《智能制造現(xiàn)代夾具設(shè)計》習(xí)題參考答案 劉顯龍 - 項目1-3 認識夾具-塑膠模仁智能制造夾具設(shè)計

項目一認識夾具任務(wù)實施引導(dǎo)問題1夾具圖1夾具圖2夾具圖3夾具圖4引導(dǎo)問題21夾具圖虎鉗 虎鉗是車間最常見的夾具它可夾緊工件實現(xiàn)工件的挫、鋸鏟刮等鉗工工作也可安裝在銑床工作臺上通過它夾緊工件輔助完成工件的銑削。夾具圖三爪卡盤 三爪卡盤是車床上使用最多的夾具通過它夾緊工件，完成工件的削。夾具圖刀柄 刀柄是銑床上使用最多的夾具刀具通過它安裝在銑床主軸上。\h﹑正齒輪﹑螺旋正齒輪﹑阿基米德螺線凸輪等的加工工作引導(dǎo)問題31虎鉗：屬于通用夾具、手動夾具三爪卡盤：屬于通用夾具、車床夾具、手動夾具刀柄：專用夾具、銑床夾具、手動夾具分度頭：屬于通用夾具、手動夾具項目二鍵槽銑削夾具設(shè)計任務(wù)一工件定位方案設(shè)計引導(dǎo)問題圖例工件定位基準(zhǔn)工件下表面工件下表面和圓柱面圖例工件定位基準(zhǔn)工件下表面工件下表面和圓柱面工件中心軸引導(dǎo)問題大家學(xué)習(xí)理解六點定位基本原理，圍繞圖2-5工件分析討論以下問題：圖2-5自由度分析1）工件定位采用哪種接觸類型？（請在下面對應(yīng)選項內(nèi)打勾）1、點接觸；2、線接觸；3、面接觸。2）工件是否完全定位？（請在下面對應(yīng)選項內(nèi)打勾）答案：是；否。3）工件具有幾個自由度？（請在下面對應(yīng)選項內(nèi)打勾）1、一個；2、兩個；3、三個；4、四個；5、五個；6、六個。引導(dǎo)問題定位基準(zhǔn)可以是工件上的點、線、面，定位基準(zhǔn)面專指工件上用于定位的面引導(dǎo)問題2-9圖2-9電永磁盤111、0個；2、一個；3、兩個；4、三個；5、四個；6、五個；7、六個。2工件的主要定位基準(zhǔn)面、導(dǎo)向定位基準(zhǔn)面和止推定位基準(zhǔn)面分別是什2么？主要定位基準(zhǔn)面：工件下表面 導(dǎo)向定位基準(zhǔn)面：工件上與兩個定位圓柱接觸的面 止推定位基準(zhǔn)面：工件上與一個定位圓柱接觸的面3磁盤表面約束了工件的哪幾個自由度？（請在下面對應(yīng)選項內(nèi)打勾）3、?；2、?；3?；4廣；5廣；?。4定位元件2、3約束了工件的哪幾個自由度？（請在下面對應(yīng)選項內(nèi)打4勾）、?；2、?；3?；4廣；5廣；?。5 1約束了工件的哪幾個自由度？（請在下面對應(yīng)選項內(nèi)打勾）、?；2、?；3?；4廣；5廣；?。引導(dǎo)問題仔細閱讀定位誤差產(chǎn)生原因，思考問題：1當(dāng)工件直徑在公差??范圍內(nèi)變化時工件定位基準(zhǔn)在Z軸方向上產(chǎn)生變化值是 ??/?? ？槽鍵工序尺寸L也因此產(chǎn)生變化，變化值是：1？2產(chǎn)生變化，因此，要避免產(chǎn)生定位誤差，我們要從基準(zhǔn)面制造誤差，定位元件制造和定位元件與基準(zhǔn)面配合間隙三個方面著手考慮。2引導(dǎo)問題2-36A1A面定位銑加工缺口，保A2。圖2-1工件圖樣1在圖中指出工件的定位基準(zhǔn)和尺寸A2的工序基準(zhǔn)。12定位基準(zhǔn)和尺寸工序基準(zhǔn)是否重合（重合，不重合）？23是否存在基準(zhǔn)不重合誤差（是，否）？如果存在基準(zhǔn)不重合誤差，則??=??1？34是否存在基準(zhǔn)位移誤差（是，否）？如果存在基準(zhǔn)位移誤差，則4??= ？大家分析討論，回答以下問題：1基準(zhǔn)不重合誤差產(chǎn)生的必要條件是什么？1工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合 2基準(zhǔn)位移誤差產(chǎn)生的必要條件是什么？2工件存在制造誤差 3什么情況下會產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差？3 1、工件定位基準(zhǔn)面或定位元件存在制造誤差；2、工件定位基準(zhǔn)面與定元件間存在配合間隙 引導(dǎo)問題1在圖上分別指出定位基準(zhǔn)和工序尺寸（20±0.15mm）的工序基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)是B面，工序基準(zhǔn)是A 面。12（20±0.15的工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)是否重合（重合，不重合）。23是否存在基準(zhǔn)不重合誤差（是，否）？如果存在基準(zhǔn)不重合誤差，則??=0.28？34是否存在基準(zhǔn)位移誤差（是，否）？如果存在基準(zhǔn)位移誤差，則??=40 ？5此工件的定位誤差D=0.28 ?56定位誤差D是否大于工序尺寸（20±0.15mm）公差的1/3？（是、6否）7此定位方案是否滿足要求？（是、否）（參考拓展知識：加工誤差7的組成）8如果不滿足要求，應(yīng)該如何改進？將改進方案記錄下來。81、以A面作為定位基準(zhǔn)，讓工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)統(tǒng)一2、將尺寸40的精度要求提高，其公差帶寬度≤0.13、將尺寸20的精度要求降低，其公差帶寬度≥0.3以上3個要求，滿足其中一個即可。22-42H3的定位誤差各是多少?引導(dǎo)問題1在圖上指出工件的定位基準(zhǔn)。12H3的工序基準(zhǔn)。23H3是否存在基準(zhǔn)不重合誤差，如果存在，計算出誤差。34H3是否存在基準(zhǔn)位移誤差，如果存在，計算出誤差。456H3的定位誤差。2-15中。56表15定位誤差分析計算工序尺寸定位基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)基準(zhǔn)不重合誤差B基準(zhǔn)位移誤差△W定位誤差△DH1軸套中心軸軸套外圓下母線12????32??H2軸套中心軸00H3軸套外圓上母線12??32??任務(wù)實施一、工件加工工藝分析引導(dǎo)問題1大家討論分析，工件鍵槽有哪些重要尺寸？把分析結(jié)果記錄在下方。重要尺寸有：140 、40.5+0.02?0.043 ?0二、工件定位方案設(shè)計1、確定工件需要約束的自由度引導(dǎo)問題2序號鍵槽公差序號鍵槽公差影響公差的自由度1140?0.043?廣240.5+0.02?0?廣32、確定夾具定位元件引導(dǎo)問題3根據(jù)引導(dǎo)問題2的分析結(jié)果，大家共同設(shè)計定位方案，并完成下表的填寫。序號需要約束的自由度定位元件類型定位元件型號規(guī)格備注1廣、?、?廣V型塊（1個）V型塊N55JB/T8018.1?1999233、分析夾具定位精度引導(dǎo)問題412夾具是否存在基準(zhǔn)不重合誤差（是，否）？夾具是否存在基準(zhǔn)位移誤差（是，否）？123計算夾具的定位誤差，分析定位方案的可行性，將計算結(jié)果記錄在下表3中。序號基準(zhǔn)不重合誤差??基準(zhǔn)位移誤差??定位誤差??定位誤差是否大于該方向尺寸公差的??方向1[?0.009?（?0.034）]/2=0.0125[?0.009?（?0.034）]/2sin45=0.01770.03是，否方向20是，否方向3是，否結(jié) 論該定位方案是否滿足工件加工要求（是，否）？說明：鍵槽寬度方向的定位公差通過機床精度保證，在這里不用考慮4、定位方案的調(diào)整優(yōu)化4任務(wù)二鍵槽銑削夾具夾緊方案設(shè)計引導(dǎo)問題第一步：確定楔塊、工件、夾具體的材質(zhì) 第二步：確定楔塊與工件、楔塊與夾具體間的摩擦系數(shù) 第三步：根據(jù)tan?=?公式，計算的摩擦角 第四步：計算斜楔升角α 第五步： 引導(dǎo)問題大家分析討論普通螺旋夾緊機構(gòu)、快速螺旋夾緊機構(gòu)和偏心夾緊機構(gòu)的優(yōu)、缺點及共同點，將討論結(jié)果填入下表序號夾緊機構(gòu)共同點優(yōu)點缺點1普通螺旋夾緊機構(gòu)能產(chǎn)生較大的夾緊力，且操作方便，工作可靠結(jié)構(gòu)簡單效率較低2快速螺旋夾緊機構(gòu)效率高結(jié)構(gòu)較復(fù)雜3偏心夾緊機構(gòu)操作迅速、方便結(jié)構(gòu)較復(fù)雜引導(dǎo)問題序號夾緊裝置品牌序號夾緊裝置品牌型號規(guī)格使用場合123456引導(dǎo)問題1夾緊力與切削力、重力反向的鉆模不合理，夾緊力方向與工件重力、垂直切削力方向相反，導(dǎo)致需要較大的夾緊力引導(dǎo)問題2方案合理，夾緊位置范圍較大，能減小所需要夾緊力大小，懸空部分有支撐，不會導(dǎo)致較大變形量不合理，夾緊位置范圍較小，需要較大夾緊力不合理，夾緊力作用在懸空部位，會導(dǎo)致工件產(chǎn)生較大變形引導(dǎo)問題3大家分析討論下圖兩種夾緊方案，哪個方案較合理，為什么？將討論結(jié)果記錄下來。a方案合理，b方案由于夾緊力在高度方向與定位支撐釘不在同一水平上，會使工件產(chǎn)生側(cè)傾力，影響工件定位精度引導(dǎo)問題4b)a方案合理，b方案的夾緊力作用點沒有支撐，會導(dǎo)致工件產(chǎn)生側(cè)傾力任務(wù)實施一、確定夾具夾緊力方向引導(dǎo)問題1根據(jù)任務(wù)一確定的定位方案，大家討論分析，確定工件夾緊力的方向，將討論結(jié)果填入表中。序號夾緊力方向選擇依據(jù)1垂直于工件端面，與工件中心軸平行防止工件加時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)2垂直于鍵槽底面防止工件加工時，在切削力作用下工件外圓表面與V型槽接觸不好3夾緊力方向二、確定夾具夾緊力作用點引導(dǎo)問題2序號夾緊力作用點描述作用點選擇依據(jù)1序號夾緊力作用點描述作用點選擇依據(jù)12345夾緊力作用點示意圖三、夾緊裝置設(shè)計引導(dǎo)問題31（手動，氣動，液壓）。123設(shè)計夾緊裝置的傳力機構(gòu)，建立傳力機構(gòu)三維模型。設(shè)計夾緊機構(gòu)的夾緊元件，建立夾緊元件的三維模型。23四、夾具對定方式及元件設(shè)計引導(dǎo)問題41設(shè)計夾具底平面的結(jié)構(gòu)形式，建立夾具體三維模型。12233五、對刀裝置設(shè)計引導(dǎo)問題5確定對刀塊的形狀，安裝位置及聯(lián)接固定方法，建立對刀塊及聯(lián)接緊固件的三維模型項目三塑膠模仁智能制造夾具設(shè)計（參考答案）任務(wù)一夾具基本信息和要求分析任務(wù)實施引導(dǎo)問題1模仁在 或數(shù)控機床） 設(shè)備上完成加工在三坐標(biāo)測量儀設(shè)備上進行3D檢測，在火花機設(shè)備進行放電加工。模仁的生產(chǎn)過程是這樣的：備料階段，技術(shù)人員將毛坯安裝在托板 ，并完成 工件 信息輸入，然后放入 自動化立體倉庫 待加工。模仁自動化加工階段，機器人將模仁從自動化立體倉庫 中取出，放入CNC 中進行銑削加工加工完后機器人 再將模仁從CNC 中取出，再放入自動化立體倉庫 中。3D檢測時機器人將模仁從自動化立體倉庫取出放入三坐標(biāo)測儀中中，檢測完后機器人將模仁取出，放入自動化立體倉庫 中；放電加工時，機器人將模仁從自動化立體倉庫取出，放入火花機機器人在模仁智能制造過程中，模仁經(jīng)過了兩 種加工設(shè)備，在這些設(shè)備中，模仁是通過 零點卡盤 進行夾緊定位？引導(dǎo)問題2請大家分析討論，在塑膠模仁智能制造過程中，為了抓取隨行托板，機器人未端和隨行托板上分別安裝了什么部件？機器人抓取引導(dǎo)問題3RFID電子標(biāo)簽，其RFID掃描槍讀取。任務(wù)二塑膠模仁機床夾具設(shè)計任務(wù)描述相關(guān)知識引導(dǎo)問題（除本教材所提到的品牌HWR找出兩個以上的零點定位系統(tǒng)使用案例，將零點定位系統(tǒng)的使用場景，使用方法描述出來使用案例一使用案例二引導(dǎo)問題表3-6中列出了多種卡盤使用方式，每種使用方式的卡盤數(shù)量和排列方式都不同，請大家思考，決定卡盤數(shù)量和排列方式的因素是什么？引導(dǎo)問題3-6所示卡盤是通過鋼球銷緊拉釘，請大家觀察其它品牌的卡盤，了引導(dǎo)問題參考答案：三坐標(biāo)測量儀出工件原點測出來后，它自動把測量數(shù)據(jù)上傳到MES系統(tǒng)中，MES系統(tǒng)再將測量數(shù)據(jù)傳送到各加工設(shè)備，因此，要實現(xiàn)這種效果，首先要實現(xiàn)各設(shè)備相互通信，然后應(yīng)用MES系統(tǒng)完成信息的傳遞，涉及的技術(shù)包括物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、軟件技術(shù)一、任務(wù)實施引導(dǎo)問題1VMC850Q的加工中心的功能、特點、及工作空間，將查詢結(jié)果記錄下來。VMC850Q立式加工中心采用立式框架布局,，高剛性人字型立柱，倒梯形主軸箱,低重心、高剛性床身，三軸滾柱導(dǎo)軌，;整機結(jié)構(gòu)簡潔緊湊，占地面積小，利于組裝自動線;銑床最大切削工件尺寸： 850×500×540mm 引導(dǎo)問題2（AMF的產(chǎn)品相關(guān)信息，學(xué)生也可查詢其它品牌的產(chǎn)品信息）SCHUNKVBZeroClamp等 ；深入了解的品牌名稱： 德國AMF 該品牌的主要產(chǎn)品種類有安裝型零點帶防塵蓋法蘭零帶傳感器、安裝型零點定位器、自動化專用零點定位器、2單元零點定位系統(tǒng)4單元零點定位系統(tǒng) 該品牌零點定位系統(tǒng)特點： 能實現(xiàn)自動除塵、間隙檢測、鎖緊檢測 定位精度高（0.005mm）參考網(wǎng)址：\h引導(dǎo)問題3（件安裝要求，工作臺大小能滿足托板安裝要求，卡盤大小、數(shù)量滿足工件完全定位要求及切削受力要求）（長×寬×高166×396×20（銑床上安裝的卡盤個數(shù)：2 火花機上安裝的卡盤個數(shù)：2 參考網(wǎng)址：\h引導(dǎo)問題5EDMEDM（提2-62-8，2-9）引導(dǎo)問題62-8AMFK20卡盤）1為托板選擇合適的拉釘。零點定位銷1 個，鎖緊定位銷0個，單向定位銷 1個；12畫出拉釘?shù)钠矫娌贾脠D。2塑膠模仁機床夾具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計引導(dǎo)問題7根據(jù)下面提示，完成下列工作任務(wù)，并提出夾具結(jié)構(gòu)方案：設(shè)計工件夾緊受力點和夾緊力方向（畫出示意圖）M8（）確定驅(qū)動方式（1、手動；2、氣動；3、液壓；4、電動。）設(shè)計中間遞力機構(gòu)（畫出示意圖）（因為工件通過螺釘固定在托板上，因此沒有中間遞力機構(gòu)，如果是其它方式，則需要中間遞力機構(gòu)）遞力機構(gòu)示意圖遞力機構(gòu)示意圖5機床夾具與各設(shè)備的定位固定方式設(shè)計參考答案：51工件可通過螺釘直接固定在托板上（也可通過其它快換方式固定在托板1上）2托板通過零點卡盤固定在機床、火花機及三坐標(biāo)測量儀的工作臺上2小提示：1工件拆裝是否方便；123工件與工件托板如何連接固定；工件托板能否重復(fù)利用。23引導(dǎo)問題8大家分析討論：工件在工件托板上要準(zhǔn)確定位嗎，為什么？引導(dǎo)問題9CREO、UGSolidworksl任務(wù)三塑膠模仁搬運方案設(shè)計任務(wù)實施1. 塑膠模仁機床夾具修改方案設(shè)計及機器人手爪選擇引導(dǎo)問題1EDM表3-1自動化生