第11讲工件定位与夹紧

1、第第1 1页页机械制造工程机械制造工程工件定位与夹具龙口市高级技工学校龙口市高级技工学校第第2 2页页机械制造工程机械制造工程学习任务任务1任务2任务3任务4任务5任务6基准的概念基准的概念工件定位的概念和要求工件定位的概念和要求六点定位原则六点定位原则定位基准的选择定位基准的选择 工件的装夹方法工件的装夹方法 车削时工件的装夹方式和车床夹具车削时工件的装夹方式和车床夹具 第第3 3页页机械制造工程机械制造工程基准的概念u1、基准的概念 用来确生定产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。u2、基准的分类（1）设计基准：设计图样上采用的基准 作为设计基准的点、线、面在工件上有时不一定

2、具体存在。（2）工艺基准：在机械加工加工过程中用来确定加工表面加工后尺寸、形状、位置的基准。 按不同用途可分为：工序基准、定位基准、测量基准和装配基准第第4 4页页机械制造工程机械制造工程二、工件定位的概念和要求u1、工件定位的概念 确定工件在工艺系统中的正确位置 注：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的位置。2、工件定位的要求 保证工件加工面与加工面的设计基准之间的位置公差和距离尺寸精度第第5 5页页机械制造工程机械制造工程二、工件定位的概念和要求 工件定位时有以下两点要求：（1）使工件加工面的设计基准与机床保持一正确的位置（2）是工件加工面的设计基准与刀具保持一正确

3、的位置第第6 6页页机械制造工程机械制造工程三、六点定位原则第第7 7页页机械制造工程机械制造工程三、六点定位原则这就完全限制长方体工件的这就完全限制长方体工件的6个自由度个自由度第第8 8页页机械制造工程机械制造工程三、六点定位原则u注意：注意：u在布置支承点时，底面上的三个支承点不能在布置支承点时，底面上的三个支承点不能在同一条直线上，且三个支承点形成的三角在同一条直线上，且三个支承点形成的三角形面积越大越好。侧面上的两个支承点形成形面积越大越好。侧面上的两个支承点形成的连线不能垂直于三点所形成的平面，且两的连线不能垂直于三点所形成的平面，且两点之间的距离越远越好。点之间的距离越远越好。第

4、第9 9页页机械制造工程机械制造工程三、六点定位原则“六点定则六点定则”可用于任何形状、任何类型的工可用于任何形状、任何类型的工件，具有普遍性。根据它来限制工件自由度件，具有普遍性。根据它来限制工件自由度时，有时我们能够分清哪个支承点限制了工时，有时我们能够分清哪个支承点限制了工件的哪个自由度，但是有时我们分不清、也件的哪个自由度，但是有时我们分不清、也没必要分清究竟哪个支承点限制了工件的哪没必要分清究竟哪个支承点限制了工件的哪个自由度。个自由度。重要的是，我们必须清楚：不在重要的是，我们必须清楚：不在一条直线上的三个支承点，可以限制工件的一条直线上的三个支承点，可以限制工件的三个自由度。三个

5、自由度。工件具体定位时，并不是用支工件具体定位时，并不是用支承点，而是用各种不同形状的定位元件，不承点，而是用各种不同形状的定位元件，不同元件限制工件的自由度数是不一样的。同元件限制工件的自由度数是不一样的。第第1010页页机械制造工程机械制造工程（2 2）工件的定位形式）工件的定位形式u 完全定位完全定位 用六个合理布置的定位用六个合理布置的定位支承点限制工件的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件位置完自由度，使工件位置完全确定的定位形式。全确定的定位形式。当工件在当工件在x x、y y、z z三个坐标方向上都有尺寸三个坐标方向上都有尺寸或位置精度要求时。或位置精度要求时。三、六点定位原则

6、第第1111页页机械制造工程机械制造工程u 不完全定位不完全定位工件被限制的自由度数少工件被限制的自由度数少于六个，但能够满足加于六个，但能够满足加工技术要求的定位形式。工技术要求的定位形式。此时可能有两种情况：此时可能有两种情况： （1 1）由于工件结构特点，不必限制所有）由于工件结构特点，不必限制所有不定度不定度第第1212页页机械制造工程机械制造工程两个或两个以上的定位两个或两个以上的定位支承点同时限制工件的支承点同时限制工件的同一个自由度的定位形同一个自由度的定位形式。超定位或重定位。式。超定位或重定位。u 过定位过定位 （1）当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不）当以形、位精度较低的

7、毛坯面定位时，不允许重复定位。允许重复定位。 （2）为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表）为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面定位时，可以出现重复定位。面定位时，可以出现重复定位。 第第1313页页机械制造工程机械制造工程u欠定位现象欠定位现象根据加工技术要求应根据加工技术要求应限制的自由度没有被限制的自由度没有被限制的现象。限制的现象。欠定位现象是不被允许出现的，因为其不能欠定位现象是不被允许出现的，因为其不能保证工件的加工技术要求。保证工件的加工技术要求。第第1414页页机械制造工程机械制造工程 常见的支承钉有常见的支承钉有平头支承钉、球头支平头支承钉、球头支承钉和齿纹支承钉。承钉和齿纹

8、支承钉。平头适用于工件以精平头适用于工件以精基准定位，球头和齿基准定位，球头和齿纹支承钉适用于工件纹支承钉适用于工件以粗基准定位，减少以粗基准定位，减少接触面积，以便于粗接触面积，以便于粗基准有稳定的接触。基准有稳定的接触。u1）以工件平面为定位基准，常用的定位元件）以工件平面为定位基准，常用的定位元件a）支承钉：一个支承钉相当于一个支承点，可限制工件一）支承钉：一个支承钉相当于一个支承点，可限制工件一个自由度。个自由度。三、六点定位原则第第1515页页机械制造工程机械制造工程用支承钉的平面定位方法：用支承钉的平面定位方法：三、六点定位原则第第1616页页机械制造工程机械制造工程支承钉可分为固

9、定支承钉、可调支承钉、自定位支承钉和辅支承钉可分为固定支承钉、可调支承钉、自定位支承钉和辅助支承四种助支承四种固定支承钉：固定支承钉：a型：已加工表面型：已加工表面b型：毛坯表面型：毛坯表面c型：防滑型：防滑三、六点定位原则第第1717页页机械制造工程机械制造工程b)可调支承钉：可调支承钉：三、六点定位原则第第1818页页机械制造工程机械制造工程 c)支承板 a型支承板 b型支承板：易于排屑三、六点定位原则第第1919页页机械制造工程机械制造工程u支承板根据其宽度与定位面大小的关系，分为窄板和宽板 窄板相当于二个支承钉：限制窄板相当于二个支承钉：限制2个自由度个自由度 宽板相当于三个支承钉：限

10、制宽板相当于三个支承钉：限制3个自由度个自由度支承板根据其宽度与定位面大小的关系，分为窄板和宽板支承板根据其宽度与定位面大小的关系，分为窄板和宽板窄板相当于二个支承钉：限制窄板相当于二个支承钉：限制2个自由度个自由度宽板相当于三个支承钉：限制宽板相当于三个支承钉：限制3个自由度个自由度三、六点定位原则第第2020页页机械制造工程机械制造工程c)辅助支承辅助支承三、六点定位原则第第2121页页机械制造工程机械制造工程2）以外圆为定位基准，常用的定位元件）以外圆为定位基准，常用的定位元件 a)在在v型块中定位型块中定位v形架特点：形架特点： 最大的优点是对中性好，可使一批工件的定位最大的优点是对中

11、性好，可使一批工件的定位基准轴线对中在基准轴线对中在v形架两斜面的对称平面上，而不形架两斜面的对称平面上，而不受定位基准面直径误差的影响，装夹方便。不论定受定位基准面直径误差的影响，装夹方便。不论定为基准面是否经过加工，是完整的圆柱表面还是局为基准面是否经过加工，是完整的圆柱表面还是局部的圆弧面，都可采用部的圆弧面，都可采用v形架定位。其结构参数都形架定位。其结构参数都已经标准化。已经标准化。三、六点定位原则第第2222页页机械制造工程机械制造工程b）定位套）定位套为了限制工件的轴向移动自由度，定位套常与其端面配合为了限制工件的轴向移动自由度，定位套常与其端面配合使用。定位套结构简单、易于制造

12、，但定心精度不高，只使用。定位套结构简单、易于制造，但定心精度不高，只适用于工件以精基准定位。且便于工件的装入，在定位套适用于工件以精基准定位。且便于工件的装入，在定位套孔口端应有孔口端应有15度或度或30度的倒角或圆角。度的倒角或圆角。三、六点定位原则第第2323页页机械制造工程机械制造工程c）半圆套）半圆套如图所示为两种半圆套定位装置，其下面的半圆套起如图所示为两种半圆套定位装置，其下面的半圆套起到定位作用，上面的半圆套部分起加紧作用。半圆套到定位作用，上面的半圆套部分起加紧作用。半圆套定位装置主要适用于大型轴类工件及以轴向进行装卸定位装置主要适用于大型轴类工件及以轴向进行装卸不方便的工件

13、。不方便的工件。三、六点定位原则第第2424页页机械制造工程机械制造工程u3）以内孔为定位基准，常用的定位元件）以内孔为定位基准，常用的定位元件 a)定位销定位销(a、b、c为固定式，为固定式，d为可换式为可换式)三、六点定位原则第第2525页页机械制造工程机械制造工程b)圆锥销：一般限制3个移动自由度三、六点定位原则第第2626页页机械制造工程机械制造工程c c）定位心轴：心轴结构形式在很多厂中有自己的）定位心轴：心轴结构形式在很多厂中有自己的厂标，供设计时选用。厂标，供设计时选用。(a)间隙配合心轴 (b)过盈配合心轴 (c)花键心轴 三、六点定位原则第第2727页页机械制造工程机械制造工

14、程u定位与夹紧的区别u定位的任务是保证同一批工件在夹具中占有一致的正确加工位置，加紧的任务是把工件压紧夹牢在定位元件上，且保证工件在加工过程中位置始终不变。因此，两者不能互相取代。三、六点定位原则第第2828页页机械制造工程机械制造工程四、定位基准的选择在制定零件机械加工工艺规程时，定位基准选择是否合理意义在制定零件机械加工工艺规程时，定位基准选择是否合理意义十分重大。它不仅影响到工件装夹是否准确、可靠和方便，加十分重大。它不仅影响到工件装夹是否准确、可靠和方便，加工精度是否易于保证，而且影响到零件上各个表面的加工顺工精度是否易于保证，而且影响到零件上各个表面的加工顺序，甚至还会影响到所采用的

15、工艺装备的复杂程度。序，甚至还会影响到所采用的工艺装备的复杂程度。u在零件的加工中，如果以毛坯的未加工面定位，即为粗基准定位。u如果使用已经加工过的表面作为定位基准，为精基准定位。u粗基准和精基准定位的定位基准选择原则不同。第第2929页页机械制造工程机械制造工程1、粗基准选择的原则 粗基准的选择，影响各加工表面的余量分配及非加工表面与加工表面之间的位置精度。这就要据实际情况和具体要求合理地进行选择。四、定位基准的选择四、定位基准的选择第第3030页页机械制造工程机械制造工程当零件上有一些表面不需要进行机械加工，且不加工表面与加工表面之当零件上有一些表面不需要进行机械加工，且不加工表面与加工表

16、面之间具有一定的相互位置精度要求时，应以不加工表面中与加工表面相互间具有一定的相互位置精度要求时，应以不加工表面中与加工表面相互位置精度要求较高的不加工表面为粗基准。位置精度要求较高的不加工表面为粗基准。（1）以不加工表面为粗基准四、定位基准的选择四、定位基准的选择第第3131页页机械制造工程机械制造工程四、定位基准的选择四、定位基准的选择b）当零件上有较多的表面需要加工时，粗基准的）当零件上有较多的表面需要加工时，粗基准的选择应有利于各加工表面均能获得合理的加工余量。选择应有利于各加工表面均能获得合理的加工余量。原则：原则：为使各加工表面能得到足够的加工余量，应选择为使各加工表面能得到足够的

17、加工余量，应选择毛坯加工余量最小的表面作为粗基准。毛坯加工余量最小的表面作为粗基准。为保证其重要加工表面的加工余量小而均匀，应为保证其重要加工表面的加工余量小而均匀，应以该重要加工表面作为粗基准。以该重要加工表面作为粗基准。粗基准的选择，应尽可能使加工表面的金属切除粗基准的选择，应尽可能使加工表面的金属切除量总和最小。量总和最小。第第3232页页机械制造工程机械制造工程（3）选择较为平整光洁，无分型面、冒口，面积较大的为粗基准，以使工件定位可靠、装夹方便，减少加工劳动量。 （4）粗基准在同一自由度方向上只能使用一次。粗基准重复使用会造成较大的定位误差。 四、定位基准的选择四、定位基准的选择第第

18、3333页页机械制造工程机械制造工程c）粗基准应尽量避免重复使用，在同一尺寸方向上通常只）粗基准应尽量避免重复使用，在同一尺寸方向上通常只允许使用一次。允许使用一次。d）应尽量选择没有飞边、浇口、冒口或其他缺陷的平整表）应尽量选择没有飞边、浇口、冒口或其他缺陷的平整表面做粗基准，使工件定位稳定，夹紧可靠。面做粗基准，使工件定位稳定，夹紧可靠。四、定位基准的选择四、定位基准的选择第第3434页页机械制造工程机械制造工程2、精基准的选择 选择精基准时，首先要保证工件的加工精度，同时还应使工件装夹方便，夹具的结构尽可能简单。一般应遵循如下原则：基准重合原则，基准统一院则，互为基准原则，自为基准原则。

19、 四、定位基准的选择四、定位基准的选择第第3535页页机械制造工程机械制造工程2）精基准的选择原则）精基准的选择原则基准重合原则基准重合原则直接选用加工表面的设计基准（或工直接选用加工表面的设计基准（或工序基准）作为主要定位基准的原则。便于保证加工精度，序基准）作为主要定位基准的原则。便于保证加工精度，否则产生基准不重合误差，影响加工精度。否则产生基准不重合误差，影响加工精度。基准统一原则基准统一原则当工件以某一组精基准定位，可以比当工件以某一组精基准定位，可以比较方便的对其余多个表面进行加工时，应尽早的在工艺过较方便的对其余多个表面进行加工时，应尽早的在工艺过程开始阶段就把这组精基准加工出来

20、，并达到一定的精度，程开始阶段就把这组精基准加工出来，并达到一定的精度，在以后各道工序中都以其作为定位基准的原则。在以后各道工序中都以其作为定位基准的原则。 优点：工件上多数表面采用同一组基准定位加工，避免了优点：工件上多数表面采用同一组基准定位加工，避免了基准转换所带来的误差，有利于保证这些表面间的位置精基准转换所带来的误差，有利于保证这些表面间的位置精度；简化了生产准备工作；为在一次装夹下有可能加工出度；简化了生产准备工作；为在一次装夹下有可能加工出更多的表面提供了有利条件。更多的表面提供了有利条件。第第3636页页机械制造工程机械制造工程互为基准、反复加工原则互为基准、反复加工原则当工件

21、上存在两个相互位当工件上存在两个相互位置精度有要求的表面，可以认为它们彼此之间是互为基准置精度有要求的表面，可以认为它们彼此之间是互为基准的原则。的原则。自为基准原则自为基准原则选择加工表面本身作为定位基准的原选择加工表面本身作为定位基准的原则。则。第第3737页页机械制造工程机械制造工程（3 3）辅助基准的应用）辅助基准的应用 为了满足工艺上的需要，在工件上专门为了满足工艺上的需要，在工件上专门设计和加工出来的定位基准称为辅助基准。设计和加工出来的定位基准称为辅助基准。 在机械加工时，一般优先选用零件上的在机械加工时，一般优先选用零件上的重要工作表面作为定位基准，但有时一些零重要工作表面作为

22、定位基准，但有时一些零件上，这些重要的工作表面并不适宜作定位件上，这些重要的工作表面并不适宜作定位基准，这时为了定位需要，将零件上一些本基准，这时为了定位需要，将零件上一些本来不需要加工的表面或精度要求较低的表面，来不需要加工的表面或精度要求较低的表面，按较高精度加工出来作为定位基准。这些为按较高精度加工出来作为定位基准。这些为了工艺上的需要而加工出来的定位基准就是了工艺上的需要而加工出来的定位基准就是辅助基准。例如：轴类零件两端面上的顶尖辅助基准。例如：轴类零件两端面上的顶尖孔。孔。第第3838页页机械制造工程机械制造工程键槽的铣削加工 定位基准与工序基准重合四、定位基准的选择四、定位基准的

23、选择第第3939页页机械制造工程机械制造工程（2）基准统一原则 当工件以某一组精基准定位可以比较方便地加工其他表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位。如轴类零件，常用顶尖孔做统一基准加工外圆表面，这样可保证各表面之间同轴度：一般箱体常用一平面和两个距离较远的孔作为精基准；盘类零件常用一端面和一端孔为一精基准完成各工序的加工。四、定位基准的选择四、定位基准的选择第第4040页页机械制造工程机械制造工程（3）互为基准原则对于两个表面间相互位置精度要求很高，同时其自身尺寸与形状精度都要求很高的表面加工，常采用“互为基准、反复加工”原则。四、定位基准的选择四、定位基准的选择第第4141页页机械

24、制造工程机械制造工程（4）自为基准原则对于加工精度要求很高，余量小而且均匀的表面，加工中常用加工表面本身作为定位基准。四、定位基准的选择四、定位基准的选择第第4242页页机械制造工程机械制造工程u直接找正法直接找正法在机床上利用划针或百分表等测在机床上利用划针或百分表等测量工具（仪表）直接找正工件位置的方法。量工具（仪表）直接找正工件位置的方法。u特点：特点：生产率低，精度取决于工人的技术水平和生产率低，精度取决于工人的技术水平和测量工具的精度测量工具的精度u划线找正法划线找正法先根据工序简图在工件上划出中先根据工序简图在工件上划出中心线、对称线和加工表面的加工位置线等，然后心线、对称线和加工

25、表面的加工位置线等，然后在机床上按划好的线找正工件位置的方法。在机床上按划好的线找正工件位置的方法。u特点：特点：费时，又需要技术高的划线工费时，又需要技术高的划线工 u使用夹具装夹使用夹具装夹 直接利用夹具上的定位元件使直接利用夹具上的定位元件使工件获得正确位置的方法工件获得正确位置的方法u特点：特点：迅速、可靠，定位精度较高。迅速、可靠，定位精度较高。五、工件的装夹方法五、工件的装夹方法第第4343页页机械制造工程机械制造工程图图 直接找正法示例直接找正法示例a a）磨内孔时工件的找正）磨内孔时工件的找正 b b）刨槽时工件的找正）刨槽时工件的找正第第4444页页机械制造工程机械制造工程图

26、图 划线找正法示例划线找正法示例第第4545页页机械制造工程机械制造工程u 夹具的组成定位元件、安装元件、调整元件、夹紧装置、夹具体、其他装置或元件。u 夹具的分类（按用途）u （1)通用夹具： 标准化，在一定范围内无需调整或稍加调整就可用于装夹不同的工件。 例如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、平口钳、分度头等。u （2）专用夹具： 针对某一工件的某一固定工序而专门设计的u （3）成组可调夹具：将零件分组，为每一组设计一套可调整的“专用夹具”使用时只需稍加调整或更换部分元件，即可加工同一组内的各个零件。u （4）组合夹具：由预先制造好的通用标准部件经组装而成的夹具。第第4646页页机械制造工程机

27、械制造工程1、卡盘安装卡盘：3爪卡盘、4爪卡盘、花盘等3爪卡盘：有3个卡爪的卡盘. 特点是能自定心，装夹方便，但定心精度不高，夹紧力小是一种最常用的卡盘，适用于装夹截面为圆形、三角形、六边形的轴类和盘类中小型零件。六、车削时工件的装夹方式和车床夹具六、车削时工件的装夹方式和车床夹具第第4747页页机械制造工程机械制造工程正卡爪反卡爪每个正反卡爪上都有号(1、2、3)，这是卡爪的安装顺序，安装时一定要按123的顺序安装，否则安不进去 第第4848页页机械制造工程机械制造工程4爪卡盘：有4个卡爪，分为4爪单动和4爪自定心卡盘，可以装卡方形工件，特点是夹持力大，但4爪单动卡盘工件定位麻烦，4爪自定心夹持范围小第第4949页页机械制