

夹具精度校核的内容主要体现在两方面：

⑴ 定位套的位置精度，例如某夹具 ① 定位套端面相对于底面A的平行度误差为0.05mm；② 定位套端面与其内孔B的垂直度误差为0.03mm。

⑵ 定位件与工件、几个重要联接件之间的配合精度，例如某夹具 ① 定位件与工件之间的配合精度为Φ25H7；② 转盘5与靠模板6之间的配合精度为Φ84H7/g6；③ 转盘5与镶套孔之间的配合精度为Φ60H7/g6；④ 镶套外圆与分度箱座内孔的配合精度为Φ70H7/n6。

7-2 何谓夹具零件制造的平均经济精度？夹具零件为什么要按平均经济精度制造？ （参见第7章之7.2.1）

所谓平均经济精度，就是对某种加工方法而言，费用较低而加工精度最高的一种合理加工精度。对某种加工方法规定零件的加工精度比平均经济精度高，则加工费用会急剧增加；规定零件的加工精度比平均经济精度低很多，而加工费用也不会明显减少。夹具零件属单件小批量生产，精度要求较高，设计时应该十分重视零件加工的平均经济精度的问题，否则将会急剧增加制造成本。

7-3 获得夹具测量尺寸精度的工艺方法有哪些？ （参见第7章之7.2.2）

夹具的精度是由一组完备的测量尺寸精度保证的，然而这些测量尺寸精度一般都很高，有的不采取特殊的工艺手段是不容易达到的。了解达到这些要求的工艺方法，无疑对于提高夹具精度、降低夹具制造成本是十分必要的。

获得夹具测量尺寸精度的工艺方法通常有如下五种：

⑴装配后加工法；⑵ 找正固定法；⑶就地加工法；⑷修磨调整法；⑸组成零件精度保证法。

7-4 简要说明夹具精度分析的内容？ （参见第7章之7.2.2）

机床夹具是用于保证工件相对于刀具的正确相对位置的，而产品的加工精度主要取决于机械加工过程中工件与刀具之间的相对位置，所以夹具的精度直接影响产品的质量。

夹具设计中，为了保证制造精度，必须将工件定位在一个合适的位置，并在一个或多个工序加工中保持位置不发生变化，首先应选择好定位表面（基准），其次应考虑定位点的合理分布。设计时必须综合考虑各方面因素，包括受力变形、受热变形、磨损等动态因素对定位的影响。

夹具总图上标注的测量项目中的尺寸，都是由两个以上零件尺寸组合而成的。由于每一个零件都存在制造误差，组合后各零件的误差会以不同形式累积起来，这就形成了组合后的累积误差。累积误差直接影响夹具的精度。

用夹具装夹工件进行机械加工时，影响精度的各种误差通常可分为三大类：即安装误差（由定位误差和夹紧误差组成）、对定误差（包括夹具与机床、夹具与刀具、分度与转位的对定误差）和过程误差（由机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差）。

7-5 如何控制夹具精度？

（参见第7章之7.2.2）

夹具精度是用一组独立的测量项目来描述的，要控制夹具的精度，必须实现项目的完备性和数值的合理性。

目前，夹具设计中广泛应用的控制精度的方法，也就是在夹具总图上标注测量项目的方法有：

⑴ 经验控制法：指按设计者的经验提出一些测量项目及公差标注于夹具总图上。 ⑵ 单项因素控制法：指参照工件工序尺寸要求的各项内容，以缩小误差的办法制订夹具总图上标注的各测量项目尺寸公差。

⑶ 三基面体系控制法：夹具的安装基面、定向键侧面以及与其相垂直的平面，是夹具的安装基准，也是夹具的测量基准，因而应该作为精度控制的基准，用这三个理想基准平面控制夹具精度，标注夹具的测量尺寸的方法称为三基面体系控制法。

第8章

8-1 试比较通用夹具、专用夹具、组合夹具，可调夹具和自动线夹具的特点及其应用场合。

（参见第8章之8.5.1、8.5.3）

⑴ 通用夹具。通用夹具是指结构、尺寸已标准化，且具有一定通用性的夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。其特点是适用性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范围内的各种工件。这类夹具已商品化，且成为机床附件。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。

⑵ 专用夹具。专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计制造周期较长，随着现代多品种及中、小批生产的发展，专用夹具在适应性和经济性等方面已产生许多问题。

⑶ 组合夹具。组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹具用毕即可拆卸，留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有可减少专用夹具数量等优点；因此组合夹具在单件、中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。

⑷ 可调夹具。可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。它一般又分为通用可调夹具和成组可调夹具两种。通用可调夹具的通用范围大，适用性广，加工对象不太固定。成组可调夹具是专门为成组工艺中某组零件设计的，调整范围仅限于本

组内的工件。可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。

⑸ 自动线夹具。自动线是由多台自动化单机，借助工件自动传输系统、自动线夹具、控制系统等组成的一种加工系统。自动线夹具一般分为两种：一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。

8-2车床夹具如何分类？试述角铁式车床夹具的结构特点。 （参见第8章之8.1.1、8.1.3）

车床夹具分为两种基本类型。⑴ 安装在车床主轴上的夹具：这类夹具中，除了各种卡盘、顶尖等通用夹具或其它机床附件外，往往根据加工的需要设计各种心轴或其它专用夹具，加工时夹具随机床主轴一起旋转，切削刀具作进给运动。⑵ 安装在滑板或床身上的夹具：对于某些形状不规则和尺寸较大的工件，常常把夹具安装在车床滑板上，刀具则安装在车床主轴上作旋转运动，夹具作进给运动。加工回转成形面的靠模属于此类夹具。

角铁式车床夹具的结构特点是具有类似角铁的夹具体；为了便于在加工过程中检验所切端面的尺寸，靠近加工面处设计有测量基准面；此外，夹具上还装有配重和防护罩。角铁式车床夹具主要应用于两种情况：第一是形状较特殊，被加工表面的轴线要求与定位基准面平行或成一定角度；第二是工件的形状虽不特殊，但却不宜设计成对称式夹具时，也可采用角铁式结构。它常用于加工壳体、支座、接头等类零件上的圆柱面及端面。 8-3试述铣床夹具的分类及其设计特点。 （参见第8章之8.2.1、8.2.4）

铣床夹具按使用范围，可分为通用铣夹具、专用铣夹具和组合铣夹具三类。按工件在铣床上加工的运动特点，可分为直线进给夹具、圆周进给夹具、沿曲线进给夹具（如仿形装置）三类。还可按自动化程度和夹紧动力源的不同（如气动、电动、液压）以及装夹工件数量的多少（如单件、双件、多件）等进行分类。其中，最常用的分类方法是按通用、专用和组合进行分类。

铣床夹具与其它机床夹具的不同之处在于：它是通过定位键在机床上定位，用对刀装置决定铣刀相对于夹具的位置，因此设计时必须考虑其安装方法以及对对刀块的选择；由于铣削时切削力较大，振动也大，夹具体应有足够的强度和刚度，还应尽可能降低夹具的重心，工件待加工表面应尽可能靠近工作台，以提高夹具的稳定性。

8-4试述钻镗夹具的分类及其特点。钻套、镗套分为哪几种？各用在什么场合？ （参见第8章之8.2.2） 1. 钻床夹具

⑴钻床夹具的种类繁多，根据被加工孔的分布情况和钻模板的特点，一般分为固定式、回转式、移动式、翻转式、盖板式和滑柱式等几种类型。固定式钻模在使用过程中，夹具和工件在机床上的位置固定不变,常用于在立式钻床上加工较大的单孔或在摇臂钻床上加工平行孔

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