2025年機(jī)床夾具設(shè)計(jì)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)試卷附答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列定位元件中，適用于工件外圓柱面短基準(zhǔn)定位的是（）A.長(zhǎng)V形塊B.短圓柱銷(xiāo)C.半圓套D.短V形塊2.加工套筒類(lèi)零件內(nèi)孔時(shí)，若以工件外圓作為定位基準(zhǔn)，其基準(zhǔn)類(lèi)型為（）A.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)B.工序基準(zhǔn)C.定位基準(zhǔn)D.測(cè)量基準(zhǔn)3.六點(diǎn)定位原理中，限制工件繞X軸、Y軸旋轉(zhuǎn)自由度的定位點(diǎn)應(yīng)布置在（）A.主定位面上B.導(dǎo)向定位面上C.止推定位面上D.任意位置4.夾緊裝置的基本要求中，“自鎖性”主要是指（）A.夾緊力足夠大B.夾緊后外力去除仍能保持夾緊狀態(tài)C.夾緊力方向與切削力方向一致D.夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單5.某工件以一面兩孔定位，若兩定位銷(xiāo)均為圓柱銷(xiāo)，則可能出現(xiàn)的定位問(wèn)題是（）A.欠定位B.完全定位C.過(guò)定位D.不完全定位6.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(cè)量基準(zhǔn)不重合引起的誤差D.定位元件制造誤差引起的誤差7.銑削加工中，為避免夾緊變形，優(yōu)先選擇的夾緊力方向是（）A.垂直于主要定位面B.平行于進(jìn)給方向C.與切削力方向相反D.任意方向8.車(chē)削軸類(lèi)零件時(shí)，若采用雙頂尖定位，其限制的自由度數(shù)量為（）A.4個(gè)B.5個(gè)C.6個(gè)D.3個(gè)9.夾具總圖中，“對(duì)刀-導(dǎo)向元件與定位元件的位置公差”屬于（）A.工件與夾具的位置要求B.夾具與機(jī)床的連接要求C.夾具內(nèi)部元件的位置要求D.切削參數(shù)要求10.下列夾緊機(jī)構(gòu)中，夾緊力最大且自鎖性最好的是（）A.斜楔夾緊機(jī)構(gòu)B.螺旋夾緊機(jī)構(gòu)C.偏心夾緊機(jī)構(gòu)D.鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)二、填空題（每空1分，共10分）1.機(jī)床夾具的基本組成包括定位元件、夾緊裝置、對(duì)刀-導(dǎo)向元件、______和夾具體。2.完全定位是指工件的______個(gè)自由度全部被限制的定位方式。3.定位誤差由______誤差和基準(zhǔn)位移誤差兩部分組成。4.夾緊力的三要素是大小、方向和______。5.工件以平面定位時(shí)，常用的定位元件有支承釘、______和可調(diào)支承。6.過(guò)定位的主要危害是導(dǎo)致工件定位______或夾具變形。7.車(chē)削夾具中，用于保證工件旋轉(zhuǎn)中心與機(jī)床主軸中心重合的元件是______。8.鉆床夾具的導(dǎo)向元件主要是______，用于引導(dǎo)鉆頭或鉸刀。9.夾具精度設(shè)計(jì)時(shí)，一般取工件對(duì)應(yīng)加工尺寸公差的______作為夾具相關(guān)尺寸公差。10.智能化夾具的典型特征包括______、自適應(yīng)調(diào)整和故障自診斷。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述完全定位與不完全定位的區(qū)別，并舉例說(shuō)明不完全定位的合理性。2.夾緊力方向的選擇應(yīng)遵循哪些原則？請(qǐng)結(jié)合銑削加工實(shí)例說(shuō)明。3.分析工件以“一面兩孔”定位時(shí)，為何其中一個(gè)定位銷(xiāo)需設(shè)計(jì)為菱形銷(xiāo)？菱形銷(xiāo)的短軸方向應(yīng)如何確定？4.夾具總圖中需要標(biāo)注哪些主要技術(shù)要求？請(qǐng)列舉5項(xiàng)并說(shuō)明其作用。5.簡(jiǎn)述定位誤差的計(jì)算步驟，并說(shuō)明在什么情況下基準(zhǔn)位移誤差為零。四、分析題（每題15分，共30分）1.如圖1所示（假想圖：工件為階梯軸，大端外圓直徑Φ50h6，小端外圓直徑Φ30h6，長(zhǎng)度分別為80mm和50mm），要求在車(chē)床上加工小端外圓至Φ30h6，端面A（大端端面）的軸向尺寸為130±0.1mm?，F(xiàn)采用三爪卡盤(pán)夾持大端外圓（夾持長(zhǎng)度30mm），頂尖頂緊小端中心孔定位。（1）判斷該定位方案限制的自由度數(shù)量及類(lèi)型；（2）分析可能存在的定位誤差來(lái)源；（3）若實(shí)測(cè)小端外圓徑向圓跳動(dòng)超差，可能的原因是什么？2.某箱體零件（材料HT200）需在立式銑床上加工頂面（寬度150mm，長(zhǎng)度300mm），要求頂面與底面（已加工）的平行度為0.05mm，表面粗糙度Ra1.6μm。擬采用底面及兩個(gè)側(cè)面（已加工）作為定位基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)夾具時(shí)：（1）定位元件應(yīng)如何選擇？說(shuō)明理由；（2）夾緊裝置應(yīng)滿(mǎn)足哪些要求？推薦一種夾緊機(jī)構(gòu)并說(shuō)明原因；（3）若加工中出現(xiàn)頂面平面度超差（0.12mm），可能的夾具設(shè)計(jì)問(wèn)題有哪些？五、綜合設(shè)計(jì)題（20分）設(shè)計(jì)一套用于加工齒輪坯內(nèi)孔（Φ80H7，深度60mm）的車(chē)床夾具，工件材料為45鋼，毛坯為鍛造件，已粗車(chē)外圓（Φ150mm）和端面。要求：（1）確定定位基準(zhǔn)并說(shuō)明選擇依據(jù)；（2）繪制夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（標(biāo)出主要元件：定位元件、夾緊裝置、連接元件）；（3）說(shuō)明夾緊力計(jì)算的關(guān)鍵參數(shù)（需列出公式，不要求具體數(shù)值）；（4）提出提高內(nèi)孔加工精度的3項(xiàng)夾具設(shè)計(jì)措施。答案一、單項(xiàng)選擇題1.D2.C3.A4.B5.C6.B7.A8.C9.C10.B二、填空題1.連接元件2.六3.基準(zhǔn)不重合4.作用點(diǎn)5.支承板6.不穩(wěn)定7.定心元件（或過(guò)渡盤(pán)）8.鉆套9.1/3~1/510.智能傳感三、簡(jiǎn)答題1.區(qū)別：完全定位限制工件全部6個(gè)自由度；不完全定位僅限制部分自由度（≤5個(gè)）。合理性示例：加工平板上的通孔時(shí)，工件在Z軸旋轉(zhuǎn)自由度未被限制（因孔對(duì)稱(chēng)分布），但不影響加工精度，故允許不完全定位。2.原則：①優(yōu)先垂直于主要定位面（保證定位穩(wěn)定）；②與切削力方向一致（減小夾緊力）；③避免工件變形（作用于剛性好的部位）。銑削實(shí)例：加工箱體側(cè)面時(shí)，夾緊力垂直于底面（主要定位面），避免工件因側(cè)面剛性差而變形。3.原因：一面兩孔定位中，兩圓柱銷(xiāo)會(huì)限制工件沿兩銷(xiāo)連心線(xiàn)方向的移動(dòng)自由度（過(guò)定位），菱形銷(xiāo)通過(guò)減少接觸面積消除過(guò)定位。短軸方向應(yīng)與兩銷(xiāo)連心線(xiàn)方向一致，以保留沿該方向的微量移動(dòng)自由度。4.技術(shù)要求：①定位元件與夾具體的位置公差（如定位面平面度0.02mm，保證定位精度）；②對(duì)刀塊與定位元件的位置尺寸（如對(duì)刀塊至定位面距離±0.05mm，控制加工尺寸）；③導(dǎo)向元件與定位元件的平行度（如鉆套軸線(xiàn)與定位面平行度0.03mm，保證孔位置精度）；④夾具與機(jī)床的連接要求（如定位鍵寬度與機(jī)床T形槽配合H7/h6，保證安裝精度）；⑤夾緊裝置的最大夾緊力（如≤5kN，防止工件變形）。5.計(jì)算步驟：①確定工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)；②計(jì)算基準(zhǔn)不重合誤差（工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)的位置公差）；③計(jì)算基準(zhǔn)位移誤差（定位基準(zhǔn)在定位元件上的位置變動(dòng)量）；④定位誤差為兩者的代數(shù)和（同方向相加，反方向相減）。當(dāng)定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)重合（如平面定位時(shí)定位基準(zhǔn)與支承板完全接觸），基準(zhǔn)位移誤差為零。四、分析題1.（1）限制自由度：三爪卡盤(pán)限制工件沿X、Y、Z軸移動(dòng)及繞X、Y軸旋轉(zhuǎn)（5個(gè)自由度），頂尖限制繞Z軸旋轉(zhuǎn)（第6個(gè)自由度），共6個(gè)自由度（完全定位）。（2）誤差來(lái)源：①三爪卡盤(pán)夾持大端外圓的圓度誤差（基準(zhǔn)位移誤差）；②中心孔與頂尖的接觸間隙（基準(zhǔn)位移誤差）；③大端外圓與小端外圓的同軸度誤差（基準(zhǔn)不重合誤差，若工序基準(zhǔn)為大端軸線(xiàn)）。（3）徑向圓跳動(dòng)超差可能原因：頂尖與中心孔接觸不良（如中心孔有毛刺）、三爪卡盤(pán)夾持面與主軸軸線(xiàn)不同軸（夾具制造誤差）、工件裝夾時(shí)大端外圓未找正（操作誤差）。2.（1）定位元件：底面采用3塊支承板（分散載荷，避免毛坯不平影響定位）；側(cè)面采用2個(gè)短圓柱銷(xiāo)（限制沿Y軸移動(dòng)和繞Z軸旋轉(zhuǎn)）。理由：底面為主要定位面，支承板可提高接觸剛度；側(cè)面短銷(xiāo)避免過(guò)定位。（2）夾緊裝置要求：夾緊力足夠（對(duì)抗銑削力）、作用點(diǎn)在剛性好的部位（如箱體加強(qiáng)筋處）、夾緊變形?。ú捎酶?dòng)夾緊）。推薦螺旋夾緊機(jī)構(gòu)（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自鎖性好、夾緊力大）。（3）平面度超差可能原因：支承板平面度差（導(dǎo)致工件安裝傾斜）、夾緊力分布不均（局部壓陷）、夾具與機(jī)床工作臺(tái)平行度超差（銑刀進(jìn)給方向與工件定位面不平行）。五、綜合設(shè)計(jì)題（1）定位基準(zhǔn)：選擇外圓（Φ150mm）和端面（已粗車(chē)）。依據(jù)：外圓為已加工表面，可保證內(nèi)孔與外圓的同軸度；端面作為軸向定位基準(zhǔn)，控制內(nèi)孔深度。（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖：夾具體通過(guò)過(guò)渡盤(pán)與車(chē)床主軸連接，定位元件為短圓柱面（與工件外圓配合H7/h6）和平面支承（限制Z軸移動(dòng)）；夾緊裝置為鉤形壓板（分布3處，均勻壓緊端面）；連接元件為過(guò)渡盤(pán)上的螺栓（與主軸法蘭連接）。（3）夾緊力計(jì)算關(guān)鍵參數(shù)：切削力F（F=KC×ap×f，KC為切