7-零件的定位与装夹方式的选择
单元综合复习(六)第二章 机械制造装备 2.3 机床夹具
单元综合复习（六）2.3 机床夹具一、单向选择题：1、欠定位是（A）。
A、不允许的；B、允许的；C、不一定。
2、工件在安装定位时，根据加工技术要求实际限制的自由度数少于六个即能满足加工要求，这种情况称为（B）。
A、欠定位；B、不完全定位；C、完全定位。
3、过定位是（C）。
A、不允许的；B、允许的；C、不一定。
4、锥度心轴限制（D）个自由度。
A、2；B、3；C、4；D、5。
5、在球体上铣平面，要求保证尺寸H（如左下图所示），必须限制（A）个自由度。
A、1；B、2；C、3；D、4。
6、在球体上铣平面，若采用如右上图所示的方法定位，则实际限制了（C）个自由度。
A、1；B、2；C、3；D、4。
7、过正方体工件中心垂直于某一表面打一通孔，必须限制（D）个自由度。
A、2；B、3；C、4；D、58、在车床上安装工件时，能自动定心并夹紧工件的夹具是（A）A、三爪卡盘；B、四爪卡盘；C、中心架。
二、多向选择题：1、以下属于工艺基准的有：（A、C、D）。
A、定位基准；B、设计基准；C、工序基准；D、装配基准。
2、定位结果不会使工件定位精度受到影响的定位现象是：（A、D）A、不完全定位；B、过定位；C、欠定位；D、完全定位。
3、机床夹具必不可少的组成部分有（A、B、D）A、定位元件；B、夹紧机构；C、对刀及导向元件；D、夹具体。
三、判断题：1、夹具装夹广泛应用于各种生产类型。
（T）2、工件夹紧后，位置不会再变化，因而也就定位了。
（F）3、在工件的定位安装中，限制的自由度越多越稳定。
（F）4、欠定位是不允许的。
（T）5、过定位系指工件实际被限制的自由度数多于工件加工所必须限制的自由度数。
（F）6、工件装夹在夹具中，凡是有六个定位支承点，即为完全定位。
（F）7、工件装夹在夹具中，凡是有六个定位支承点，就不会出现欠定位。
（F）8、工件装夹在夹具中，凡是超过六个定位支承点，就是过定位。
（F）9、工件装夹在夹具中，凡是不超过六个定位支承点，就不会出现过定位。
机床数控技术课后答案(胡占齐版)
第1章1．数控〔NC〕和电脑数控〔CNC〕的联系和区别是什么？答：数字控制〔NC〕简称数控，是指用数字化信号对控制对象进行控制的方法也称数控技术。
我们把以电脑系统作为数控装置构成的数控系统称为电脑数控系统〔CNC〕。
CNC系统的数字处理功能主要由软件实现，因而十分灵活，并可以处理数字逻辑电路难以处理的复杂信息，使数控系统的功能大大提高。
2．数控机床由哪几部分组成，各组成部分的功能是什么？答：〔1〕程序介质：用于记载机床加工零件的全部信息。
〔2〕数控装置：控制机床运动的中枢系统，它的基本任务是接受程序介质带来的信息，按照规定的控制算法进行插补运算，把它们转换为伺服系统能够接受的指令信号，然后将结果由输出装置送到各坐标的伺服系统。
〔3〕伺服系统：是数控系统的执行元件，它的基本功能是接受数控装置发来的指令脉冲信号，控制机床执行元件的进给速度、方向和位移量，以完成零件的自动加工。
〔4〕机床主体〔主机〕：包括机床的主运动、进给运动部件。
执行部件和基础部件。
3．简述闭环数控系统的控制原理，它与开环数控系统有什么区别？答：控制原理：闭环控制数控机床是在机床移动部件上直接安装直线位移检测装置，直接对工作台的实际位移进行检测，将检测量到的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位。
区别：闭环控制系统有反馈装置，而开环没有。
4．选择数控机床的时候应该考虑哪几方面的问题？答：(1)机床的类别(车、铣、加工中心等)、规格(行程范围)、性能(加工材料)。
(2)数控机床的主轴功率、扭矩、转速范围，刀具以及刀具系统的配置情况。
(3)数控机床的定位精度和重复定位精度。
(4)零件的定位基准和装夹方式。
(5)机床坐标系和坐标轴的联动情况。
(6)控制系统的刀具参数设置，包括机床的对刀、刀具补偿以及A TC等相关的功能。
5．数控技术的发展趋势表现在哪几个方面？答：高速高精度、智能化、开放式数控系统、网络数控技术、提高数控系统的可靠性、实现数控装备的复合化、CAD/CAM/CNC一体化，实现数字化制造。
工件的装夹和夹具
B
Omax
O Omin
D
+TD 0
A
d
0 -Td
轴最细，孔最大
3） 当定位孔与心轴(或定位销)任意边接触时（心轴垂直放置）时。
ΔH3
=2 (Rmax-r1min)+rmax-rmin；
= Dmax-d1min+Td/2=TD+Td1+Δmin+Td/2
轴最细，内孔最 大，外圆最大
正确位置
b
轴最细，孔最大 ，外圆最小
1）、在长方体工件上铣通槽
2）、在长方体工件上铣不通槽
Z O
X Y
应 该限制 五个 自由度： Y; Z; X; Y; Z;
不完全定位
应该 限制六个自由度 ： X ;Y;Z; X ;Y;Z;
完全定位
3）、在球面上铣平面
4）、在车床上车外圆
Z O
X Y
应该限制一个自由度： Z
不完全定位
应该 限制四个自由度： Y ; Z ;Y ; Z ;
b)
Y;Z
Y;Z
c)
顶尖限制:
X Y、Z 方向转动自由度
4）连杆加工
Z X
Z X
X Y b） Z
X
X Y
Z X
b1）
X Y
X Y
b2） 图2-23b 过定位示例分析
b3）
5）圆柱件钻孔
Z
X
X Y c） X
X
Z X
X
Y
Z
c’）
Y c1）
图2-23c 过定位示例分析
六、 定位误差
1. 定位误差的概念
工序尺寸方向与接触点和销子中心连线方向相同，则其定
数控加工工艺判断题
3. 数控加工工艺3.1工件的定位、装夹，加工基准的选择（√）．工件在夹具中或机床上定位时，据以确定加工表面与机床刀具的相对位置的表面（平面或曲面）称为定位基准。
（×）．无论在普通机床或数控机床上加工，首先要分析加工基准。
根据基准的作用不同，我们常把基准分为设计基准、工艺基准、粗基准、辅助精基准。
（×）．粗基准在各道工序中使用时都应认真分析，选择最佳方案。
（√）．毛坯上增加的工艺凸台是为了便于装夹。
（√）当工件的定位基准与工序基准重合时，可以防止基准不符误差的产生。
（×）．用来加强工件的安装刚度而不能限制工件自由度的支承称为基本支承。
3.2刀具的合理选择、安装和调整（×）．模具铣刀就是立铣刀。
（√）模具铣刀是由立铣刀发展而成。
（√）．在用立铣刀切削平面轮廓时，对于外轮廓铣刀半径应小于轮廓的最小曲率半径。
（×）．在用立铣刀切削平面轮廓时，对于内轮廓铣刀半径应大于轮廓的最小曲率半径。
（×）．数控加工首先编制好程序，然后根据程序选择合适的刀具进行加工。
（√）．若普通机床上的一把刀只能加工一个尺寸的孔，而在数控机床这把刀可加工尺寸不同的无数个孔。
(√) ．加工中心上使用的刀具有重量限制。
（√）．数控机床对刀具的要求是高的耐用度、高的交换精度和快的交换速度。
（√）．自动换刀装置的形式有回转刀架换刀、更换主轴换刀、更换主轴箱换刀、带刀库的自动换刀系统。
(√)．主轴准停的目的之一是为了让镗孔后能够退刀。
3.3加工路线的确定以及与加工精度的关系（×）．数控机床和普通机床一样都是通过刀具切削完成对零件毛坯的加工，因此二者的工艺路线是相同的。
（√）．由于数控铣削加工零件时，加工过程是自动的，所以选择毛坯余量时，要考虑充足的余量和尽可能的均匀。
（√）．刀具相对于工件的运动轨迹和方向称加工路线。
（√）．为保证凸轮的工作表面有较好的表面质量，对外凸轮廓，按顺时针方向铣削，对内凹轮廓按逆时针方向铣削。
数控机床零件装夹与夹具选择的技巧与注意事项
数控机床零件装夹与夹具选择的技巧与注意事项数控机床作为现代机械加工领域中的重要设备，其零件装夹与夹具选择对于加工质量和效率起着至关重要的作用。
在数控机床加工过程中，合理选择零件装夹方式和夹具，能够确保工件的精度、稳定性和安全性。
本文将介绍数控机床零件装夹与夹具选择的技巧和注意事项。
首先，对于数控机床零件装夹，我们需要考虑以下几个方面。
一、零件的材料和形状不同材料和形状的零件，选择合适的装夹方式和夹具是至关重要的。
例如，对于硬度较高和较重的零件，我们需要选择更牢固和稳定的装夹方式和夹具，以确保加工过程中的精度和安全性。
而对于形状复杂和薄壁的零件，应选用柔性的装夹方式和夹具，以避免变形或损坏。
二、零件的尺寸和重量零件的尺寸和重量也是选择装夹方式和夹具的重要考虑因素。
较小和较轻的零件可以采用机械夹具或磁性夹具进行装夹，而较大和较重的零件则需要选择更牢固和稳定的装夹方式，如气动夹具或液压夹具。
三、零件的加工工艺要求不同的加工工艺对于零件的装夹方式和夹具也有着不同的要求。
例如，对于需要进行多次定位和转位的零件，我们可以使用多点定位夹具或快速换位夹具，以提高加工效率和精度。
而对于需要进行旋转加工的零件，应选择旋转装夹方式和夹具，以确保加工过程中的稳定性和精度。
接下来，针对夹具的选择，我们需要注意以下几点。
一、夹具的刚性和稳定性夹具的刚性和稳定性对于数控机床加工来说至关重要。
选择具有良好刚性和稳定性的夹具，可以减少零件的振动和变形，提高加工精度和表面质量。
因此，在选择夹具时，应尽量避免选用结构复杂、材料差或加工工艺较差的夹具。
二、夹具的精度和重复定位精度夹具的精度和重复定位精度直接影响加工零件的精度和重复性。
为了保证加工的稳定和精度，应选择夹具具有高精度和重复定位精度的夹具。
夹具的精度指的是夹爪、定位孔、定位块等零件在制造和装配过程中的加工精度要求，而重复定位精度指的是夹具在多次装卸后能否保持稳定的定位精度。
工件在数控机床上的定位与装夹
精基准的选择
Ø 在实际生产中,经常使用的统1基准形式有： 1 轴类零件常使用两顶尖孔作统1基准； 2 箱体类零件常使用1面两孔 1个较大的平面和两个距离较
远的销孔 作统1基准； 3 盘套类零件常使用止口面 1端面和1短圆孔 作统1基准； 4 套类零件用1长孔和1止推面作统1基准
Ø 采用统1基准原则好处： 1 有利于保证各加工表面之间的位置精度； 2 可以简化夹具设计,减少工件搬动和翻转次数
a）
b）
c）
图5-2 粗基准选择比较
粗基准的选择
工序1
工序1
工序2
工序2
图5-3 床身粗基准选择比较
重要表面原则
为保证重要表面的加工余量均匀,应选择重要加 工面为粗基准
精基准的选择原则
应保证加工精度和工件安装方便可靠
基准重合原则 基准统1原则 自为基准原则
选用设计基准作为定位基准,避免因基 准不重合带来的误差
课堂讨论
数控车床的装夹找正
Ø 打表找正 通过调整卡爪,使得工件坐标系 的Z轴与数控车床的主轴回转中心轴线重合
Ø 单件的偏心工件 Ø 使用3爪自动定心卡盘装夹较长的工件 Ø 3爪自动定心卡盘的精度不高
7、数控铣床的装夹
通用夹具的选用
平口钳分固定侧与活动侧,固定侧与底面 作为定位面,活动侧用于夹紧
选择平整、光洁、面积大、无飞边毛刺和浇 冒口的表面以便定位准确、夹紧可靠
作为粗基准的表面粗糙且不规则,多次使用 无法保证各加工表面的位置精度
粗基准的选择
◆保证相互位置要求原则——如果首先要求保证工件上加 工面与不加工面的相互位置要求,则应以不加工面作为粗基 准 ◆余量均匀分配原则——如果首先要求保证工件某重要表 面加工余量均匀时,应选择该表面的毛坯面作为粗基准
工件的安装与装夹
（1） 固定支承（支承钉、支承板） 2）支撑板
A型适用于侧面和顶面定位 B型适用于底面的定位
（2) 可调支承
多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各批 毛坯误差
（3）自位支承
支承本身可随工件定位基准面的变化而自动适应， 一般只限制 一个自由度， 即一点定位。
一般用于毛坯 表面或不连续 的表面的定位中。
第二节 定位原理和定位类型 一、六点定位原则
物体的六个自由度
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
长方体工件定位示例：
六点定位简图 定位基准：主要定位基准、导向定位基准、止推定位基准。
4) 辅助支承
在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度， 主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。
平头支承钉：用于支承精基准面 支 球头支承钉：用于支承粗基准面 平 承 面 钉 网纹顶面支承钉：用在工件以粗基准 定 定位且要求较大摩擦力的表面定位 位 常 支 平面型支承板：侧面和顶面定位 用 承 定 板 带斜槽型支承板：适于作底面定位准面 位 元 可调支承 件 自位支承 辅助支承
定位 + 夹紧 = 安装
小结： 定位在前，夹紧在后 定位是首要的
二、安装方式 1、直接找正安装法
是用百分表、划针或用目测，在机床上 直接找正工件，使工件获得正确位置的 方法。
效率低，适于单件小批生产和定位精度 要求较高的情况。
直接找正法示例 a）磨内孔时工件的找正 b）刨槽时工件的找正
2、划线找正安装法 当零件形状很复杂时，可先用划针在工件 上画出中心线、对称线或各加工表面的加 工位置，然后再按划好的线来找正工件在 机床上的位置的方法。 适于单件小批生产或毛坯精度较低、大型 工件粗加工。
工件的定位和夹紧
3） 夹紧后工件的变形应尽可能小，不能因夹紧变形 而影响加工精度。
4）夹紧机构的操作要方便、迅速、省力、安全。
3. 夹紧力的确定
1）确定夹紧力方向的两个原则： a.夹紧力作用方向应垂直于工件的主定位面。
图2-69 夹紧力方向对镗孔位置精度的影响
度。
三、工件在夹具中的定位
1.六点定位原理
图2-52 物体的六个自由度
三、工件在夹具中的定位
1.六点定位原理
图2-53 六点定位简图
三、工件在夹具中的定位
1.六点定位原理 在机械加工中，要完全确定工件在
夹具中的正确位置，必须用六个相应 的支承点来限制工件的六个自由度， 称为“六点定位原理”。
三、工件在夹具中的定位
3）在加工和测量零件时，要尽量使定位基准、 测量基准和工序基准重合，以减少加工误差和测 量误差。
二、工件在工艺系统内的安装
定位：加工前，使工件在机床上或夹具 上占有正确的加工位置的过程，称为 定位。
二、工件在工艺系统内的安装
夹紧：用施加外力的形式，把工件已确 定的定位位置固定下来的过程，称为 夹紧。这个定位、夹紧的过程，称为 装夹或安装。
3.常见定位方式及定位元件
P63 表2-14
四、工件的夹紧方式
1. 夹紧装置及其组成
什么是夹紧装置？ 将工件在夹具中夹紧、压牢的装置，就是夹
紧装置。 动力装置
夹紧装置 夹紧元件 中间递力机构
四、工件的夹紧方式
2. 对夹紧装置的基本要求
1）夹紧应有利于工件的定位而不能破坏工件在定位时 所获得的正确位置；
3. 夹紧力的确定
2）夹紧力作用点的选择： b. 夹紧力的作用点应在夹具支承点所组成的面积之内。
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• 2.划线找正装夹法
• 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。如图3-5所示为在 牛头刨床上按划线找正装夹。划线找正的定位精度不高， 主要用于批量小，毛坯精度低及大型零件的粗加工。
• 3.夹具装夹法
• 此法是用夹具上的定位元件使工件获得正确位置的一 种方法。这种方法安装迅速方便，定位精度较高而且稳 定，生产率较高，广泛用于成位的基本原理
• 1.自由度的概念
• 任何一个工件，在其位置没有确定前，均有六个自 由度，即沿空间坐标轴x、y、z三个方向的移动自由度和 绕此三坐标的转动自由度。
• 2、六点定位原理
• 要使工件定位，必须限制工件的这些自由度。工件定位时，用合理分 布的六个支承点与工件的定位基准相接触来限制工件的六个自由度，使 工件的位置完全确定，称为“六点定位规则”，简称“六点定位”（如 图3-7）。当工件的某个定位基准面或者某一个定位元件限制了工件几 个自由度时，我们即称它起了几点的定位作用。
• （3）欠定位
• 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，称为欠定位。欠定位无法保证加工要求，
所以是绝不允许的。
欠定位
• （4）过定位
• 工件的一个或几个自由度被重复限制的定位称为过 定位，在生产中也是不允许的，但应说明的是，生产中 过定位现象是存在的。
工匠精神视频
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• 2)定位支承点与工件定位基准面始终保持接触，才能起到限制自由度的 作用。
• 3)分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。工件的某一自由度 被限制，是指工件在某个坐标方向有了确定的位置，并不是指工件在受 到使其脱离定位支承点的外力时不能运动。使工件在外力作用下不能运 动，要靠夹紧装置来完成。
• 工件定位中的几种情况
• 应用六点定位原理实现工件在夹具中的正确定位时，应注意下列几点：
• 1)定位支承点是定位元件抽象而来的。在夹具的实际结构中，定位支承 点是通过具体的定位元件体现的，即支承点不一定用点或销的顶端，而 常用面或线来代替。根据数学概念可知，两个点决定一条直线，三个点 决定一个平面，即一条直线可以代替两个支承点，一个平面可代替三个 支承点。在具体应用时，还可用窄长的平面（条形支承）代替直线，用 较小的平面来替代点。
• (1)工件完全定位
• 的六个自由度都限制的定位称为完全定位
• 如图所示，在长方形工件上加工一个盲孔，为满足所有 加工要求，必须限制工件的6个自由度，这就是完全定位。
• （2）不完全定位
•
工件被限制的自由度少于六个，但能保证加工要求
的定位。如上图中是加工一个通孔，就只需限制5个自由
度，这就是属于不完全定位。
• (2)夹紧装置
• 夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。如图3-1中的螺 母7。
• (3)连接定向元件
• 这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置。
• (4)对刀元件或导向元件
• 这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置 的元件称为对刀元件；用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件，如图3-1所示 的钻套1。
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作业
• 1、请描述六点定位原则 • 2、夹具的分类有哪些
• 上述各组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。
• 工件装夹方法
• 1.直接找正装夹法
• 用划针、百分表等工具直接找正工件位置并加以夹紧 的方法称直接找正装夹。此法生产率低，精度取决于工 人的技术水平和测量工具的精度，一般只用于单件小批 生产或要求位置精度特别高的工件。如图所示，在车床 上用四爪单动卡盘装夹工作过程中，采用百分表进行内 孔表面的找正。
（五）零件的定位与装夹方式的选择
• 机床夹具概述
• 1.工件装夹的概念
• 在机床上加工工件时，必须用夹具装好夹牢工件。将 工件装好，就是在加工前确定工件在工艺系统中的正确位 置，即定位。将工件夹牢，就是对工件施加作用力，使之 在加工过程中始终保持在原先确定的位置上，即夹紧。从 定位到夹紧的全过程，称为装夹。
• （5）夹具体
• 夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体，如图3-1所示的零件3。 常用的夹具体有铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座形等形状。
• (6)其它装置或元件
• 根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳 手和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。
• 2.机床夹具的概念
• 在机床上使工件占有正确的加工位置并使其在加工过 程中始终保持不变的工艺装备称为机床夹具。例如车床上 使用的三爪自定心卡盘、铣床上使用的平口钳等都是机床 夹具。
• 3、机床夹具的组成
• (1)定位元件
• 定位元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。如 图3-1所示的圆柱销5、菱形销9和支承板4。定位元件的定位精度直接影响工件加工的精度。