(2025年)機床夾具設(shè)計試題附答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.某軸類零件外圓加工時，采用雙頂尖定位，其限制的自由度數(shù)量為（）。A.3個B.4個C.5個D.6個2.以下哪種定位元件適用于工件以粗基準平面定位？（）A.支承板B.可調(diào)支承C.自位支承D.輔助支承3.夾緊力的作用方向應(yīng)盡量與切削力、工件重力方向（）。A.垂直B.相反C.相同D.成45°角4.加工箱體類零件的平面時，若采用“一面兩銷”定位，其中圓柱銷限制的自由度為（）。A.2個移動B.2個轉(zhuǎn)動C.1個移動+1個轉(zhuǎn)動D.3個自由度5.對刀塊的主要作用是（）。A.確定刀具與工件的相對位置B.提高夾具剛度C.限制工件自由度D.增強夾緊可靠性6.以下夾緊機構(gòu)中，自鎖性能最好的是（）。A.斜楔夾緊機構(gòu)B.螺旋夾緊機構(gòu)C.偏心夾緊機構(gòu)D.鉸鏈夾緊機構(gòu)7.工件以圓孔在短圓柱銷上定位時，可限制的自由度為（）。A.X移動、Y移動B.X移動、Y移動、X轉(zhuǎn)動、Y轉(zhuǎn)動C.X移動、Y移動、Z轉(zhuǎn)動D.Z移動、Z轉(zhuǎn)動8.夾具的制造誤差一般應(yīng)控制在工件相應(yīng)尺寸公差的（）。A.1/2~1/3B.1/3~1/5C.1/5~1/10D.1/10~1/159.加工薄壁套類零件時，為防止夾緊變形，優(yōu)先選用的夾緊機構(gòu)是（）。A.螺旋壓板B.液性塑料夾緊裝置C.偏心輪D.楔塊10.以下不屬于夾具組成部分的是（）。A.定位元件B.夾具體C.動力裝置D.導(dǎo)向元件二、填空題（每空1分，共20分）1.機床夾具的基本功能是__和__。2.六點定位原理中，六個支承點需分別限制工件的__個自由度，其中三個支承點限制__自由度，兩個支承點限制__自由度，最后一個支承點限制__自由度。3.定位誤差由__誤差和__誤差兩部分組成。4.夾緊力的三要素是__、__和__。5.常用的定位元件中，長V形塊可限制__個自由度，短圓錐銷可限制__個自由度。6.夾具的對刀裝置包括__和__，其作用是確定__與__的相對位置。7.輔助支承的作用是__，但不限制__。8.設(shè)計夾緊機構(gòu)時，需滿足__、__、__和__四個基本要求。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述完全定位與不完全定位的區(qū)別，并舉例說明不完全定位的合理性。2.分析過定位產(chǎn)生的原因及危害，設(shè)計中如何避免過定位？3.夾緊力方向的選擇應(yīng)遵循哪些原則？請結(jié)合車削軸類零件外圓的場景說明。4.比較固定支承、可調(diào)支承和自位支承的應(yīng)用場景，各舉一例。5.夾具誤差主要由哪些部分組成？如何控制夾具誤差以保證加工精度？四、分析題（每題10分，共20分）1.如圖1所示（注：假設(shè)圖示為一矩形工件，需加工上表面，要求表面粗糙度Ra1.6μm，平面度0.05mm），采用底面A和側(cè)面B定位，其中底面A用3個固定支承釘，側(cè)面B用2個固定支承釘。試分析該定位方案是否合理，若不合理請指出問題并提出改進措施。2.某套筒零件（內(nèi)孔φ30H7，外圓φ50h6，長度40mm）需在車床上精車外圓，要求外圓對內(nèi)孔的同軸度≤0.03mm。現(xiàn)有兩種定位方案：方案一為三爪卡盤夾持外圓；方案二為心軸定位（心軸外圓φ30h6，與內(nèi)孔間隙配合）。試分析兩種方案的定位誤差，并判斷哪種方案更合理。五、綜合設(shè)計題（20分）設(shè)計一套用于加工如圖2所示（注：假設(shè)圖示為一長方體零件，材料為45鋼，需在立式銑床上銑削頂面，要求頂面與底面的平行度≤0.04mm，表面粗糙度Ra3.2μm，零件尺寸為長120mm×寬80mm×高40mm，底面已精加工）的銑床夾具。要求：（1）確定定位方案（包括定位基準選擇、定位元件類型及數(shù)量）；（2）設(shè)計夾緊機構(gòu)（需說明夾緊力方向、作用點及夾緊元件類型）；（3）設(shè)計對刀裝置（需說明對刀塊類型及塞尺厚度選擇）；（4）繪制夾具結(jié)構(gòu)示意圖（文字描述關(guān)鍵部件位置關(guān)系）。參考答案一、單項選擇題1.C2.B3.C4.A5.A6.B7.A8.B9.B10.C二、填空題1.定位；夾緊2.六；Z移動、X轉(zhuǎn)動、Y轉(zhuǎn)動；X移動、Y移動；Z轉(zhuǎn)動3.基準不重合；基準位移4.大?。环较?；作用點5.4；36.對刀塊；塞尺；刀具；工件7.提高工件剛度；自由度8.夾緊可靠；操作方便；結(jié)構(gòu)簡單；自鎖性好三、簡答題1.完全定位指工件的六個自由度全部被限制，適用于加工要求嚴格、需多方向約束的場景（如箱體孔系加工）；不完全定位指未完全限制所有自由度，但仍滿足加工要求（如銑平面時只需限制Z移動、X轉(zhuǎn)動、Y轉(zhuǎn)動三個自由度）。例如，加工軸類零件的端面時，僅需限制沿軸線移動和繞軸線轉(zhuǎn)動的自由度，其他自由度無需限制，屬于合理的不完全定位。2.過定位由多個定位元件重復(fù)限制同一自由度導(dǎo)致，危害包括定位不穩(wěn)定、工件或夾具變形、甚至無法裝夾。避免方法：①合理選擇定位基準，減少重復(fù)約束；②采用自位支承（如浮動V形塊）消除過定位；③提高定位面和定位元件的精度，使過定位不影響實際效果。3.夾緊力方向原則：①盡量與切削力、重力同向，減少夾緊力需求（如車削外圓時，切削力向下，夾緊力方向也向下，可減小夾緊力）；②垂直于主要定位基準面，保證定位穩(wěn)定（如以底面定位時，夾緊力垂直向下）；③避免工件變形（如薄壁件采用均勻分布的夾緊力）。4.固定支承用于已加工基準面（如精銑平面用支承板）；可調(diào)支承用于粗基準或多品種小批量生產(chǎn)（如毛坯面定位時調(diào)整高度）；自位支承用于非加工面或精度要求低的場合（如工件毛面定位時自動適應(yīng)表面起伏）。5.夾具誤差包括定位元件制造誤差、夾緊機構(gòu)變形誤差、導(dǎo)向/對刀裝置誤差、夾具體安裝誤差。控制方法：①關(guān)鍵定位面精度高于工件基準面1~2級；②夾緊力計算后選擇剛性足夠的元件；③對刀塊與刀具的間隙控制在0.05~0.1mm；④夾具體底面與機床工作臺的接觸面積≥80%，平面度≤0.02mm。四、分析題1.不合理。底面A用3個支承釘可限制Z移動、X轉(zhuǎn)動、Y轉(zhuǎn)動3個自由度；側(cè)面B用2個支承釘應(yīng)限制X移動、Z轉(zhuǎn)動2個自由度（假設(shè)側(cè)面為Y方向），但實際2個支承釘在同一平面只能限制1個移動自由度（X移動），導(dǎo)致Z轉(zhuǎn)動未被限制，屬于欠定位。改進：側(cè)面B改用1個短V形塊或增加1個擋銷限制Z轉(zhuǎn)動。2.方案一：三爪卡盤夾持外圓時，定位基準為外圓，工序基準為內(nèi)孔，存在基準不重合誤差（外圓與內(nèi)孔同軸度誤差），假設(shè)外圓與內(nèi)孔同軸度為0.05mm，則定位誤差≥0.05mm，超過要求的0.03mm。方案二：心軸定位時，定位基準為內(nèi)孔（φ30H7），心軸外圓φ30h6，間隙配合的最大間隙為0.03mm（H7/h6公差：孔+0.021，軸-0.013~0，最大間隙0.021+0.013=0.034mm），基準位移誤差為0.034mm/2=0.017mm（因同軸度誤差與間隙的一半相關(guān)），小于0.03mm。因此方案二更合理。五、綜合設(shè)計題（1）定位方案：以底面為主要定位基準（限制Z移動、X轉(zhuǎn)動、Y轉(zhuǎn)動），采用3個固定支承板（分布在對角和中點）；以左側(cè)面為導(dǎo)向基準（限制X移動、Z轉(zhuǎn)動），采用2個短支承板；后側(cè)面為止推基準（限制Y移動），采用1個擋銷?？傁拗?個自由度，完全定位。（2）夾緊機構(gòu)：夾緊力方向垂直底面（Z方向），作用點在工件中部（避免變形），采用螺旋壓板夾緊裝置（壓板壓在工件上表面兩側(cè)，螺桿通過夾具體固定，螺母手動擰緊，滿足自鎖要求）。（3）對刀裝置：采用直角對刀塊（用于銑平面），對刀塊上表面與工件頂面加工尺寸（40mm）的距離為H=40mm+塞尺厚度（選0.5mm標準塞尺），確保刀具（端銑刀）下切至