机床夹具概述和工件的定位与夹紧 教案
4 工件定位与夹紧方案的确定
（4）扩大机床使用范围和改变机床用途
如：铣床加分度头，就可以加工有等分要求的工件。 利用镗模，可以用车床或摇臂钻床镗削箱体的孔系。
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§4.1.2 机床夹具的分类
按夹具应用范围划分
➢（1）通用夹具 三爪、四爪卡盘、平口钳等，一般由专业 厂生产，常作为机床附件提供给用户。
防转菱形销限制: Z 方向转动自由度
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4.3 任务3 选择夹具定位元件
➢工件定位时，首先要根据加 工要求，确定工件需要限制 的自由度，选择合适的表面 作为定位基准面。 ➢工件的定位基准面有多种形 式，如平面、外圆柱面、内 孔等。 ➢根据定位基准面的不同，采 用不同的夹具定位元件，使 定位元件的定位面和工件的 定位基准面相接触或配合， 从而实现工件的定位。
顶尖限制: Y、Z 方向转动自 由度
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过定位问题分析 ➢ 图示工件要在端面加工螺孔时，如何进行定位？
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➢使用长圆柱销时，X、Y方 向的转动自由度重复限制， 当夹紧时，连杆会产生变形。
短长圆柱销限制: X、 Y 方向的移动自由度 X、 Y 方向的转动自由度
大端面限制: Z 方向的移动自由度 X、 Y 的转动自由度
图4-1 轴套零件图
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4.1 任务1 认识机床夹具
本节要点
机床夹具的功能 机床夹具在机械加工中的作用 夹具的分类 机床夹具的组成
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§4.1.1 机床夹具的功能与作用
1.机床夹具的功能
机床夹具的主要功能: ➢定位——工件在夹具中相对于刀具和机床占有正确的加 工位置。 ➢夹紧——把工件压紧夹牢，并保持这个确定的位置在加 工过程中稳定不变。
2）夹紧元件及装置
3）对刀及导向 元件
机床夹具概述和工件的定位与夹紧教案
3、按驱动夹具工作的动力源分类可分为:手动夹具、液压夹具、气动夹具、电动夹具等;机床夹具的组成夹具的组成定位元件图定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置;2夹紧装置图夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢,保证工件在加工过程中受到外力切削力等作用时不离开已经占据的正确位置;3 对刀或导向装置对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置;4 连接元件连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件;5 夹具体夹具体是机床夹具的基础件,6 其它装置或元件它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件;若需加工按一定规律分布的多个表面时,常设置分度装置；为了能方便、准确地定位,常设置预定位装置；对于大型夹具,常设置吊装元件等;机床夹具的作用1、保证加工精度,稳定加工质量;2、扩大机床的功能3、提高劳动生产率;4、降低生产成本;5、改善劳动条件,降低对工人的技术要求;1、工件常用的定位方法：1 直接找正法概念：用划针、百分表等工具直接找正工件位置并加以夹紧的方法称直接找正法;特点：生产率低,精度取决于工人的技术水平和测量工具的精度2 划线找正法概念：先用划针画出要加工表面的位置,再按划线用划针找正工件在机床上的位置并加以夹紧;特点：费时,又需要技术高的划线工3在夹具上定位使用概念：使用通用或专用夹具,使工件在机床夹具中迅速有一确定的定位,不需要找正就能保证工件与机床、刀具间的正确位置;特点：生产效率高,定位精度好,应用与成批以及单件小批量生产中;2、工件定位的基本原理1六点定位原理工件的六个自由度长方体形工件的定位①、概念：用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则,称为六点定位原理;②、“六点定位原理”应注意：1 定位支承点限制工件自由度的作用,应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触;2 一个定位支承点仅限制一个自由度,一个工件仅有六个自由度,所设置的定位支承点数目,原则上不应超过六个;3 分析定位支承点的定位作用时,不考虑力的影响2六点定位原理的应用工件定位中的几种情况1完全定位概念：工件的六个自由度全部被限制的定位;2 不完全定位概念：根据工件的加工要求,并不需要限制工件的全部自由度的定位;3 欠定位概念：根据工件的加工要求,应该限制的自由度没有完全被限制的定位4 过定位概念：夹具上的两个或两个以上的定位元件,重复限制工件的同一个或几个自由度的现象3、工件的定位方法及其定位元件生产实践中常用的定位方法及定位元件:1工件一平面定位(1)支承钉①、球头支承钉图 B型②、齿纹头支承钉图 C型③、平头支承钉图A型④、可调支承⑤、自位支承1—销轴2—V形块3—可调支承用可调支承加工相似件的图2 支承板2工件以圆柱孔定位定位方式的基本特点是：定位孔与定位元件之间处于配合状态,并要求确保孔中心线与夹具规定的轴线相重合;1 圆柱销2 圆柱心轴心轴主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿轮加工;圆柱心轴定位装夹图花键心轴装夹图3 圆锥销圆锥销定位左粗基准定位右精基准定位圆锥销组合定位图4 小锥度心轴3．工件以外圆柱表面定位1 V形架V形架定位的最大优点是对中性好;V 形架可分为固定式和活动式;2 定位套一般适用于精基准定位,常与端面联合定位; 工件以外圆柱面定位,有时也可用半圆套或锥套作定位元件;1．夹紧装置的组成 如下图1 力源装置产生夹紧作用力的装置;所产生的力称为原始力2 中间传力机构介于力源和夹紧元件之间传递力的机构3 夹紧元件夹紧装置的最终执行件,与工件直接接触完成夹紧作用2．对夹具装置的要求 ： 1夹紧时应保持工件定位后所占据的正确位置; 2 夹紧力大小要适当;3 夹紧机构的自动化程度和复杂程度应和工件的生产规模相适应,并有良好的结构工艺性,尽可能采用标准化元件;4夹紧动作要迅速、可靠,且操作要方便、省力、安全;3、．夹紧力方向和作用点的选择1夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面;V 型块定位图夹紧装置组成示意图1—气缸2—连杆导入：由提问学生普车上所用夹具而导入;新课：1．三爪自定心卡盘优点：可自动定心,装夹方便,应用较广,缺点：夹紧力较小,不便于夹持外形不规则的工件2.四爪单动卡盘特点：四个爪都可单独移动,安装工件时需找正,夹紧力大,适用于装夹毛坯及截面形状不规则和不对称的较重、较大的工件;3、复杂、精密工件装夹1花盘铣床夹具铣床上的通用夹具：平口钳如下图铣床夹具中使用最普遍是机械夹紧机构,这类机构大多数利用机械摩擦的原理夹紧工件;斜楔夹紧机构是其中最基本的形式,螺旋、偏心等夹紧机构是斜楔夹紧机构的演变形式;1.斜楔夹紧机构特点：楔块夹紧行程小；结构简单,夹紧和松开需要敲击大、小端,操作不方便;增力比、行程大小和自锁条件是相互制约的2、螺旋夹紧机构工作特点：1 自锁性能好2 增力比大3 夹紧行程调节范围大4 夹紧动作慢、工件装卸费时适用范围；适用于手动夹紧,在机动夹紧机构中应用较少在实际生产中,螺旋——压板组合夹紧比单螺旋夹紧用得更为普遍;3、偏心夹紧机构特点:优点是操作方便,动作迅速,结构简单缺点是工作行程小,自锁性不如螺旋夹紧好,结构不耐振,适用于切削平稳且切削力不大的场合,常用于手动夹紧机构;小结由学生来总结：1、数控车床上一般工件常用的装夹方法;2、数控铣床上一般工件常用的夹紧机构和特点;作业P37 第5、6题。
机械制造工程原理教案
机械制造工程原理教案绪论一、课程概述1、课程名称：机械制造工程原理2、课程内容：3、学习目的：培养专业人材4、基本要求：识记理解应用二、制造行业现状发展快，要求高，专业人员缺乏现代制造的目标：高质量、高效率、低成本和自动化第一章工件的定位夹紧与夹具设计本章内容：第一节工件在机床上的安装第二节夹具概念第三节定位原理第四节工件在夹具中的夹紧第五节夹具举例第一节工件在机床上的安装一、安装概念定位：把工件安放在机床工作台上或夹具中，使它和刀具之间有相对正确的位置.夹紧：工件定位后，将工件固定，使其在加工过程中保持定位位置不变。
二、工件在机床或夹具上的三种安装方式1、直接找正安装2、划线找正安装3、夹具安装夹具安装指直接由夹具来保证工件在机床上的正确位置，并在夹具上直接夹紧工件.第二节夹具概念一、夹具的概念机床夹具是将工件进行定位、夹紧,将刀具进行导向或对刀,以保证工件和刀具间的相对运动关系的附加装置,简称夹具。
二、夹具的基本构成夹具构成:1、定位元件；2、夹紧装置；; 3、导向元件和对刀装置;4、连接元件；5、夹具体;6、其它元件及装置。
三、夹具的分类1、通用夹具2、专用夹具3、成组夹具4、组合夹具5、随行夹具第三节定位原理一、六点定位原理长方体六点定位三、定位方法1、平面定位⑴支承钉固定支承钉可调支承钉自定位支承辅助支承辅助支承和可调支承的区别:辅助支承是在工件定位后才参与支承的元件，其高度是由工件确定的,因此它不起定位作用,但辅助支承锁紧后就成为固定支承，能承受切削力。
辅助支承主要用来在加工过程中加强被加工部位的刚度和提高工作的稳定性，通过增加一些接触点防止工件在加工中变形,但又不影响原来的定位。
⑵支承板支承板2、圆孔定位⑴圆柱定位销圆柱定位销菱形销⑵圆锥销圆锥销⑶心轴刚性心轴3、外圆柱面定位⑴V形块⑵定位套工件外圆以套筒和锥套定位4、圆锥孔定位工件在锥度心轴上定位三、完全定位与不完全定位实例一:如何对下图所示工件定位?解：方案一：不完全定位球体上通铣平面限制2 个自由度：X、Z方案二：不完全定位球体上通铣平面限制2 个自由度：X、Y、Z实例二:不完全定位实例三：完全定位四、欠定位和过定位1、欠定位：应该限制的自由度没有被限制。
工件定位与夹紧
互 为基 准的原则
当相关表面位置精度要求很高但精加工余量很小，加工时 要用这些表面互相作为定位基准。
精度高于6级的淬火齿轮，齿形 相对于轴线的位置精度要求很 高，加工需用磨齿工艺。因淬 火后齿轮孔和齿面均产生变形， 而孔和磨齿的加工余量都很小， 故先以齿面为定位基准磨孔； 再以孔为基准磨齿面。 齿面和齿轮孔互为基准。
2. 工艺基准
（3）测量基准
检验零件时，用以测量加工 表面的尺寸、形状、位置等误 差所依据的基准。
图2-47 零件的设计基准与工艺基准示例
2. 工艺基准
（4）装配基准
装配时用以确定零件、组件 和部件相对于其他零件、组件 和部件的位置所采用的基准。
传动轴
键 传动齿轮
图2-48 齿轮的装配基准
(二)精基准及其选择原则
1.机床夹具的组成
（1）定位装置 ：是由定位元件及其组合构成的，用于确定 工件在夹具中的正确位置，常见的定位方式是以平面、圆孔、 外圆定位。圆柱销5、菱形销9、支承板4
（2）夹紧装置 ： 保持工件在夹具中的确定位置，保证定位 可靠，使工件在切削力的作用下不产生移动。包括夹紧元件、 传动装置及动力装置等。螺杆8、螺母7、开口垫圈6
4) 工件以组合表面定位
图2-68 一面两销定位
一面两孔：在加工箱体类零件时经常采用一面两孔 组合(一个大平面及与该平面相垂直的两个圆孔组合) 定位、夹具上相应的定位元件是一面两销。为了避 免由于过定位而引起的工件安装时的干涉，两销中 一个应采用菱形销。菱形销的宽度可以通过简单的 几何关系导出。
3.常见定位方式及定位元件
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一、零件的基准及其分类
什么是基准？
基准就是用来确定生产对象 上几何要素间的几何关系所依 据的点、线、面。
钳工工艺学教案-第十一章
三、夹紧力的确定 1．夹紧力的方向
夹紧力应垂直于主要定位基准 a）正确 b）错误
2．夹紧力的作用点 （1）夹紧力的作用点应保持工件定位稳固，而不致引起工件位移或偏转。
夹紧力作用点应防止工件倾斜 a）正确 b）错误
（2）夹紧力的作用点应使工件夹紧变形尽可能小
夹紧力作用点应落在刚性好的部位 a）效果好 b）效果不好
§11-2 工件的定位
一、工件的定位原理 1．定位与定位基准 确定工件在机床上或夹具中占有准确加工位置的过程，称为定位。工件的定位是 靠工件上某些表面与夹具中的定位元件（或装置）相接触来实现的。 定位基准是指在加工过程中，使工件在夹具中（或机床上）占有准确加工位置所 依据的基准。
2．六点定位规则及应用 （1）六点定位规则
谢谢！
轴套钻孔用夹具
（5）其他元件及装置 其他元件及装置包括用于改变工件与刀具相对位置以获得多个工位的分度装置； 非手动夹具中作为生产动力部分的气缸、液压缸及电磁装置；靠模装置及连接元件、 自动定心装置等。
二、机床夹具的作用 1．保证加工精度 2．提高劳动生产率，降低加工成本 3．扩大机床加工范围 4．能减轻工人的劳动强度
4．工件定位时应注意的问题 （1）完全定位 用六个支承点限制工件全部六个自由度，使工件在夹具中占有完全确定的唯一位置， 称为完全定位。
（2）不完全定位 没有完全限制工件六个自由度的定位，称为不完全定位。
（3）欠定位 欠定位是指工件实际定位时，所限制的自由度数目少于按加工要求所必须限制的 自由度数目。
工件定位基准
定位 元件
定位简图
V形架
定位套
定位元 件特点
续表 限制自由度
短V形架 x ，z
长V形架 x ，z x ，z
《机床夹具设计》工件的定位
第1章工件的定位●理解六点定位原理。
●常用定位元件限制的自由度。
●工件定位方式：完全定位、不完全定位、过定位和欠定位。
●常用定位元件的设计。
●定位误差的分析和计算。
●根据零件工序加工要求，确定定位方式。
●根据零件工序加工要求，确定定位方案。
●掌握定位元件的设计方法。
●掌握定位误差的分析和计算。
1.1工作场景导入【工作场景】如图1.1所示，钢套零件在本工序中需钻φ5mm孔，工件材料为Q235A钢，批量N=2000件。
钢套零件三维图如图1.2所示。
【加工要求】(1)φ5mm孔轴线到端面B的距离20±0.1mm。
(2)φ5mm孔对φ20H7孔的对称度为0.1mm。
本任务是设计钻φ5mm孔的钻床夹具定位方案。
图1.1钢套零件钻φ5mm工序图图1.2钢套零件三维图【引导问题】(1)仔细阅读图1.1，分析零件加工要求，各工序尺寸的工序基准是什么？(2)工件定位与夹紧的概念是什么？分析它们分别是由什么装置实现的？(3)六点定位原理是什么？(4)什么是完全定位、不完全定位、过定位和欠定位？(5)常用定位元件有哪些？定位元件限制的自由度？(6)定位方案设计的基本原则是什么？定位元件的要求是什么？(7)定位误差如何分析和计算？(8)企业生产参观实习。
①生产现场机床夹具的组成是什么？②生产现场机床夹具使用的定位元件有哪些？③生产现场机床夹具定位时限制几个自由度？1.2基础知识【学习目标】理解六点定位原理，分析常用定位元件限制的自由度，确定工件的定位方式，常用定位元件的设计，定位方案设计的基本原则，定位误差的分析和计算。
1.2.1工件定位的基本原理1.概述为了达到工件被加工表面的技术要求，必须保证工件在加工过程中的正确位置。
夹具保证加工精度的原理是加工需要满足3个条件：①一批工件在夹具中占有正确的位置；②夹具在机床上的正确位置；③刀具相对夹具的正确位置。
显然，工件的定位是极为重要的一个环节。
本章就要讨论工件的定位问题。
夹具典型定位、夹紧原理-李军
完全定位与不完全定位
• 而图b所示为铣削一个通槽，需限制除了 外的其他5个自由度。
完全定位与不完全定位
• 图中c所示在同样的长方 体工件上铣削一个键槽， 在三个坐标轴的移动和转 动方向上均有尺寸及相互 位置的要求，因此，这种 情况必须限制全部的6个 自由度，即完全定位
欠定位与过定位
• 欠定位: 工件实际定位限制的自由度少于该工序加工 所需限制的自由度数目; • 过定位: 两个或两个以上支承点重复限制同一个自由 度,这样将是工件的位置不确定;
常见的定位方式和定位元件
4.工件以组合表面定位
实际加工过程中，工件往往是以几个表面 同时定位的，称为“组合表面定位”。
常见的定位方式和定位元件
• 1 . 一个孔和一个端面组合 • 一个孔与端面组合定位时，孔与销或心轴定位采 用间隙配合，此时应注意避免过定位，以免造成 工件和定位元件的弯曲变形， 如图 示。
常见的定位方式和定位元件
2.工件以圆孔定位
有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以孔作为定 位基准.
(1)定位销
常见的定位方式和定位元件
• (2)锥销:工件圆孔与锥 销定位，圆孔与锥销 的接触线是一个圆， 限制工件 、 、 三个 位移自由度，图 a 用 于粗基准，图 b 用于 精基准。
常见的定位方式和定位元件
这里我们将主要介绍具的定位与夹紧
工件定位的基本原理
• 工件定位的实质是什么呢？ 使工件在夹具中占有某个确定的位置 • 怎样获得工件的确定位置呢？ 通过定位支撑限制相应的自由度来获得 • 工件在空间直角坐标系内有具有几个自由 度？ • 6个，如下图
工件定位的基本原理
在空间直角坐标系中，刚体具有六个自由 度，即沿X、Y、Z轴移动的三个自由度和绕 此三轴旋转的三个自由度。
工件在夹具中的定位与夹紧
（3）精基准的选择
主要应保证加工精度和装夹方便
选择精基准一般应遵循以下原则：
1）基准重合原则
设计(工序)与定位
2）基准统一原则
各工序的基准相同
3）互为基准原则
两表面位置精度高
4）自为基准原则
加工余量小而均匀
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。
(3)欠定位与过定位
工件应限制的自由度未被限制的定位，为欠定位， 在实际生产中是绝对不允许的。
工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的 定位称为过定位或重复定位。一般来说也是不合 理的。
过定位造成的后果： （1）使工件或夹具元件变形，引起加工误差； （2）使部分工件不能安装，产生定位干涉（如一面两销）
六点定位原理。
实际中一个定位元件可体现一个或多个支承点， 视具体工作方式及其与工件接触范围大小而定
定位与夹紧的区别： 定位是使工件占有一个正 确的位置，夹紧是使工件保持这个正确位置。
(2)完全定位与不完全定位 工件的六个自由度被完全限制的定位称完全定位， 允许少于六点的定位称为不完全定位。 都是合理的定位方式。
(２)夹紧力作用点的确定 1）夹紧力应作用在刚度较好部位
2）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件
形成的支承面内
3）夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面
(３)夹紧力大小的估算
夹紧力的大小根据切削力、工件重力的 大小、方向和相互位置关系具体计算，并 乘以安全系数K ，一般精加工K =1.5～2， 粗加工K = 2.5～3。
向上的变动量。由工件定位面和夹具定位元件的制造误差 以及两者之间的间隙所引起。
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3、按驱动夹具工作的动力源分类
可分为:手动夹具、液压夹具、气动夹具、电动夹具等。
3.1.3 机床夹具的组成
夹具的组成
✍定位元件 (图)
❖定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置。
(2)夹紧装置 (图)
❖夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力(切削力等)作用时不离开已经占据的正确位置。
(3) 对刀或导向装置
❖对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。
(4) 连接元件
❖连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。
(5) 夹具体
❖夹具体是机床夹具的基础件，
(6) 其它装置或元件
❖它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。
❖若需加工按一定规律分布的多个表面时，常设置分度装置；为了能方便、准确地定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。
3.1.4 机床夹具的作用
1、保证加工精度，稳定加工质量。
2、扩大机床的功能
3、提高劳动生产率。
4、降低生产成本。
5、改善劳动条件，降低对工人的技术要求。
1、工件常用的定位方法：
（1) 直接找正法
❖概念：用划针、百分表等工具直接找正工件位置并加以夹紧的方法称直接找正法。
❖特点：生产率低，精度取决于工人的技术水平和测量工具的精度
❖V形架可分为固定式和活动式。
(2) 定位套
❖一般适用于精基准定位，常与端面联合定位。
❖工件以外圆柱面定位，有时也可用半圆套或锥套作定位元件。
1．夹紧装置的组成（如下图）
(1) 力源装置
❖产生夹紧作用力的装置。
所产生的力称为原始力
(2) 中间传力机构
❖介于力源和夹紧元件之间传递力的机构
(3) 夹紧元件
❖夹紧装置的最终执行件，与工件直接接触完成夹紧作用
2．对夹具装置的要求：
（1）夹紧时应保持工件定位后所占据的正确位置。
（2）夹紧力大小要适当。
（3）夹紧机构的自动化程度和复杂程度应和工件的生产规模相适应，并有良好的结构工艺性，尽可能采用标准化元件。
（4）夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。
3、．夹紧力方向和作用点的选择
（1）夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面。
V型块定位图
夹紧装置组成示意图
1—气缸2—连杆。