2025年夾具設(shè)計(jì)考試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.工件以平面定位時(shí)，若采用3個(gè)支撐釘作為主要定位面，其分布應(yīng)滿足（）A.任意三角形B.等邊三角形C.直角三角形D.與工件形狀匹配的三角形答案：B2.夾緊力的作用方向應(yīng)盡量（）工件剛度最大的方向A.垂直于B.平行于C.傾斜于D.遠(yuǎn)離答案：A3.用于定心定位的V形塊兩斜面夾角通常為（）A.60°B.90°C.120°D.150°答案：B4.不完全定位是指（）A.未限制全部6個(gè)自由度B.允許不限制某些不影響加工精度的自由度C.定位元件數(shù)量少于6個(gè)D.存在重復(fù)定位答案：B5.鉆床夾具中，快換鉆套與襯套的配合通常采用（）A.H7/g6B.H7/h6C.H7/k6D.H7/n6答案：A6.設(shè)計(jì)車床夾具時(shí)，最關(guān)鍵的是保證（）A.夾具與主軸的連接剛度B.定位精度C.平衡性能D.夾緊可靠性答案：C7.計(jì)算定位誤差時(shí)，基準(zhǔn)不重合誤差是指（）A.定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合引起的誤差B.定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合引起的誤差C.定位基準(zhǔn)與測量基準(zhǔn)不重合引起的誤差D.定位基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)不重合引起的誤差答案：B8.氣動(dòng)夾緊裝置中，氣缸直徑的計(jì)算主要依據(jù)（）A.夾緊力大小B.氣源壓力C.行程要求D.空間尺寸限制答案：A9.組合夾具中，用于連接和調(diào)整元件位置的基礎(chǔ)元件是（）A.合件B.支承件C.定位件D.緊固件答案：B10.夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸不包括（）A.夾具與機(jī)床連接部分的尺寸B.工件與定位元件的配合尺寸C.定位元件之間的位置尺寸D.關(guān)鍵元件的制造公差答案：B二、填空題（每空1分，共20分）1.工件在夾具中定位時(shí)，理論上需要限制的自由度數(shù)量由________決定。答案：加工表面的位置精度要求2.自位支撐（浮動(dòng)支撐）在定位時(shí)只限制________個(gè)自由度。答案：13.夾緊裝置一般由________、________和________三部分組成。答案：動(dòng)力源裝置、中間傳力機(jī)構(gòu)、夾緊元件4.定位誤差由________誤差和________誤差兩部分組成。答案：基準(zhǔn)不重合、基準(zhǔn)位移5.V形塊對(duì)中定位時(shí)，定位誤差與工件外圓直徑公差成________比，與V形塊夾角的余弦值成________比。答案：正、反6.銑床夾具的對(duì)刀裝置通常由________和________組成。答案：對(duì)刀塊、塞尺7.車床夾具的平衡方法主要有________和________兩種。答案：加配重塊、加工減重孔8.夾具制造公差一般取工件對(duì)應(yīng)公差的________。答案：1/2~1/39.液壓夾緊裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是________、________，缺點(diǎn)是________。答案：夾緊力大、動(dòng)作平穩(wěn)、需要液壓系統(tǒng)支持10.專用夾具的設(shè)計(jì)步驟通常包括________、________、________和________四個(gè)階段。答案：設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、方案設(shè)計(jì)、總圖繪制、零件圖繪制三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述六點(diǎn)定位原理在夾具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用要點(diǎn)。答案：六點(diǎn)定位原理指用六個(gè)定位支承點(diǎn)限制工件的六個(gè)自由度（三個(gè)平動(dòng)、三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)）。應(yīng)用時(shí)需注意：①完全定位：限制全部6個(gè)自由度，用于加工精度要求高的場合；②不完全定位：根據(jù)加工要求只限制部分自由度，允許不限制不影響精度的自由度；③過定位：多個(gè)定位元件重復(fù)限制同一自由度，需分析是否允許（如提高剛度時(shí)可采用，但需保證定位面接觸良好）；④欠定位：未限制必要自由度，絕對(duì)不允許。2.說明夾緊力作用點(diǎn)選擇的基本原則。答案：①作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件支撐范圍內(nèi)，避免工件變形或位移；②作用點(diǎn)應(yīng)靠近加工部位，減小切削力引起的振動(dòng)；③作用點(diǎn)應(yīng)位于工件剛性較好的位置，防止薄壁件等易變形工件產(chǎn)生夾緊變形；④多個(gè)夾緊點(diǎn)時(shí)，應(yīng)使夾緊力分布均勻，避免局部壓力過大。3.分析鉆套類型選擇的依據(jù)及典型應(yīng)用場景。答案：鉆套分為固定鉆套（與夾具體直接壓配，用于小批量或孔徑≤10mm的場合）、可換鉆套（通過襯套安裝，便于更換，用于中批量生產(chǎn)）、快換鉆套（帶削邊結(jié)構(gòu)，用手柄快速更換，用于同一孔需多工序加工的情況）、特殊鉆套（如斜孔鉆套、深孔鉆套等，用于特殊加工要求）。選擇時(shí)需考慮生產(chǎn)批量、加工工序數(shù)量、孔徑大小及位置精度要求。4.簡述夾具誤差對(duì)加工精度的影響途徑。答案：①定位誤差：基準(zhǔn)不重合和基準(zhǔn)位移引起工件位置誤差；②夾緊誤差：夾緊力過大或作用點(diǎn)不當(dāng)導(dǎo)致工件變形；③導(dǎo)向誤差：鉆套、對(duì)刀塊等導(dǎo)向元件位置不準(zhǔn)確引起刀具偏移；④安裝誤差：夾具在機(jī)床上安裝不牢或找正不準(zhǔn)導(dǎo)致整體位置偏差；⑤制造誤差：定位元件、夾緊元件等關(guān)鍵零件的加工精度不足。5.比較成組夾具與組合夾具的異同點(diǎn)。答案：相同點(diǎn)：均用于提高夾具利用率，減少夾具數(shù)量。不同點(diǎn)：①成組夾具是針對(duì)一組相似零件設(shè)計(jì)的專用夾具，通過調(diào)整或更換部分元件適應(yīng)組內(nèi)不同零件；②組合夾具是由標(biāo)準(zhǔn)元件組裝而成的夾具，用完可拆卸重新組裝，適用于多品種小批量生產(chǎn)；③成組夾具的專用性較強(qiáng)，調(diào)整范圍限于同組零件；組合夾具的通用性更強(qiáng)，可靈活組合滿足多種需求；④成組夾具的設(shè)計(jì)周期較長但使用效率高，組合夾具的設(shè)計(jì)周期短但組裝時(shí)間較長。四、分析計(jì)算題（15分）如圖1所示（假設(shè)圖中為某軸類零件，工件外圓直徑為Φ50h6（0^-0.016），長度L=120mm，需在銑床上加工鍵槽，槽深要求為20±0.1mm，槽對(duì)稱度要求0.08mm），采用V形塊（夾角α=90°）定位，V形塊長度L1=80mm，兩V形塊間距L2=100mm。1.分析該定位方案限制的自由度；2.計(jì)算槽深方向的定位誤差；3.若實(shí)測槽深超差，可能的原因有哪些？答案：1.定位方案分析：V形塊定位外圓時(shí)，限制工件的X、Y方向平動(dòng)自由度（垂直于V形塊對(duì)稱面的兩個(gè)方向）和繞X、Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度（因V形塊長度限制），共限制4個(gè)自由度（假設(shè)工件軸向由擋銷限制Z方向平動(dòng)，繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)由其他元件限制，實(shí)際需結(jié)合具體夾具結(jié)構(gòu)，但本題中V形塊主要限制X、Y平動(dòng)及繞X、Y轉(zhuǎn)動(dòng)）。2.槽深方向定位誤差計(jì)算：槽深方向?yàn)閆方向（假設(shè)工件軸線為Y軸，槽深方向垂直于軸線），定位基準(zhǔn)為工件外圓軸線，工序基準(zhǔn)為外圓下母線（槽深從外圓表面到槽底）?；鶞?zhǔn)位移誤差Δjw=δd/(2sin(α/2))=0.016/(2×sin45°)=0.016/(2×0.7071)≈0.0113mm基準(zhǔn)不重合誤差Δbc=0（工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)均為軸線，通過尺寸鏈轉(zhuǎn)換，槽深20±0.1mm的工序基準(zhǔn)實(shí)際是外圓表面，與定位基準(zhǔn)軸線的距離為R=25mm，因此基準(zhǔn)不重合誤差為0，因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)軸線到外圓表面的距離是固定值，誤差僅由基準(zhǔn)位移引起）總定位誤差Δdw=Δjw=0.0113mm（小于槽深公差0.2mm，滿足要求）3.槽深超差可能原因：①V形塊夾角誤差（如α≠90°）導(dǎo)致基準(zhǔn)位移誤差增大；②V形塊工作面磨損，表面粗糙度變差，影響定位精度；③工件外圓直徑尺寸超差（δd過大）；④夾緊力過大導(dǎo)致工件變形，軸線位置偏移；⑤銑刀磨損或?qū)Φ恫粶?zhǔn)確，實(shí)際切削深度與理論值不符；⑥夾具安裝時(shí)與銑床工作臺(tái)不平行，導(dǎo)致加工深度方向偏移；⑦測量誤差，如千分尺校準(zhǔn)不準(zhǔn)確。五、綜合設(shè)計(jì)題（15分）設(shè)計(jì)一個(gè)用于加工如圖2所示（假設(shè)圖中為齒輪箱蓋，材料HT200，需在鏜床上精鏜Φ80H7孔，孔距要求（150±0.05）mm，孔軸線與底面垂直度0.03mm）的專用鏜床夾具。要求：1.確定定位方案（定位基準(zhǔn)、定位元件及限制的自由度）；2.設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)（類型、結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)）；3.說明導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)要求；4.列出夾具總圖應(yīng)標(biāo)注的主要技術(shù)要求。答案：1.定位方案：定位基準(zhǔn)：選擇底面A（最大安裝面）作為第一定位基準(zhǔn)，限制Z平動(dòng)、X轉(zhuǎn)動(dòng)、Y轉(zhuǎn)動(dòng)3個(gè)自由度；側(cè)面B（與孔距方向垂直的側(cè)面）作為第二定位基準(zhǔn)，限制X平動(dòng)、Z轉(zhuǎn)動(dòng)2個(gè)自由度；端面C（與孔軸線方向垂直的端面）作為第三定位基準(zhǔn)，限制Y平動(dòng)1個(gè)自由度；定位元件：底面采用3個(gè)等高支撐釘（分布成等邊三角形），側(cè)面采用2個(gè)短定位銷（或支撐塊），端面采用1個(gè)可調(diào)支撐釘；限制自由度：完全定位（限制全部6個(gè)自由度）。2.夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：類型選擇：采用液壓夾緊機(jī)構(gòu)（夾緊力大、動(dòng)作平穩(wěn)，適合鏜削加工）；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：在工件上方設(shè)置2個(gè)液壓油缸，通過浮動(dòng)壓頭（球面接觸）壓在工件頂面的工藝凸臺(tái)上；設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①夾緊力方向垂直于底面A，與切削力方向一致；②夾緊作用點(diǎn)落在定位支撐范圍內(nèi)，避免工件變形；③采用浮動(dòng)壓頭補(bǔ)償工件頂面平面度誤差，保證夾緊均勻；④油缸行程需大于工件裝夾高度公差，確?？煽繆A緊。3.導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)要求：采用雙鏜套導(dǎo)向（前導(dǎo)向套和后導(dǎo)向套），導(dǎo)向套與鏜桿的配合為H7/g6（保證導(dǎo)向精度）；導(dǎo)向套長度L≥(1.5~3)d（d為鏜桿直徑），提高導(dǎo)向剛度；導(dǎo)向套與夾具體的配合為H7/n6（過盈配合防止松動(dòng)）；兩導(dǎo)向套的同軸度要求與工件孔同軸度要求一致（≤0.02mm）；導(dǎo)向套應(yīng)設(shè)置潤滑油槽，保證鏜桿運(yùn)動(dòng)