定位基准和夹紧方案
第四章第5节工件的夹紧及夹紧装置 (2)
3. 夹紧力的大小
夹紧力的大小可根据切削力和工件重力的大小、 方向和相互位置关系具体计算。为安全起见，计算 出的夹紧力应乘以安全系数K，故实际夹紧力一般比 理论计算值大2～3倍。
进行夹紧力计算时，通常将夹具和工件看做一 刚性系统，以简化计算。根据工件在切削力、夹紧 力(重型工件要考虑重力，高速时要考虑惯性力)作用 下处于静力平衡，列出静力平衡方程式，即可算出
的原始夹紧行程增加的倍数等于夹紧力的增力倍
数，即夹紧行程增大多少倍，夹紧力就增加多少
倍。
0.017455 0.052408 0.087489
0.12278 0.15838 0.19438
0.23087 0.26795 0.30573
0.34433
2、选用斜楔夹紧工件时，只要升角 取得合适， 就能实现夹紧机构的自锁。
3. 偏心夹紧机构是由偏心件作为夹紧元件，直接 夹紧或与其他元件组合实现对工件的夹紧。常用的
图3-35是一种常见的偏心轮—压板夹紧机构。 当顺时针转动手柄使偏心轮绕轴转动时， 偏心轮的 圆柱面紧压在垫板上，由于垫板的反作用力，使偏 心轮上移，同时抬起压板右端，而左端下压夹紧工
图3-35 偏心轮—压板夹紧机构
斜楔夹紧机构受力分析
夹紧力 Fc 是由作用在斜楔上的外力 Fe,x 产生的。
工件对它的反作用力 Fr1 和由此引起的摩 擦力 Ff1 、夹具体对它的反作用力 Fr2 和 由此引起的摩擦力 Ff 2 。
夹紧时，存在如下关系 考虑X方向上的受力平衡
将上述参数代入上式，可得斜楔所产生的夹紧力
由上式得如下结论
图3-43 先定位后夹紧联动机构
图3-43 先定位后夹紧联动机构
(2) 夹紧与移动压板联动机构。 如图3-44所示，逆时针扳动手柄，先是拨销1拨 动压板2上的螺钉3，使压板左移到夹紧位置，继续 逆时针扳动手柄，偏心轮5顶起压板夹紧工件。松开 时，顺时针扳动手柄，偏心轮5的作用先松开工件， 继而拨销1拨动螺钉4
第三章 工件的夹紧及夹紧装置(夹具设计)
速，但自锁能力较差，增力比小，（取决于L/ρ的 比值）。常用在切削平稳且切削力不大的场合。
机械学院
第二节 基本夹紧机构
2.偏心夹紧机构-适用范围
几种常见偏心夹紧机构
机械学院
第二节 基本夹紧机构
3.螺旋夹紧机构-分类
直接夹紧式螺旋夹紧机构：拉紧式和压紧式 移动压板式螺旋夹紧机构：支点式和内嵌式 铰链压板式螺旋夹紧机构：遮盖式、杠杆式、翻转式、联动式 可拆卸压板式螺旋夹紧机构：直拆式和旋拆式
机械学院
移动式压板端面偏心轮夹紧机构
移动式压板端面偏心轮夹紧机构：主要由两个端面凸轮在不同的旋 转角度上产生的轴向位移来实现夹紧动作。它的结构简单、紧凑， 占用空间小，操作方便，但自锁性能差一些，因此，其夹紧行程受 到一定限制。
机械学院
转动式压板端面偏心轮夹紧机构
转动式压板端面偏心轮夹紧机构：主要由端面凸轮和滑动杆在转动 一定角度时产生的位移来实现夹紧动作。它的结构也比较简单，操 作方便，由于是利用杠杆原理进行夹紧，其夹紧力比较大，但占用 的空间要大一些。
夹紧力作用点的选择
2)作用在工件刚度高的部位
机械学院
第一节 夹紧机构原理
3.确定夹紧力的基本原则
夹紧力的作用点与工件变形 a）工件底面产生夹紧变形 b）改进方案
机械学院
第一节 夹紧机构原理
3.确定夹紧力的基本原则
夹紧力作用点的选择
3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件 切削部位的刚度和抗振性。
机械学院
第二节 基本夹紧机构
6.斜楔夹紧机构-适用范围
斜楔夹紧装置常用在尺寸公差较小的夹紧装置中，主要用 于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。
机械制造工艺学——工件的装夹及夹具设计
项合并使用，即： δ装夹+δ对定<= 2T/3
特点：易于保证定位精度，装夹所用时间短夹具装夹过程
（二）夹具装夹误差 因采用夹具装夹，而造成加工表面的尺寸、
位置误差称为夹具装夹误差。 夹具装夹误差由三个方面的误差组成：
工件装夹误差δ装夹
对定误差δ对定
过程误差δ过程
（1）工件装夹误差δ装夹：与工件在夹具中装 夹有关的加工误差。
包括：定位误差δ定位： 工件在夹具中定位不准确所造成的加工误差。
夹紧误差δ夹紧：夹紧时，因工件或夹具 变形所造成的加工误差。
（2）对定误差δ对定：与夹具相对于刀具及 切削成形运动有关的加工误差。
包括：对刀误差δ对刀：夹具相对于刀具位 置有关的加工误差。
夹具位置误差δ位置：夹具相对成形运动 位置有关的加工误差。
（一）直接装夹：工件定位基准面与机 床上的装夹面紧密帖合而定位，进而夹 紧的装夹方式称为直接装夹。
（二）找正装夹：以工件的有关表面或专 门划出的线痕作为定位的依据，然后夹 紧工件的装夹方式称为找正装夹。
（三）夹具装夹：先根据工件某一工序的加工 要求设计、制造夹具，工件定位基准面与夹 具上的定位面紧密帖合而定位，然后夹紧的 装夹方式称为夹具装夹。
第二章 工件的装夹及夹具设计 2-1 概述
一、装夹的概念 装夹：将工件在机床或夹具上定位、夹紧的
过程称为装夹。 定位：工件在机床或夹具上占据正确位置
的过程称为定位。 夹紧：为保持工件的正确定位而将工件夹
牢的过程称为夹紧。
工件夹紧时可以 先定位，后夹紧 也可以 定位和夹紧同时进行
二、装夹的方法：共有三种
（3）过程误差δ过程：与加工过程中一些因 素有关的加工误差。
加工误差不等式：为了得到合格产品，上述 各项误差之和应小于等于公差T，即：
ch1工件的定位和基准
3） 采用夹具安装
使用能保证工件迅速定位与夹紧的装置进行安装 叫作夹具安装。（见下图）
特点 ：1）安装效率高成本低；
2）可保证重复精度；
3）减轻劳动强度，保证生产节拍；
4）扩大机床使用范围。
应用范围 ：广泛用于大批量生产，中批生产及单件 小批生产无夹具安装就无法保证精度的工件加工。
车孔夹具动画
2）工件的实际定位
定位元件的种类：
支承钉；支承板，长销，短销，长 V 形块， 短V形块，长定位套，短定位套，固定锥销， 浮动锥销等。 注意：定位元件所限制的自由度与其大小、 长度、数量及其组合有关 长短关系、大小关系、数量关系、组合关系
1.工件以平面定位
表 1 典型定位元件的定位分析 工件的 定位面 定位情况 平 面 支 承 钉 图示 限制的自由度 定位情况 平 面 支 承 钉 夹 具 的 定 位 元 件 1 个支承钉 2 个支承钉 3 个支承钉
长销小平面 组合
短销大平面组 合
Z
X 、 Y、 Z 、 Y、 Z
X 、 Y、 Z 、 Y、 Z
(1)定位销
定位销头部应做出倒角或圆角， 以便于装入工件定位孔。
主要用于直径小于50mm的中小孔
定位。
定 位 情 况 图 示 限 制 的 自 由 度
固定锥销
浮动锥销
X、Z
内孔定位元件 1） 小锥度心轴
小锥度心轴
2) 刚性心轴
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。
3.工件以外圆柱面定位
在生产中是常见的，如轴套类零件等。 常用的定位元件有V形块、定位套、半圆定位座。
工装夹具的基本要求与夹紧力确定原则
工装夹具是CNC数控加工主要的工件装夹定位工具，在面对复杂的工件加工时，加工中心可以满足更方便快捷的一体化加工方案，但工件的加工精度却需要工装夹具满足基本要求才能保证，下面为大家整理了工装夹具的基本要求与夹紧力的确定原则，以供大家参考。
一、工装夹具的基本要求1、能保证加工精度：保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。
2、能提高生产效率：工装夹具的复杂程度应与产能情况相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便、缩短辅助时间、提高生产效率。
3、工艺性能要好：工装夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。
4、使用性能要好：工装夹具应具备足够的强度和刚度，操作应简便、省力、安全可靠。
在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。
工装夹具还应排屑方便。
必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。
5、经济性要好：工装夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。
因此，设计时应根据订单及产能情况对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。
二、工装夹具的夹紧力确定原则工装夹具的夹紧力确定要素包括夹紧力的大小、方向、作用点三部分，在确定夹紧力的时候，主要就是确定这三要素，其确定原则如下：1、夹紧力大小的确定（1）工装夹具的夹紧力大小要适当，过大了会使工件变形，过小了则在加工时工件会松动，造成报废甚至发生事故。
（2）采用手动夹紧时，可凭人力来控制夹紧力的大小，一般不需要算出所需夹紧力的确切数值，只是必要时进行概略的估算。
（3）当设计机动（如气动、液压、电动等）夹紧装置时，则需要计算夹紧力的大小。
六点定位原理
XZXZ
一个长定位套
XZ
XZXZX Z X Z
典型定位元件得定位分析
定位情 况
锥
圆顶
尖
锥
和 锥
图示
度
孔心
轴
限制的
自由度
固定顶尖
XYZ
浮动顶尖
锥度心轴
YZ
XY ZY Z
定位原理分析例一
解:定位分析 :
心轴得大端面限制得自由度为:
Y 、X 、Z
心轴得长銷限制得自由度为:
X 、Y 、X 、Y
支承板定位,限制工件得三个自由度: Y 、X (、保Z 证各孔
得轴心线垂直于工件底面);
两支承销定位,限制工件二个自由度: Z 、(Y保证工件二
小孔得位置尺寸H); 削边销定位,限制一个自由度: X(保证工件二小孔与大
孔中心得对称位置尺寸A)。
属于完全定位,且能保证工件得加工精度要求,方案正确。
未受约束得刚体,在空间得位置就是不确定得,它具有六
个自由度:
X
、Y
、Z
、X
、Y
、Z。为使刚体在空间具有确定得
位置,就必须限制其六个自由度。
定位就就是用各种形状不同得定位元件,来限制工件得
自由度。
六点定位原理:用六个支承点分别限制工件得六个自由
度从而使工件在夹具中得到正确加工位置得方法称为六点定 位原理、
过定位一般就是不允许得。
过定位分析
、Z X
X
Y
Z
a）
X
X Y
a2）
Z X
X Y
Z X
a1）
X Y
a3）
过定位
消除过定位及其干涉得途径:
1、 改变定位元件结构,消除对自由度得重复 限制,如长销改成短销;
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及到定位原理、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表达的，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。
(完整版)定位基准选择解析
定位基准的选择一、定位基准的概念和类型在加工时，用以确定零件在机床的正确位置所采用的基准，称为定位基准。
它是工件上与夹具定位元件直接接触的点、线或面。
如图11-14a所示零件，加工平面F和C时是通过平面A和D放在夹具上定位的，所以，平面A和D是加工平面F和C的定位基准。
又如图11-14b所示的齿轮，加工齿形时是以内孔和一个端面作为定位基准的。
根据工件上定位基准的表面状态不同，定位基准又分为精基准和粗基准。
精基准是指已经经过机械加工的定位基准，而没有经过机械加工的定位基准为粗基准。
图11-4基准分析二、精基准的选择定位基准的选择应先选择精基准，再根据精基准的加工选择粗基准。
选择精基准时，主要应考虑保证加工精度和工件安装方便可靠。
其选择原则如下：1.基准重合原则即选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。
当设计基准与定位基准不重合时，在加工误差中将会增加一个误差值，其值大小等于设计基准和定位基准之间的尺寸误差，这就是基准不重合误差。
当基准重合时，则没有基准不重合误差。
图11-5表示具有相交孔的轴承座准备镗以O-O为中心线的孔。
在该工序之前，零件的M、H、K 平面已加工好，并且M-H、H-K之间的尺寸为C+T C及B+T B。
本工序要求镗出的孔中心线O-O距K表面的尺寸为A+T A。
为此，工件可以考虑几个定位加工方案：图11-15b所示方案以M面为定位基准。
加工时采用“调整法”加工，即镗杆中心线距机床工件台或夹具定位元件工作表面间的位置已经调好，固定不变。
这时获得的尺寸A的大小将和M-K面间的可能相对位置变化有关，其最大可能位置变化为尺寸B和C的公差之和，即ΔB =T B +T C图11-15c所示方案以H面为定位基准。
因工序基准与定位基准不重合而引起的A尺寸的误差仅是H-K间的位置变化，即ΔB = T B图11-15d所示方案以设计基准K面为定位基准，此时δ基准不重合= 0由上例可知，加工中最好直接用设计基准作为定位基准，以便消除基准不重合误差。
拨叉夹具设计说明书
拨叉夹具说明书年级：学号：姓名：专业：指导老师：2015年7月目录一、夹具定位及夹紧方案 (2)二、拨叉夹具设计说明 (4)1、问题的提出 (4)2、定位原理及实现 (4)3、切削力及夹紧力计算 (5)4、误差分析 (9)5、实际所需夹紧力的计算 (14)6、零件材料选择 (14)三、参考文献 (16)一、夹具定位及夹紧方案拨叉夹具：夹紧：说明：长：340mm 宽：60mm 高：60mm铣套：总长：45mm总宽：15mm总高：20mm铣口长：14mm铣口宽：15mm铣口高：17mm 铣刀：立铣刀直径范围2-50mm：取：12mm三维模型：二、拨叉夹具设计夹具是组合机床的重要组成部分，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的。
它是用于实现被加工零件的准确定位、夹压、刀具的导向以及装卸工件时的限位等作用。
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。
1、问题的提出夹具是组合机床的重要组成部分，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的。
它是用于实现被加工零件的准确定位、夹压、刀具的导向以及装卸工件时的限位等作用。
本夹具主要用于铣宽14H7的槽，且为大批大量生产。
在保证提高劳动生产率，降低劳动强度的同时可以设计选用比较简单的夹具。
2、定位原理及其实现由零件图可知，槽所在的面与中心线存在垂直度误差，在加工槽时应保持工件的平稳，应选择小圆柱底端面为定位基准。
根据被加工零件的结构特征，选择定位基准。
由夹具图可以得出，V形块约束X向的移动，Y向的移动,X向的转动，Y向的转动；工件与V形块的背面接触简化成线，则约束X向的移动，底面约束Z向的移动，X向的转动，Y向的转动，则形成了过定位。
限制的自由度V形块：X向的移动，Y向的移动,X向的转动，Y向的转动底面：Z向的移动，X向的转动，Y向的转动线：X向的移动过定位为：X向的移动，X向的转动，Y向的转动。
由于此过定位对零件加工时产生的误差较小，所以可以忽略不计。
定位基准的选择
第三道工序粗精镗φ 32H7孔。加工要求为尺寸32±0.1㎜、 6±0.1㎜及凸台侧面K的平行度0.03㎜。根据基准重合的原则 选择底面和凸台为定位基准，底面限制三个自由度，凸台限 制两个自由度，无基准不重合误差。
定位基准选择实例 第四道工序钻、扩、铰φ 16H9孔。除孔本身的精度要求
4.1 粗基准的选择
粗基准选择影响： ①加工余量的均匀分配； ②加工面与非加工面（作为粗基准的非加工面）的位置关系
4.1 粗基准的选择
外圆1的轴线
内孔3的轴线
以不加工外圆表面1作为粗基 准定位，加工后内孔2与外圆
1同轴
以毛坯孔作为粗基准定位， 则可以保证余量均匀，但加 工后内孔2与外圆1不同轴，
锻压机立柱精基准的选择
在实际生产中，精基准的选择要完全符 合上述原则，有时很难做到。必须根据具体 的加工对象和加工条件，从保证主要技术要 求出发，灵活选用有利的精基准，达到定位 精度高，夹紧可靠，夹具结构简单，操作方 便的要求。
3）辅助基准的选择
辅助基准是为了便于装夹或易于实现基准统一 而人为制成的一种定位基准。
选择粗基准应使定位准确，夹紧可靠， 夹具结构简单，操作方便。为此要求选用的 粗基准面尽可能平整、光洁，且有足够大的 尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或 其它缺陷，也不宜选用铸造分型面作粗基准。 若无法避免，则应在使用前对其修整。
实际上，进行粗基准的选择时，上述原 则不可能同时满足，有时还是互相矛盾的。 因此，在选择时应根据具体情况进行分析， 权衡利弊，保证其主要的要求。
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。
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定位基准和夹紧方案
在工程和制造领域中，定位基准和夹紧方案被广泛用于确保组件和零件在装配
过程中的正确位置和相对位置。
定位基准是通过参考面或参考点来定义的，用于确定其他工件相对于其位置和方向。
夹紧方案是指夹紧工艺和夹紧装置，用于保持工件在正确位置和朝向。
1. 定位基准
定位基准是用于确定其他工件位置和方向的参考标准。
在制造和装配过程中，
定位基准可以通过以下几种方式确定：
•表面定位：通过参考表面来确定工件的位置和方向。
参考表面可以是平面、曲面或者其他的形状。
通过工件与参考表面之间的相对位置和方向，可以精确地确定工件的位置。
•点定位：通过参考点来确定工件的位置和方向。
参考点可以是孔、凸点或者其他的形状。
通过工件与参考点之间的相对位置和方向，可以确定工件的位置。
•边界定位：通过参考边界来确定工件的位置和方向。
参考边界可以是平行边、垂直边或者其他的形状。
通过工件与参考边界之间的相对位置和方向，可以确定工件的位置。
定位基准的选择需要考虑到工件的特性和装配要求。
不同的工件和装配过程可
能需要不同的定位基准方法。
2. 夹紧方案
夹紧方案是用于保持工件在正确位置和朝向的工艺和装置。
夹紧方案可以通过
以下几种方式实现：
•机械夹紧：使用机械装置如螺纹、夹紧钳等来夹紧工件。
机械夹紧可以提供较强的夹紧力，适用于需要保持稳定位置和方向的工件。
•真空夹紧：使用真空吸盘或真空吸附装置来夹紧工件。
真空夹紧可以提供均匀的夹紧力，适用于平面工件或不规则形状的工件。
•磁性夹紧：使用磁铁或电磁铁来夹紧工件。
磁性夹紧可以提供较大的夹紧力，适用于平面工件或具有磁性的工件。
•液压夹紧：使用液压装置来夹紧工件。
液压夹紧可以提供大量的夹紧力，并可以根据需要进行调节。
夹紧方案的选择需要考虑到工件的特性和装配要求。
夹紧力需要足够大以确保
工件在装配过程中不移动，但又不能过大以造成工件损坏或变形。
3. 定位基准和夹紧方案的设计
设计定位基准和夹紧方案时，需要考虑以下几个方面：
•工件的特性：工件的形状、尺寸和材料特性会影响定位基准和夹紧方案的选择。
不同的工件可能需要不同的定位基准和夹紧方案。
•装配的要求：装配的要求包括定位的精度、装配的速度和装配的稳定性。
不同的装配要求可能需要不同的定位基准和夹紧方案。
•生产的效率和成本：定位基准和夹紧方案的选择需要考虑生产的效率和成本。
高效的定位基准和夹紧方案可以提高生产效率，但可能会增加成本。
在设计定位基准和夹紧方案时，可以通过以下几个步骤：
1.分析工件的特性和装配的要求。
2.确定适合的定位基准和夹紧方案。
3.进行原型设计和测试，验证定位基准和夹紧方案的有效性。
4.进行批量生产和应用。
4. 总结
定位基准和夹紧方案在工程和制造领域中起着重要的作用。
通过选择适当的定位基准和夹紧方案，可以确保工件在装配过程中的正确位置和相对位置。
设计定位基准和夹紧方案需要考虑工件的特性、装配的要求、生产的效率和成本等因素。
通过分析和测试，可以确定适合的定位基准和夹紧方案，并进行批量生产和应用。
定位基准和夹紧方案的设计是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素。
只有通过合理的设计和有效的实施，才能确保装配过程的质量和效率。
因此，在实际的工程项目中，我们需要充分考虑定位基准和夹紧方案的选择和设计。