第二章机床夹具设计基础

1、11 为保证工件的加工要求，必须使工件在机床上处于准确为保证工件的加工要求，必须使工件在机床上处于准确的位置，夹具就是用来实现这一要求的。用夹具定位涉及的位置，夹具就是用来实现这一要求的。用夹具定位涉及到三层关系：到三层关系： （1 1）工件在夹具上的定位；工件在夹具上的定位； （2 2）夹具相对于机床的定位；夹具相对于机床的定位； （3 3）工件相对于机床的定位工件相对于机床的定位间接通过夹具来保证间接通过夹具来保证的。的。 本章主要讨论本章主要讨论工件在夹具上的定位原理工件在夹具上的定位原理。 工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力，使工工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力，使工件保

2、持在准确的位置上。这种产生夹紧力的装置就是夹紧件保持在准确的位置上。这种产生夹紧力的装置就是夹紧装置。装置。夹紧装置的设计与计算夹紧装置的设计与计算也是本章所讨论的主题。也是本章所讨论的主题。 2.1 概述概述铣轴端槽夹具1 V型块 2 支撑套 3 手柄 4 定向键 5 夹具体 6 对刀块1）定位元件及装置1236 646）其他元件及装置（防护、防错、分度）5）夹具体4）连接元件3）对刀及导向元件2）夹紧元件及装置1快换钻套；快换钻套；2钻模板；钻模板；3定位销；定位销；4螺母；螺母；5开口垫圈；开口垫圈；6夹具体；夹具体；7键键钻床夹具钻床夹具 2.1 概述概述工件在机床上加工时，为保证加工

3、精度和提高生产工件在机床上加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使工件在机床上相对刀具占有正确的位置，这个率，必须使工件在机床上相对刀具占有正确的位置，这个过程称为过程称为定位定位。 为克服切削过程中工件受外力的作用而破坏定位，为克服切削过程中工件受外力的作用而破坏定位，必须对工件施加夹紧力，这个过程称为必须对工件施加夹紧力，这个过程称为夹紧夹紧。定位和夹紧综合称为定位和夹紧综合称为装夹装夹。 使工件占有正确的加工位置，并使工件夹紧的过程。使工件占有正确的加工位置，并使工件夹紧的过程。将工件进行定位、夹紧，将刀具进行导向或对刀，将工件进行定位、夹紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具间的

4、相对位置关系的附加装置。以保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置。 2.1 概述概述基本概念：基本概念：l 保证加工精度保证加工精度 零件加工精度包括尺寸精度、几何形状和表面相互位置零件加工精度包括尺寸精度、几何形状和表面相互位置精度。夹具的最大功用是保证加工表面的精度。夹具的最大功用是保证加工表面的位置精度，位置精度，不受工人不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致 。l 提高生产率，降低生产成本提高生产率，降低生产成本 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地显著地减

5、少辅助工时减少辅助工时；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可可加大切削用量加大切削用量；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率提高劳动生产率。 2.1.1 夹具的作用夹具的作用2.1 概述概述l 扩大机床的加工范围扩大机床的加工范围 根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零

6、件或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工。的镗孔加工。l 减轻工人劳动强度减轻工人劳动强度 可用气动、电动夹紧。可用气动、电动夹紧。 2.1.1 夹具的作用夹具的作用2.1 概述概述1.1.按夹具按夹具的应用分的应用分2.2.按机床类型分按机床类型分 3.3.按夹具所用夹紧动力源分按夹具所用夹紧动力源分 通用夹具通用夹具 专用机床夹具专用机床夹具 组合夹具组合夹具 成组夹具成组夹具 随行夹具随行夹具 2.1.2 夹具的分类夹具的分类2.1 概述概述 2.1.2 夹具的分类夹具的分类2.1 概述概述1 1）通用夹具：）通用夹具：2 2）专用夹具：）专用夹具：3 3）通用可调整夹

7、具及成组夹具：）通用可调整夹具及成组夹具：4 4）组合夹具：）组合夹具：5 5）随行夹具：）随行夹具： 按夹具使用范围划分按夹具使用范围划分三爪卡盘四爪卡盘万向平口钳回转工作台分度头通用夹具2.1 概述概述2.1 概述概述专用夹具 4 3D L零件工序简图2.1 概述概述零件工序简图43DLLD43D43LDL34DL43DL34成组夹具KH1KH2KH3KH413组合夹具1234567891011121314151617181加筋角铁（2） 2槽用螺栓（6） 3平键（10） 4方形支承 5定位支承 6方形支承 7平垫圈 8六角螺母（8） 9 槽用螺栓 10钻套螺钉 11快换钻套 12钻模板

8、13圆形定位销 14工件 15方形支承 16角铁 17压紧螺钉 18基础板2.1 概述概述1412345678910111213141516171819 205774.63铣拨叉槽组合夹具1方形基础板 2小长方支承 3，14，20六角螺母 440圆形定位盘 5大长方支承 6螺钉 7右支承角铁 8，10厚六角螺母 9垫圈 11槽用螺栓 12侧中孔定位支承 13小长方支承 15回转压板 16双头螺栓 1724圆形定位销 18圆螺母 19工件组合夹具实例2.1 概述概述气动虎钳 液压夹具2.1 概述概述u 按机床类型分：按机床类型分：车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、镗床车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、镗

9、床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。 u 按夹具所用夹紧动力源：按夹具所用夹紧动力源：手动夹具、气动夹具、液压夹手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。 2.1.2 夹具的分类夹具的分类 2.1.3 夹具的组成夹具的组成p定位元件（装置）p夹紧元件（装置）p刀具导向元件（装置）p连接元件p夹具体p其他元件（装置）2.1 概述概述它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机

10、床加工运中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。如图的动间的相对正确位置。如图的定位销定位销； 用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。如图的位置。如图的螺母、开口垫圈螺母、开口垫圈；这些元件的作用是保证工件与刀具之间这些元件的作用是保证工件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，称为对对刀元件刀元件，如，如对刀块对刀块。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为元件，称为导向元件导向元件，如，如

11、钻套钻套；使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的相互位置关系。的相互位置关系。 2.1.3 夹具的组成夹具的组成2.1 概述概述夹具的关键部件，保证各元件之间的相对位置，控夹具的关键部件，保证各元件之间的相对位置，控制刀具相对于工件的位置，用于连接或固定夹具上各元件及制刀具相对于工件的位置，用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置使夹具相对机床具有确定的位置。有些夹具根据加工要求，有分度机构，铣有些夹

12、具根据加工要求，有分度机构，铣床夹具还要有定位键（连接元件）等。床夹具还要有定位键（连接元件）等。 以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不可的，但是任何夹具都必须有可的，但是任何夹具都必须有定位元件定位元件和和夹紧装置夹紧装置，它们是，它们是保证工件加工精度的关键，目的是使工件定准、夹牢。保证工件加工精度的关键，目的是使工件定准、夹牢。 定位元件、夹紧装置和夹具体是夹具的基本部分。定位元件、夹紧装置和夹具体是夹具的基本部分。 2.1.3 夹具的组成夹具的组成2.1 概述概述 2.1.3 夹具的组成夹具的组成2.1 概述概述 2.1.3

13、夹具的组成夹具的组成2.1 概述概述 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 工件的定位应使工件在空间相对于机床占有某一正确工件的定位应使工件在空间相对于机床占有某一正确的位置，这个正确位置是根据工件的加工要求确定的。的位置，这个正确位置是根据工件的加工要求确定的。 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 物体在空间具有物体在空间具有六个六个自由自由度，即沿三个坐标轴的移动和绕度，即沿三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴的转动，如果完全限三个坐标轴的转动，如果完全限制了物体的这六个自由度，则物制了物体的这六个自由度，则物体在空间的位

14、置就完全确定了。体在空间的位置就完全确定了。六点定位原理XZY 要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度。 将 6 个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6 个自由度六点定位原理。 6 个自由度用 表示cbaZYX, 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 合理布置六个定位支承点，使工件上的定位基面与其合理布置六个定位支承点，使工件上的定位基面与其紧密接触或配合，一个支承点限制工件一个自由度，使工紧密接触或配合，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，件六个自由度被完全限制，在空间得到唯一确定的位置，此即此即

15、。 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件工件以平面3点定位XYZ ： 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件为了达到某一工序的加工要求，有时为了达到某一工序的加工要求，有时不一定不一定要完全限要完全限制工件的六个自由度，或制工件的六个自由度，或工件加工不一定非要使工件的位工件加工不一定非要使工件的位置达到完全确定的程度。置达到完全确定的程度。工件的六个自由度被完全限制的定位称工件的六个自由度被完全限制的定位称完全定位，完全定位，允许少于六点的定位称为允许少于六点的定位称为不完全定位。不完全定位。p完全定位与不完全定位完全定位

16、与不完全定位 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件。铣槽：只需限制。铣槽：只需限制5 5个自个自由度。由度。 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 分析工件定位所限制的自由度数时，必须把分析工件定位所限制的自由度数时，必须把定位与夹紧区定位与夹紧区别别开来，如图，工件限制了开来，如图，工件限制了5 5个自由度，个自由度，y自由度可以不限制；自由度可以不限制；但但因为工件相对于机床的定位位置是在夹紧动因为工件相对于机床的定位位置是在夹紧动作之前就已确定的，夹紧的任务只是保持原先的定位位置不变。作之前就已确定的，夹紧的任务只是

17、保持原先的定位位置不变。 图图(a)(a) 加工加工。称为。称为完全定位完全定位。 图图(b)(b)在工件上加工在工件上加工，不需要保证，不需要保证y y，只需限制其它五个自由度。，只需限制其它五个自由度。 图图(c)(c) 加工加工，不需要保证尺寸，不需要保证尺寸x x、y y，不必限制，不必限制x x、y y方向的移动方向的移动和和 z z 方向的旋转自由度，只需限制其它三个自由度。方向的旋转自由度，只需限制其它三个自由度。 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件不完全定位主要有两种情况：不完全定位主要有两种情况： （即使被限制也无意（即使被限制也无意义）

18、。例如球体绕过球心轴线的转动，圆柱体绕自身轴线义）。例如球体绕过球心轴线的转动，圆柱体绕自身轴线的转动等。的转动等。 。如。如加工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的平行度，加工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的平行度，则只需限制则只需限制 3 3 个自由度就够了。个自由度就够了。 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件ZYXZYX除XZYX全部ZYXX, Y ZYXZYX工件应限制的自由度Z, X, Y除X，X除X 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件(a)(a)明确工序加工要求明确工序加工要求( (包括工序尺寸

19、和位置精度包括工序尺寸和位置精度) )与对应的工序基准与对应的工序基准(b)(b)建立空间直角坐标系建立空间直角坐标系 当工序基准为球心时，取球心为坐标原点；当工序基准为线当工序基准为球心时，取球心为坐标原点；当工序基准为线( (轴线轴线) )时，以该直线为坐标轴；当工序基准为面时，以该平面为坐标面。时，以该直线为坐标轴；当工序基准为面时，以该平面为坐标面。(c)(c)依次找出影响各项加工要求的自由度。依次找出影响各项加工要求的自由度。 在已建立的坐标系中，在已建立的坐标系中，若工件某项加工，若工件某项加工要求的要求的工序基准在某一方向上偏离理想位置时，该项加工要求的数值发工序基准在某一方向上

20、偏离理想位置时，该项加工要求的数值发生变化生变化，则该方向的自由度便影响该项加工要求，则该方向的自由度便影响该项加工要求，否则便不是。一般情，否则便不是。一般情况下，要对况下，要对6 6个自由度逐个进行判断。个自由度逐个进行判断。(d)(d)把影响所有加工要求的自由度累计起来。把影响所有加工要求的自由度累计起来。 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件p欠定位与过定位欠定位与过定位欠定位示例XZYa）b）BB B 工件应限制的自由度未被限制的定位，为工件应限制的自由度未被限制的定位，为在

21、实际生产中欠定位是绝对不允许的。在实际生产中欠定位是绝对不允许的。 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 在确定定位方案时，在确定定位方案时，原则上原则上不允许出现某一自由度出现重不允许出现某一自由度出现重复限制的情况复限制的情况的情况。工件一个的情况。工件一个( (或几个或几个) )自由度被两个自由度被两个( (或两或两个以上个以上) )约束点约束，称为约束点约束，称为或或。使接触点（定位点）不稳定，使定位不准确或不稳定；使接触点（定位点）不稳定，使定位不准确或不稳定；增加了工件和夹具的夹紧变形，引起加工误差；增加了工件和夹具的夹紧变形，引起加工误差；导致

22、部分工件不能顺利地与定位件配合，产生定位干涉（如导致部分工件不能顺利地与定位件配合，产生定位干涉（如一面两销）；一面两销）；干扰了设计意图的实现。干扰了设计意图的实现。 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 1. 1. 改变定位元件结构，消除对自由度的重复限制，如改变定位元件结构，消除对自由度的重复限制，如长销改成短销；长销改成短销；2. 2. 提高工件定位基面之间的位置精度，提高夹具定位提高工件定位基面之间的位置精度，提高夹具定位元件之间的位置精度，减少或消除过定位引起的干涉，元件之

23、间的位置精度，减少或消除过定位引起的干涉，精加工时可增加刚度和定位稳定性。精加工时可增加刚度和定位稳定性。 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 过定位分析 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件过定位示例a）ZYXYc）ZYXYb）ZYYX图图a采用采用4个支承钉，相当于两条形支承板，个支承钉，相当于两条形支承板，如图如图b所示，属过定位。若工件定位表面较所示，属过定位。若工件定位表面较粗糙，则该定位面实际上粗糙，则该定位面实际上 只能与只能与3个支承钉个支承钉接触，造成定位不稳定。若施加夹紧力强行接触，造成定位不稳定。若

24、施加夹紧力强行使工件定位面与使工件定位面与4个支承钉均接触，则必然导个支承钉均接触，则必然导致工件变形而影响加工精度。致工件变形而影响加工精度。 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 过定位应用HSK刀柄与传统刀柄结构HSK刀柄传统刀柄1:107:24 HSK刀柄刀柄(德语德语Hohlschaftkegel：空心、圆锥形空心、圆锥形)，德国亚琛工业大学机，德国亚琛工业大学机床研究所（床研究所（WZL）在）在20世纪世纪90年代年代初开发，是最具有代表性的一种双面初开发，是最具有代表性的一种双面夹紧刀柄。夹紧刀柄。 HSK刀柄锥度比为刀柄锥度比为1:10，比普

25、通，比普通刀柄刀柄7:24更为贴紧，刀柄锥部弹性变更为贴紧，刀柄锥部弹性变性与主轴完全贴紧，使抗弯强度好，性与主轴完全贴紧，使抗弯强度好，而径向和轴向精度也高，所以而径向和轴向精度也高，所以HSK适适合于高速机。合于高速机。 相对于老式相对于老式BT刀柄，其优点在于：刀柄，其优点在于：特殊的双面加紧设计，大大加强了刀特殊的双面加紧设计，大大加强了刀柄和主轴的结合刚度；锥部长度短，柄和主轴的结合刚度；锥部长度短，质量轻，使得重复精度高，易于实现质量轻，使得重复精度高，易于实现自动化换刀；具有良好的高速锁紧性自动化换刀；具有良好的高速锁紧性。 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件

26、定位原理及定位元件刀柄主轴拉杆涨套 过定位应用HSK刀柄与传统刀柄结构HSK刀柄传统刀柄1:107:24间隙主轴拉杆刀柄定位端面配合锥面 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件4A0.02 A间隙配合刚性心轴过定位示例 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件yzxY, X, Z,X, Y, Z, X, Z 过定位引起夹紧变形 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件过定位处理分析2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件

27、例：图为滚齿时齿坯的定位及夹具简图。试分析各定位元件所例：图为滚齿时齿坯的定位及夹具简图。试分析各定位元件所限制的自由度，并分析该定位方案是否合理。限制的自由度，并分析该定位方案是否合理。 该定位方案采用长心轴定位是为了该定位方案采用长心轴定位是为了使齿轮分度圆与内孔同轴，以保证齿轮使齿轮分度圆与内孔同轴，以保证齿轮的精度；采用刚性较好而支承面较大的的精度；采用刚性较好而支承面较大的支承垫定位，是为了更好地承受滚齿时支承垫定位，是为了更好地承受滚齿时较大的继续切削冲击力。但由此而造成较大的继续切削冲击力。但由此而造成了了 被重复限制。实际上，齿坯上被重复限制。实际上，齿坯上作为定位基准的内孔和

28、断面，工艺上可作为定位基准的内孔和断面，工艺上可以保证具有很好的垂直度（如在一次装以保证具有很好的垂直度（如在一次装 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 夹中加工；或以精加工后的孔在精密心轴上定位加工端面等）。而夹具心夹中加工；或以精加工后的孔在精密心轴上定位加工端面等）。而夹具心轴与支承垫支承平面也易保证具有较好的垂直度。此外，心轴和齿坯内孔轴与支承垫支承平面也易保证具有较好的垂直度。此外，心轴和齿坯内孔间的配合间隙可减小垂直度误差的影响。因此，该定位方案虽形式上属重间的配合间隙可减小垂直度误差的影响。因此，该定位方案虽形式上属重复定位，但实际上并未造成

29、互相干涉与冲突，故可认为是合理的，而且是复定位，但实际上并未造成互相干涉与冲突，故可认为是合理的，而且是必须的。必须的。 X, y自由度：活动的可能性自由度：活动的可能性 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位

30、原理及定位元件XZY工件在两顶尖上定位 在分析多个表面定位情况下各表面限制的自由度时，在分析多个表面定位情况下各表面限制的自由度时，分清主次定位面很重要分清主次定位面很重要X Y Z 、X Y、 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件在分析多个表面定位情况下各表面限制的自由度时，在分析多个表面定位情况下各表面限制的自由度时，分清主次定位面很重要。分清主次定位面很重要。如图所示孔与端面组合定位，大端面限制如图所示孔与端面组合定位，大端面限制3 3个自由度，个自由度，长销限制长销限制4 4个自由度。个自由度。 被重复限制，属过定位。可采用被重复限制，属过定位。可采

31、用大端面短销、小端面长销、球面垫圈与长销组合定位方式。大端面短销、小端面长销、球面垫圈与长销组合定位方式。若孔与端面及销与若孔与端面及销与X Y、 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 端面有严格的垂直度关端面有严格的垂直度关系，且销和孔有较松的系，且销和孔有较松的动配合性质，则该过定动配合性质，则该过定位允许存在。位允许存在。销销1销销2 2.2.1 定位原理定位原理2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 工件在夹具中定位时，一般并不是把工件的定位基面直工件在夹具中定位时，一般并不是把工件的定位基面直接与夹具体接触，通常是放在定位元件上，所以对定位元

32、件接与夹具体接触，通常是放在定位元件上，所以对定位元件提出了以下基本要求：提出了以下基本要求：（1）定位元件的工作表面有足够的精度，以适应加工要求；）定位元件的工作表面有足够的精度，以适应加工要求；（2）有足够的刚度和强度；）有足够的刚度和强度；（3）耐磨性好。为了延长定位元件的使用寿命，定位元件的工）耐磨性好。为了延长定位元件的使用寿命，定位元件的工作表面应该热处理淬硬，以长期保持尺寸精度和位置精度；作表面应该热处理淬硬，以长期保持尺寸精度和位置精度；（4）工艺性要好，便于制造、装配和维修。）工艺性要好，便于制造、装配和维修。 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及

33、定位元件平面定位常用定位元件平面定位常用定位元件 平面型支承板平面型支承板：侧面和顶面定位：侧面和顶面定位带斜槽型支承板带斜槽型支承板：适于作底面定位基准面：适于作底面定位基准面平头支承钉平头支承钉：用于支承精基准面：用于支承精基准面球头支承钉球头支承钉：用于支承粗基准面：用于支承粗基准面网纹顶面支承钉网纹顶面支承钉：用在工件以粗基准：用在工件以粗基准定位且要求较大摩擦力的表面定位定位且要求较大摩擦力的表面定位 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件用于支承精基准面用于支承精基准面用于支承粗基准面用于支承粗基准面用在粗基准定位且用在粗基准定位且要求较大摩擦力表

34、要求较大摩擦力表面定位面定位/侧面支承侧面支承侧面和顶面定位侧面和顶面定位底面定位，开斜槽便于清除切屑底面定位，开斜槽便于清除切屑表面越粗糙，则定位面积越小越好表面越粗糙，则定位面积越小越好 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件ZXYZXYZXYZXY工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。下图给出了平面定位的几种情况。ZXYZXY三角形面积越大，支承越稳定，可减少定位误差 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件支承本身可随支承本身可随工件定位基准面的工件

35、定位基准面的变化而自动适应，变化而自动适应，是活动的或是浮动是活动的或是浮动的，只起一个支承的，只起一个支承点的作用，点的作用，。 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各批毛坯多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各批毛坯误差；支承工件的粗基准面，限制一个自由度。误差；支承工件的粗基准面，限制一个自由度。 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件不作定位元件，不限制自不作定位元件，不限制自由度，只用以增加工件在加工过程中的刚性。由度，只用以增加工件在加工过程中的刚性。 2.2.2 定位元件定位

36、元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。XYZXYZXYZXYZXYZXYZp 工件以孔定位常用定位元件工件以孔定位常用定位元件 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件工件以圆孔定位所限制的自由度工件以圆孔定位所限制的自由度p 工件以孔定位常用定位元件工件以孔定位常用定位元件 定位销定位销 圆柱销圆柱销圆锥销圆锥销长定位销长定位销短定位销短定位销 2.2.2 定位元

37、件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件D10过过 盈盈 配配 合合 间隙配合间隙配合 p 工件以孔定位常用定位元件工件以孔定位常用定位元件 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度 p 工件以孔定位常用定位元件工件以孔定位常用定位元件 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件p 工件以孔定位常用定位元件工件以孔定位常用定位元件用于盘套类零件的定位用于盘套类零件的定位 定位心轴定位心轴 锥度心轴锥度心轴 圆柱心轴圆柱心轴 过盈过盈配合配合心

38、轴心轴 间隙配合心轴间隙配合心轴 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件p 工件以孔定位常用定位元件工件以孔定位常用定位元件用于盘套类零件的定位用于盘套类零件的定位限制工件限制工件；定心精度高，装卸困难定心精度高，装卸困难限制工件限制工件（心轴外圆（心轴外圆部分限制四个自由度，轴肩面限制一个自由度，部分限制四个自由度，轴肩面限制一个自由度，用于定心精度不高的场合用于定心精度不高的场合 装夹方便，有误差装夹方便，有误差） 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件p 工件以孔定位常用定位元件工件以孔定位常用定位元件用于盘套类零件的定

39、位用于盘套类零件的定位装夹工件时，通过工件孔和心轴接触表面的弹性变形夹紧工件，使用装夹工件时，通过工件孔和心轴接触表面的弹性变形夹紧工件，使用小锥度心轴定位可获得较高的定位精度，小锥度心轴定位可获得较高的定位精度，轴向位置变化大，可以限制，可以限制一般具有很小的锥度一般具有很小的锥度K，通常，通常K=1:50001:1000。对于磨床用的圆锥心轴，其锥度可。对于磨床用的圆锥心轴，其锥度可更小，如更小，如K1:100001:5000。采用圆锥心轴，孔、轴间的间隙得以消除，定心精度。采用圆锥心轴，孔、轴间的间隙得以消除，定心精度较高，可达较高，可达0.0050.01mm。 2.2.2 定位元件定位

40、元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件工件以外圆柱面定位两种形式：定心定位和支承定位。工件以外圆柱面支承定位的元件常采用V型块，短V型块限制2个自由度，长V型块（或两个短V型块组合）限制4个自由度。XYZXYZXYZXYZXYZp 工件以外圆定位常用定位元件工件以外圆定位常用定位元件 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件与以圆孔定位与以圆孔定位的情况相仿的情况相仿2tan2sin21NDHTp 工件以外圆定位常用定位元件工件以外圆定位常用定位元件结构尺寸已标准化，斜面夹角有结构尺寸已标准化，斜面夹角有6060、9090、120120 2.2.2 定

41、位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件用用V形块定位，工件的定位基准始终在形块定位，工件的定位基准始终在V形块两定位面形块两定位面的对称中心平面内，的对称中心平面内，可用于非完整外圆表面的，可用于非完整外圆表面的定位。定位。一个短一个短V形块限制两个自由度；形块限制两个自由度； 两个短两个短V形块组合或一个长形块组合或一个长V形块限制四个自由度；形块限制四个自由度； 浮动式浮动式V形块只限制一个自由度。形块只限制一个自由度。 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件p 工件以外圆定位常用定位元件工件以外圆定位常用定位元件结构尺寸已标准化，斜面

42、夹角有结构尺寸已标准化，斜面夹角有6060、9090、120120 在工件以端面为主要定位基面的场合，短定位套孔限在工件以端面为主要定位基面的场合，短定位套孔限制工件的两个自由度；制工件的两个自由度； 在工件以外圆柱表面为主要定位基面的场合，长定位在工件以外圆柱表面为主要定位基面的场合，长定位套孔限制工件的四个自由度；工件以圆柱面端部轮廓为定套孔限制工件的四个自由度；工件以圆柱面端部轮廓为定位基面，锥孔限制工件的三个自由度。位基面，锥孔限制工件的三个自由度。p 工件以外圆定位常用定位元件工件以外圆定位常用定位元件 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件当工件尺

43、寸较大，用圆柱孔定位不方便时，可将圆柱当工件尺寸较大，用圆柱孔定位不方便时，可将圆柱孔改成两半，孔改成两半，下半孔用作定位，上半孔用于压紧工件下半孔用作定位，上半孔用于压紧工件。短半圆孔定位限制工件的二个自由度；长半圆孔定位短半圆孔定位限制工件的二个自由度；长半圆孔定位限制工件的四个自由度。限制工件的四个自由度。p 工件以外圆定位常用定位元件工件以外圆定位常用定位元件 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件p 工件以外圆定位常用定位元件工件以外圆定位常用定位元件 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件除平面、圆孔、外圆柱面外，

44、工件有时还可能以其它表面（如圆锥面、渐开线齿面、曲面等）定位。下图为工件以锥孔定位的例子，锥度心轴限制了除绕工件自身轴线转动外的 5个自由度。工件以锥孔定位p工件以其它表面定位工件以其它表面定位 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件p工件以其它表面定位工件以其它表面定位插齿前必须磨内孔，后以内孔定位加工齿形。插齿前必须磨内孔，后以内孔定位加工齿形。 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 在实际生产中，为满足加工要求，有时采用几个定位在实际生产中，为满足加工要求，有时采用几个定位面相组合的方式进行定位。面相组合的方式进行定位

45、。 常见的组合形式有：常见的组合形式有：、等，与之相对应的定位元件也是组合式等，与之相对应的定位元件也是组合式的。的。p工件以组合表面定位常用定位元件工件以组合表面定位常用定位元件 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件p“一面二孔一面二孔”组合定位组合定位销销1销销2 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件解决办法：解决办法： 将销将销2 2做成削边销做成削边销 p“一面二孔一面二孔”组合定位组合定位 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件两孔中心距为：两孔中心距为：LTlk/2，两销中心距

46、为：，两销中心距为：LTlX/2 。两孔与两。两孔与两销的最小间隙分别是销的最小间隙分别是1min， 2min。2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件最不利情况：最不利情况：孔心距最大孔心距最大(L+TlK)，销心距最小，销心距最小(L-Tlx)，且孔径最小且孔径最小(D1,D2)，销径最大，销径最大(d1=D1-1min, d2=D2-2min) 。1min,为孔为孔1与销与销1的最小间隙；的最小间隙；TlK为孔心距公差。为孔心距公差。 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件222222ABAOACAO22min22222222122bDTTbDlxl

47、k2min2min22222)(4121DTTTTblxlklxlklxlkTTDbmin22孔半径 销半径 2.2.2 定位元件定位元件2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件06. 080L)7H(12018. 00 孔孔已知两孔尺寸：已知两孔尺寸：02.08004.0T)5131(T销取：Llklx006. 0017. 0)6g(12g6H7，则圆销尺寸：取配合：2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件lxlkTTDbmin22053. 012)04. 012. 0 (42min2DTTblxlk947.11053. 012min2min2max2max2min2min2DddD

48、取菱形销的精度为：取菱形销的精度为：IT6，TdTd2 2=0.011=0.011d d2min2min=d=d2max2max-Td-Td2 2=11.947-0.011=11.936=11.947-0.011=11.936053. 0064. 0212d2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 工件在定位时要解决两个问题：工件在定位时要解决两个问题： 工件位置的工件位置的“”。根据六点定位原理，。根据六点定位原理，通过消除工件相应的通过消除工件相应的“自由自由度度”来解决；来解决； 工件位置的工件位置的“”。通过选择合适的定位。通过选择合适的定位基准和选择、设计相应的定位元件来实现。基

49、准和选择、设计相应的定位元件来实现。 2.3.1 定位误差及其产生的原因定位误差及其产生的原因2.3 定位误差分析定位误差分析安装安装 工件在夹具中的定位和夹紧误差。工件在夹具中的定位和夹紧误差。对定对定 刀具的导向或对刀误差即夹具与刀具的导向或对刀误差即夹具与刀具的相对位置误差；夹具在机床刀具的相对位置误差；夹具在机床上的定位和夹紧误差即夹具与机床的上的定位和夹紧误差即夹具与机床的相对位置误差。相对位置误差。过程过程 加工方法的原理误差，工艺系统的加工方法的原理误差，工艺系统的受力变形、工艺系统的受热变形、工受力变形、工艺系统的受热变形、工艺系统各组成部分（如机床、刀具、艺系统各组成部分（如

50、机床、刀具、量具等）的静精度和磨损等。量具等）的静精度和磨损等。通常：通常：安装安装+ +对定对定+ +过程过程T T工件工件 2.3.1 定位误差及其产生的原因定位误差及其产生的原因2.3 定位误差分析定位误差分析工件在夹具中的定位和夹紧误差夹具与刀具的相对位置误差夹具与机床的相对位置误差 2.3.1 定位误差及其产生的原因定位误差及其产生的原因2.3 定位误差分析定位误差分析为了保证加工精度的要求，加工时应满足如下关系式：为了保证加工精度的要求，加工时应满足如下关系式： + + + 其中其中总总为多种原因产生的误差总和，为多种原因产生的误差总和，。初步计算时，可考虑三项误差平均分配，即：初

51、步计算时，可考虑三项误差平均分配，即： 多数情况下，多数情况下，夹紧误差可忽略不计夹紧误差可忽略不计，因此有：，因此有： 上式用以判断夹具设计是否满足要求。上式用以判断夹具设计是否满足要求。 2.3.1 定位误差及其产生的原因定位误差及其产生的原因2.3 定位误差分析定位误差分析 定位误差是工件在夹具中定位，由于定位不准造成的定位误差是工件在夹具中定位，由于定位不准造成的。 成批加工工件时，夹具相对机床的位置及切削运动的行成批加工工件时，夹具相对机床的位置及切削运动的行程调定后不再变动，可认为加工面的位置是固定的程调定后不再变动，可认为加工面的位置是固定的( (但因一但因一批工件中每个工件在尺

52、寸形状及表面相互位置上均存在差异，批工件中每个工件在尺寸形状及表面相互位置上均存在差异，所以定位后各表面有不同的位置变动所以定位后各表面有不同的位置变动) )。 工序基准的位置变动将对加工精度有直接影响。工序基准的位置变动将对加工精度有直接影响。 2.3.1 定位误差及其产生的原因定位误差及其产生的原因2.3 定位误差分析定位误差分析定位误差HOAO2 2.3.1 定位误差及其产生的原因定位误差及其产生的原因2.3 定位误差分析定位误差分析1）由于工件定位表面或夹具定位元件制作不准确引起的定位误差，称为基准位置误差，如上图所示例子。2）由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位误差，称为基

53、准不重合误差。bDWa由于基准不重合引起的定位误差工序基准 定位基准 2.3.1 定位误差及其产生的原因定位误差及其产生的原因2.3 定位误差分析定位误差分析定位误差定位误差基准位置误差基准位置误差( (y y) ) 基准不重合误差基准不重合误差( (b b) ) 零件定位基准不准确零件定位基准不准确夹具上定位元件不准确夹具上定位元件不准确TD31 2.3.1 定位误差及其产生的原因定位误差及其产生的原因2.3 定位误差分析定位误差分析 基准位置误差基准位置误差y 定位基准面和定位元件本身的制造误差所引起的定位误差，定位基准面和定位元件本身的制造误差所引起的定位误差，。 2.3.1 定位误差及

54、其产生的原因定位误差及其产生的原因2.3 定位误差分析定位误差分析 工件实际内孔中心的最大下移量工件实际内孔中心的最大下移量ab（Dmaxd1min）/2，ab就是定位副制造不准确而引起的误差。就是定位副制造不准确而引起的误差。与与不一致所引起的定位误差。不一致所引起的定位误差。定位基准与设计基准不重合时所产生的基准不重合误定位基准与设计基准不重合时所产生的基准不重合误差，只有在采用差，只有在采用时才会产生，在试切法加工中时才会产生，在试切法加工中不会产生。不会产生。 基准不重合误差基准不重合误差b 2.3.1 定位误差及其产生的原因定位误差及其产生的原因2.3 定位误差分析定位误差分析 一次

55、安装加工两孔一次安装加工两孔A和和B，孔，孔B在在X方向定位基准方向定位基准C与设计与设计基准基准A不重合，基准不重合误差为联系尺寸不重合，基准不重合误差为联系尺寸22的公差的公差0.2。 基准不重合误差基准不重合误差b 2.3.1 定位误差及其产生的原因定位误差及其产生的原因2.3 定位误差分析定位误差分析min111max4321TdTD)Td(TDdDOOOOYTdAAB2121TdTdTDBYD21min1 2.3.1 定位误差及其产生的原因定位误差及其产生的原因2.3 定位误差分析定位误差分析 2.3.1 定位误差及其产生的原因定位误差及其产生的原因2.3 定位误差分析定位误差分析在

56、采用调整法加工时，工件的定位误差实质上就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。因此计算定位误差，首先要找出工序尺寸的工序基准，然后求其在工序尺寸方向上的最大变动量即可。用几何方法计算定位误差，通常要画出工件的定位简图，并在图中夸张地画出工件变动的极限位置；然后运用三角几何知识，求出工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量，即为定位误差。 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计算2.3 定位误差分析定位误差分析工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计算2.3 定位误差分析定位误差分析tghHDA)(2321TABAtghHYA

57、)( 212)( 2111TAtghHBAYADA工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计算2.3 定位误差分析定位误差分析工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量定位误差分析方法有两种：定位误差分析方法有两种： a）定位基准看做是与）定位基准看做是与V形块形块相接触的母线，即看做相接触的母线，即看做支承定位支承定位； b）定位基准看做是工件外园）定位基准看做是工件外园表面的中心，即看做表面的中心，即看做定心定位定心定位。 两种方法分析的结果相同。两种方法分析的结果相同。 2.3.2 定位误

58、差的计算定位误差的计算2.3 定位误差分析定位误差分析111DHOOHH 2sin2TD2sinAO2sinAOOO 2sin2TD1DH 或根据：或根据：D D= =Y Y+ +B B1YH1BHOO0 ，2sin2TD1YH1DH 工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计算2.3 定位误差分析定位误差分析根据定心定位来分析定位误差：根据定心定位来分析定位误差：222CCHHDHCO)COOO(COCOCC D21CO),TDD(21CO2sin2TDOO TD212sin2TD2DH 工序基准在加工尺寸方向上的最大变动

59、量工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计算2.3 定位误差分析定位误差分析333DHKKHH KO)KOOO(KOKOKK )TDD(21KO,D21KO2sin2TDOO TD212sin2TD3DH 工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计算2.3 定位误差分析定位误差分析 当工件孔径为最大，定位销的直径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。【1 1】孔与销间隙配合 ，工件的工序基准为孔心。min121minmaxYTdTDTd)/2-(d-TD)/22

60、(DO2OOOdD 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计算2.3 定位误差分析定位误差分析【2 2】孔与销间隙配合 ，工件孔与夹具定位销保持固定边接触：分析时，保持销的中心不变。TdTD212d-D- 2Td-d-TD)(D2dD2dDOOOOmaxminminmax12Y 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计算2.3 定位误差分析定位误差分析0B )TdTD(21Y1DH TD21B Td21BY2DH 0Tdd 01Td1d 工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计算2.3 定位误差分析定位误差分析0Tdd 01T