任务1 工件的定位

1、机床夹具设计 夹具设计工程师夹具设计工程师夹具工程师是指从事夹具开夹具工程师是指从事夹具开发与设计、设备优化，指导工人发与设计、设备优化，指导工人作业的专业技术人员。作业的专业技术人员。 夹具技术员夹具技术员p 从事夹具的制作、调试和维护工作从事夹具的制作、调试和维护工作 工作内容工作内容 1 1、 根据生产、工艺的需求，或根据研发部提供的根据生产、工艺的需求，或根据研发部提供的技术资料，设计、制作工装夹具；技术资料，设计、制作工装夹具；2 2、制定夹具材料的需求计划；、制定夹具材料的需求计划；3 3、负责外协夹具的制作；、负责外协夹具的制作；4 4、领导夹具技术员，及时完成生产用夹具的制作、

2、领导夹具技术员，及时完成生产用夹具的制作、调整、维修，保证生产夹具的需求；调整、维修，保证生产夹具的需求；5 5、负责设备维护规程的编制，设备优化、工夹具、负责设备维护规程的编制，设备优化、工夹具（模具周转物）设计，提高设备利用率，提高生产（模具周转物）设计，提高设备利用率，提高生产效率和质量水平。效率和质量水平。 从业要求从业要求 1 1、 大专以上学历，机电一体化或机械或电子专业；大专以上学历，机电一体化或机械或电子专业；2 2、 熟练使用各种软件制作各种零器件、工装、夹具熟练使用各种软件制作各种零器件、工装、夹具的原图，三维图，有一定的设计开发能力；的原图，三维图，有一定的设计开发能力；

3、3 3、熟悉产品结构，有生产现场跟进及改善经验，工、熟悉产品结构，有生产现场跟进及改善经验，工夹具设计及制作之统筹，生产设备维修及保养，夹具设计及制作之统筹，生产设备维修及保养，懂懂CADCAD及及PRO/EPRO/E、UGUG等相关等相关软件，熟悉使用车、铣、磨床软件，熟悉使用车、铣、磨床操作；操作；4 4、工作自主，有较强的学习能力，思路清晰、较强、工作自主，有较强的学习能力，思路清晰、较强的表达和沟通协调能力，富有团队合作精神。的表达和沟通协调能力，富有团队合作精神。 薪资待遇薪资待遇 车车床床夹夹具具铣铣床床夹夹具具钻钻床床夹夹具具镗镗床床夹夹具具磨磨床床夹夹具具其 它其 它机 床机

4、床夹具夹具通通用用夹夹具具专专用用夹夹具具通 用通 用可 调可 调与 成与 成组 夹组 夹具具组组合合夹夹具具按应用分类按应用分类按使用机床分类按使用机床分类手手动动夹夹具具气气动动夹夹具具液液压压夹夹具具电电动动夹夹具具电电磁磁夹夹具具真真空空夹夹具具其其它它按夹紧动力源分类按夹紧动力源分类机床夹具机床夹具图图 1-7 1-7 机床夹具的分类机床夹具的分类任务一绪论图图1-8 1-8 通用夹具外形图通用夹具外形图a)a)短圆锥三爪自定心卡盘短圆锥三爪自定心卡盘b)b)短圆柱四爪单动卡盘短圆柱四爪单动卡盘c)c)机用虎钳机用虎钳d) d) 回转工作台回转工作台e) e) 万能分度头万能分度头f

5、) f) 磁力工作台磁力工作台任务一绪论任务一绪论保证工保证工件的加工件的加工精度精度 提高提高生产率生产率 工艺工艺性好性好 使用使用性好性好 机床专用机床专用夹具应满夹具应满足的基本足的基本要求要求 任务一绪论钻径向孔的零件工序图钻径向孔的零件工序图任务一绪论工件孔位示意图工件孔位示意图任务一绪论钻床夹具钻床夹具任务一绪论定位元件定位元件 夹紧机构夹紧机构 对刀元件对刀元件和导向元和导向元件件夹具体夹具体 其它元件其它元件和机构和机构 机床夹具的组成部分任务一绪论 作用是使工件在夹具中占据正确的位置作用是使工件在夹具中占据正确的位置作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加作用是将工件压紧夹牢，保

6、证工件在加工过程中受到外力作用时不离开已经占工过程中受到外力作用时不离开已经占据的正确位置据的正确位置将夹具上的所有组成部分，联接成为一个将夹具上的所有组成部分，联接成为一个整体的基础件整体的基础件包含对刀元件、导向元件、分度装置、连包含对刀元件、导向元件、分度装置、连接元件等接元件等任务一绪论 用夹具装夹工件的特点用夹具装夹工件的特点 1.1.夹具预先在机床上已调整好位置夹具预先在机床上已调整好位置 2. 2.工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的；基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的； 3. 3.通过夹具

7、上的对刀装置，保证了工件加工表面相通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。对于刀具的正确位置。任务一绪论整个过程统称为工件的装夹整个过程统称为工件的装夹在机床在机床上对工上对工件进行件进行加工时，加工时，为了保为了保证加工证加工表面相表面相对于其对于其它表面它表面的尺寸的尺寸和位置和位置精度精度首先需要使工件首先需要使工件在机床上占有准在机床上占有准确的位置确的位置并在加工过程中承受各并在加工过程中承受各种力的作用而始终保持种力的作用而始终保持这一准确位置不变。这一准确位置不变。= =在机床上装夹工件所使用的工艺装备称为机床夹具在机床上装夹工件所使用的工艺装备称为机床夹具

8、（简称夹具）。（简称夹具）。任务一绪论定位：定位：使工件在机床或夹具中占有使工件在机床或夹具中占有正确位置正确位置的过程。的过程。 夹紧：夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工过程中工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定保持定 位位置不变位位置不变的操作。的操作。 任务一绪论 定位和夹紧一般是指装夹工件先后（有时是同时）定位和夹紧一般是指装夹工件先后（有时是同时）完成的两个动作，是两个不同的概念，具有不同的功用。完成的两个动作，是两个不同的概念，具有不同的功用。定位是使工件占定位是使工件占有正确的位置有正确的位置夹紧是使工件保持夹紧是使工件保持定位的位置不变定位的位置不变不起定位作用不起定位

9、作用任务一绪论在机床上对工件在机床上对工件进行定位和夹紧进行定位和夹紧工件装夹的目的工件装夹的目的工件装工件装夹的实质夹的实质通过定位和夹紧使工件在加工过程中通过定位和夹紧使工件在加工过程中始终保持其正确的加工位置，以保证达始终保持其正确的加工位置，以保证达到该工序所规定的的加工技术要求。到该工序所规定的的加工技术要求。任务一绪论夹具设计步骤：夹具设计步骤：1.对零件进行工艺分析对零件进行工艺分析2.定位方案的设计定位方案的设计（1）确定定位基准）确定定位基准（2）选择）选择/设计定位元件设计定位元件（3）定位误差的核算）定位误差的核算3.夹紧方案设计夹紧方案设计:确定夹紧方案确定夹紧方案 （

10、夹紧力的核算）（夹紧力的核算）4.引导对刀装置的设计引导对刀装置的设计5.夹具体的设计夹具体的设计6.绘制夹具总图、非标准件零件图绘制夹具总图、非标准件零件图夹具：使工件定位和夹紧夹具：使工件定位和夹紧任务一绪论【例例1-21-2】图图1-171-17所所示的铣轴示的铣轴上键槽的上键槽的工序图，工序图，试分析该试分析该机床夹具机床夹具能否保证能否保证工序加工工序加工精度的要精度的要求。求。 本工序加工中键槽的技术要求能否保证取决于以下因素本工序加工中键槽的技术要求能否保证取决于以下因素1)1)键槽的宽度键槽的宽度B B和表面粗糙度，由和表面粗糙度，由铣刀保证。铣刀保证。本工序加工中键槽的技术要

11、求能否保证取决于以下因素本工序加工中键槽的技术要求能否保证取决于以下因素2)2)夹具通过两个定向键夹具通过两个定向键7 7与与铣床工作台铣床工作台8 8的的T T形槽配合，形槽配合，由于由于T T形槽与机床导轨方向形槽与机床导轨方向一致，而夹具上的一致，而夹具上的V V形块形块5 5的的轴线轴线( (即工件的轴线即工件的轴线) )与底面与底面及定向键的一侧面及定向键的一侧面( (称为夹称为夹具的安装基面具的安装基面) )平行，因而平行，因而能保证所加工键槽的侧面和能保证所加工键槽的侧面和槽底与其轴线平行，其公差槽底与其轴线平行，其公差在在0.1mm0.1mm以内。以内。本工序加工中键槽的技术要

12、求能否保证取决于以下因素本工序加工中键槽的技术要求能否保证取决于以下因素3)3)工件在工件在V V形块形块5 5上定位时，上定位时，其轴线在其轴线在V V形块的对称中形块的对称中间平面上，而对刀块间平面上，而对刀块4 4的的垂直工作面至垂直工作面至V V形块对称形块对称面的距离为面的距离为B/2+S (BB/2+S (B为铣为铣刀宽，刀宽，s s为塞尺厚为塞尺厚) )，通过，通过塞尺对刀，可使铣刀和塞尺对刀，可使铣刀和V V形块间的对称面的对称度形块间的对称面的对称度误差在误差在0.2mm0.2mm之内。之内。本工序加工中键槽的技术要求能否保证取决于以下因素本工序加工中键槽的技术要求能否保证取

13、决于以下因素4)4)对刀块的水平工作面至对刀块的水平工作面至V V形块轴线之距离形块轴线之距离H=24.6-SH=24.6-S，通过塞尺对刀，可使槽深通过塞尺对刀，可使槽深的加工尺寸的加工尺寸24.6 mm24.6 mm得到保得到保证。证。5)5)工件定位时，其端面工件定位时，其端面C C紧靠圆柱销紧靠圆柱销6 6，故槽长，故槽长L L可可由铣床工作台上的行程挡由铣床工作台上的行程挡铁来控制铁来控制( (图中未表示图中未表示) )。图图1-18 1-18 机械加工工艺系统机械加工工艺系统 夹具就使同批工件在夹夹具就使同批工件在夹具中有一致的正确装夹位置；具中有一致的正确装夹位置；而且夹具借对刀

14、块将刀具调而且夹具借对刀块将刀具调到加工面的位置上；加工时，到加工面的位置上；加工时，夹具又借定向键和底面正确夹具又借定向键和底面正确安装在机床上。换句话说，安装在机床上。换句话说，夹具把工件、机床与刀具连夹具把工件、机床与刀具连接成一个封闭的终结链环，接成一个封闭的终结链环，称为机械加工工艺系统称为机械加工工艺系统( (简简称工艺系统称工艺系统) )，见图，见图1-181-18中中虚线所示。虚线所示。 刀具工件夹具机床 如图如图1.1所示，钢套零件在本工序中需钻所示，钢套零件在本工序中需钻 5mm孔，工件材料为孔，工件材料为Q235A钢，批量钢，批量N=20000件。钢套零件三维图如图件。钢

15、套零件三维图如图1.2所示。所示。图图1.1 钢套零件钻钢套零件钻 5mm工序图工序图 图图1.2 钢套零件三维图钢套零件三维图 任务二工件的定位一、定位原理一、定位原理六点定位原理六点定位原理六个自由度六个自由度任务二工件的定位一、定位原理一、定位原理定位是靠定位点与工件的定位基面相接触来实现的，二者定位是靠定位点与工件的定位基面相接触来实现的，二者一旦脱离，定位作用就自然消失了。一旦脱离，定位作用就自然消失了。思考：各定位点限制的自由度？思考：各定位点限制的自由度？轴类零件的轴类零件的 六点定位六点定位图图1.6 轴类零件六点定位轴类零件六点定位 （a） 轴类零件位置图轴类零件位置图 （b

16、） 轴类零件定位图轴类零件定位图 任务二工件的定位盘类零件的盘类零件的 六点定位六点定位图图1.7 盘类零件六点定位盘类零件六点定位任务二工件的定位任务二工件的定位二、限制工件自由度与加工要求的关系二、限制工件自由度与加工要求的关系工件定位时：工件定位时：p 影响加工要求的自由度必须限制影响加工要求的自由度必须限制p 不影响加工要求的自由度，视具体情况而定。不影响加工要求的自由度，视具体情况而定。 【例例1-1】 图图1.18(a)所示为在长方体工件上铣键槽的工序图。所示为在长方体工件上铣键槽的工序图。槽宽槽宽W由刀的宽度保证。需要限制几个自由度？由刀的宽度保证。需要限制几个自由度？图图1.1

17、8 在长方体工件上铣键槽在长方体工件上铣键槽 例析例析解：解：(1) 找出第一种自由度。找出第一种自由度。 明确加工要求与相应的工序基准：工序尺寸明确加工要求与相应的工序基准：工序尺寸A1的工序基准为的工序基准为T面；工序面；工序尺寸尺寸H1的工序基准为的工序基准为B面。槽两侧面的垂直度、槽底面的平行度的工面。槽两侧面的垂直度、槽底面的平行度的工序基准也为序基准也为B面。面。 建立空间直角坐标系：以建立空间直角坐标系：以B面为面为xoy平面，平面，T面为面为yoz平面，如图平面，如图1.18(b)所示。所示。 分析第一种自由度：影响工序尺寸分析第一种自由度：影响工序尺寸A1的自由度为的自由度为

18、 、 、 。影响工序尺。影响工序尺寸寸H1的自由度为的自由度为 、 、 ；影响垂直度的自由度为；影响垂直度的自由度为 ；影响平行度；影响平行度的自由度为的自由度为 、 。综合起来应该限制的第一种自由度应。综合起来应该限制的第一种自由度应为：为： 、 、 、 、 。(2) 找出第二种自由度：找出第二种自由度：(3) 判断第二种自由度判断第二种自由度 是否需要限制：如果为便于控制切削行程，应使是否需要限制：如果为便于控制切削行程，应使一批工件沿一批工件沿y轴方向的位置一致，故需限制轴方向的位置一致，故需限制 。同时，当工件的一个。同时，当工件的一个端面靠在夹具的支承元件上以后，有利于承受端面靠在夹

19、具的支承元件上以后，有利于承受y轴方向的铣削分力，并轴方向的铣削分力，并有利于减少加紧力。特别需要指出的是，如果不考虑控制切削行程和有利于减少加紧力。特别需要指出的是，如果不考虑控制切削行程和承受切削力，单从影响加工精度方面考虑，自由度可以不限制承受切削力，单从影响加工精度方面考虑，自由度可以不限制 。 (4) 第一种自由度与需要限制的第二种自由度合起来：在本工序中，六个自第一种自由度与需要限制的第二种自由度合起来：在本工序中，六个自由度都要限制由度都要限制 。xzxzyyyy1.2 1.2 基基 础础 知知 识识任务二工件的定位 定位方式定位方式（一）完全定位（一）完全定位 工件的六个自由度

20、全部被不重复地限制工件的六个自由度全部被不重复地限制（二）不完全定位（二）不完全定位 工件的六个自由度没有被全部限制工件的六个自由度没有被全部限制任务二工件的定位二、定位方式二、定位方式（三）过定位（三）过定位 定位元件重复约束同一个自由度定位元件重复约束同一个自由度（四）欠定位（四）欠定位 应限制的自由度没有被限制应限制的自由度没有被限制任务二工件的定位二、定位方式二、定位方式注意：注意：1.工件定位时需要限制的自由度数目，应由工序的加工要求工件定位时需要限制的自由度数目，应由工序的加工要求 而定，不影响加工要求的自由度可不加限制，但不允许出而定，不影响加工要求的自由度可不加限制，但不允许出

21、 现欠定位；现欠定位；2.在实际生产中，工件被限制的自由度一般不少于三个；在实际生产中，工件被限制的自由度一般不少于三个；3.保证一个方向上的加工尺寸需要限制保证一个方向上的加工尺寸需要限制13个自由度个自由度 保证两个方向上的加工尺寸需要限制保证两个方向上的加工尺寸需要限制45个自由度个自由度 保证三个方向上的加工尺寸需要限制保证三个方向上的加工尺寸需要限制6个自由度个自由度2 2钻钻d d孔孔理限：理限：8 8a) a) 钻钻d d孔孔 b) b) 钻钻2 2个个d d孔孔理限：理限： 如图如图1.1所示，钢套零件在本工序中需钻所示，钢套零件在本工序中需钻 5mm孔，工件材料为孔，工件材料

22、为Q235A钢，批量钢，批量N=2000件。件。钢套零件三维图如图钢套零件三维图如图1.2所示。所示。图图1.1 钢套零件钻钢套零件钻 5mm工序图工序图 图图1.2 钢套零件三维图钢套零件三维图 辅助支承辅助支承：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。：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。可调支承可调支承：支承工件的粗基准面，限制一个自由度。：支承工件的粗基准面，限制一个自由度。自位支承自位支承：是活动的或浮动的，只起一个支承点的作用，只限制一个自由度。：是活动的或浮动的，只起一个支承点的作用，只限制一个自由度。平面型支承板：侧面和顶面定位平

23、面型支承板：侧面和顶面定位带斜槽型支承板：适于作底面定位带斜槽型支承板：适于作底面定位支支承承板板支支承承钉钉网纹顶面支承钉：用在工件以粗基网纹顶面支承钉：用在工件以粗基准定位且要求较大摩擦力的侧面定位准定位且要求较大摩擦力的侧面定位一个支承钉相当于一个支承一个支承钉相当于一个支承点，限制一个自由度；在一点，限制一个自由度；在一个平面内，两个支承钉限制个平面内，两个支承钉限制两个自由度；不在同一直线两个自由度；不在同一直线上的三个支承钉限制三个自上的三个支承钉限制三个自由度。由度。一个支承板相当于两个支一个支承板相当于两个支承点，限制两个自由度；承点，限制两个自由度；两个（或多个）支承板组两个

24、（或多个）支承板组合，相当于一个平面，可合，相当于一个平面，可以限制三个自由度。以限制三个自由度。辅助支承辅助支承三、常用定位件三、常用定位件图图1-35 1-35 固定支承钉固定支承钉圆头支承钉：圆头支承钉：也称为也称为B B型支承型支承钉或球头支承钉或球头支承钉，主要用于钉，主要用于工件上未经加工件上未经加工平面的粗基工平面的粗基准定位用，以准定位用，以保证接触点的保证接触点的位置相对稳定。位置相对稳定。锯齿头支承锯齿头支承钉：钉：也称为也称为C C型齿纹头支承型齿纹头支承钉，齿纹能增钉，齿纹能增大摩擦系数，大摩擦系数，常用于要求摩常用于要求摩擦力大的工件擦力大的工件侧平面粗基准侧平面粗基

25、准定位用定位用 hdHh(a)(b)(c)(d)hdHh(a)(b)(c)(d)各种固定支承钉各种固定支承钉图图1-37 1-37 定位支承板定位支承板A A型支承板型支承板: : 其结构简其结构简单、制造方便。安装时固单、制造方便。安装时固定螺钉的头部比支承板的定螺钉的头部比支承板的定位平面低定位平面低1 12mm2mm，孔边，孔边切屑不易清除干净，故适切屑不易清除干净，故适用于工件的侧平面和顶面用于工件的侧平面和顶面定位。定位。B B型支承板：型支承板：该支承板是带有排该支承板是带有排屑槽的斜槽支承板，屑槽的斜槽支承板，切屑已于清除，适切屑已于清除，适用于底面定位（精用于底面定位（精基准定

26、位用）。基准定位用）。小平面小平面限制限制1 1个自由个自由度；窄度；窄长平面长平面限制限制2 2个自由个自由度；大度；大平面限平面限制制3 3个个自由度。自由度。 2 2）支承板）支承板 支承板用于面积较大、经过加工的平面定位，支承板用于面积较大、经过加工的平面定位，有不带斜槽和带斜槽两种。如图所示。其中带斜槽的支有不带斜槽和带斜槽两种。如图所示。其中带斜槽的支承板，便于清除切屑，采用较多；不带斜槽的支承板，承板，便于清除切屑，采用较多；不带斜槽的支承板，则主要用于侧面定位。则主要用于侧面定位。 可调支承可调支承毛坯面作基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用毛坯面作基准平面，调节时

27、可按定位面质量和面积大小分别选用又称为调节支承。在工件定位过程中，夹具体上支承钉的高度（支承点的又称为调节支承。在工件定位过程中，夹具体上支承钉的高度（支承点的位置）需要手动来调节的定位元件（支承）称为可调支承，如图位置）需要手动来调节的定位元件（支承）称为可调支承，如图1-391-39所示所示 图图1-39 1-39 可调支承示例可调支承示例a)-a)-球头可调支承；球头可调支承；b)-b)-锥头可调支承；锥头可调支承；c)-c)-自位可调支承；自位可调支承；d)-d)-侧向可调支承侧向可调支承1-1-支承钉支承钉 2-2-锁紧螺母锁紧螺母 可调支承：是指支承钉的高度可以进行调节可调支承：是

28、指支承钉的高度可以进行调节 多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差，每批毛坯调整一次。寸的误差，每批毛坯调整一次。可调支承可调支承图图1-40 1-40 可调支承钉可调支承钉 a) b) a) b)图图1-41 1-41 可调支承的应用可调支承的应用1)1)工件的定位安装基面是毛坯面时，至少应设置一只可调支承。工件的定位安装基面是毛坯面时，至少应设置一只可调支承。 2)2)工件置入夹具后，需按划线来校正位置。工件置入夹具后，需按划线来校正位置。3)3)在小批量生产中，利用同一夹具来加工形状相同而尺寸不同的工件时在小批量生产中，利用同

29、一夹具来加工形状相同而尺寸不同的工件时 图图1-42 1-42 可调支承的应用实例可调支承的应用实例图图1-43 1-43 使用可调支承加工不同尺使用可调支承加工不同尺寸的零件寸的零件可调支承在调节后必须用螺母锁紧，以防松动。可调支承在调节后必须用螺母锁紧，以防松动。辅助支承一般使用的场合辅助支承一般使用的场合 图图1-48 1-48 辅助支承起辅助支承起预定位预定位作用作用图图1-49 1-49 辅助支承提高夹具工作的稳定性辅助支承提高夹具工作的稳定性1-1-壳体零件；壳体零件；2-2-定位销；定位销；3-3-支承盘；支承盘；4-4-辅助支承辅助支承辅助支承的作用辅助支承的作用知识分布网络知

30、识分布网络工件工件以圆以圆孔表孔表面定面定位常位常用的用的定位定位元件元件圆柱孔与锥销定位：圆柱孔与锥销定位：限制三个自由度锥度心轴与圆柱孔接触锥度心轴与圆柱孔接触：限制五个自由度以圆锥面限位以圆锥面限位工件的圆柱孔工件的圆柱孔用外圆柱面限位用外圆柱面限位工件的圆柱孔工件的圆柱孔长外圆柱面长外圆柱面：即定位心轴，限制四个自由度短外圆柱面短外圆柱面：即定位销，限制两个自由度 工件以工件以圆锥孔定位圆锥孔定位工件以圆锥孔定位工件以圆锥孔定位：限制五个自由度图图1-55 1-55 常用圆柱心轴的结构形式常用圆柱心轴的结构形式1-1-引导部分；引导部分；2-2-工作部分；工作部分；3-3-传动部分传动

31、部分常常用用圆圆柱柱心心轴轴的的分分类类间隙间隙配合配合心轴心轴过盈过盈配合配合心轴心轴花键花键心轴心轴对定位圆孔与加工面同轴的盘类、套类等零件进行定位时，可采用刚性心轴为定位元件。对定位圆孔与加工面同轴的盘类、套类等零件进行定位时，可采用刚性心轴为定位元件。 （二）、工件以圆孔表面定位时的定位元件（二）、工件以圆孔表面定位时的定位元件任务二工件的定位短圆锥定位销短圆锥定位销图图1-22a用于粗定位基面，图用于粗定位基面，图1-22b用于精定位基面用于精定位基面以圆锥面限位工件的圆柱孔以圆锥面限位工件的圆柱孔 圆锥定位销圆锥定位销 锥度心轴锥度心轴 图1-58 圆锥销组合定位，防止工件在锥度心

32、轴上倾斜 如图所示。图如图所示。图a a）所示的结构用于未经加工的孔定位；图）所示的结构用于未经加工的孔定位；图b b）所）所示的结构用于已加工孔的定位；图示的结构用于已加工孔的定位；图c c）所示形式为浮动圆锥销，用于）所示形式为浮动圆锥销，用于工件需平面和圆孔同时定位的情况。工件需平面和圆孔同时定位的情况。图图1-57 1-57 圆锥销定位圆锥销定位（二）、工件以圆孔表面定位时的定位元件（二）、工件以圆孔表面定位时的定位元件锥度心轴锥度心轴任务二工件的定位知识分布网络知识分布网络工件工件以外以外圆柱圆柱表面表面定位定位常用常用的定的定位元位元件件用支承限位工件用支承限位工件的外圆柱面的外圆

33、柱面点接触限制1个自由度线接触限制2个自由度用用V V形块限位工形块限位工件的外圆柱面件的外圆柱面长长V V形块：定心对中作用，限制四个自由度形块：定心对中作用，限制四个自由度短短V V形块：定心对中作用，限制两个自由度形块：定心对中作用，限制两个自由度 V V形块结构尺寸形块结构尺寸：短套和端面联合定位：短套和端面联合定位：限制二个自由度半圆套定位半圆套定位：按接触的长短，长、短半圆套分别限制四个、二个自由度。用定位套限位工用定位套限位工件的外圆柱面件的外圆柱面长套定位：长套定位：限制四个自由度锥套定位：锥套定位：限制三个自由度 在工件用外圆表面定位的夹具设计中，可选用支承板、在工件用外圆表

34、面定位的夹具设计中，可选用支承板、V V型块和定型块和定位套。支承板用于外圆表面的支承定位，位套。支承板用于外圆表面的支承定位，V V型块用于对外圆表面的定心型块用于对外圆表面的定心对中定位，定位套主要用于外圆表面的定心定位。对中定位，定位套主要用于外圆表面的定心定位。 支承定位支承定位一般定位基准接触的点、线，也可认为是中心线。一般定位基准接触的点、线，也可认为是中心线。 点接触限点接触限1 1个自由度、线接触限个自由度、线接触限2 2个自由度。个自由度。 支承定位分析支承定位分析 图图1-61 V1-61 V形块的应用形块的应用a)a)较长精基准；较长精基准；b)b)较长粗基准；较长粗基准

35、；c)c)阶梯轴定位用；阶梯轴定位用；d)d)较长、较重工件。较长、较重工件。在在V V形块中定位形块中定位 对中性：对中性：即当工件外圆直径发生变化时，其中心即当工件外圆直径发生变化时，其中心线始终位于线始终位于V V形块两斜面的对称面上，所以可认为定位形块两斜面的对称面上，所以可认为定位基准为外圆中心线。基准为外圆中心线。 对固定对固定V V形块而言，短接触限形块而言，短接触限2 2个自由度，长接触个自由度，长接触限限4 4个自由度，其长短接触与孔轴接触判断相似。个自由度，其长短接触与孔轴接触判断相似。图图1-63 V1-63 V形块的结构尺寸形块的结构尺寸（三）、工件以外圆柱表面定位时的

36、定位元件（三）、工件以外圆柱表面定位时的定位元件任务二工件的定位定位套结构简单、容易制造，但定心精度不高定位套结构简单、容易制造，但定心精度不高思考：短的思考：短的V型块呢？型块呢？工件以平面定位的元件：固定支承、可调支承、自位支承、辅助支承工件以平面定位的元件：固定支承、可调支承、自位支承、辅助支承工件以圆孔表面定位的元件：圆柱销、菱形销、圆锥销、工件以圆孔表面定位的元件：圆柱销、菱形销、圆锥销、 圆柱心轴、锥度心轴圆柱心轴、锥度心轴工件以外圆表面定位的元件：工件以外圆表面定位的元件：V V形块、定位套形块、定位套组合定位：圆孔面与端面组合定位、一面两孔组合定位组合定位：圆孔面与端面组合定位

37、、一面两孔组合定位工件以组合表面定位时的定位元件设计工件以组合表面定位时的定位元件设计圆孔面与端面圆孔面与端面组合定位形式组合定位形式 一面两孔组一面两孔组合定位形式合定位形式 一面两孔组合定一面两孔组合定位方案的选择位方案的选择图图1-73 1-73 圆柱孔与端面组合定位圆柱孔与端面组合定位图图1-74 1-74 插床变速箱体插床变速箱体图图1-78 1-78 一面两孔组合定位一面两孔组合定位图图1.20 典型零件定位典型零件定位符号和夹紧符号的标注符号和夹紧符号的标注【例例1 1】 如图工件以两孔一面在两销一面上定位，分析各元如图工件以两孔一面在两销一面上定位，分析各元件限制的自由度。件限

38、制的自由度。 两销一面两销一面 XYZO单个定位时：单个定位时：支承平面：支承平面：限制了：限制了： xyz圆柱销圆柱销1 1：限制了：限制了： xy圆柱销圆柱销2 2：限制了：限制了： xy 重复限制重复限制 ，分析知，分析知 xy实际参与定位先后分不出，实际参与定位先后分不出， 假设假设1 1首参，限制：首参，限制：xyxz限制了：限制了： 且且 重复限制。重复限制。 xxyyzzx2 2次参，次参， 限制了限制了【例例2 2】 如图工件以外圆柱在两如图工件以外圆柱在两V V形块上定位，分析各元件限制的形块上定位，分析各元件限制的自由度。自由度。 V V形块组合定位分析形块组合定位分析 右

39、右V V1 1、左、左V V2 2 单个定位时：单个定位时：限制了：限制了： 两次重复限制，首参限制了两次重复限制，首参限制了 ； 次参限制了；次参限制了； 限制了：限制了： 结果结果 仍重复限制。仍重复限制。1Vxyy1Vxy2Vy2Vyy三个三个V V形块组合定位分析形块组合定位分析 【例例3 3】如图示，工件以外圆柱在如图示，工件以外圆柱在3 3个短个短V V形块上定位，分析各元件限制的自由度。形块上定位，分析各元件限制的自由度。 单个定位时：单个定位时： V V1 1 限制了：限制了： xz V V2 2 限制了：限制了： xz V V3 3 限制了：限制了： yzx两次重复限制， 叁

40、次重复限制，按上准则分析，实际V1、V2较V3先参与，V1、V2参与分不出先后，假设为首参限制了 ，V2次参限制了 ；V3最后限制了 。xzzyyxz图1-84【训练训练4 4】请分析如图请分析如图1-841-84所示的钻床夹具中所示的钻床夹具中工件的定位方案，工件的定位方案，指出定位元件，说指出定位元件，说明它们各自限制的明它们各自限制的自由度。自由度。 如图如图1.1所示，钢套零件在本工序中需钻所示，钢套零件在本工序中需钻 5mm孔，工件材料为孔，工件材料为Q235A钢，批量钢，批量N=2000件。件。钢套零件三维图如图钢套零件三维图如图1.2所示。所示。图图1.1 钢套零件钻钢套零件钻

41、5mm工序图工序图 图图1.2 钢套零件三维图钢套零件三维图 1.2.2 定位设计的基本原则和定位元件的基本要求定位设计的基本原则和定位元件的基本要求工序基准工序基准：在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺：在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准寸、形状、位置的基准定位基准定位基准：在加工中作定位用的基准。：在加工中作定位用的基准。 当工件以回转面（圆柱面、圆锥面、球面等）与定位元件当工件以回转面（圆柱面、圆锥面、球面等）与定位元件接触（或配合）时，工件上的回转面称为接触（或配合）时，工件上的回转面称为 定位基面定位基面，轴，轴线称为线称为定位基准定位基准。任务

42、二工件的定位任务二工件的定位四、工件的定位基准与限位基准四、工件的定位基准与限位基准图图1.19 定位基准与限位基准定位基准与限位基准任务二工件的定位四、工件的定位基准与限位基准四、工件的定位基准与限位基准定位符号和夹紧符号的标注定位符号和夹紧符号的标注 任务二工件的定位定位夹紧符号定位夹紧符号标注位置标注位置分类分类独独 立立联联 动动标注在视图标注在视图轮廓线上轮廓线上标注在视图标注在视图正面上正面上标注在视图标注在视图轮廓线上轮廓线上标注在视图标注在视图正面上正面上主要定位主要定位点点固定式固定式活动式活动式辅助定位点辅助定位点机械夹紧机械夹紧液压夹紧液压夹紧 气动夹紧气动夹紧电磁夹紧电

43、磁夹紧定位符号和夹紧符号的标注定位符号和夹紧符号的标注 任务二工件的定位五、定位误差五、定位误差任务二工件的定位D：定位误差定位误差（一）造成定位误差的原因（一）造成定位误差的原因一是定位基准与工序基准不重合，由此产生基准不重一是定位基准与工序基准不重合，由此产生基准不重合误差合误差B B二是定位基准与限位基准不重合，由此产生基准位移二是定位基准与限位基准不重合，由此产生基准位移误差误差Y Y工艺文件上，设计基准便转化为工序基准。工艺文件上，设计基准便转化为工序基准。定位误差发生在按定位误差发生在按调整法调整法加工一加工一批工件时，如果逐个按试切法加批工件时，如果逐个按试切法加工不存在定位误差

44、。工不存在定位误差。在正常加工条件下，一般推荐定位误差占工序公差的在正常加工条件下，一般推荐定位误差占工序公差的1/31/5，此时比较合适，此时比较合适。定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算B B=A=Amaxmax- -A Aminmin=S Smaxmax-S -Sminmin=ss当定位基准的变动方向与加工方向不一致当定位基准的变动方向与加工方向不一致, ,存在存在一个夹角一个夹角时时 B B=ssCOSCOS 基准不重合误差基准不重合误差 B B 加工尺寸加工尺寸A A的工序基准是的工序基准是F F，定位基准是，定位基准是E E，两者不重合。当一批工，两者不重合。当一批工件逐个在夹

45、具上定位时，受尺寸件逐个在夹具上定位时，受尺寸S Ss s/2/2的影响，工序基准的影响，工序基准F F的位置是变的位置是变动的。动的。F F的变动直接影响的变动直接影响A A的大小，造成的大小，造成A A的尺寸误差，这个误差就是的尺寸误差，这个误差就是基基准不重合误差准不重合误差。 显然，基准不重合误差的大小应等于因定位基准与工序基准不重合显然，基准不重合误差的大小应等于因定位基准与工序基准不重合而造成的加工尺寸的变动范围。由上页图可知而造成的加工尺寸的变动范围。由上页图可知 S S是定位基准是定位基准E E与工序基准与工序基准F F间的距离尺寸，称为间的距离尺寸，称为定位尺寸定位尺寸。B=

46、AB=Amaxmax- -A Aminmin= =S Smaxmax-S-Sminmin= = s s任务二工件的定位 当工序基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致，存在一夹角当工序基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致，存在一夹角a a时，时，基准不重合误差等于定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影，既基准不重合误差等于定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影，既 (1-5)(1-5) 当工序基准的变动方向与加工尺寸的方向相同时，即当工序基准的变动方向与加工尺寸的方向相同时，即a=0a=0，cosacosa=1,=1,这时基准不重合误差就等于定位尺寸的公差，即这时基准不重合误差就等于定位尺寸的公差，即

47、 B B= = s (1-6)s (1-6) 因此，基准不重合误差因此，基准不重合误差B B是一批工件逐个在夹具上定位时，定位是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准与工序基准不重合而造成的加工误差，其大小为定位尺寸的公差基准与工序基准不重合而造成的加工误差，其大小为定位尺寸的公差s s在加工尺寸方向上的投影。在加工尺寸方向上的投影。B B= = s scoscos a a任务二工件的定位基准位移误差基准位移误差Y Y图图1-32a1-32a是在圆柱面上铣槽的工序简图，加工尺寸为是在圆柱面上铣槽的工序简图，加工尺寸为A A和和B B。图图1-32b1-32b是加工示意图工件以内孔是加工示意图工件

48、以内孔D D在圆柱心轴（直径为在圆柱心轴（直径为d)d)上定位，上定位，O O是是心轴轴心，即限位基准，心轴轴心，即限位基准，C C是对刀尺寸。是对刀尺寸。任务二工件的定位 当工件孔的直径为最大当工件孔的直径为最大( (D Dmaxmax) )，定位销直径为最小，定位销直径为最小(d(d0min0min) )时，定位基准时，定位基准 的位移量的位移量i i为最大（为最大（i imaxmax=OO=OO1 1) )，加工尺寸，加工尺寸A A也最大（也最大（A Amaxmax) )； 当工件孔的直径为最小（当工件孔的直径为最小（D Dminmin）, ,定位销直径为最大（定位销直径为最大（d d0

49、max0max）时，定位）时，定位 基准的位移量基准的位移量i i为最小（为最小（i iminmin=OO=OO2 2）, ,加工尺寸也最小（加工尺寸也最小（A Aminmin）。）。因此因此式中式中 ii定位基准的位移量定位基准的位移量 i i一批工件定位基准的变动范围一批工件定位基准的变动范围Y Y=A=Amaxmax- -A Aminmin= =i imaxmax-i-iminmin= =i i任务二工件的定位 当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致，两者之间成夹角当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致，两者之间成夹角a a时，基准位移误差等于定位基准的变动范围在加工尺寸方向上的

50、投影，时，基准位移误差等于定位基准的变动范围在加工尺寸方向上的投影，即即 (1-7)(1-7) 当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向一致时，即当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向一致时，即a=0a=0，cosacosa=1=1，基准位移误差等于定位基准的变动范围，即基准位移误差等于定位基准的变动范围，即 (1-8)(1-8) 因此，因此，基准位移误差基准位移误差Y Y是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准相对于限位基准的最大变化范围相对于限位基准的最大变化范围i i在加工尺寸方向上的投影。在加工尺寸方向上的投影。Y Y= =i icosacosaY Y=

51、=i i任务二工件的定位定位误差定位误差D的计算方法的计算方法合成法合成法 由于定位基准与工序基准不重合以及定位基准与限位基准不重合是由于定位基准与工序基准不重合以及定位基准与限位基准不重合是造成定位误差的原因，因此，定位误差应是基准不重合误差与基准位移造成定位误差的原因，因此，定位误差应是基准不重合误差与基准位移误差的合成。误差的合成。 合成时，若工序基准不再定位基面上，即合成时，若工序基准不再定位基面上，即B B和和Y Y无相关公共变量，无相关公共变量，则则D D= = Y Y+ + B B 若工序基准在定位基面上，即若工序基准在定位基面上，即B B和和Y Y有相关公共变量，则有相关公共变

52、量，则D D= = Y Y B B 在定位基面尺寸变动方向一定（由大变小，或由小变大）的条件下，在定位基面尺寸变动方向一定（由大变小，或由小变大）的条件下， Y Y（或定位基准）与（或定位基准）与B B( (或工序基准）的变动方向相同时，取或工序基准）的变动方向相同时，取“+”+”号，号，变动方向相反时，取变动方向相反时，取“-”-”号。号。任务二工件的定位工件以平面定位：工件以平面定位： Y=0 Y=0 D=BD=B定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 工件以平面定位：工件以平面定位：例例2 2：图：图1.56所所示求加工尺寸示求加工尺寸A A的的

53、定位误差定位误差（1 1）定位基准为底面，工序基准）定位基准为底面，工序基准为圆孔中心线为圆孔中心线OO，基准不重合。，基准不重合。两者之间的定位尺寸为两者之间的定位尺寸为5050mmmm，其，其公差为公差为S S=0.2=0.2mmmm 由于工序基准的位移方向与加由于工序基准的位移方向与加工尺寸方向间的夹角为工尺寸方向间的夹角为4545 B B=ssCOSCOS=0.1414=0.1414mmmm (2) (2)定位基准与限位基准重合定位基准与限位基准重合 Y=0Y=0 (3) (3) D D=B B=0.1414=0.1414mmmm图图1.56 1.56 定位误差计算示例之一定位误差计算

54、示例之一定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算例例3： 如图如图1.571.57所示，以所示，以A A面定位面定位加工加工 20H820H8孔，求加工尺寸孔，求加工尺寸(40(400.1)mm0.1)mm的定位误差。的定位误差。 解：解：(1) (1) 工件以平面定位工件以平面定位 Y Y=0=0。 (2) (2) 由图由图1.571.57可知，工序基可知，工序基准为准为B B面，定位基准为面，定位基准为A A面，故基面，故基准不重合。准不重合。按式按式(1-4)(1-4)得得 =(0.05+0.1)cos0 =(0.05+0.1)cos0mmmm =0.15mm =0.15mm (3) (

55、3) 定位误差定位误差 D D= B B=0.15mm=0.15mm。图图1.57 1.57 定位误差计算示例之二定位误差计算示例之二1cosniiB工件以圆柱孔定位工件以圆柱孔定位1. 1.当圆柱销、圆柱心轴与被定位的工件内孔的配当圆柱销、圆柱心轴与被定位的工件内孔的配合为合为过盈配合时过盈配合时 Y Y=0=02.2.当圆柱销、圆柱心轴与被定位的工件内孔的配当圆柱销、圆柱心轴与被定位的工件内孔的配合为合为间隙配合时间隙配合时（1 1）当定位元件垂直放置时，定位基准可在双当定位元件垂直放置时，定位基准可在双方向偏移，则方向偏移，则 Y Y =X Xmaxmax=D Dmaxmaxd d0mi

56、n0min=D D+d0d0+X+Xminmin（2 2）当定位元件水平放置时，定位基准只能在当定位元件水平放置时，定位基准只能在单方向偏移，则单方向偏移，则 Y Y =X Xmaxmax=D Dmaxmaxd d0min0min= = （D D+d0d0+X+Xminmin）/2/2 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 （3 3）当）当工件用长定工件用长定位轴定位时，定位的配合位轴定位时，定位的配合间隙还会使工件发生歪斜，间隙还会使工件发生歪斜，并影响工件的并影响工件的平行度平行度要求。要求。如图如图1.541.54所示，工件除了所示，工件除了孔

57、距公差外，还有平行度孔距公差外，还有平行度要求，定位副最大配合间要求，定位副最大配合间隙隙X Xmaxmax同时会同时会造成平行造成平行度误差度误差，即，即 0min12()DdLYXL图图1.54 1.54 X Xmaxmax对工件位置公差的影响对工件位置公差的影响 工件以圆柱孔定位工件以圆柱孔定位上述式中：上述式中：X Xmaxmax 定位副最大配合间隙（定位副最大配合间隙（mmmm）；）； D Dmaxmax 工件定位孔最大直径（工件定位孔最大直径（mmmm）；）； d d0 0minmin 圆柱销或圆柱心轴的最小直径（圆柱销或圆柱心轴的最小直径（mmmm）；）； D D 工件定位孔的直

58、径公差（工件定位孔的直径公差（mmmm）；）； d0d0 圆柱销或圆柱心轴的直径公差（圆柱销或圆柱心轴的直径公差（mmmm）；）； X Xminmin 定位所需最小间隙，由设计时确定（定位所需最小间隙，由设计时确定（mmmm）。）。 L1-L1-加工面长度加工面长度L2-L2-定位孔长度定位孔长度定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算工件以圆柱孔定位工件以圆柱孔定位例例4：钻铰图钻铰图1.581.58所示零件上所示零件上 10H710H7孔，工件主要以孔，工件主要以 20H7(+0.021/0)20H7(+0.021/0)孔定位，定位轴直径为孔定位，定位轴直径为 20H7(-0.007/-0

59、.016) ，求工序尺寸，求工序尺寸(50(500.07)mm0.07)mm及平行度的定位误差。及平行度的定位误差。 图图1.58 1.58 定位误差计算示例之三定位误差计算示例之三定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 1) 工序尺寸工序尺寸500.07mm的定位误差的定位误差 (1) 定位基准为定位基准为 20H7()孔的轴线，工序尺寸孔的轴线，工序尺寸 (500.07)mm的工序基准也为的工序基准也为 20H7()孔的轴线，故孔的轴线，故 定位基准与工序基准重合，即：定位基准与工序基准重合，即： B=0 (2) 由于定位基准在任意方向偏移，按式由于定位基准在任意方向偏移，按式(1-7)

60、得得 Y=Xmax= D+ +Xmin=(0.02l+0.09+0.007)=0.037mm (3) 定位误差定位误差 D= Y=0.037mm。0d0dmin012()DdLYXL29582) 2) 平行度的定位误差平行度的定位误差 (1) (1) 同理，同理， B B=0=0 (2) (2) 按式按式(1-9)(1-9)得得 =(0.02l+0.09+0.007)(3) (3) 影响工件平行度的定位误差影响工件平行度的定位误差 D D= Y Y=0.018mm=0.018mm=0.018 mm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刀具的导向或对刀误差刀具的导向或对刀误差与