工件在夹具中的定位
第二章 工件在夹具中的定位
Z
Y
X
考虑定位方案时，先分析必须消除哪些自由度，
再以相应定位点去限制。
Z
Z
Y
Y
X X
a） b）
ox方向上没有原始尺寸要求， 因此沿这个方向移动的自由 度。可以不加限制，工件只 要限制五个自由度就够了。 图2-3
只有oz方向上有原始尺寸， 但要保 证此尺寸必须限制三个 自由度，即沿Z轴的移动和绕X 轴、Y轴的转动
“一面两销”的两圆柱销重复限制了沿 x 方向的移动自 由度，属于过定位。由于工件上两孔的孔心距和夹具上两销 的销心距均会有误差，因而会出现上图所示的相互干涉现象。
解决“一面两孔”的定位干涉问题的途径： (1)减小一个销的直径； (2)将一个销做成削边销。
3）定位心轴
主要用于盘套类零 件的定位。心轴定心精 度高，但装卸费时，有 时易损伤工件孔，多用 于定心精度要求高的情 况。定位时，工件楔紧 在心轴上，多用于车或 磨同轴度要求高的盘类 零件，小锥度心轴实际 上起不到定位的作用
2-1. 工件定位原理
(1)六点定位原理
一个自由的物体，它对三 个相互垂直的坐标系来说，有 六个活动可能性，其中三种是 移动，三种是转动。习惯上把 这种活动的可能性称为自由度， 因此空间任一自由物体共有六 个自由度。
图2-1 工件自由度示意图
未定位工件在空间有六个自 由度，定位就是限制其自由度。
合理布置六个定位支承 点，使工件上的定位基面与 其接触，一个支承点限制工 件一个自由度，使工件六个 自由度被完全限制，在空间 得到唯一确定的位置，此即 六点定位原理。
AO AC AO2 AB
' 2
2 2
2
2
2
2
D2 b 1 D 2 min b Tlk Tlx 2 2 2 2 2 2
工件在定位的时候需要注意哪些问题
机械加工中，为了保证工件的位置精度和用调整法获得尺寸精度时，工件相对于机床与刀具必须占有一正确位置，即工件必须定位。
而工件装夹定位的方式有：直接找正、划线找正和用夹具装夹三种方式，下面我们讨论工件在夹具中的定位问题。
1．六点定则工件在夹具中的定位的目的，是要使同一工序中的所有工件，加工时按加工要求在夹具中占有一致的正确位置（不考虑定位误差的影响）。
怎样才能各个工件按加工要求在夹具中保持一致的正确位置呢?要弄清楚这个问题，我们先来讨论与定位相反的问题，工件放置在夹具中的位置可能有哪些变化?如果消除了这些可能的位置变化，那么工件也就定了位。
2．对定位的两种错误理解我们在研究工件在夹具中的定位时，容易产生两种错误的理解。
一种错误的理解认为：工件在夹具中被夹紧了，也就没有自由度而言，因此，工件也就定了位。
这种把定位和夹紧混为一谈，是概念上的错误。
我们所说的工件的定位是指所有加工工件在夹紧前要在夹具中按加工要求占有一致的正确位置，而夹紧是在任何位置均可夹紧，不能保证各个工件在夹具中处于同一位置。
另一种错误的理解认为工件定位后，仍具有沿定位支承相反的方向移动的自由度，这种理解显然也是错误的。
因为工件的定位是以工件的定位基准面与定位元件相接触为前提条件，如果工件离开了定位元件也就不成为其定位，也就谈不上限制其自由度了。
至于工件在外力的作用下，有可能离开定位元件，那是由夹紧来解决的问题。
3．工件定位时应限制的自由度与加工要求的关系（1）完全定位：工件的定位都采用了六个支承点，限制了工件全部六个自由度，使工件在夹具中占有唯一确定的位置，称为完全定位。
（2）不完全定位：根据加工要求，工件不需要限制的自由度而没有限制的定位，称为不完全定位。
浅谈工件在夹具中定位的基本原理
在 夹 具 设 计 的定 位 分 析 中 ， 用 ｘ、 Ｙ、 ｚ分 别 表 示 沿 ｘ
轴、 Ｙ轴 和 ｚ轴 的移 动 自由度 ；用 ｘ、Ｙ、ｚ 分别表示沿 ｘ 轴、 Ｙ轴 和 ｚ轴 的转 动 自由度 。由此 可 见 ， 要 使 工 件 在 夹 具 中 占有 确 定 的位 置 ，等 于要 在 空 间 直 角 坐标 系 中确 定 刚 体 的 六个 坐标 参 数 ，即要 对 这 六 个 自由 度加 以必 要 的 约 束 条 件 。 为便 于分 析 定 位 问题 ，引 出 定 位支 承 点 的概 念 ，将 具 体 的定 位 元 件 抽 象化 ，转 化 为 相 应 的定 位 支 承
求， 讨论工件定位时 ， 只需 要 用 五 个 定 位 支 承 点 ， 限 制 工
件 相应 的五 个 运 动 自由度 ，便 可确 定 工 件 正确 的加 工 位 置。 那 么 定位 支 承点 是 如何 限 制工 件 自由度 的？下 面 给予
分析。
Ｙ
图 １ 刚体 在 空 ｆ － Ｂ Ｉ 具 有 的六 个 自 由度
要 保 证槽 底 面与 Ａ 面 的尺 寸 ｈ± Ａｈ且 平 行 ， Ａ面 必 须 放 在 与 铣床 工 作 台 平面 相 平行 的水 平 面上 ，要 确 定 Ａ面 的
位置 ， 必 须 用 三个 定 位 支 承点 ， 因为 只要 三 个点 便 可 确 定 空 间一个 平 面 的 位置 ； 另外 ， 要 保证 槽 的 侧 面 与 Ｂ面 的 尺 寸 ａ±△ａ且 平行 ，即要 求 槽侧 面 和 Ｂ面都 与 铣床 工 作 台 的直 线进 给 运 动方 向平 行 ， Ｂ面 必须 位 于 与工 作 台进 给 运 动方 向相 平行 的 直线 上 ， 要 确 定 Ｂ面 这样 一 个 位 置 ， 需 要 用 两个 定 位支 承 点 ， 因为 空 间 的一 条 直线 的位 置 ， 只要 两 点便 可 以确定 。 因此 ， 在 铣槽 工 序 中 ， 为 满 足 加工 技 术 要
机械加工工艺规程设计—机床夹具与工件定位
一般情况把夹紧元件和中间传动机构统称为夹 紧机构。有的时候以上三者也会混在一起，很难区 别。
对夹紧装置的基本要求
1) 夹紧时应保证工件的定位，而不能破坏工件的定位。 2) 夹紧力的大小应适宜，既要保证工件在整个加工过程 中位置稳定不变，还不能产生振动、变形和表面损伤。 3) 应根据生产类型设计相应的夹紧机构。 4) 为防止夹紧后自动脱开，夹紧机构须具备良好的自锁 性能。
只考虑切削力（或切削矩）对夹紧的影响，并假设工艺系 统是刚性的，切削过程是稳定不变的，然后找出加工过程中对 夹紧最不利的状态，按静力平衡原理求出夹紧力，最后乘上安 全系数（粗加工取2.5-3，精加工取1.5-2）。
在实际夹具设计中，对于夹紧力的大小并非所有情况都要 用计算确定。如手动夹紧用经验法或类比法。
有些重、大、复杂的工件，往往先在待加 工处划线，然后装上机床，按所划的线进行找 正定位。
适用场合：生产批量较小，毛坯精度较低， 以及大型工件等不宜使用夹具的粗加工中。图4-6 工件划线找正装夹工件的装夹方法
2．机床专用夹具装夹法 所谓机床专用夹具，是 指为某零件的某道工序而专门设计制造的夹具。
2）经验类比法。前面说过，精确计算夹紧力的大小是件很 不容易的事，因此在实际夹具设计中，有时不用计算的方法 来确定夹紧力的大小。如手动夹紧机构，常根据经验或用类 比的方法确定所需夹紧力的数值。但对于需要比较准确地确 定夹紧力大小的，如气动、液压传动装置或容易变形的工件 等，仍有必要对夹紧状态进行受力分析，估算夹紧力的大小。
图4-20 辅助支承应用 1—加工面 2—辅助支承
图4-21 推式辅助支承 1—支承滑柱 2—推杆 3—半圆键 4—手柄 5—钢球
工件定位与夹紧
第3章工件定位与夹紧一．简答题：3-1．工件在夹具中定位、夹紧的任务是什么？定位：把工件装好，就是在机床上使工件相对于刀具及机床有正确的位上加工置。
工件只有在这个位置上接受加工，才能保证被加工表面达到所要求的各项技术教育要求。
夹紧：把工件夹牢，就是指定位好的工件，在加工过程中不会受切削力、离心力、冲击、振动等外力的影响而变动位置。
3-2．一批工件在夹具中定位的目的是什么？它与一个工件在加工时的定位有何不同？3-3．何谓重得定位与欠定位？重复定位在哪些情况下不允许出现？欠定位产生的后果是什么？欠定位：按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。
欠定位是不允许的。
因为欠定位保证不了加工要求。
重复定位：工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。
当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该严禁采用。
但当过定位并不影响加工精度，反而对提高加工精度有利时，也可以采用。
3-4．辅助支承起什么作用？使用应注意什么问题？生产中，由于工件形状以及夹紧力、切削力、工件重力等原因可能使工件在定位后还产生变形或定位不稳定。
常需要设置辅助支承。
辅助支承是用来提高工件的支承刚度和稳定性的，起辅助作用，决不允许破坏主要支承的主要定位作用。
各种辅助支承在每次卸下工件后，必须松开，装上工件后再调整和锁紧。
由于采用辅助支承会使夹具结构复杂，操作时间增加，因此当定位基准面精度较高，允许重复定位时，往往用增加固定支承的方法增加支承刚度3-5．选择定位基准时，应遵循哪些原则？定位时据以确定工件在夹具中位置的点、线、面称为定位基准。
定位基准有粗基准和精基准之分。
零件开始加工时，所有的面均未加工，只能以毛坯面作定位基准，这种以毛坯面为定位基准的，称为粗基准，以后的加工，必须以加工过的表面做定位基准，以加工过表面为定位基准的称精基准。
在加工中，首先使用的是粗基准，但在选样定位基准时，为了保证零件的加工精度，首先考虑的是选择精基准，精基准选定以后，再考虑合理地选择粗基准。
工件在夹具中的加工误差及夹具误差估算
在下图（a）所示工件上铣缺口，加工尺寸为 A和B。下图（b）所示为加工示意图，加工尺寸A 的工序基准是F面，定位基准是E面，两者不重合。 刀具相对于夹具的对刀尺寸C，在加工过程中是 不变的。由于一批工件中尺寸S的公差δS 使F面（工序基 准）的位置在一定 范围内变动，从而 使加工尺寸A产生 误差，这个误差就 是基准不重合误差。
基准不重合误差为：
B Amax Amin Smax Smin S
S是定位基准和工序基准间的距离尺寸，称为定 位尺寸。当工序基准的变动方向与加工尺寸的方向相 同时，基准不重合误差等于定位尺寸的公差，即
B S
当工序基准的变动方向与加工尺寸方向不同，其 夹角为α时，基准不重合误差为：
B S cos
② 基准位移误差 当工序基准与定位基准相同时，由于定位副
的制造误差和最小间隙配合引起定位基准位置变 动，从而造成的加工误差，称为基准位移误差， 用ΔY表示。
如下图所示，工件以圆柱孔在芯轴上定位，在圆 柱面上铣键槽，加工尺寸为A和B。
加工尺寸A的定位基准和工序基准都是内孔
轴线，两者重合，基准不重合误差ΔB＝0。但由 于工件内孔和芯轴有制造误差和最小配合间隙，
一般来说，用试切法加工工件时，不会引起 定位误差，但是用调整法加工工件时，则会引起 定位误差。
（1）定位误差的产生原因
工件在夹具中定位时，造成定位误差的原因 有两个：基准不重合误差和基准位移误差。
① 基准不重合误差 基准不重合误差是指由于工件的工序基准和定位
基准不重合而造成的加工误差，用ΔB表示。
2．夹紧误差ΔJ
夹紧误差ΔJ是指工件在夹紧变形时产生的误差， 其大小是工件基准面至刀具调整面之间距离的最大 与最小尺寸之差。
它包括工件在夹紧力作用下的弹性变形、夹紧 时工件发生的位移量或偏转量、工件定位面与夹具 支承面之间的接触部分的变形等。当夹紧力方向、 作用点和大小合理时，夹紧误差近似为零。
工件的装夹与定位
工件的装夹与定位一、工件的装夹在机床上加工工件时，为使工件在该工序所加工表面能达到规定的尺寸与形位公差要求，在开动机床进行加工之前，必需使工件在夹紧之前就相对于机床占有某一正确的位置，此过程称为定位。
工件在定位之后还不肯定能承受外力的作用，为了使工件在加工过程中总能保持其正确位置，还必需把它压紧，此过程称为夹紧。
工件的装夹过程是定位过程和夹紧过程的综合。
定位的任务是使工件相对于机床占有某一正确的位置，夹紧的任务则是保持工件的定位位置不变。
定位过程与夹紧过程都可能使工件偏离所要求的正确位置而产生定位误差与夹紧误差。
定位误差与夹紧误差之和称为装夹误差。
工件装夹有找正装夹和夹具装夹两种方式。
找正装夹又可分为直接找正装夹和划线找正装夹。
1.直接找正装夹用划针、千分表直接按工件表面找正工件的位置并夹紧，称为直接找正装夹。
直接找正装夹效率低，对操作工人技术水平要求高，但如用精密检具细心找正，可以获得很高的定位精度(0.010~0.005mm)，多用于单件小批生产或装夹精度要求特殊高的场合。
2.画线找正装夹依据零件图要求在工件上划出中心线、对称线和待加工面的轮廓线、找正线，然后按找正线找正工件在机床上的位置并夹紧，这种装夹方法称为划线找正装夹。
与直接找正装夹方法相比，划线找正方法增加了一道技术水平要求高且费工费事的划线工序，生产效率低；此外，由于所划线条自身就有肯定宽度，故其找正误差大(0.2~0.5mm)。
划线找正装夹方法多用于单件小批生产中难以用直接找正方法装夹的外形较为简单的铸件或锻件。
3. 夹具装夹产量较大时，无论是划线找正装夹，还是直接找正装夹，均不能滿足生产率要求。
这时，一般均须用夹具来装夹工件。
夹具事先按肯定要求安装在机床上，工件按要求装夹在夹具上，不需找正就可进行加工。
使用夹具装夹工件，不仅可以保证装夹精度，而且可以显著提高装夹效率，还可减轻工人的劳动强度，对工人技术水平要求也不高。
成批生产和大量生产中广泛采纳夹具装夹工件。
第二章 2.1工件的定位和定位元件
§2-1
基准的概念
加工表面为孔，要求其中心线与 A面垂直，并与B、C面有尺寸要 求，因此表面A、B、C均为本工 序的工序基准。
工序基准
工序图上用来确定本工序加工表面的尺寸和位置时所依据的基准。
§2-1
基准的概念
定位基准
加工时使工件在 机床或夹具上占 有正确位置所依 据的基准。
*定位夹紧
定位+夹紧=装夹
为满足上述要求工件的装夹方法有 找正装夹法和
专用机床夹具装夹法两种
§2-2
工件的装夹方法
一、找正装夹法 (1) 直接找正装夹
以工件的实际表面作为定位 的依据，用找正工具（如划 针、指示表）找正工件的正 确位置以实现定位，然后将 工件装夹的方法，称为直接 找正装夹。
二、专用机床夹具的分类
1）专用夹具：针对某一道工序要求专门设计的夹具。 特点：定位准确，拆装方便，效率高，加工质量好， 适于产品相对稳定，生产量大的情况。例图2-7 2）组合夹具：由夹具标准件组合而成。可根据零件加 工工序的需要拼装。用于单件、小批量生产。例图2-9 3）成组夹具：适于一组零件加工的夹具。一般是同类 零件，经调整（如更换、增加元件）可用来定位、夹 紧一组零件。例图2-10 4）随行夹具：工件在随行夹具上由运输装置输送到各 机床，并在机床夹具或工作台上进行定位夹紧。
B球头 用于支承 粗基准面
C齿纹 用于侧面支承 /增大摩擦力
§ 2-4 工件在夹具中的定位
（一）工件以平面定位时常用的定位元件
（2）支承板（用于光面）
限制2个自由度（1移动/1转动），同一平面 两个支承板限制3个（1移动/2转动）
A平面沉头 切屑不易清除； 用于侧面、顶面的定位 B斜凹槽 切屑易清除； 用于底面的定位
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
几个表面同时参与定位时，各定 位基准（基面）在定位中所起的作用 有主次之分。
例如，轴以两顶尖孔在车床前后 顶尖上定位的情况，前顶尖孔为主要 定位基面，前顶尖限制三个自由度， 后顶尖只限制两个自由度。
二、定位误差的分析与计算
定位误差：指工序基准在加工方向上的最
大位置变动量所引起的加工误差。
1.工件以平面定位：
平头支承钉：用于支承精基准面 Nhomakorabea平
支 承
球头支承钉：用于支承粗基准面
面 定
钉 网纹顶面支承钉：用在工件以粗基准
位
常
定位且要求较大摩擦力的表面定位
用
图
定
位
支
元
承 平面型支承板：侧面和顶面定位
件
板
图
带斜槽型支承板：适于作底面定位准面
可调支承
图
自位支承 图
辅助支承 图
可调支承：支承工件的粗基准面，限制一个自由度。
（三）工件以外圆定位常用定位元件
l．V形块
用V形块定位，工件的定位基准始终在V形块两定位面的对称中心平 面内，对中性能好。
一个短V形块限制两个自由度； 两个短V形块组合或一个长V形块限制四个自由度； 浮动式V形块只限制一个自由度。
2．定位套
常用的定位套结构形式如下图：
在工件以端面为主要定位基面的场合，短定位套孔限 制工件的两个自由度；在工件以外圆柱表面为主要定位基 面的场合，长定位套孔限制工件的四个自由度；工件以圆 柱面端部轮廓为定位基面，椎孔限制工件的三个自由度。
工件以平面定位，夹具上的定位元件是 支承钉或支承板，工件定位面的平面度误差和 定位元件的平面度误差都会产生定位误差。当 用已加工平面作定位基准时，此项误差很小， 一般可忽略不计。
返回
2、工件以孔定位
定位销（心轴）水平、垂直放置
水平
垂直: △db=oo’=2oo1=TD+Td+△s
3、以工件外圆定位
上述计算也可按“定位误差为工序基准在工序尺寸方向上的最大偏移量” 的定义计算。对应的定位误差分别为：
△dw (h1) =O1O2
△dw (h2) =B1B2
△dw (h3) =A1A2
4、工件以一面两孔定位
实例：
2．心轴 几种常用的心轴结构形式如下图：
过盈配合心轴，限制工件四个自由度；间隙配合心轴，限制工件五个自由 度（心轴外圆部分限制四个自由度，轴肩面限制一个自由度）；
小锥锥度心轴，装夹工件时，通过工件孔和心轴接触表面的弹性变形夹紧 工件，使用小锥度心轴定位可获得较高的定位精度，它可以限制五个自由度。
（1）以h1 标注
无基准不重合误差： △jb (h1) = 0 定位副制造不准确误差：
定位差：
（2）以h2 标注
基准不重合误差：
△jb (h1) = Td/2
定位副制造不准确误差：
（3）以h3 标注
基准不重合误差：
△jb (h1) = Td/2
定位副制造不准确误差：
以上三种情况: 以下母线为工序基准时的定位误差最小；以上母线为工序基准时的定位误差 最大。
3．半圆孔
下图所示是半圆孔定位装置
当工件尺寸较大，用圆柱孔定位不方便时，可将圆柱孔 改成两半，下半孔用作定位，上半孔用于压紧工件。
短半圆孔定位限制工件的二个自由度；长半圆孔定位限 制工件的四个自由度。
（四）工件以组合表面定位常用 定位元件
在实际生产中，为满足加工要求，有时采用几个定位面相组合的方式进行 定位。常见的组合形式有：两顶尖孔、一端面一孔、一端面一外圆、一面两孔 等，与之相对应的定位元件也是组合式的。
自位支承：是活动的或是浮动的，只起一个支承点的作用，只限制一个自由度。
辅助支承：不作定位元件，不限制自由度，只用以增加工件在加工过程中 的刚性。
（二）工件以孔定位常用定位元件
1．定位销 如下图：是几种常用固定式定位销的结构形式
用定位销定位时，短圆柱销限制两个自由度；长圆 柱销可以限制四个自由度；端圆锥销限制三个自由度。