-工件在夹具上的定位解析
工件的定位与定位基准的选择
工件的定位与定位基准的选择机械加工中，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。
工件在夹具中的定位涉与到定位原理、定位误差、夹具上采用的定位元件和工件上选用的定位基准等几方面的问题，有关定位误差的计算和定位元件的选用在夹具设计一章讲授，这里只介绍定位原理和定位基准的选择。
一、定位原理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。
任一工件在夹具中未定位前，可以看成空间直角坐标系中的自由物体，它可以沿三个坐标轴平行方向放在任意位置，即具有沿三个坐标轴移动的自由度X，Y，Z；同样，工件沿三个坐标轴转角方向的位置也是可以任意放置的，即具有绕三个坐标轴转动的自由度X，Y，Z。
因此，要使工件在夹具中占有一致的正确位置，就必须限制工件的X，Y，Z；X，Y，Z六个自由度。
图2-16工件的六个自由度为了限制工件的自由度，在夹具中通常用一个支承点限制工件一个自由度，这样用合理布置的六个支承点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“六点定则”。
例如用……使用六点定则时，六个支承点的分布必须合理，否则不能有效地限制工件的六个自由度。
在具体的夹具结构中，所谓定位支承是以定位元件来体现的，如上例中长方体的定位以六个支承钉代替六个支承点(图2-17c)，这种形式的六点定位方案比较明显，下面再介绍其他形式工件的定位方案。
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。
夹具有哪些常见的定位方式【图解】
不论通用夹具或可调夹具及专用夹具，只要合理利用六点定位规则，它就会更好地被人们所使用。
1.夹具、刀具和工件组成了一个工艺系统。
工件加工面的相互位置精度是由工艺系统间的正确位置关系来保证的。
因此加工前，应首先确定工件在工艺系统中的正确位置，即是工件的定位。
2.工件是由许多点、线、面组成的一个复杂的空间几何体。
当考虑工件在工艺系统中占据一正确位置时，是否将工件上的所有点、线、面都列入考虑范围内呢？显然是不必要的。
在实际加工中，进行工件定位时，只要考虑作为设计基准的点、线、面是否在工艺系统中占有正确的位置。
所以工件定位的本质，是使加工面的设计基准在工艺系统中占据一个正确位置。
3.工件定位时，由于工艺系统在静态下的误差，会使工件加工面的设计基准在工艺系统中的位置发生变化，影响工件加工面与其设计基准的相互位置精度，但只要这个变动值在允许的误差范围以内，即可认定工件在工艺系统中已占据了一个正确的位置，即工件已正确的定位。
本发明涉及一种夹具及其定位方式,夹具它包括夹具基座,固定在所述的夹具基座上的与所述的孔配合的插杆,设置在所述的夹具基座上的用于沿着所述的插杆的延伸方向定位零件的第一支撑座与第二支撑座,且所述的第一支撑座及第二支撑座的定位面能够相对所述的夹具基座升降的设置.该夹具的定位方式为:首先用插杆以及一个支撑座将零件定位,再调整另一个支撑座至该支撑座的定位面与零件相接触.通过两个支撑座的支撑使得零件在加工时不容易由于加工力而引起偏移,能够提高零件的加工精度.一种用于定位对于孔(21)的轴心线与平面(22)具有较高垂直度要求的零件(2)的夹具,其特征在于：它包括夹具基座(10)、固定在所述的夹具基座(10)上的与所述的孔(21)配合的插杆(11)、设置在所述的夹具基座(10)上的用于沿着所述的插杆(11)的延伸方向定位零件(2)的第一支撑座(12)与第二支撑座(13),且所述的第一支撑座(12)及第二支撑座(13)的定位面能够相对所述的夹具基座(10)升降的设置。
工件定位方法
工件定位方法
工件定位是在加工过程中进行的一项非常重要的工作，它可以确保工件在加工前后的位置和角度不发生变化，从而保证加工精度和质量。
工件定位方法有很多种，下面列举几种常见的方法：
1.夹紧定位法：通过卡盘、夹具等装置将工件夹紧固定在工作台上，实现工件的定位和固定。
2.磁力定位法：在工件上制造磁场，利用磁力吸附力将工件固定在工作台上，实现工件的定位和固定。
3.夹持定位法：利用弹性杆、挡块等夹具，将工件夹持住，使其在规定的位置上定位，并保持一定的压力。
4.对心定位法：利用中心孔、圆柱体等结构定位，实现工件的对心和定位。
5.插销定位法：在工件和夹具之间插入插销，限位工件在规定位置上。
以上几种工件定位方法各有优缺点，选择合适的工件定位方法要根据加工对象的性质、尺寸和处理要求来确定。
工件的定位与夹紧
划线找正法示例Leabharlann 图2 划线找正装夹图3 套筒零件简图
1.快换钻套 2.导向套 3.钻模板 4.开口垫圈 5.螺母 6.定位销 7.夹具体
图 4 套筒钻夹具
二、工件的定位 工件的定位
◆六点定位原理
：任一刚体在空间都有六个自由度，为 使工件完全定位，必须有合理分布的 六个定位支承点分别限制其六个自由 度，使工件的位置唯一。
●基准
设计基准 工序基准 工序基准 定位基准（ 定位基准（大平面、长圆柱面或轴线） ） 三者重合，提高位置精度
●定位元件 定位元件
◆定位元件的基本要求 ①足够的精度 ②足够的硬度和耐磨性 ③足够的强度和刚度 ④工艺性好
◆平面定位 ◇主要支承 —限制自由度 ①固定支承 —支承钉
支承板 非标支承板 ②可调支承 —一批工件调一次
（原则上不允许）
zz
o
x
y
注：若不限制 y 等 为欠定位,不符要求
图7
完全定位
z
z
y
X
o y
不完全定位
X
图8
x y
后果:
1.心轴 2.支承凸台 3.工件 4.压板
1)机床心轴弯曲 2)工件翘曲变形 图9 插齿时齿坯的定位(过定位) 插齿时齿坯的定位(过定位)
x y
图10 齿坯过定位的影响
改变定位结构避免过定位
Z
x、 y、 z
( y (
z
O
(
z
x 、 y 、z
x ( x
X
(
(
Y y
y
5 4
Z
6
O
y Y
3 2
1
X
图5 长方体定位时支承点的分布
工件定位原理
工件定位原理
工件定位原理是指将工件准确地放置在指定的位置上的方法和技术。
在工件加工过程中，正确的定位对于保证加工精度和工艺要求非常重要。
工件定位原理通常包括以下几个方面：
1. 参考面定位原理：通过工件的某个平面与工装、加工平台或其它零件的平面接触，实现工件的定位。
常见的方法有平台定位、基准销定位等。
2. 轮廓线定位原理：根据工件轮廓形状的特征，在工装或工作台上设计相应的定位槽、凸台或孔等结构，使工件与其相配合，实现位置的固定。
3. 嵌入定位原理：通过在工件上开设凸台、凹槽或插销等结构，在工装或工作台上开设相应的孔或槽位，使得工件能够固定在所需的位置。
4. 磁性定位原理：利用磁性力使工件与工装或工作台相吸附，实现工件的定位。
通常使用磁性定位块或电磁定位系统来实现。
5. 弹性定位原理：利用工装或夹具上的弹性元件（如弹簧、橡胶等），通过压紧或扩张力来实现工件的定位。
6. 摩擦定位原理：通过工件与工装或工作台间的摩擦力，实现位置的固定。
常见的方法有斜面摩擦定位、滚柱摩擦定位等。
上述只是工件定位原理中的一部分常见方法，实际应用中还会根据具体的工件形状、加工要求和工艺流程等因素选择适合的定位方式。
通过合理的定位方法，可以提高工件的加工精度和效率，确保产品质量的稳定性。
机械加工中的工装夹具定位设计方法
机械加工中的工装夹具定位设计方法摘要：工装夹具定位设计对机械加工具有重要意义。
基于此，本文首先阐述了工装夹具的作用，分析了机械加工定位基准及其分类，并详细探讨了工装夹具的定位设计。
关键词：机械加工；工装夹具；定位设计机械工件在加工过程中，需精准的测量、精确的定位，才能被加工组装成合格、耐用的工件。
在加工中，应用科学的夹具设计可提高产品质量及生产效率。
工装夹具具有精准的定位功能，能限制工件的自由度，从而保证工件加工面与工装夹具原件的紧密接触，以此加工出更好的机械工件。
机械在加工时，仅依靠人力手工及简单的小工具辅助已不能满足工件的精度要求，而夹装工具能做到此点，其能大幅度提高机械加工精度。
一、工装夹具的作用1、提高制造效率，降低生产成本。
一方面能使工装夹具标准化，即采用通用化、标准化、模块化程度较高的工装夹具，以尽可能缩短加工的准备时间，提高操作效率。
另一方面，可采用液动、气动或气液联合夹紧等装置，提高工作效率。
多工位夹具和可调换夹具等的使用，能较大程度提高工作的效率。
为了提高工作效率，在进行数控铣床工装夹具设计时应注意以下问题。
首先，要尽可能通过一次装夹来实现加工成型，以缩短加工时间，提升工作效率，也有利于提升加工精度。
其次，可通过提高装夹速度来提高工作效率。
通过使用多位、多件夹具加快装夹速度，以缩短加工时间。
最后，通过合理选择刀具尺寸、形状及切削量，提升工作效率。
2、确保质量。
夹具能极大地提高工件的加工精确度，从而保证工件的质量达到更加高水平的标准。
使用夹具固定工件时，能确保工件与刀具、机床间的位置，也能避免因人为因素产生的影响，从而保证同批次工件的加工精度。
受局部热变形和应力的影响，零件会产生较大的变形。
在夹具设计过程中，通过计算提前预留余量，使应力、变形和变形方向得到可靠控制，从而保证零件质量。
二、机械加工定位基准定位基准控制对机械加工影响较大，会影响到各类零件加工进度与大小等，对生产加工技术工艺与夹具结构也会产生较大影响。
工件的定位6个自由
如图13-7所示 （2） 支承板 支承板适用于工件以精基准定位的场合。工件以大平面
与一大（宽）支承板相接触定位 时，该支承板相当于三个不在一条直线上的定位支承点，可限制
工件三个自由度。一个窄长支承 板相当于两个定位支承点，可限制工件两个自由度。工件以一个
如图13-3所示，
如图13-3 所示 ，在空间直角坐标系的O面上布置三个定位支承点1、2、3， 使工件的底面与三点相接触，则该三点就限制了工件的、、 三个自由度。 同理，在O面上布置两个定位支承点4、5与工件侧面相接触，就可限制工 件的和的自由度。在O面上布置一个定位支承点与工件的另一侧面接触， 就可限制工件的自由度，从而使工件的位置完全确定。
证工件的加工技术要求。
?
工件在夹具中的定位，并不是用定位支承点，而是用各种不
同结构与形状的定位元件与工件相应的定位基准面相接触或配合
实现的。工件上的定位基准面与相应的定位元件的工作表面合称
为定位副。定位副的选择及其制造精度直接影响工件的定位精度
和夹具的制造及使用性能。
三、常见的定位方式及定位元件
常见的工件定位方式有四种，即工件以平面为定位基准面、工件 以内孔为定位基准面、工件以外圆为定位基准面和工件以一面两孔为 定位基准面。 1．工件以平面为定位基准面
2．工件的定位形式
（1）完全定位 用六个合理布置的定位支承点限制工件的六个自由 度，使工件位置完 全确定的定位形式称为完全定位。
（2）不完全定位 工件被限制的自由度少于六个，但能满足加工技 术要求的定位形 式称为不完全定位。如图13-5所示，即为不完全定位。
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
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（一）定位误差的概念、组成及计算 44
定位基准
对刀基准
设计基准
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2 工件以渐开线齿面定位
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P104图3-12
2020/10/22
（五）定位表面的组合
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1.常见定位表面的组合形式
图3.17 三基面组合基准定位
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大端面与短圆柱面（长圆柱孔与小断面） 2020/10/22
30
两锥孔组合
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31外Βιβλιοθήκη 柱面组合1第二节 工件在夹具上的定位
一、常用定位方法与定位元件 二、定位误差的分析与计算
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2
一、常用定位方法与定位元件
（一）工件以平面定位 （二）工件以圆柱孔定位 （三）工件以外圆柱面定位 （四）工件以其它表面定位 （五）工件以组合表面定位
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（一）、工件以平面定位
3
1 固定支承
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两面一孔组合
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一面两孔
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2.工件以一面两孔定位的设计计算
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（1）菱形销宽度b的计算
f
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2
AO2
2
CO2
AO2' 2
CO2' 2
AO2
d2
2
1 2
D2
2 min
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CO2
b 2
AO2'
D2 2
CO2'
b1 22
TLK
TLX
1min
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b
D2 2 min
TLK TLX 1min
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（2）一面两孔定位设计步骤（设计夹
具上两销相关尺寸 ） LX LK L
A. 确定两销中心距尺寸及公差:
TLx
1 5
～
1 3
TLK
B. 确定圆柱销直径d1尺寸及其公差带 :
解：（1）两销中心距尺寸及公差确定：取两销中 心距尺寸为100±0.03mm
（2）圆柱销直径d1的确定：d1
35
g
6(
0.009 0.025
)mm
（3）菱形销宽度和直径的确定：查表3-1取菱形销 宽度b=6mm，由式3-2计算Δ2min≈0.04mm
取d2公差带为h6，其结果为
d2
34.96h6(00.016 )
d1=D1min；g6或f7
C. 确定菱形销的宽度b、直径d2及其公差带:
b查表3-1，计算Δ2min，d2=D2-Δ2min计算直径
d2；公差带取h6或h7
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（3） 一面两孔定位设计实例
39
例： 已知工件上两定位孔直径为 D1=D2=φ35+00.025mm，两定位孔中心距尺寸为 100±0.09mm，试进行两销有关尺寸的设计计算。
可以用于非完整外圆的定位
活动V形块常常起着定位和夹紧的双重作用 （既是定位元件，又是夹紧元件（如下图）。
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3 支承板、支承钉
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（四）工件以其他表面定位
26
1 工件以圆锥孔定位
工件以圆锥孔定位时，所用定位元件为圆锥心轴或 圆锥销。圆锥心轴限制工件5个自由度，圆锥销限制工件 3个自由度。
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（一）定位误差的概念、组成及计算 41
一批工件逐个在夹具上定位时，由于工件及定位 元件存在公差，使各个工件所占据的位置不完全一致 即定位不准确，加工后形成加工尺寸的不一致，形成 加工误差。
这种只与工件定位有关的加工误差，称为定位误 差，用△DW表示。
定位误差：设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变 动量。
35
0.04 0.056
mm
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二、定位误差的分析与计算
40
（一）定位误差的概念、组成及计算
（二）判断定位方案的定位精度是否满足工件加 工要求的依据 （三）工件以单个典型表面定位时定位误差的分 析计算（主要是第二类定位误差的计算）
（四）组合定位时定位误差的分析计算
（五）定位误差分析计算综合实例
Fj1
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辅助支承结构
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（二）工件以圆柱孔定位
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1 心轴 配合长度与直径之比L/d ≥0.8~1限制四个自由度，L/d <0.4限制两个自由度。
1:5000～1:1000
图3.9 刚性定位心轴 1—导向部分 2—定位部分 3—传动部分 4—开口垫圈 5—螺母
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2 定位销 圆柱销
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2 定位销
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菱形销
b b1
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圆锥销
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（三）工件以外圆柱面定位
19
工件以外圆柱面定位两种形式：定心定位和支承定位。 工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况工 件与定位元件互换；支承定位时用支承板、支承钉。
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（一）定位误差的概念、组成及计算 42
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（1）基准不重合误差（第一类定位误差）43
须明确的概念： a)设计基准：在零件图上用来确定某一表面的尺寸、
位置所依据的基准。 b)工序基准：在工序图上用来确定本工序被加工表面加
工后的尺寸、位置所依据的基准。 c)对刀基准（调刀基准）：由夹具定位元件的定位工作
支承钉结构
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6 2020/10/22
2．可调支承：
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可调支承的定位工作面可沿其轴线方向在一定范围内调节。
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3．自位支承：可以自动调节其位置以适应工件定位基准面
的位置变化。 自位支承结构
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1 定位套 圆定位套
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圆锥定位套
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2 V形块
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结构
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T
D
2sin
N
2 tan
H
2
2
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V形块的特点
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V形块对外圆柱面定位，形式上是支承定位 （V形块两斜面于外圆柱面接触），但其实质是 定心定位。
V形块能起对中作用，即工件轴线必处于V形 块两支承斜面的对称中心平面之上。
自位支承
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10
4．辅助支承：
辅助支承不是定位元件，它不起 定位作用，只起支承作用。常用于提 高工件加工部位刚性和稳定性。
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辅助支承的作用 及使用
辅助支承的 使用（工件装夹 后、卸下前动作）
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12 2020/10/22
13
Q
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