铣键槽有三项要求，宽16mm可由刀具保证；对称度0.03mm的设计基准是内孔A，
φ32?0.030mm深度540mm?0.14mm下母线，主要验算这两项的定
设计基准是外圆φ60?0.10位误差。
图5-79 b）中是外圆用V型铁定位：
1） 由于V型铁的对称性，设对刀具时刀具中截面对准了V型铁的对称中心，则产生键槽对孔中心的对称度误差，仅是内孔与外圆的同轴度误差φ0.02mm,因此会产生△对称=0.01mm
2) 键槽深度的定位误差可直接按公式计算，参见p。289，
?11?CH1??~? (0.14)
?35?所以该方案的定位误差收合格的。
图5-79 c）中是内孔用φ32?0.03mm心轴定位:
1)心轴水平放置，虽然心轴与孔有间隙，在自重作用下孔中心与心轴中心自然在同一个垂直面内，若无对刀误差，则△对称=0
2）如图c所示；分析：定位误差为下母线在L方向上的最大变动量。夹具制造后，对刀块（槽底）与心轴中心距离L1不会变动，所以不会影响L的变动。影响L变动的是心轴中心到外圆下母线这一段L2,其原因有心轴与孔的配合间隙；内孔中心到外圆中心的同轴度；以及外圆半径。
L2max的情况下间隙最大，孔中心下移最大；外圆中心在孔中心下方；以及外圆半径最大时：
L2min的情况下，孔中心下移最小；外圆中心在孔中心上方；以及外圆半径最小时：
所以CL2?L2max?L2min?0.095
?11?显然CL2??~?（0.14），该定位方案，定位误差超差，不合格。
?35??0.01图 c
图5-79 d）设铣键槽左右位置由对刀块确定，对刀块的左右位置有标准外圆尺寸
φ59.95±0.05mm确定（此方案可减少定位误差），即刀具中截面对准了
φ59.95外圆中心：此时，铣槽对内孔中心的对称度的影响因素有：外圆尺寸变化影
响外圆中心的左右位置，内孔中心与外圆中心的同轴度影响内孔中心的左右位置。槽中心对于孔中心偏左的情况是：外圆最小，中心右移；内孔中心对外圆中心右移：
△定=外圆半径对于标准外圆半径半径的差+内外同轴度之半=然它已超出图纸上关于对称度的要求。
2)对54?0.14mm要求的验算：
00.05显?0.01?0.035，
2由于该定位方案是以外圆下母线为定位基准，与设计基准重合，所以△定=0 总体上看，此方案是一项要求合格，另一项要求不合格。所以不合格。 上述三种方案中，仅图5-79 a）方案是精度满足要求的合格方案。 15．图5－80所示齿轮坯的内孔和外孔已加工合格，即d?80?0.1mm，D?350?0.20?0.025mm。
现在插床上用调整法加工内键槽，要求保证尺寸H?38.50mm。忽略内孔与外圆同轴度误差，试计算该定位方案能否满足加工要求？若不能满足，应如何改进？
图5-80
设键槽底的位置由进给最终位置是确定的，则H由槽底到孔中心为H，和孔中心到
1空下母线H2(D)组成，外圆用V型定位，其尺寸变化随孔中心变化，产生CH1，孔半
2径变化产生CH2，所以 CH?CH1+CH2?CH1?edа2sin2?CD0.10.0025 ??1222×2由于d和D同时做大或同时做小的概率小，因此此方案较为合格。
16． 指出图5－81所示各定位、夹紧方案及结构设计中不正确的地方，并提出改进意见。
图 5—81
图5—81 a）：三爪卡盘装夹长度稍长，应短一些，限制2个自由度较为合适。图示状况而言容易使工件弯曲变形，加工后工件不直。
图5—81 b）；右边夹紧力没有对准左边支撑钉，没有“点对点”使工件右端抬高，破坏底面定位。
图5—81 c）：两圆柱面用两个固定V型铁定位是过定位，实际上也是难以实现的，应改其中一个为移动V型铁，并实现工件的夹紧。图示的夹紧力FW虽然它是垂直主基准的，但它会影响到上表面的铣削加工，不可以。
图5—81 d）：钻套与夹紧在同一个构件上，夹紧力的反作用力使构件变形，影响钻套的导向精度，应与夹紧机构分离；就夹紧来说，台阶平面两处夹紧采用此方案，若此台阶平面均经过加工，位置关系较为精确，可将其中一个改为可调整机构，可以实现两处的均衡夹紧。如台阶平面未经加工，位置不准确，则此方案难以实现两处的均衡夹紧。此情况下，两处夹紧元件应设计成可浮动一个元件。
17． 阶梯轴工件的定位如图5－81所示，欲钻孔O，保证尺寸A。试计算工序尺寸A
的定位误差。
图 5—82
分析：设小孔中心由钻套确定，夹具完成后，钻套中心不变，即即O点不变。A由O到小圆柱中心A1和小圆柱中心到其下母线A2组成。A1生物变化是由外圆固定心和两圆柱同轴度影响的；A2的变化是由小圆柱半径变化产生的。
18． 工件的定位如图5－83所示，加工C面，要求C面与O1O2平行。工件一端圆柱d1用120°V型块定位，另一端d2定位在支承钉上。已知d1?50?0.15mm，d2?50?0.20mm，中心距为L＝800?0.1500mm。试计算其定位误差。
图5—83 图5—83 a
由图5—83 a）分析的，计算一种情况即可，d1max和d2min时：
左边是V型铁定位，d1为标准尺寸时中心O1 ，d1为最大d1max时中心为?2，其大小为
C1?Td/2，右边是支撑钉，影响O2的位置的是d2的半径， ?2sin2C2?O2?2=Td2/2
Td1参见上图可知：C??tgC??C1?C2?Lmin4sin?2Lmin?Td22
平行度误差也写成 ?C1?C2?:Lmin
19． 图5－84所示为柴油机顶柱套筒铣槽工序的定位简图。已知
D1?250?0.013mm，
d1?25?0.009mm0，
D2?100?0.009mm，
d2?10?0.019mm图 5—84
?0.013，L?40?0.05mm。试计算该定
位方案能否满足加工的槽与两孔中心连线间成角度α＝45°±10ˊ的要求。
参见
p.290 一面两销定位时的转角误差公式：
????D1max?d1min?D2max?d2min?/2Lmin??25.013?24.991?10.009?9.981?/2?39.95 220．工件装夹如图5－85所示，欲在φ60±0.01mm的圆柱工件上铣一平面，保证尺寸
h＝25±0.05mm。已知90°V型块所确定的标准工件(φ60mm)的中心距安装面为45±0.003mm，塞尺厚度S＝0.002mm。试求：①当保证对刀误差为h公差(0.1mm)的三分之一时，夹具上安装对刀块的高度H应为多少？②工件的定位误差为多少？
图 5—85 图 5—85 a
如图5—58 a ，按装配尺寸链解：25±0.05为封闭环，其公差应为所有组成环公差之和：
2×0.05=（0.003+0.002+0.015+ CH）×2
所以CH=0.03
封闭环上偏差=增环上偏差之和-减环下偏差之和：
0.05=+CH+0.002+0.015-（-0.003）
所以+CH=0.03
同理：
-0.005=-CH-0.002-0.015-0.003
所以-CH=-0.03 45+25=H+3 所以H=67
所以H±CH=67±0.03
φ60?0.01在V型铁上定位，其中心的变动量为： 2)定位误差：外圆
21． 夹紧装置如图5－86所示。如外力Q＝150N，L＝150mm，螺杆为M12×1.75，D＝40mm，d1＝10mm，
l1＝l2＝100mm，斜楔楔角α＝30°，各处摩擦系数为μ＝0.1，
图 5—86
分析：夹紧力FW的反作用力FW?作用在杠杆上，其1:1地作用在30○的斜面上，即FW垂直作用在斜楔上。因为作用在斜面上，它可以求出水平分力FX=FWtgβ。FX通过M12螺纹作用在螺杆上，在螺杆螺纹面上产生转矩M1，螺杆D出于支撑板的摩擦力转矩M2，它们与原动力矩M(
FQL2轴d处的摩擦损耗按效率η＝0.95计算。试计算夹紧力W等于多少？
)平衡。
参见p.294螺旋夹紧的计算公式和Fig 5—38，螺杆的平衡式为：
其中：β为斜楔角 β=30○，?为螺纹升角 ?=2○56，，?为螺纹摩擦角 ?=6○34，?为D处的当量摩擦半径?=14，?2为D处右端面与支撑板摩擦角tg?2=μ=0.1
?为考虑d1处的摩擦损失，按?=0.95计算其余参数均已在题中给出，代入下式计
1FQL?2算出夹紧力：FW?1tg?d0tg??????tg???2?0.036
22． 图5－87所示钻模用于加工图a所示工件的两个?80mm孔。试指出该钻模
设计中的不当之处，并提出改进意见。
图 5—87
该夹具设计的问题主要有：
1) 工件左端面由夹具体上锥窝和夹紧头上下定位，工件的定位面是毛坯面，是过定位。且加工孔很可能不垂直底面，应增加底面定位，改为圆环平台面。 2） 工件右端面固定V型铁定位，与左端面也是过定位，或欠定位。右V型铁应该为移动V型铁。
3） 左端面夹紧，右端面工件刚度不足，应加辅助支撑。
4） 左端钻套与夹紧在一体，且夹具体左端结构会产生变形，导致导向歪斜，提高左侧主墙和钻膜板的刚度。
5） 左端钻套过长，不易排屑，导致钻套、钻头磨损加快，所以钻套孔上段应加大孔径。
6） 左端工件孔要钻通，无钻头超过空间，且无法排屑，夹具体底板在钻孔处应开通比钻头稍大的孔。
机械制造装备设计第五章习题答案关慧贞
