机床夹具设计习题答案

1.1定位原理及定位误差计算

1.

2.

答：

a.不完全定位，限制了x y z 和y z ,合理 b.完全定位，六个自由度都限制了，合理

c.过定位，x重复定位，可将左顶尖去除或者改为自由顶尖

3.在阶梯轴上铣削一平面，该零件在短V形块、圆头支钉和浮动支点上定位。试分析该定位方案有何不合理之处？如何改进？

答：欠定位。短V形块不能限制Z方向的旋转以保证尺寸L的加工。

改进：将短V形块改为长V形块。

4.题图4为连杆零件在夹具中的平面及两个固定的短V形块1及2上定位，试问属何种定位？限制了哪些不定度？是否有需要改进之处？提出改进措施。

答：过定位，限制了x y z x y z ,其中x重复定位。

改进：将右侧的V形块改为可左右活动的V形块。

5.

答：该方案属于六点定位。左边两个短V形块相当于一个长V形块，限制了y y

z z四个自由度，右边短V形块限制了x x两个自由度。

8.

试确定合理的定位方案并绘制定位方案草图。

答：一面两销定位原理。

9．题图9为在杆件上有宽度为b的开口槽，内孔D已加工，试确定合理的定位方案并绘制定位方案草图。

答：直径为d的圆弧端用V形块定位，半径为D的内孔用浮动菱形销定位。

11.题图11(a)为在圆盘零件上加工O1、O2及O3三孔的工序简图，题图11（b）、（c）、（d）为用三轴钻床及钻模同时加工三孔的几种定位方案（工件底面的定位元件未表示），试分别计算当α=90°时各定位方案的定位误差。

解：加工面C以O1O2连线为基准，因此不重=0

位置O=

1

Td2sin

2

0.0866

位置O=

2

Td

0.1 2

角度=arctan

位置O位置O

1

2

2L

1

2

arctan

0.1866

16013

定位=不重位置O位置O0.1866TdL

即该工序定位合理，定位误差为0.1866

13.

1.2夹紧方案及夹紧力计算

1.试分析图示各种夹紧方案有何错误和不当之处，并提出改进措施。

答：

（a）错误：作用点在支承范围之外，夹紧力与支反力构成力矩，夹紧时工件将发生偏程，使定位面与支承元件脱离，以致破坏原有定位。

措施：使夹紧力作用在稳定区域内，即使夹紧力作用点左移。 （b）错误：夹紧力作用于工件薄壁处，易产生工件夹具变形。 措施：将夹紧力作用点往中间移，使夹紧变形尽可能小。

（c）错误：夹紧力作用点远离工件加工表面，加工过程中易产生振动。 措施：在靠近工件加工处采用辅助支承。

（d）错误：左右夹紧力作用不在同一直线上，会产生力矩，不利于工件保持稳定。

措施：应使夹紧力和左边支承钉处于同一直线上。

（e）错误：夹紧机构与工件表面接触对夹紧元件和工件表面的精度要求高，

定位不稳定。

措施：采用支承钉夹紧。

（f）错误：该夹紧为平行夹紧，由于工件尺寸误差，采用刚性元件会使不同表面受夹紧力不一致，甚至夹不住。

措施：将夹紧元件换成浮动的或能自动调节的。 2.

问题：①右边Φ6的孔定位稳定性不高，可靠性低，加工过程中易产生振动。②左边导孔太长③右端导孔与工件表面距离太长。

改进：①在其下加装浮动支承或辅助支承。②减小导孔长度。③适当缩小导孔与工件表面距离。 3.

答：（c）方案更为合理。 4.

解：1）螺旋机构

原始力矩 MQ

L

11250Nm 2

夹紧力 W1

MQ

tann21d2r2ta2



，标准螺旋角40，取30



1arctan0.1，代入数据得W114686.7N，Q1W114686.7N 5.71

2）斜楔机构 W2

Q1

，其中30，5.71，带入数据得W218893.3N

tan2tan

Q2W218893.3N

Q2L1

11965.75N L

9.套类零件在题图24所示的自动定心车床夹具上安装车外圆，现已知切削力矩M切=50N·m，D=80mm，α=15°，各处摩擦系数均为0.15，安全系数K=1.5，试求拉杆所需之拉力Q。

W

解：

由M切=3F1r1 r=d/2 求得F1=833.3 N 总切削力F=3F1=2500 N 取d=40mm r=20mm

每个卡爪夹紧力W

对于斜楔机构W

8329N

Q1

tan 50.1

tan2tan

可得Q1W(tan2tan)4730N

Q0=3Q1=14191 N Q=1.5Q0=21287 N

1.3对定误差计算

2. 3.

1.1定位原理及定位误差计算

1.

2.

答：

a.不完全定位，限制了x y z 和y z ,合理 b.完全定位，六个自由度都限制了，合理

c.过定位，x重复定位，可将左顶尖去除或者改为自由顶尖

3.在阶梯轴上铣削一平面，该零件在短V形块、圆头支钉和浮动支点上定位。试分析该定位方案有何不合理之处？如何改进？

答：欠定位。短V形块不能限制Z方向的旋转以保证尺寸L的加工。

改进：将短V形块改为长V形块。

4.题图4为连杆零件在夹具中的平面及两个固定的短V形块1及2上定位，试问属何种定位？限制了哪些不定度？是否有需要改进之处？提出改进措施。

答：过定位，限制了x y z x y z ,其中x重复定位。

改进：将右侧的V形块改为可左右活动的V形块。

5.

答：该方案属于六点定位。左边两个短V形块相当于一个长V形块，限制了y y

z z四个自由度，右边短V形块限制了x x两个自由度。

8.

试确定合理的定位方案并绘制定位方案草图。

答：一面两销定位原理。

9．题图9为在杆件上有宽度为b的开口槽，内孔D已加工，试确定合理的定位方案并绘制定位方案草图。

答：直径为d的圆弧端用V形块定位，半径为D的内孔用浮动菱形销定位。

11.题图11(a)为在圆盘零件上加工O1、O2及O3三孔的工序简图，题图11（b）、（c）、（d）为用三轴钻床及钻模同时加工三孔的几种定位方案（工件底面的定位元件未表示），试分别计算当α=90°时各定位方案的定位误差。

解：加工面C以O1O2连线为基准，因此不重=0

位置O=

1

Td2sin

2

0.0866

位置O=

2

Td

0.1 2

角度=arctan

位置O位置O

1

2

2L

1

2

arctan

0.1866

16013

定位=不重位置O位置O0.1866TdL

即该工序定位合理，定位误差为0.1866

13.

1.2夹紧方案及夹紧力计算

1.试分析图示各种夹紧方案有何错误和不当之处，并提出改进措施。

答：

（a）错误：作用点在支承范围之外，夹紧力与支反力构成力矩，夹紧时工件将发生偏程，使定位面与支承元件脱离，以致破坏原有定位。

措施：使夹紧力作用在稳定区域内，即使夹紧力作用点左移。 （b）错误：夹紧力作用于工件薄壁处，易产生工件夹具变形。 措施：将夹紧力作用点往中间移，使夹紧变形尽可能小。

（c）错误：夹紧力作用点远离工件加工表面，加工过程中易产生振动。 措施：在靠近工件加工处采用辅助支承。

（d）错误：左右夹紧力作用不在同一直线上，会产生力矩，不利于工件保持稳定。

措施：应使夹紧力和左边支承钉处于同一直线上。

（e）错误：夹紧机构与工件表面接触对夹紧元件和工件表面的精度要求高，

定位不稳定。

措施：采用支承钉夹紧。

（f）错误：该夹紧为平行夹紧，由于工件尺寸误差，采用刚性元件会使不同表面受夹紧力不一致，甚至夹不住。

措施：将夹紧元件换成浮动的或能自动调节的。 2.

问题：①右边Φ6的孔定位稳定性不高，可靠性低，加工过程中易产生振动。②左边导孔太长③右端导孔与工件表面距离太长。

改进：①在其下加装浮动支承或辅助支承。②减小导孔长度。③适当缩小导孔与工件表面距离。 3.

答：（c）方案更为合理。 4.

解：1）螺旋机构

原始力矩 MQ

L

11250Nm 2

夹紧力 W1

MQ

tann21d2r2ta2



，标准螺旋角40，取30



1arctan0.1，代入数据得W114686.7N，Q1W114686.7N 5.71

2）斜楔机构 W2

Q1

，其中30，5.71，带入数据得W218893.3N

tan2tan

Q2W218893.3N

Q2L1

11965.75N L

9.套类零件在题图24所示的自动定心车床夹具上安装车外圆，现已知切削力矩M切=50N·m，D=80mm，α=15°，各处摩擦系数均为0.15，安全系数K=1.5，试求拉杆所需之拉力Q。

W

解：

由M切=3F1r1 r=d/2 求得F1=833.3 N 总切削力F=3F1=2500 N 取d=40mm r=20mm

每个卡爪夹紧力W

对于斜楔机构W

8329N

Q1

tan 50.1

tan2tan

可得Q1W(tan2tan)4730N

Q0=3Q1=14191 N Q=1.5Q0=21287 N

1.3对定误差计算

2. 3.