CH2 机床夹具设计基础

1、 为保证工件的加工要求，必须使工件在机床上处于准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。用夹具定位涉确的位置，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：及到三层关系： （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，使工件保持在

2、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。 3.13.23.33.43.53.6 2.1 概述概述1快换钻套；2钻模板；3定位销；4螺母；5开口垫圈；6夹具体；7键钻床夹具钻床夹具 工件在机床上加工时，为保证加工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

3、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精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

4、工表面的度。夹具的最大功用是保证加工表面的位置精度，位置精度，不受工人技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

5、生产率提高劳动生产率。 2.1 概述概述 2.1.1 夹具的作用夹具的作用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。例如利用分度头可以即可扩大机床原有的工艺范围。例如利用分度头可以在万能铣床上加工齿轮和花键，代替齿轮加工机床进在万能铣床上加工齿轮和花键，代替齿轮加工机床进行加工。行加工。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 概述概述 2.1.1 夹具的作用夹具的作用 2.1 概述概述 2.1.2 夹具的分类夹具的分类 通用夹具是指已经

6、标准化的，在一定范围内可用于加工不同工通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量生产中用于单件、小批量生产中。 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点

7、是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较产品固定且批量较大的生产中大的生产中。 2.1 概述概述 2.1.2 夹具的分类夹具的分类 按零件的加工要求，由一套事先制造好通用性较好的标准按零件的加工要求，由一套事先制造好通用性较好的标准元件和部件组装而成的夹具，元件和部件组装而成的夹具，只用于特定的工件和工序只用于

8、特定的工件和工序。由专。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产适用于新产品的试制和单件小批生产。 其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很加工对象不很明确，适用范围更广一些明确，适用范围更广

9、一些。 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。移到下一个工位，进行不同工序的加工。 2.1 概述概述 2.1.2 夹具的分类夹具的分类由于各类机床自身工作特点和结构由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、要求。按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、

10、钻床夹具、铣床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹钻床夹具、铣床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。具和其他机床夹具等。 根据夹具所采用的夹紧动根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气力源不同，可分为：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。液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。 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 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）它与工件的定位基准相接触，用于确定工

11、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

12、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 概述概述 2.1.3 夹具的组成夹具的组成夹具的关键部件，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，

13、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。一般来说，定位元件、夹紧装置和夹具体是夹具的基本部分。一般来说，定位元件、夹紧装置和夹具体是夹具的基本部

14、分。 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 夹具的组成夹具的组成 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 物体在空间具有物体在空间具有六个六个自由度，即沿三个坐标轴的移动和自由度，即沿三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴的转动，如果完全限制了物体的这六个自由度，绕三个坐标轴的转动，如果完全限制了物体的这六个自由度，则物体在空间的位置就完全确定了。则物体在空间的位置就完全确定了。 工件的定位应使工件在空间相对于机床占有某一正确的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。位

15、置，这个正确位置是根据工件的加工要求确定的。 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，这就是六点定位原理。 任何一个物体在空间直角坐标系中都有 6 个自由度用 表示cbaZYX, 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 合理布置六个定位支承点，使工件上的定位基面与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，其紧密接触或配合，一个支承点限制工件一个自

16、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，此即位置，此即。 2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.1 定位原理定位原理工件以平面3点定位XYZ ： 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

17、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与不完全定位 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 按照铣槽工序的加工要求，就只需限制按照铣槽工序的加工要求，就只需限制5 5个自由度就个自由度就足够了。足够了。 分析工件定位所限制的自由度数时，必须把定位与夹分析工件定位所限制的自由度数时，必须把定位与夹紧区别开来，在上图中，工件限制了紧区别开来，在上图中，工件限制了5 5个自由度，个自由度，y自由度自由度

18、可以不限制；但可以不限制；但不能这样认为，因为工不能这样认为，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了的，件相对于机床的定位位置是在夹紧动作之前就已确定了的，夹紧的任务只是保持原先的定位位置不变夹紧的任务只是保持原先的定位位置不变。 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 图图(a)是在工件上加是在工件上加工工。糟宽由刀具。糟宽由刀具直径保证，但是要保证直径保证，但是要保证尺寸尺寸x、尺寸、尺寸y、尺寸、尺寸z ，就需要限制就需要限制x、y、 z方方向的移动和向的移动和

19、x、y、 z的的旋转六个自由度。这种旋转六个自由度。这种定位方法，称为定位方法，称为完全定完全定位位。 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 图图(b)是在工件上是在工件上加工加工，不需要保，不需要保证证y，所以也不必限，所以也不必限制制y方向的移动自由方向的移动自由度，只需要限制其它度，只需要限制其它五个自由度就可以了。五个自由度就可以了。 2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.1 定位原理定位原理图图(c)是在工件上加工是在工件上加工，不需要保证尺寸，不需要保证尺寸x、y，所以也不必限制，所以也不必限制x 、y方向的移动、方向的移动、

20、z 方向方向的旋转自由度，只需要的旋转自由度，只需要限制其它三个自由度就限制其它三个自由度就可以了。可以了。 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）。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 定位原理及定位元件定

21、位原理及定位元件 2.2.1 定位原理定位原理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 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 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 在研究确定定位方案时，

22、在研究确定定位方案时，原则上原则上不允许出现某一自由度出不允许出现某一自由度出现重复限制的情况现重复限制的情况。工件一个。工件一个( (或几个或几个) )自由度被两个自由度被两个( (或两个以或两个以上上) )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。

23、 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 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 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.1

24、 定位原理定位原理 如图所示，存在过定位吗？ 2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.1 定位原理定位原理过定位示例a）ZYXYb）ZYYX图a采用4个支承钉，相当于两条形支承板，如图b所示，属过定位。若工件定位表面较粗糙，则该定位面实际上 只能与3个支承钉接触，造成定位不稳定。若施加夹紧力强行使工件定位面与4个支承钉均接触，则必然导致工件变形而影响加工精度。 2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.1 定位原理定位原理过定位示例c）ZYXY 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 过定位应用HSK刀柄与传统刀柄结构HSK刀柄传统

25、刀柄1:107:24HSK刀柄刀柄，是德语Hohlschaftkegel的缩写，字面意思是空心、圆锥形。此刀柄是由德国亚琛工业大学机床研究所（WZL）在20世纪90年代初开发的，它是最具有代表性的一种双面夹紧刀柄。 HSK刀柄锥度比为1:10，比普通刀柄7:24更为贴紧，这样刀柄锥部弹性变性与主轴完全贴紧，使抗弯强度好，而径向和轴向精度也高，所以HSK适合于高速机。 它相对于老式BT刀柄，优点在于：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，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。 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

26、定位原理刀柄主轴拉杆涨套 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 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4A0.02 A间隙配合刚性心轴过定位示例 2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.1 定位原理定位原理过定位引起夹紧变形 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 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

27、.2.1 定位原理定位原理a）YXZa2）YXZa3）YXZ过定位示例分析 2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 自由度：活动的可能性自由度：活动的可能性 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原理及定位元件 2.2.1

28、 定位原理定位原理XZY工件在两顶尖上定位X Y Z 、X Y、 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X Z、 2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.1 定位原理定位原理销销1销销2 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 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件定位元件(a)(a)明确工序的加工要求明确工序的加工要求( (包括工序尺寸和位置精度包括工序尺寸和位置精度) )与对应的工序

29、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。，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，若工件某项加工要，若工件某项加工要求的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生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生变化变

30、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。一般情况，否则便不是。一般情况下，要对下，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 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，所以对定位元件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；（2）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

31、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。 2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件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：适于作底面定位准面：适于作底面定位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 定位原理及定位元件定

32、位原理及定位元件 2.2.2 定位元件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 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件定位元件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

33、三角形面积越大，支承越稳定，可减少定位误差 2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件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 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件定位元件（a）和（b）杠杆式两点自位支承；（c）球面三点式自位支承多用于毛面定位，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。

34、2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件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 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件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。工件以圆孔定位所限制的自由度见下图。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 定

35、位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件定位元件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 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 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件定位元件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 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件定位元件 常用于工件孔端的定位，可限制三个移动自由常用于工件孔端的定位，可限制三个移动自由度度 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 定位原理及

36、定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件定位元件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轴心轴 间隙配合心轴间隙配合心轴 2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件定位元件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，属定心定位用于盘套类零件的定位，属定心定位 （限制四个自由度）（限制四个自由度）限制工件限制工件；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，

37、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） 2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件定位元件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，属定心定位用于盘套类零件的定位，属定心定位，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，使用小，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，它可以限制锥度心轴定位可获得较高的定位精度，它可以限制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

38、锥度可。对于磨床用的圆锥心轴，其锥度可以更小，如以更小，如K1:100001:5000。采用圆锥心轴，孔、轴间的间隙得以消除，定心精。采用圆锥心轴，孔、轴间的间隙得以消除，定心精度较高，可达度较高，可达0.0050.01mm。 2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件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。工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）。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

39、定位元件工件以外圆定位常用定位元件 2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件定位元件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 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件定位元件用用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形块两定位形块两定位面的对称中心平面内，面的对称中心平面内，可用于非完整外圆，可用于非完整外圆表面的定位。表面的定位。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；

40、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 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件定位元件当工件尺寸较大，用圆柱孔定位不方便时，可将当工件尺寸较大，用圆柱孔定位不方便时，可将圆柱孔改成两半，下半孔用作定位，上半孔用于圆柱孔改成两半，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；压紧工件。短半圆孔定位限制工件的二个自由度；长半圆孔定位限制工件的四个自由度。长半圆孔定位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

41、元件 2.2 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件定位元件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 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件定位元件除平面、圆孔、外圆柱面外，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 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件定位元件在实际生产中，为满足加工要求，有时采用几个定在实际生产中，为满足加工要求，有时采用几个定位面

42、相组合的方式进行定位。常见的组合形式有：位面相组合的方式进行定位。常见的组合形式有：、等，与之相对等，与之相对应的定位元件也是组合式的。应的定位元件也是组合式的。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 定位原理及定位元件定位原理及定位元件 2.2.2 定位元件定位元件 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。基准

43、和选择、设计相应的定位元件来实现。 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

44、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 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 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为了保证加工精度的要求，我们加工时应满足如下关系式：为了保证加工精度的要求，我们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

45、分配，即：初步计算时，可考虑三项误差平均分配，即： 多数情况下，夹紧误差可忽略不计，因此有：多数情况下，夹紧误差可忽略不计，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 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 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

46、中每个工件在尺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 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定位误差HOAO2 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

47、的定位误差，称为基准不重合误差。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 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定位误差定位误差基准位移误差基准位移误差( (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 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 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，即：误差，

48、即：。 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工件的孔装夹在工件的孔装夹在水平放置水平放置的心轴上铣削平面，要求保证尺寸的心轴上铣削平面，要求保证尺寸h，由于定位基，由于定位基准与设计基准重合，故无基准不重合误差；但由于工件的定位基面（内孔准与设计基准重合，故无基准不重合误差；但由于工件的定位基面（内孔D）和）和夹具定位元件（心轴夹具定位元件（心轴d1）皆有制造误差，如果心轴制造得刚好为）皆有制造误差，如果心轴制造得刚好为d1min，而工件的，而工件的内孔刚好为内孔刚好为Dmax（如图示），当工件在水平放置的心轴上定位时，工件内孔与心（如图示

49、），当工件在水平放置的心轴上定位时，工件内孔与心轴在轴在P点接触，工件实际内孔中心的最大下移量点接触，工件实际内孔中心的最大下移量ab（Dmaxd1min）/2，ab就就是定位副制造不准确而引起的误差。是定位副制造不准确而引起的误差。 基准不重合误差的方向和定位副制造不准确误差的方向可能不相同，定位误基准不重合误差的方向和定位副制造不准确误差的方向可能不相同，定位误差取为差取为基准不重合误差基准不重合误差和和定位副制造不准确误差定位副制造不准确误差的矢量和。的矢量和。 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 基准位置误差基准位置误差y与与不一

50、致所引起的定位误差。即：不一致所引起的定位误差。即：定位基准与工序基准不重合时所产生的基准不重合误定位基准与工序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 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 一次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.

51、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min111max4321TdTD)Td(TDdDOOOOYTdAAB2121TdTdTDBYD21min1 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 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在采用调整法加工时，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

52、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 定位误差分析定位误差分析 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计算tghHDA)(2321TABAtghHYA)( 212)( 2111TAtghHBAYADA 2.3 定位误差分析定位误差分析 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计算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对于这个例子，定位误差的分对于这个例子，定位误差的分析方法有两种：析方法有两种： a）定位基准看做是与）定位基准看做是与V形块相形块相接触的母线，即看做接触的母线，即看

53、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。下两种方法分析的结果相同。下面根据定心定位来分析定位误差：面根据定心定位来分析定位误差： 2.3 定位误差分析定位误差分析 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计算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 定位误差分析定位误差

54、分析 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计算E222CCHHDHCO)COOO(COCOCC D21CO),TDD(21CO2sin2TDOO TD212sin2TD2DH 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 定位误差分析定位误差分析 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计算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 定位误差分析定位误差分析 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计

55、算 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(DO2OOOdD 2.3 定位误差分析定位误差分析 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计算【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maxminminmaxY21DdDd(DTD)-(d-Td)D-dOOOO -22221TDTd2 2.3 定位误差分析定位误差分析 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计算0B )TdTD(21Y1DH T

56、D21B Td21BY2DH 0Tdd 01Td1d TD21B TdTDTDTdTDBYDH2121)(2131BTd21 )TdTdTD(21Td21)TdTD(2111BY4DH 2.3 定位误差分析定位误差分析 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计算222TdTD 111TdTD 111YTdTD LOOOOtg22111 L2TdTDTdTDtg2221111 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 定位误差分析定位误差分析 2.3.2 定位误差的计算定位误差的计算 为了使工件加工时在切削力、惯性力、重力等外为了使工件加工时在切削力、惯性力

57、、重力等外力作用下，仍然保持已定好的位置，在夹具上还须设力作用下，仍然保持已定好的位置，在夹具上还须设有有夹紧装置夹紧装置，对工件产生适当的，对工件产生适当的夹紧力夹紧力。 夹紧装置的设计和选择是否合理，将直接影响工夹紧装置的设计和选择是否合理，将直接影响工件的加工质量和生产率。件的加工质量和生产率。 2.4 工件的夹紧及夹紧装置工件的夹紧及夹紧装置组成（1）动）动力源装置力源装置（2）中间传力机构中间传力机构（3）夹紧元件夹紧元件作用a. 改变力的大小，通常为增力机构；改变力的大小，通常为增力机构；b. 改变夹紧力的方向；改变夹紧力的方向；c. 使夹具具有一定的自锁性，以保证使夹具具有一定的

58、自锁性，以保证夹紧可靠。夹紧可靠。产生原始的作用力产生原始的作用力执行夹紧的最终元件，直接执行夹紧的最终元件，直接与工件接触。与工件接触。将原动力以一定的大小和将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件方向传递给夹紧元件 2.4 工件的夹紧及夹紧装置工件的夹紧及夹紧装置 2.4.1 夹紧装置的组成和基本要求夹紧装置的组成和基本要求1 1）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置；）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置； 稳稳2 2）夹紧力大小要适当；）夹紧力大小要适当； 牢牢3 3）夹紧动作要迅速、可靠；）夹紧动作要迅速、可靠； 快快4 4）结构紧凑，易于制造与维修。）结构紧凑，易于制造与维修。基基本本要要

59、求求 2.4 工件的夹紧及夹紧装置工件的夹紧及夹紧装置 2.4.1 夹紧装置的组成和基本要求夹紧装置的组成和基本要求 2.4 工件的夹紧及夹紧装置工件的夹紧及夹紧装置 2.4.2 设计夹紧装置的基本准则设计夹紧装置的基本准则 2.4 工件的夹紧及夹紧装置工件的夹紧及夹紧装置 2.4.2 设计夹紧装置的基本准则设计夹紧装置的基本准则 2.4 工件的夹紧及夹紧装置工件的夹紧及夹紧装置 2.4.2 设计夹紧装置的基本准则设计夹紧装置的基本准则 2.4 工件的夹紧及夹紧装置工件的夹紧及夹紧装置 2.4.2 设计夹紧装置的基本准则设计夹紧装置的基本准则 2.4 工件的夹紧及夹紧装置工件的夹紧及夹紧装置

60、2.4.2 设计夹紧装置的基本准则设计夹紧装置的基本准则 2.4 工件的夹紧及夹紧装置工件的夹紧及夹紧装置 2.4.2 设计夹紧装置的基本准则设计夹紧装置的基本准则 2.4 工件的夹紧及夹紧装置工件的夹紧及夹紧装置 2.4.2 设计夹紧装置的基本准则设计夹紧装置的基本准则 对工件所施加的夹紧力，要适当。夹紧力过大，会引起工件变形；夹紧力过小，易破坏定位。 进行夹紧力计算时，通常将夹具和工件看作一刚性系统，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，即可算出理论夹紧力。 为安全起见，计算出的夹紧力应乘以安全系数安全系数K