1、IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC第二部分 习题演练第二章 夹具设计基础四、分析、计算题演练1. 自由度分析演练跟据六点定位原理分析图2-1中各定位方案中各个定元件所消除的自由度。解:IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDCIUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC
2、2图2-2为镗销连杆小头孔工序定位简图。定位时在连杆小头孔插入削边定位插销,夹紧后,拔出削边定位插销,就可进行镗削小孔。试分析各个定位元件所消除的自由度。解:IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC3图2-3为滚齿时齿的定位和所用的夹具的简图。根据六点定位原理,试分析各个定位元件所消除的自由度。如果属于欠定位或过定位,清指出可能出现什么不良后果,并提出改进方案。解:4根据六点定位原理,试分析图2-4中各个定位方案中各个定位元件所消除的自由度。如果属于过定位或前定位,请指出可能出现什么不
3、良后果,并提出改进方案。解:IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDCIUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC5图2-5中分别为连杆及圆盘铸件中孔加工的定位方案。铸件两端面均以加工过,其余表面未加工。试分析各定位方案中,各个定位元件所消除的自由度。如果属于过定位或前定位,请指出可能出现什么不良后果,并提出改进方案。解:IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUF
4、SDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDCIUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC2. 定位误差计算演练1有一批工件,如图2-6(a)所示,采用钻模夹具钻削工件上5mm和8mm两孔,除保证图纸尺寸要求外,还要求保证两孔连心线通过60 0 -0.1 mm的轴线,其偏移量公差为0.08mm。现采用如图(b),(c),(d)三种定位方案,若定位误差不得大于加工允差的1/2。试问这三种定位方案是否可行(=90)。IUUQFDPVSTFTVFTFEV
5、DODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC1.解:图(b):O1= = =O2= = =偏移量=图(C):O1 = = =O2= = =偏移量=图(d):IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDCO1=O2= = =偏移量= = =只有图(b)定位方案可行,起定位误差满足要求。5.有一批套筒类工件,以圆孔在圆柱形轴上定位车外圆,如图2-10。要求保证内外同轴度公差为0.06mm。如果心轴圆柱表面与中心孔同轴度公差为0
6、.01mm,车床主轴径向跳动量为0.01mm,试确定心轴的尺寸和公差。(已知圆孔直径为30+0.021 0mm)。解:设工件内孔公差为D;心轴公差为d;配合最小间隙为 ,则已知D=0.021若考虑工件与心轴装配,为方便起见需要最小间隙,则心轴的尺寸和公差选30g6(30-0.007 -0.020)8.一批工件以圆孔(20H7)用心轴(20g6)定位,在立式铣床上用顶尖顶住心轴铣槽。定位简图如图2-13所示。其40h6外圆,20H7内孔及两端面均以加工合格,而且40h6外圆对20H7内孔径向跳动在0.02mm之内。今要保证铣槽的主要技术要求为:(1)槽宽b=12h90 -0.048(2)槽具一端
7、面尺寸为20h120 -0.21IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC(3)槽底位置尺寸为34.8h110 -0.16(4)槽两侧面对外圆轴线的对称度公差为0.10mm。试分析其定位误差对保证各项技术要求的影响。解:逐项分析如下;(1)槽宽尺寸,由铣刀的相应尺寸来保证。(2)尺寸20h12(0 -0.21),其设计基准和定位基准重合,且又是平面定位,故=0。(3)槽底位置尺寸34.8h11(0 -0.16),其设计基准是外圆最低点,而定位基准是圆心,设计基准和定位基准不重合,有基准不
8、重和误差。又图可知,其值为40h6(0 -0.016)公差之半即。由于心轴与定位孔是间隙配合,故有基准误差,其值为最大间隙量:心轴20g6(-0.007 -0.020);孔0H7(+0.021 0)配合最大间隙量为0.021+0.020=0.041又因为定位基准是内孔中心,设计基准是外圆最低点,故外圆对内孔的径向跳动,也会引起基准的位移而产身定位误差为0.02。故 =0.0008+0.041+0.02=0.069(4)槽两侧的理论对称中心线,就是外圆的轴线,是设计基准。定位基准是内孔的轴线。由于外圆对内孔有径向跳动,便是基准不重合误差,引起槽对称中心线的偏移为:IUUQFDPVSTFTVFTF
9、EVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC由于心轴与孔为间隙配合,其最大配合间隙量为基准位置误差,引起槽对称中心线的偏移为:9 工件定位如图2-14所示,若定位误差控制在工件尺寸的1/3内,试分析改定位方案能否满足要求?并绘制简图表示。解:设计基准均为80轴现,起定位误差为:对尺寸8: 对尺寸4:该定位方案达不到要求,应改为如下图所示方案,此时对尺寸8获其定位误差均为:IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC1
10、0在轴上铣一平面,工件定位方案如图2-15所示。试求尺寸A的定位误差。解:已知 11在钻模上加工20+0.045 0mm孔,其定位方案如图216所示。设与工件定位无关的加工误差为0.05mm(指加工时相对于外圆中心的同轴度误差),试求加工后与外圆的最大同轴度误 差为多少?IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC解:设计基准为60外圆的轴线,求加工后孔与外圆的最大同轴度误差,就是求设计基准的最大变动量。即求图中外圆轴线E的定位误差。+加与定位无关的加工误差。14加工如图2-19(a)所示
11、零件,以加工好底面,侧面及大孔20+0.023 0mm本工序加工二孔10+0.05 0mm,保证尺寸30+ -0.05mm及两孔中心连线与A面平行度为0.1/100mm,若定位误差控制在公差的1/3时,试分析计算图示三种定位方案的定位误差,并确定哪种定位方案可行。IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC解:图(b)对尺寸30及25来说,设计基准为20孔的轴线,设计基准和定位基准重合,但因销和孔为间隙配合,故有基准位置误差。对于两孔中心连线与A面平行度方面的定位误差,按下图连接O1O2,
12、并假象成一面二销定位,求其角。IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC当A面与20孔距离为最小时,而夹具上圆柱销与支承钉距离为最大时,间隙为 ,此时绕O1顺时针转,反之逆时针转。平行=图(c)对于尺寸25来说设计基准和定位基准重合,应有配合间隙,故有基准位置误差。对于尺寸30来说,设计基准为20孔轴线,而定位基准为A面,设计基准和定位基准不重合,而定位基准位已加工过的平面,其基准位置客人为0,因此对于平行度来说,基准重合。因此 平行=0图(d)对于尺寸25来说,设计基准和定位基准重合,
13、虽然有配合间隙存在,但因工件A面的定位元件始终使工件20孔壁与圆柱心轴下母线接触。因此在尺寸25方向,设基准变动量为:25=0对于尺寸30来说,也由于20孔壁始终与圆柱心轴下母线接触,因此在尺寸30方向的审计基准变动量为最大配合间隙的一半。30=对于一批各种不同孔径的圆孔和各种不同直径的圆柱销相配而言,最小间隙始终是不变的常量。这个数值,可以在调整刀具体尺寸是预先加以考虑,则最小间隙的影响便可消除。因此最后得出的定位误差为:30=IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC对于平行度来说,
14、设计基准和定位基准重合。因此平行=03. 夹紧力装置及夹紧力计算演练1.有一批轴类铸坯,与打中心孔,为了提高中心孔与铸呸外圆的同轴度,采用定心定位法方案。图2-22为夹具的示意图。示分析该夹具夹紧方案是否合理,若有不合理之处,应如何改进?解:由于铸坯存在较大的不柱度误差,纵长方向的直径误差造成一头夹住一头夹不住,横截面形状的误差造成定心的双V形块底内装置只能三点接触,造成夹紧不可靠。针对上述问题作如图的改进方案。IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC第三章 机械加工精度四、 分析、计
15、算题演练影响加工精度因素及其分析演练图3-1所示工件钻孔时,若因钻孔部位壁薄,可能会产生怎样的加工误差为什么?解:钻工时,由于工件呈悬臂状且壁薄,刚度差,在切削力作用下一变形。加工后,工件产生弹性恢复,是上下孔产生不同轴度误差。IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC2拉削一批齿轮呸的内孔(图3-2a),或拉削一批薄板零件的孔(图3-2b),试推想加工表面可能会出现怎样的几何形状误差并提出相应的改进措施?解:IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOU
16、DPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC1)由于工件的孔壁沿轴向不均匀(左端薄,右端厚),拉销是径向受力变形,沿轴向也是不均匀的,左端变形大,右端变形小,所以加工后孔有锥度偏差,右端孔径小,左端孔径大,因此必然影响齿轮孔装配时与轴的配合精度。为减少孔的锥度误差,可把孔做成阶梯孔,即左端薄壁处孔稍大,不拉削,装配时不与轴配合。(2)加工后孔近似于椭圆状,产生圆度误差。由于孔沿圆轴各点的壁厚不均匀,b处最薄,在拉削力作用下沿径向变形大,实际切削量变少,且加工后弹性恢复较大,因此加工后,bb尺寸小了,孔成为扁圆状。(bb解:由于工件的刚性差,夹紧时工件因变形称腰鼓形。
17、磨削时,工件中部的余量加大。多磨除去,磨至尺寸要求后卸下工件。因弹性恢复,工件呈鞍形。4在外圆磨床上磨削薄壁套筒,工件安装在夹具上,当磨削外圆至图纸要求的尺寸(合格),卸下工件后发现工件外圆呈鞍形,试分析造成此项误差的原因?解:IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC精镗连杆大小头孔时,工件的主要定位面示连杆的端面。若精磨连杆端面时,因端面不平,夹紧是连杆细长的杆身将变形而被压平,压平后,镗孔的孔距及两孔平形度虽然是准确的,但松开后因工件产生弹性恢复,引起两孔不平行。5当龙门刨床床声导
18、轨不直时,加工后的工件会成什么形状?(1)当工件刚度很差时;(2)当工件刚度大时;解:(1)当工件刚度很差时,工件在切削力作用下产生相应的变形,加工后的平面是平直的。(2)当工件刚度很大是,工件几乎不变形导轨不直误差直接复印到加工表面上,加工后的平面呈中凹。6. 在卧式镗床上加工工箱体孔,若只考虑镗杆刚度的影响,试在图3-6中画出下列四中镗孔方式加工后孔的几何形状,并说明为什么?(a)镗杆送进,有后支承;IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC(b)镗杆送进,没后支承;(c)工作台送进
19、;(d)在镗模上加工。IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC解:(1)镗杆送进,由后支承;鞍形孔。(2)镗杆送进,没后支承;喇叭孔。(3)工作台送进;圆柱孔。7在内圆模床上加工盲孔时,若只考虑摸透的手里变形,试推想孔表面可能产生怎样的加工误差?IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC解:加工后孔有锥度,如图所示,孔径内小外大,这是因为磨头刚性小,加工时受力变形大;在磨孔外端时
20、,砂轮与工夹接触面积小,径向力小,变形小则磨除量较多,因此孔的尺寸较大。2.加工误差的综合分析演练2在车床的三抓卡盘上精镗一批薄壁套筒的内孔,工件已50h7定位,用调整法加工,试分析影响镗孔的尺寸,几何形状,即孔对已加工外圆46h7的同类度误差的主要因素有哪些项目?并分析指出这类因素产生的加工误差的性质属于哪一类?IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC解:影响孔径尺寸精度的因素:(1)镗刀的尺寸调整误差常值系统误差(2)镗刀的磨损变值规律性误差(3)套筒的均匀热变形(加工后孔缩小)常
21、值系统误差影响孔几何形状精度的因素:圆度误差:(1)薄壁套筒的夹紧变形随机误差(2)车床主轴的径向跳动常值系统误差圆柱度误差:(1)机床导轨的几何误差(纵导轨在水平面不直;前后导轨扭曲;纵刀轨与机床主轴不平行)常值系统误差(2)机床主轴的摆动常值系统误差(3)工件的刚度在纵向变化引起变形不均匀常值系统误差影响孔40H7对外圆46H7的同轴度误差的因素:(1)基准不符误差(46h7与50h7的同轴度误差)随即误差(2)工件外圆50h7的形状误差引起工件安装误差随机误差(3)三抓卡盘的制造和安装误差常值系统误差第四章 尺寸链四、 分析、计算题演练IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTF
22、DFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC一 工艺过程尺寸链演练1在普通车床床上按调整法加工一批零件。如大端面1加工好了,现已它为定位基准加工小端面3及台肩面2。试求:按极值法计算工序尺寸A 1,A 2及其上下偏差?解:(1)按加工过程画尺寸链计算图,图中40+0.2 0是间接保证的尺寸,因为封闭环。按极值法求A2的极限尺寸。故A2应按100 -0.1mm标注。(2)当封闭环的公差缩小了(从0.2改为0.1),且只等于其中一个组成环(A1)的公差,为不产生废品,应提高其工序精度,即压缩两个组成环的公差。计算组成环的平均尺寸(算术平均值)I
23、UUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC计算组成环的公差 已知 按等公差法求组成环的平均差( )对称偏差为故工序尺寸若片差按单项入体分布应标注 2图4-2(a)为轴套零件图,(b)为车削工序图,(c)为钻工时三种定位方案的加工简图。钻孔时为保证设计尺寸10+ -0.1,试计算三种定位方案的工序尺寸(A11, A22 , A33)IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC解:方案一:
24、 定位基准与设计基准重合,设计尺寸直接获得。方案二: 设计尺寸 是间接获得的,应为封闭环,其工艺尺寸链见图(a)方案二:IUUQFDPVSTFTVFTFEVDODPVSTFDFOUFSDPOUFOUDPOUFOUGJMFKTQ JUFNJEECDBFEFEBBFGGDC基 本 尺 寸增 环减 环18-8+0.05+0.05-0.100封闭环 10 +0.010 -0.10从表中可见方案三:设计尺寸 是间接保证的,应为封闭环,其工艺尺寸链见图(b)按公式计算 A3=38-8-10=20mm; ; 所以 3图4-3为轴套孔零件,在车床已加工号外援,内孔及各面,现需在铣床上现出右端槽,并保证尺寸50-0.06及26+ -0.2,求试切调刀时的度量尺寸H,A及其上下偏差?