工件装夹定位1.
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。
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
机械加工中工装夹具的定位设计
122中国航班设备与制造Equipment and ManufacturingCHINA FLIGHTS机械加工中工装夹具的定位设计卢宏亮 刘伟|中国航发燃气轮机有限公司摘要：工装夹具定位，是指夹具定位元件与被加工零件基准面之间形成有效接触，限制零件的非工作自由度。
本文基于机加工定位原理，梳理了定位基准类别，从工件定位形式确定、定位夹具功能定位、辅助定位基准选取、夹具典型设计思路四个方面，展开论述了机加工工装夹具定位设计，详细叙述了六点定位原理与力学自由度控制。
关键词：机械加工；工装夹具；定位设计1 机械加工定位原理与基准分类1.1 工件装夹原理及夹具设计方法1.1.1 差异化的机加工工艺流程不同零件在设计与加工工艺流程方面存在一定的差异性，因此，工艺人员应在加工前期确定合适的零件装夹方式。
依据工件结构的不同，选用合适的夹具，这就要考虑夹具自身设计与加工的合理性。
在计入各关联因素的同时，注重夹具适用性的体现，从而实现对被加工零件的合理装夹，不仅可以保障工件加工顺序，同时兼顾夹具自身成本。
工装夹具设计中，有两个基本原理是要遵守的，一是基于工件类型开展全面设计，优化使用效果的整体性能；二是工件、夹具、设备间的固定关系，在加工过程中应该牢固、可靠，以保证工件功能完整、性能达标。
1.1.2 加工精度保障措施机加工过程中，夹具起到对工件的固定与限位作用，避免加紧后的空间位移，这直接影响到工件的加工质量与加工精度。
工件定位操作时，精度是首要目标，依据科学的定位原理与规则操作，保障工件设计的产品变现，以六自由度定位法最为常见。
空间中的工件包含前、后、左、右、上、下六个直线自由度，对工件的定位应集中在这六个方向上。
但在实际的工装夹具中，对工件自由度的限制一般不会将六个自由度全部计入，避免零件过定位现象出现，保证定位元件的有效使用。
因此，工件所采用的加工方案与工艺流程，都会对最终加工精度产生影响。
1.2 机械加工中的定位基准类别实际定位基准的选择，与机加工操作紧密相关，集中表现在被加工零件的表面位置大小与加工精度，此外，工装夹具的设计与加工工艺形成联动机制。
数控加工中工件的定位与装夹策略研究
数控加工中工件的定位与装夹策略研究摘要：通过分析定位与装夹在数控加工过程中所起的作用,提出了选择定位与装夹的一些原则性工艺常识,同时,通过对几种典型的装夹方式进行分析，不同的装夹方式适用于不同结构、不同精度要求的工件，对工件在加工过程中如何选择合适的定位与装夹方案进行了深入的研究。
关键词：数控加工；工件定位；装夹策略在数控加工中，准确定位是保证工件加工精度和一致性的关键因素之一。
随着现代科学技术的不断进步，新工艺、新技术、新材料都在发展，各种先进的刀具、数控加工设备、刀路仿真软件不断涌现，机械加工设计各类型零件，为了满足不同的应用场景，复杂结构及精度要求高的工件用不同的工艺方法都能被加工出来，但是工艺人员在制定工件的加工工艺路线时，操作人员在加工工件前，首先第一步考虑的就是根据工件特征选择合理的定位和装夹方式，工件装夹的不合理会引起机床的振动或加工尺寸出现偏差，如果是刚性不好的工件可能在加工过程中发生变形，造成不必要的加工事故。
可见，合理的装夹和定位方法对于产品质量、加工效率及操作人员的可操作性，都有很大影响。
1、工件的定位在数控加工中，工件的准确定位对于保证加工质量和精度至关重要。
数控机床通常使用夹具和基准面等工具来实现工件的准确定位。
以下是一些常见的工件定位方法。
（1）夹具定位：使用专门设计的夹具将工件固定在数控机床上。
夹具通常包括夹具座、夹爪、夹紧螺母等部件，可以通过机械力将工件夹紧在合适的位置。
夹具的设计应考虑到工件的形状、尺寸和特殊要求。
（2）基准面定位：基准面是指工件上的一个平整、规定位置的表面，用于与夹具或机床上的其他表面对位。
数控机床通过识别和参考工件上的基准面，确定工件的位置。
（3）边缘定位：使用工件的边缘或特定的几何特征进行定位。
这可以通过感应器或视觉系统检测工件的边缘，使数控机床能够准确地定位工件。
（4）坐标定位：通过数控系统中的坐标系，将工件的具体位置定义为数学坐标。
这样，机床就可以根据预定的坐标精确定位工件，并执行相应的加工操作。
机械制造工艺学：第一章绪论 第四节 工件加工时的定位和基准
4）每个约束点所限制的自由度，原则上不允许重复或互相 矛盾。
(二) 定位原理
3. 完全定位和不完全定位 完全定位指工件的六个自由度需全部被限制。不完全定位
指工件只需限制1-5个自由度。
A: Z、X、Y B: X、Z
C：Y
不需保证C
不需保证B、C
也不必限制Y A: Z、X、Y
插齿机简介
二、基准 设计工序基准时，应考虑如下三个方面的问题：
①应首先考虑用设计基准为工序基准；
②所选工序基准应尽可能用于工件的定位和工序尺寸的检查；
③采用设计基准为工序基准有困难时，可另选工序基准，但必 须可靠的保证零件设计尺寸的技术要求。
（2）定位基准 在加工中为使工件在机床或夹具中占有正确位置所采用
的基准。定位基准又可以分为粗基准、精基准和附加基准。
3）不应损伤工件的定位基准面，特别是已加工表面； 4）定位元件应有较高的刚度；
5）定位元件应有较高的耐磨性
(二)定位原理
定位基本原理要点：
1）工件在夹具中的定位，可以转化成在空间直角坐标系中， 用约束点限制工件自由度的方式来分析。
2）工件在定位时应该采取的约束点数目，或者说，工件在 定位时应该被限制的运动自由度数目，完全由工件在该工序的 加工技术要求所确定。
附加基准2定位基准二基准2定位基准车端面车端面e和内孔ff车外圆车外圆aa和端面和端面bb二基准4装配基准装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准3测量基准在加工中或加工后用来测量工件的形状位置和尺寸误差所采用的基准
第四节 工件加工时的定位和基准
一、定位 (一)工件的装夹 1. 定位
确定工件在机床或夹具中占有正确加工位置的过程。 1）应使工件相对于机床或夹具处于一个正确的位置
第一章 工件的定位
32
3、过定位与欠定位
1）.分析：工件的定位支 承点少于应限制的自由度 数时，会造成什么后果？ 结果：应限制了自由度来 被限制，导致加工时达不 到要求的加工精度。 ① 欠定位：加工中，工件定位点数少于应限制的自由度
数。会产生不良后果。 ② 过定位：工件的某个自由度被限制两次以上。
2）.过定位是否允许?一般来说过定位将使工件定位不确定， 夹紧后会使工件或定位元件产生变形。
②过定位不一定就是完全定位? ③多于六个定位点的定位一定是过定位?
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4、应用六点定位原则应注意的问题 1)方法问题：
①根据工序加工技术要求和工件形状的特点，确 定应限制 那些自由度，而用相应的定位点数目去消除。 ②分析时也可反过来分析哪几个自由度可不必限 制，剩下 的就是要限制的了。
(2)过定位有时是允许的，而欠定位决不允许，欠定位的 后果只导致加工时达不到加工精度。 过定位优点：使定位可能更为可靠，如冰箱有四个支 承点。 缺点：易使工件的定位精度受影响，使工件或夹具夹 39 紧后产生变形。
②优点：夹具结构简单，可避免因夹具本身的制造误差而产生
的定位误差，因此，定位精度高。 如：加工误差 < 0.01～0.005mm，采用夹具加工难以达到。 适用场合：单件小批生产中（如工具修理车间）。
(2)划线找正安装
对重、大、复杂工件的加工，往往是在待加工处划 线，然后
6 装上机床，工件在机床或夹具上位置按所 划的线进行找正定位。
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三、机床夹具的分类 1、分类方法：
1)按夹具的应用范围：通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合 夹具、随行夹具； 2)按加工类型：车床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、 数控机床夹具等； 3)按夹紧力来源：手动夹具、气动夹具、液压夹具、电磁夹具、 真空夹具。 机床夹具通常按夹具的应用范围进行。
数控机床加工原理
数控机床加工原理数控技术是目前先进的制造技术之一，它的出现使得制造业的加工精度和效率得到了极大的提高，得到了广泛的应用。
数控机床是数控加工技术最重要的组成部分，在制造业中占有举足轻重的地位。
本文将着重介绍数控机床的加工原理。
一、数控机床的定义数控机床是一种在计算机控制下运行的机床，具有高度自动化程度、高精度、高生产效率等优点。
其主要特点是通过数字信号控制机床工作的各个部分，而不需要人工参与到加工过程中。
数控机床是目前先进的制造设备之一，被广泛应用于各个领域，是现代制造业中不可或缺的一部分。
二、数控机床的基本组成数控机床由控制系统、执行系统、机械系统和辅助系统组成。
（一）控制系统控制系统是数控机床的核心部分，其主要功能是实现数控加工过程中的控制和管理。
控制系统包括控制器、软件和人机界面等几部分。
1.控制器数控机床的控制器是一个数字控制器（NC）或计算机数控（CNC）控制器。
NC控制器是早期的控制系统，大多数是用伺服控制和逻辑控制实现的。
CNC控制器采用计算机控制方式，具有更高的控制精度和处理能力。
2.软件数控机床的软件是指用来编写和存储机床加工程序的软件系统。
程序主要包括加工参数、加工过程、加工工具、工件材料等信息。
3.人机界面人机界面是数控机床的操作界面，由显示器、键盘、鼠标等设备组成，用于操作和监控加工过程。
（二）执行系统执行系统主要包括伺服电机、伺服驱动器、传感器和减速器等设备，用于实现机床在加工过程中的运动和位置控制。
伺服电机和伺服驱动器作为缩小误差的关键部分，广泛应用于数控机床。
（三）机械系统机械系统是数控机床的机械结构部分，包括机床主体、工作台、主轴箱、刀库、进给机构等。
机械系统的主要任务是保证机床在加工过程中的稳定性和精度。
（四）辅助系统辅助系统指数控机床中需要的特殊部分，如自动换刀系统、刀具测量系统、工件度量系统、冷却循环潮湿系统等。
这些系统的作用在于提高数控机床的耐用性和稳定性。
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1.2 工件的定位
1.2.1 六点定位原理 若要使工件在夹具中获得唯一确定的位置，就 需要在夹具上合理的设置相当于定位元件的六个 支承点，使工件的定位基准与定位元件紧贴接触， 即可消除工件的所有六个自由度，这就是工件的 六点定位原理。 1.2.2 六点定位原理的应用 ① 完全定位 工件的六个自由度全部被夹 具中的定位原件所限制，而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 根据工件加工表面的不同 加工要求，定位支承点的数目可以少于六个。 ③ 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。
若按1-16（c）所示度。
应用基准重合原则时，要具体情况分析。定位 过程中产生的基准不重合误差，是在用夹具装夹、 调整法加工——批工件时产生的。若用试切法加工， 设计要求的尺寸一般可直接测量，不存在基准不重 合误差的问题。在带有自动测量的数控机床上加时， 可在工艺中安排坐标系检查工步，即每个零件加工 前由CNC系统测量头检测设计基准并自动计算、修 正坐标值，消除基准不重合误差。在这种情况下， 可不必尊笔循基准重合原则。
（2）机床夹具的组成 由定位元件、夹紧装置、安装连接元件、导向元 件、对刀元件和夹具体等几部分组成。
① 定位元件 用于确定工件在夹具中的位置， 使工件在加工是相对刀具及运动轨迹有一个正确的 位置。常用的定位元件有V形块、定位销、定位块 等。
② 夹紧装置 用于保持工件在夹具中的既定 位置。它通常包括夹紧元件（如压板、压块）、增 力装置（如杠杆、螺旋、偏心轮）和动力源（如气
在零件加工、测量和装配过程中所用的基准，称为工 艺基准。按用途可分为定位基准、工序基准、测量基准和 装配基准。
定位基准是在加工时，用以确定零件在机床夹具中的 正确位置所采用的基准；它是工件与夹具定位元件直接接 触的点、线、面。
工序基准是在工艺文件上用以标注被加工表面位置的 基准。
测量基准是零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及 位置的基准；装配基准是装配时用以确定零件在机器中位 置的基准。
e.在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高 和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显的降低生
产成本。
② 机床夹具的分类
按使用机床类型分类，可分为车床夹具、铣床夹具、 钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他机床夹具等。
按驱动夹具的动力源分类，可分为手动夹具、气动夹 具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具和自夹紧 夹具等。
第1章 数控加工中工件的装夹与定位
1.1 机床夹具的概述 （1）机床夹具的定义
在机床上加工工件时，为了在工件的某一部分 加工出复合工艺规程要求的表面，加工前需要使工件 在机床上占有正确的位置，即定位。
使工件在加工过程中始终保持在原先确定的位置
上，即加紧。
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。
④ 过定位 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。
1.2.3 定位与夹紧的关系
定位与夹紧的任务是不同的，两者是不能互相取代。 定位时，必须是工件的定位基准紧贴在夹具的定位元件， 否则不称其是定位，而夹紧则是工件不离开定位元件。
1.3 定位基准的选择原则
设计基准是在零件图上用以确定其他点、线、面位置 的基准。它是标注尺寸的起点。
缸、液压缸）等组成部分。
③ 安装连接元件 用于确定夹具在机床上的 位置，从而保证工件与机床之间的正确加工位置。
④ 导向元件和对刀元件
a. 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。
b. 用于确定刀具在加工前正确位置的元件， 称为对刀元件，如对刀块。
⑤ 夹具体 是夹具的基础件，用来连接夹具上各个 元件或装置，使之成为一个整体。
（3）机床夹具的作用与分类
① 机床夹具的作用
a.易于保证工件的加工精度。 b.使用夹具可改变和扩大原机床的功能，实现“一机 多用”。 c.使用夹具后，不仅省去划线找正等辅助时间，而且 有时还可采用高效率的多件、多位、机动夹紧装置，缩短 辅助时间，从而大大提高劳动生产率。 d.用夹具装夹工件方便、省力、安全。
1.3.1 粗定位基准选择
选择粗基准时，必须要达到以下两个基本要求：
其一，应保证所有的加工表面都有足够的加工余量；其二，
应保证工件加工表面和不加工表面之间具有一定的位置精
度。粗基准的选择原则如下：
（1）互相位置要求原则
（2） 加工余量合理分配
（3） 重要表面原则
（4） 不重复使用原则
（5） 便于工件装夹原则
按其通用化程度，一般可分为通用夹具、专用夹具、 成组夹具以及组合夹具等。
a.通用夹具的结构、尺寸已规格化，且具有很大的通 用性，无需调整或稍加调整就可装夹不同的工件。
b.专用夹具是针对某一工件的某一工序而专门设计和 制造的。因为不考虑通用性，所以夹具可设计的结构紧凑， 操作方便。
c.成组可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而 发展起来的，它是在加工某种工件后，经过调整或更换个 别定位元件和夹紧元件，即可加工另外一种工件的夹具。
1.3.2 精基准的选择原则
（1） 基准重合原则
（2） 基准统一原则 （3） 自为基准原则 （4） 互为基准原则 （5） 便于装夹原则 如图1-16（a）所示零件，欲加工孔3，其设计基准是面2， 要求保证尺寸A。在用调整法加工时，若以面1为定位基准 [见图1-16（b）]，则直接保证的尺寸是C，尺寸A是通过控 制尺寸B来间接保证的。因此，尺寸A的公差为：
由此可以看出，尺寸A的加工误差增加了一个 从定位基准（面1）到设计基准（面2）之间尺寸B 的误差，这个误差就是基准不重合误差。由于基准 不重合误差的存在，只有提高本道工序尺寸C的加 工精度，才能保证尺寸A的精度；当本道工序C的加 工精度不能满足要求时，还需提高前道工序尺寸B 的加工精度，这就增加了加工的难度。