机械制造工程原理工件定位夹紧与夹具设计

1、1本章要点夹具的基本概念工件在夹具上的定位工件在夹具中的夹紧机床夹具设计步骤与方法各类机床夹具举例2机床夹具的定义及组成机床夹具的定义及组成一、相关概念一、相关概念 1、夹具：、夹具： 在机械制造的各类工在机械制造的各类工序中，用以装夹工件的装序中，用以装夹工件的装置，统称为夹具。置，统称为夹具。 2、机床夹具：、机床夹具： 在各类机床上所使在各类机床上所使用的夹具统称为机床夹具。用的夹具统称为机床夹具。 3机床夹具的定义及组成机床夹具的定义及组成当用夹具装夹工件来对其进行当用夹具装夹工件来对其进行加工时，必须满足三个条件：加工时，必须满足三个条件： 1）、工件相对夹具中所占有）、工件相对夹具

2、中所占有 的正确的加工位置。的正确的加工位置。2）、夹具安装在机床上应具）、夹具安装在机床上应具有准确的位置。有准确的位置。3）、刀具相对夹具应具有准）、刀具相对夹具应具有准确的位置。确的位置。 4机床夹具的定义及组成机床夹具的定义及组成一、相关概念一、相关概念 3、定位：、定位： 使工件在夹具中占有使工件在夹具中占有预期确定位置的动作过程。预期确定位置的动作过程。 4、夹紧：、夹紧： 能使工件在加工过程能使工件在加工过程中始终保持其位置稳定不变中始终保持其位置稳定不变的动作过程，称为对工件的的动作过程，称为对工件的夹紧。夹紧。 5机床夹具的定义及组成机床夹具的定义及组成一、相关概念一、相关概

3、念 5、研究机床夹具的三大主要问题。、研究机床夹具的三大主要问题。 1）、工件的定位。）、工件的定位。 2）、工件的夹紧。）、工件的夹紧。 3）、夹具的对定。）、夹具的对定。6机床夹具的定义及组成机床夹具的定义及组成一、相关概念一、相关概念 6、定位与夹紧的区别。、定位与夹紧的区别。 1）、概念不同。）、概念不同。 2）、）、目的目的不同。不同。 3）、要求不同。）、要求不同。定位定位是使工件占有一个正确的位置，夹紧是使工件保持这个是使工件占有一个正确的位置，夹紧是使工件保持这个正确位置。正确位置。7机床夹具的定义及组成机床夹具的定义及组成二、夹具的组成二、夹具的组成：81定位元件定位元件2夹

4、紧装置夹紧装置3对刀引导元件对刀引导元件4连接元件连接元件5夹具体夹具体6其它件其它件二、夹具的组成二、夹具的组成：1、基本组成 定位装置 夹紧装置 夹具体作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力作用时不离开已经占据的正确位置。作用是使工件在夹具中占据正确的位置。将夹具上的所有组成部分，联接成为一个整体的基础件。二、夹具的组成二、夹具的组成：2、其它组成 连接元件 对刀装置 其它装置作用是确定刀具的位置的正确位置。作用是确定夹具本身在机床上的位置。 如分度装置、靠模装置、上下料装置和平衡块等。二、夹具的组成二、夹具的组成：钻床钻床夹具夹具二、夹具的组成二、夹具的组成：12 1工件通过

5、工件通过定位元件定位元件在夹具上在夹具上占有一个正确的占有一个正确的位置位置 2工件通过工件通过夹紧元件夹紧元件保证加工过程中保证加工过程中始终保持始终保持原有的正确位置原有的正确位置 3夹具夹具通过通过对刀元件对刀元件相对相对刀具刀具保持正确位置保持正确位置 4夹具夹具通过通过连接元件连接元件，相对于机床相对于机床保持一个正保持一个正确位置确位置 5夹具通过其他装置，完成其他要求夹具通过其他装置，完成其他要求 6夹具体夹具体把上述的几种元件把上述的几种元件组合成一个整体组合成一个整体。二、夹具的组成二、夹具的组成：13L2L1L1L2定位元 件 划线找正加工方法 夹具定位加工方法机床夹具在加

6、工中的作用机床夹具在加工中的作用1、主要功能定 位 夹 紧 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件的定位面接触或配合实现的。 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。 一、机床夹具的功用：一、机床夹具的功用：2、特殊功能对 刀导 向 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。 如钻床夹具中的钻模板和钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。 一、机床夹具的功用：一、机床夹具的功用：16 以上分析可以看出，机床夹具的作用是：（1）保证加工精度 夹具的最大功用是保证加工表面的位置精度。（2）提高生产率，降低生产成本 快速将工件定位夹紧，免

7、除了找正、对刀等，缩短辅助时间，提高了成品率，降低了成本。（3）扩大机床的加工范围 如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。 （4）减轻工人劳动强度二、机床夹具在加工中的作用：二、机床夹具在加工中的作用：17 一、一、按按使用范围分：使用范围分： 1）通用夹具）通用夹具 2）专用夹具）专用夹具 4）成组夹具）成组夹具 3）组合）组合夹具夹具 5）随行）随行夹具夹具 机床夹具的分类机床夹具的分类18三爪卡盘四爪卡盘万向平口钳回转工作台分度头通 用 夹 具连杆加工专用夹具：该夹具靠工作台T形槽和夹具体上定位键确定其在数控铣床上的位置，并用T形螺栓紧固。专 用 夹 具20组合夹具实例21组合夹具实例孔系

8、组合夹具孔系组合夹具孔系组合夹具实例孔系组合夹具实例l一长方形基础板；一长方形基础板；2一方形支撑件；一方形支撑件；3一菱形定位盘；一菱形定位盘；4一快换钻套；一快换钻套；5一叉形压板；一叉形压板；6一螺栓；一螺栓；7一手柄杆；一手柄杆；8一分度合件。一分度合件。槽系组合夹具25零件工序简图43DLLD43D43LDL34DL43DL34成组（部分元件可更换）夹具KH1KH2KH3KH4随行夹具随行夹具28二、按二、按机床分类机床分类 1）车床夹具）车床夹具 2）铣床夹具）铣床夹具 3）钻床夹具）钻床夹具 4）磨床夹具）磨床夹具 5）数控机床夹具）数控机床夹具 机床夹具的分类机床夹具的分类29

9、 三、三、按按动力源分类动力源分类 1）手动夹紧）手动夹紧 2）气动夹紧）气动夹紧 3）液动夹紧）液动夹紧 4）电磁夹紧）电磁夹紧 5）真空夹紧）真空夹紧 机床夹具的分类机床夹具的分类30气动虎钳 液压夹具一、工件在夹具中加工时的加工误差一、工件在夹具中加工时的加工误差 二、误差值的估算二、误差值的估算1、夹具的制造精度误差值为该零件尺寸公差值的、夹具的制造精度误差值为该零件尺寸公差值的1/31/5。 2、安装误差和对定误差一般约占整个加工误差的、安装误差和对定误差一般约占整个加工误差的1/3。 334.2.1、工件的安装工件的安装344.2.1、工件工件装夹的方法装夹的方法 1）直接找正法）

10、直接找正法 2）划线找正法）划线找正法 3）夹具装夹：）夹具装夹： 视频：视频：35表表： 各种装夹方法的比较各种装夹方法的比较 直接找正直接找正划线找正划线找正定位元件法定位元件法夹具类型夹具类型通用夹具通用夹具专用夹具或通用改专用夹具或通用改造造 生产率、成生产率、成本本费时、成本较高、划线更甚费时、成本较高、划线更甚迅速方便、成本低迅速方便、成本低 定位精度定位精度取决于量仪精度工人技术水平方法是否取决于量仪精度工人技术水平方法是否得当得当可达可达0.010.01较高且稳较高且稳定定 一般不高使用高精一般不高使用高精度量仪、度量仪、技术高，也可达到技术高，也可达到很高很高一般不高约一般不

11、高约0.20.20.50.5还与划线粗细等还与划线粗细等有关有关适用零件适用零件形状简单、加工面形状简单、加工面少少形状复杂、加工形状复杂、加工面多、面多、位置要求不高、位置要求不高、大重件大重件 生产批量生产批量单件小批量单件小批量大批大量大批大量 36 一、六点定位一、六点定位的原理的原理 1自由物体：自由物体： 2六个自由度：六个自由度：沿沿x轴移动自由度轴移动自由度 沿沿y轴移动自由度轴移动自由度 沿沿z轴移动自由度轴移动自由度 沿沿x轴转动自由度轴转动自由度 沿沿y轴转动自由度轴转动自由度 沿沿z轴转动自由度轴转动自由度 4.2.24.2.2、定位原理、定位原理 37 3定位支承点（

12、约束点）如图定位支承点（约束点）如图2-6所示所示 图4-938X六点定位原理ZY 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39 夹紧与定位概念分开 ：“点”的含义 对自由度的限制，与实际接触点不同40二、根据加工精度要求，确定工件必须限制二、根据加工精度要求，确定工件必须限制的自由度数目的自由度数目 【例例1 】在球面上加工平面：如下图在球面上加工平面：如下图 应限制SZXY3.241 【例例2 】球面上加工不通孔：如图球面上加工不通孔：如图2-8应限制

13、应限制 图2-8 42【例3 】铣平面，如图2-9应限制应限制xyzhh图2-9 铣平面43【例例4 】车光轴，如图车光轴，如图2-10应限制应限制yxzD图2-10 车光轴44【例例5 】铣沟槽铣沟槽 b由铣刀保证，如图由铣刀保证，如图2-11 应限制应限制 b：由刀具保证：由刀具保证 L： h：45 【例例6 】铣不通槽铣不通槽 如图如图2-12应限制应限制 46三、典型定位元件及限制的自由度三、典型定位元件及限制的自由度 首先讲解首先讲解单个典型表面单个典型表面的定位元件，单个的定位元件，单个典型表面是指平面、内外圆柱面、内外圆锥面等。典型表面是指平面、内外圆柱面、内外圆锥面等。单个典型

14、表面是组成各种不同复杂工件的基本单单个典型表面是组成各种不同复杂工件的基本单元，元，分析单个典型表面的定位及定位元件设计分析单个典型表面的定位及定位元件设计是是进行夹具定位分析和夹具定位方案设计的基础进行夹具定位分析和夹具定位方案设计的基础 47 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。1 1）支承钉）支承钉A A、 结构结构A型是型是平头支承钉平头支承钉：B型是型是球头支承钉球头支承钉：C型是型是齿纹齿纹顶面的顶面的支承钉支承钉：48B B 定位情况定位情况492 2）支承板）支承板A A 结构结构A型：型

15、：所以所以常用于侧面常用于侧面或顶面的或顶面的定位定位。B型：型：支承板的工作平面上开有斜槽，支承板的工作平面上开有斜槽，B型支承型支承板应用较多，板应用较多，用于底面的定位用于底面的定位更合适。更合适。50B B 定位情况定位情况51平面定位的几种情况。ZXYZXYZXYZXY工件以平面定位ZXYZXY52对粗基准：对粗基准：使用三个支承銷（三点构成一个平面）作为定使用三个支承銷（三点构成一个平面）作为定位元件，限制工件三个自由度位元件，限制工件三个自由度对精基准：对精基准：可用一支承板代替三个支承銷定位，同样限制可用一支承板代替三个支承銷定位，同样限制工件的三个自由度工件的三个自由度 图:

16、支承钉、支承板及其用法 53 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。1 1）圆柱销）圆柱销A A 结构结构54B B 定定位位情情况况552 2）菱形销）菱形销B B 定位分析如前图定位分析如前图A A 结构结构563 3）圆锥销）圆锥销A A 结构结构B B 定位分析定位分析574 4）定位心轴）定位心轴A A 结构结构B B 定位分析定位分析58 工件以圆锥孔定位时，所用工件以圆锥孔定位时，所用定位元件为圆定位元件为圆锥心轴或圆锥销以及双顶

17、尖锥心轴或圆锥销以及双顶尖。圆锥心轴限制工件。圆锥心轴限制工件5个自由度，圆锥销限工件四个自由度。个自由度，圆锥销限工件四个自由度。A A 定位形式定位形式59B B 定位分析定位分析60、X Y Z、XY双顶尖定位双顶尖定位固定顶尖限制工件三个自由度：固定顶尖限制工件三个自由度： 活顶尖限制工件二个自由度：活顶尖限制工件二个自由度： 61 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）。支承定位时用支承板、支承钉。支承定位时用支承板、支承钉。 1 1）圆定位套）圆定位套A A 定位情况定位情况62B B 定

18、位分析定位分析632 2）V V形块形块 用于完整的外圆柱面和非完整的外圆柱面的用于完整的外圆柱面和非完整的外圆柱面的定位，是外圆定位中最常用的定位元件。定位，是外圆定位中最常用的定位元件。H2tg2N2sin2DT A A 结构结构64B B 定位分析定位分析65C C： V V形块的特点形块的特点 1、V形块对外圆柱面定位，形式上是支承定形块对外圆柱面定位，形式上是支承定位，但其位，但其实质是定心定位实质是定心定位。 2、V形块形块能起对中作用能起对中作用 3 3、可以用于非完整外圆的定位、可以用于非完整外圆的定位 4 4、活动活动V形块形块常常起着定位和夹紧的双重作常常起着定位和夹紧的双

19、重作用用（既是定位元件，又是夹紧元件）。（既是定位元件，又是夹紧元件）。66c）XZYX674 4）支承板）支承板 支承板对外圆柱面的定位就是平面与外圆母线支承板对外圆柱面的定位就是平面与外圆母线的接触的接触. .定位分析定位分析685）三爪卡盘定位三爪卡盘定位69三爪卡盘定位的定位分析三爪卡盘定位的定位分析主要看工件的定位表面与三爪卡盘的相对夹持长度的多少：主要看工件的定位表面与三爪卡盘的相对夹持长度的多少：、 、 、X Y X Y当相对夹持长度长时，限制工件四个自由度：当相对夹持长度长时，限制工件四个自由度： 当相对夹持长度短时，限制工件二个自由度：当相对夹持长度短时，限制工件二个自由度：

20、、X Y 生产中常采用在三爪与工件之间设置一钢丝圆环，以减少相对夹持长度。 70四、几种四、几种不同的定位形式不同的定位形式1固定支承：固定支承：2可调支承：可调支承：可 调 支 承可 调 支 承的结构的结构713自位支承：自位支承：自位支承结自位支承结构构 自位支承虽然增加了与工件定位面的接触点数自位支承虽然增加了与工件定位面的接触点数目，但通过其内部的浮动联系目，但通过其内部的浮动联系起到的是单点支承的作起到的是单点支承的作用用，即，即自位支承只限制工件一个自由度自位支承只限制工件一个自由度。用途：用途：常用于常用于毛坯表面毛坯表面，断续表面断续表面，阶梯表面阶梯表面的定的定位。位。 定位

21、分析定位分析724辅助支承：辅助支承：A A 辅助支承辅助支承的应用的应用7374B B 辅助支承结构辅助支承结构75辅助支承定位分析：辅助支承定位分析： 辅助支承是在工件定位后才参与支承的辅助支承是在工件定位后才参与支承的元件元件，其，其高度是由工件确定的高度是由工件确定的，因此，因此它不起定位它不起定位作用，作用，但辅助支承锁紧后就成为固定支撑，但辅助支承锁紧后就成为固定支撑，能承能承受切削力。受切削力。 76举例举例：连杆工件在由定位支承板、短銷和挡銷组成的夹具中定连杆工件在由定位支承板、短銷和挡銷组成的夹具中定位，试对此定位方案进行定位分析。（如下图所示）位，试对此定位方案进行定位分析

22、。（如下图所示） 工件工件在夹具中在夹具中相对于刀具的六个自由度全部被限制相对于刀具的六个自由度全部被限制的的定位方法定位方法称为完全定位。称为完全定位。77YXZ、X YZ 解：解：写出各定位元件所限制的自由度：写出各定位元件所限制的自由度： 支承板限制工件三个自由度：支承板限制工件三个自由度：短銷限制工件二个自由度：短銷限制工件二个自由度：挡銷限制工件一个自由度：挡銷限制工件一个自由度：故故 定位性质：为完全定位定位性质：为完全定位。 78 限制了影响工件加工精度的自由度，且又限制了影响工件加工精度的自由度，且又少于六点的定位方法少于六点的定位方法称为部分定位称为部分定位。重要概念：重要概

23、念：不能片面地理解为不能片面地理解为“少于六点定位的定位方法称为部少于六点定位的定位方法称为部分定位分定位”。因为下面讲到的“欠定位”也是少于六点的定位，两者不能混淆。影响该加工表面加工精度的自由度也影响该加工表面加工精度的自由度也称必须限制的自称必须限制的自由度由度。换句话说换句话说, , 必须限制的自由度如果不限制的话，必须限制的自由度如果不限制的话，必将影响工件的加工精度而出现废品工件，这是绝对必将影响工件的加工精度而出现废品工件，这是绝对不允许的。不允许的。不影响工件加工精度的自由度允许不被限制。不影响工件加工精度的自由度允许不被限制。部分定位（部分定位（79举例：在长方形工件毛坯上，

24、用铣刀铣槽、铣台阶面举例：在长方形工件毛坯上，用铣刀铣槽、铣台阶面和铣平面。试分析必须限制的自由度有哪些？允许和铣平面。试分析必须限制的自由度有哪些？允许不限制的自由度又有哪些？不限制的自由度又有哪些？80b）B欠定位示例XZYa）B8182 （桌子与三角架）图2-17 过定位分析83六、定位表面的组合（组合定位分析）六、定位表面的组合（组合定位分析） 工件上工件上常见的定位基准是以组合的形式出现：常见的定位基准是以组合的形式出现： 如如面与面的面与面的组合；组合； 内、外内、外圆柱面与端面圆柱面与端面的组合；的组合； 圆柱孔与平行于孔轴线的平面的组合（如：圆柱孔与平行于孔轴线的平面的组合（如

25、：平平面与削边销定位面与削边销定位）；）； 锥面与锥面锥面与锥面的组合（的组合（中心孔中心孔定位）；定位）； 两平行圆柱孔与垂直于圆柱孔轴线的平面的组两平行圆柱孔与垂直于圆柱孔轴线的平面的组合（简称合（简称一面两孔一面两孔定位）等等。定位）等等。841、组合定位的概念及定位基准的主次之分、组合定位的概念及定位基准的主次之分 主要定位面主要定位面： 限制工件自由度数限制工件自由度数最多最多的定位表面的定位表面称称第一基第一基准面准面或支承面或支承面次要定位面次要定位面： 限制工件自由度数限制工件自由度数次多次多的定位面的定位面称称第二基准第二基准面面或导向面或导向面第三定位面第三定位面： 限制工

26、件自由度数限制工件自由度数为为1的定位的定位称称第三基准面第三基准面或止推面或止推面85三基面组合基准定位86 2组合定位的定位分析要点组合定位的定位分析要点 （1）先分析限制工件自由度数最多的那个定位元先分析限制工件自由度数最多的那个定位元件件（或定位元件的典型组合）限制工件的具体自由（或定位元件的典型组合）限制工件的具体自由度，再分析限制工件自由度次多的那个定位元件限度，再分析限制工件自由度次多的那个定位元件限制的具体自由度，制的具体自由度， （2）定位元件组合时限制工件自由度的总数目）定位元件组合时限制工件自由度的总数目等等于各个定位元件单独定位时限制工件自由度数目之于各个定位元件单独定

27、位时限制工件自由度数目之和，但具体限制哪些自由度却会随组合情况的不同和，但具体限制哪些自由度却会随组合情况的不同而发生变化。而发生变化。 87（3）定位元件）定位元件单独使用时限制移动自由度，在单独使用时限制移动自由度，在组合定位中常会转化成限制转动自由度组合定位中常会转化成限制转动自由度。一经。一经转化，将不再起单独定位时的作用。（转化，将不再起单独定位时的作用。（如下图中的两如下图中的两短短V V形块组合定位形块组合定位） （重点、难点！）（重点、难点！）88a) b) 组合定位分析图例a）图）图 解：解：1）定位原理分析）定位原理分析支支承板承板限制的自由度：限制的自由度：短销短销限制的

28、自由度：限制的自由度：固定短固定短V形块形块限制的自由度：限制的自由度：故属过定位。故属过定位。 2）改进方案：将固定）改进方案：将固定V形块形块改为活动改为活动V形块。形块。YXZ、YXZX 、b）图）图 解：解： 1）定位原理分析：）定位原理分析：右边右边两短两短V形块相当于形块相当于一长一长V形形块块，限制：，限制： 左边左边短短V形块形块限制：限制：故属完全定位。故属完全定位。YXYX、ZZ、89（1 1）使定位元件在产生过定位的方向上可移动）使定位元件在产生过定位的方向上可移动，以消，以消除该方向的移动过定位。（如活动顶尖不能限制除该方向的移动过定位。（如活动顶尖不能限制 ） a)

29、b)过定位消除方法之一90a)b)d)c)自位支承a)三点球面式 b)两点摆动式 c)两点杠杆式 d)两点均衡移动式（2）采用自位支承，消除定位元件绕某个（或某两）采用自位支承，消除定位元件绕某个（或某两个）坐标轴转动方向的过定位。个）坐标轴转动方向的过定位。91（3）改变定位元件的结构形式来消除过定位。）改变定位元件的结构形式来消除过定位。 过定位：过定位： 一面两销定位：一面两销定位：92过定位引起夹紧变形4 4、定位方案分析举例、定位方案分析举例【例例1 】过定位引起夹紧变形过定位引起夹紧变形93改进方案：94b）XZYX95左顶尖左顶尖限制的自由度：限制的自由度：XYZ右顶尖（活动顶尖

30、）右顶尖（活动顶尖）限制的自由度限制的自由度：XY三爪卡盘（夹持长度长）三爪卡盘（夹持长度长）限制的自由度：限制的自由度：XYXY2 2）定位性质：）定位性质：过定位3 3）改进方案：）改进方案： 去掉三爪卡盘，采用双顶尖定位。去掉三爪卡盘，采用双顶尖定位。【例例1 】96支承板支承板限制的自由度：限制的自由度：ZXY左短左短V V形块形块限制的自由度：限制的自由度：XY右活动短右活动短V V形块形块限制的自由度：限制的自由度：Y2 2）定位性质：）定位性质：过定位3 3）改进方案：）改进方案：去掉活动短去掉活动短V V形块，对工件直接夹紧。形块，对工件直接夹紧。b）XZYX【例例2 】97【

31、例例3 】分析图示零件加工两个小孔时必须限制的自由度，选择定位基准和定位元件，并在图中示意画出；确定夹紧力作用点的位置和作用方向，用规定的符号在图中标出。根据工件加工表面的加工要求，设计定位方案（重点）根据工件加工表面的加工要求，设计定位方案（重点）98 判断判断定位方案是否正确时，要定位方案是否正确时，要把握二点：把握二点：一是定位方案必须合理一是定位方案必须合理（无重复定位和欠定位）；（无重复定位和欠定位）；二是该定位方案必须能够保证工件的加工精度二是该定位方案必须能够保证工件的加工精度（定位误差应（定位误差应为最为最小）；小）； 如不能同时满足以上二点，则该方案是错误的。如不能同时满足以

32、上二点，则该方案是错误的。解：解：1）必须限制的自由度：）必须限制的自由度：X ZXYZ2）定位原理设计：）定位原理设计：（参见定位原理图）（参见定位原理图）99工件的工件的大底面定位大底面定位，限制工件的三个自由度：，限制工件的三个自由度： （保证二各孔的轴心线垂直于工件底面保证二各孔的轴心线垂直于工件底面）；）；工件的工件的下侧面定位下侧面定位，限制工件二个自由度：，限制工件二个自由度：YZ（保证工件二孔的位置尺寸保证工件二孔的位置尺寸H H）；）；而工件的而工件的大孔定位大孔定位，限制一个自由度：，限制一个自由度：X （保证工件二小孔与大孔中心的对称位置尺寸（保证工件二小孔与大孔中心的对

33、称位置尺寸A A）。XZ定位原理图定位原理图选择定位元件选择定位元件3）选择定位元件）选择定位元件（参见右图，也可用文字表达）（参见右图，也可用文字表达）100其它方案：其它方案：窄支承板第一定位基准：底平面底平面 （支承板支承板）第二定位基准：下侧面下侧面第三定位基准：大孔大孔（窄支承板窄支承板）（削边销削边销）101 【例例3 】 当两小孔的设计基准改为大孔中心时当两小孔的设计基准改为大孔中心时（如下图），应如何来设计定位方案？（如下图），应如何来设计定位方案？ 提示：提示：应使两小孔的应使两小孔的设计基准大孔中心设计基准大孔中心与与定位基定位基准准重合。重合。102第一定位基准：底平面（

34、底平面（支承板支承板）第二定位基准：大孔（大孔（短销短销）第三定位基准：下侧面（限制下侧面（限制1个自由度）（个自由度）（活动窄支承板活动窄支承板）解：解：解题要诀：解题要诀：将加工孔的设计基准作为定位基准！将加工孔的设计基准作为定位基准！103一一、概述概述1、基准的概念、基准的概念1）定义：）定义： 基准基准是指工件上的一些点、线、面。是指工件上的一些点、线、面。（在零件设计或加（在零件设计或加工中，可以用这些点、线、面来确定其工中，可以用这些点、线、面来确定其 他他 点、线、面的位置）。点、线、面的位置）。 2）基准分类）基准分类（1）设计基准：）设计基准：（零件图中所使用的基准）（零件

35、图中所使用的基准）（2）工艺基准：）工艺基准：是指是指加工过程中加工过程中所使用的工件上的一些所使用的工件上的一些线线 或面或面，但不能是点！但不能是点！（工艺基准必须具有（工艺基准必须具有 一定大小的面积）一定大小的面积）104c c：对刀基准：对刀基准：调整刀具位置调整刀具位置时所使用的基准。时所使用的基准。d d：度量基准：度量基准：测量时所用的基准。测量时所用的基准。e: e: 装配基准：装配基准：装配零件所依据的基准。装配零件所依据的基准。 a a：工序基准：工序基准 加工过程中加工过程中工序尺寸的设计基准称为工序基准。 b b：定位基准：定位基准 在加工过程中在加工过程中使工件占据

36、正确加工位置所依据的基准使工件占据正确加工位置所依据的基准，亦即工件与夹具定位元件定位工作面接触或配合的表面。亦即工件与夹具定位元件定位工作面接触或配合的表面。105基准的判别：基准的判别：例如：下图中：例如：下图中：下母线下母线B B是是零件图中工序尺寸零件图中工序尺寸 的的设计基准设计基准； 下母线下母线B也是也是铣削键槽铣削键槽 时的时的工序基准工序基准； 轴的中心轴的中心O O是是V V形块定位时的形块定位时的定位基准定位基准（位置（位置 随直径的大小而改变）随直径的大小而改变）； 3H3H工序尺寸零件图零件图加工过程中加工过程中106又如：下图中：又如：下图中：孔中心孔中心O是是铣削

37、上平面时的铣削上平面时的设计基准设计基准； 孔中心孔中心O是是铣削上平面加工过程铣削上平面加工过程中的工序基准中的工序基准； 孔中心孔中心O也也是是心轴定位时的心轴定位时的定位基准定位基准； 定位心轴中心定位心轴中心 为为对刀基准对刀基准。1O孔与心轴间无间隙时孔与心轴间存在间隙时107（二）定位误差及其产生原因（二）定位误差及其产生原因 1 1定位误差：定位误差： 1)1)基本概念基本概念 用夹具装夹加工一批工件时，用夹具装夹加工一批工件时，由于定位不准确由于定位不准确引起引起该批工件在某加工精度参数（尺寸、位置）该批工件在某加工精度参数（尺寸、位置）的的加工误差加工误差，称为，称为该加工精

38、度参数的定位误差该加工精度参数的定位误差（简称（简称定位误差）。定位误差）。 2)2)定位误差的大小：定位误差的大小： 定位误差定位误差指一批工件在夹具中定位时，工件的设指一批工件在夹具中定位时，工件的设计基准（或计基准（或工序基准工序基准）在加工尺寸方向上的最大变在加工尺寸方向上的最大变动量，动量，以以dw 表示。表示。 （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）108 定位误差定位误差包括包括基准不重合误差基准不重合误差 和基准位移误差和基准位移误差即：即： = dwjbjwjbjw注：1、根据一批工件的定位由一种可能的极端位置变为另一种极端位置

39、时， 和 的方向的异同，以确定公式中的加减号。 2、定位基准无位置变动，基准位移误差为零；定位基准与工序基准重合，基准不重合误差为零。jbjw1092 2、基准不重合误差：、基准不重合误差： 当定位基准和工序基准不重合时，当定位基准和工序基准不重合时，工序基准相工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大位移量对于定位基准在加工尺寸方向上的最大位移量，用用 表示。表示。 定位基准与工序基准之间必然存在一个联系尺寸L，称为定位尺寸，基准不重合误差就是定位尺寸的公差。在设计夹具时，应尽量使两者重合。jbjb110 基准不重合误差基准不重合误差jb ： 其大小等于工序基准与定位基其大小等于工序基准与

40、定位基准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）。 【例例1 】 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与设与设计基准计基准A不重合，不重合，基准不重合误差为基准不重合误差为联系联系尺寸尺寸22的公差的公差0.21113、基准位移误差、基准位移误差 ：对刀基准：就是对刀基准：就是调整刀具位置调整刀具位置时所用的基准。时所用的基准。jbjb112如图为一套筒类零件放在水平心轴上定位而铣键槽如图为一套筒类零件放在水平心轴上定位而铣键槽的例子，加工时要保证尺寸的例子，加工时要保证尺寸b和和h，b是由刀具本身的宽

41、是由刀具本身的宽度尺寸决定，尺寸度尺寸决定，尺寸h则则按心轴中心调整好铣刀的高度位按心轴中心调整好铣刀的高度位置置h1h1来保证。来保证。（即心轴中心就是对刀基准！即心轴中心就是对刀基准！）【例如例如】：113当保证键槽尺寸当保证键槽尺寸h h时：时： 定位基准定位基准: :工件内工件内孔中心线；孔中心线；工序基准工序基准: : 圆柱的下母线圆柱的下母线A A；对刀基准对刀基准: :定位定位心轴的外圆中心线。心轴的外圆中心线。基准分析基准分析: :114bbh-h? Dmax? dminhmin基准位移误差产生原因基准位移误差产生原因hmax基准分析：基准分析：当保证尺寸当保证尺寸h1h1时：

42、时： 定位基准定位基准:工件工件内孔中心线；内孔中心线；工序基准工序基准: 工件工件内孔中心线；内孔中心线；对刀基准对刀基准: 定位定位心轴的外圆中心线。心轴的外圆中心线。115由上分析可知：由上分析可知： 当当定位基准和工序基准不重合定位基准和工序基准不重合时，工序基准相对时，工序基准相对定位基准产生位移，会产生基准不重合误差定位基准产生位移，会产生基准不重合误差 jb定位误差应表示为：定位误差应表示为： jwjbdw 当当两项误差同时发生时两项误差同时发生时，所产生的，所产生的定位误差为定位误差为工序基准相对于对刀基准的最大位移工序基准相对于对刀基准的最大位移jw 当定位副制造不准确时当定

43、位副制造不准确时，会引起，会引起定位基准相定位基准相对于对刀基准对于对刀基准产生位移，从而产生基准位移误差产生位移，从而产生基准位移误差116误差不等式：误差不等式： 判断定位方案是否合理可行的依据是判断定位方案是否合理可行的依据是 Tdw31 式中：式中：T-工序尺寸的公差。工序尺寸的公差。例如：例如：上例铣键槽时，定位误差不得大于上例铣键槽时，定位误差不得大于键槽键槽尺寸尺寸 h 公差的公差的1/3, 即即 。31)(hT117 1平面定位时的定位误差平面定位时的定位误差 定位基准和对刀基准是重合的定位基准和对刀基准是重合的，不存在基，不存在基准位移误差，准位移误差， 其可能产生的误差是基

44、准不重合误差。其可能产生的误差是基准不重合误差。0jbdwjw = 0118520.02300.10600.06?12H8AB CD0.04(a)(b) 铣台阶面工序定位误差的分析计算【例例1 】加工一批工件如图所示，除了加工一批工件如图所示，除了A、B处台阶处台阶面其余各表面均已加工完成，现在采用由图所示夹面其余各表面均已加工完成，现在采用由图所示夹具定位方案加工具定位方案加工A、B面，保证尺寸面，保证尺寸300.1mm和和600.06mm，试分析此定位方案产生的定位误差能，试分析此定位方案产生的定位误差能否满足加工要求。否满足加工要求。1191300.1，定位基准定位基准是是C，工序基准工

45、序基准是孔的轴线，是孔的轴线，定位尺寸定位尺寸为为520.02， （定位基准与定位基准与对刀基准是同一平面）对刀基准是同一平面） （工序基准相对于定位基准的位移量）（工序基准相对于定位基准的位移量） 故故可以满足要求可以满足要求0jw04.0jb04.0jwjbdw066.02 .031dw 2600.06，定位基准定位基准D，工序基准为工序基准为D，定位，定位基准和工序基准重合，基准和工序基准重合，定位基准与对刀基准重合。定位基准与对刀基准重合。 ， 所以所以 0jb0jwjbdw0jw120【例例2 】如下图所示零件的定位方案，求铣如下图所示零件的定位方案，求铣A A、B B两平面时两平面

46、时L L1 1、L L2 2、L L3 3、L L4 4的定位误差的定位误差L L1 1、L L2 2、L L3 3、L L4 4？TDjbjyjbL210102jyjbLTDTDjyjbL0304jyjbL工序基准工序基准 ：工序图上工序尺寸的设计基准。工序图上工序尺寸的设计基准。对刀基准：调整刀具位置时所用的基准。对刀基准：调整刀具位置时所用的基准。定位基准定位基准 ：在加工过程中：在加工过程中使工件占据正确加工位置所使用的基准使工件占据正确加工位置所使用的基准解：解：定位基准：定位基准相对相对对刀基准对刀基准的的最大移动量最大移动量 ：工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大位移量。

47、：工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大位移量。jwjb1212 2圆孔定位时定位误差的计算圆孔定位时定位误差的计算 工件采用圆孔定位室时，工件定位面是圆柱孔，工件采用圆孔定位室时，工件定位面是圆柱孔，定位工件的定位工作面是外圆柱面，两者以一定性质定位工件的定位工作面是外圆柱面，两者以一定性质的配合实现工件定心定位，应根据配合性质的不同，的配合实现工件定心定位，应根据配合性质的不同，分别计算定位误差。分别计算定位误差。 1）定位面与定位工作面是过盈配合，）定位面与定位工作面是过盈配合，不存在配合间不存在配合间隙。则，隙。则，0jwjbdw122)(21minmaxdDjw其中： 为定位孔

48、的最大值定位孔的最大值 为定位用心轴定位用心轴或销子的最小直径最小直径maxDmind2 2）定位面和定位工作面定位面和定位工作面作间隙配合作间隙配合 根据前述，根据前述， 是由内孔和心轴之间的最大间隙所决定的：是由内孔和心轴之间的最大间隙所决定的： jw（即（即 等于等于定位的定位的孔和心轴间最大间隙的一半！孔和心轴间最大间隙的一半！）jwb bh-h? Dmax?dminhmin基准位移误差产生原因基准位移误差产生原因hmax123【例例3 3 】有一批如图所示的工件，外圆为有一批如图所示的工件，外圆为 ， 内孔为内孔为 ，两端面均已加工合格，并保证外圆对内孔的，两端面均已加工合格，并保证

49、外圆对内孔的同轴度误差同轴度误差 在范围内。今按图示的定位方案，在范围内。今按图示的定位方案，用用 心心轴定位，在立式铣床上用顶尖顶住心轴轴定位，在立式铣床上用顶尖顶住心轴铣铣槽子槽子。除槽宽要求外，还应保证下列要求：。除槽宽要求外，还应保证下列要求：（1 1）槽的轴向位置尺寸；）槽的轴向位置尺寸；（2 2）槽底位置尺寸）槽底位置尺寸试分析计算定位误差，判断定位方案的合理性。试分析计算定位误差，判断定位方案的合理性。 )(6500016. 0h)(630021. 00H015. 0)(eT)(630007. 0020. 0g)(9120043. 0h)(1225021. 01hL)(12420

50、25. 01hH124用心轴定位内孔铣槽工序的定位误差分析计算 125解：解：（1）对尺寸）对尺寸 而言：而言： 工序基准、定位基准和对刀基准都是工件左端面工序基准、定位基准和对刀基准都是工件左端面，平面定位。，平面定位。所以所以 ， ，0jw0jb0jwjbdw(2)对尺寸对尺寸 来说：来说： 尺寸尺寸 的定位误差：的定位误差： 工序基准为工序基准为外圆下母线，外圆下母线， 定位基准为定位基准为内孔中心线，内孔中心线， 对刀基准为对刀基准为心轴中心线。心轴中心线。 定位基准和工序基准不重合，定位基准和工序基准不重合，定位尺寸为定位尺寸为 （这仅是这仅是外圆下母线外圆下母线和和外圆圆心之间的外

51、圆圆心之间的位置关系，位置关系，没考虑同轴度！没考虑同轴度！）1H)(650210016. 0h008.0016.0211jb)(1225021. 01hL)(1242025. 01hH126 内孔和外圆有同轴度误差，这项误差会引起的基准不重合内孔和外圆有同轴度误差，这项误差会引起的基准不重合误差为：误差为： 则（基准不重合误差是这两项之和！（基准不重合误差是这两项之和！）内孔和心轴作间隙配合，所引起的基准位移误差内孔和心轴作间隙配合，所引起的基准位移误差为： 三个量都是独立变量，互不相干，又都在同一尺寸方向上，因此定位误差占尺寸公差的 ，能保证加工要求能保证加工要求。015.0)(2eTjb

52、0205.0)020.030(021.0302121minmax）（dDjw1jb2jbjw044. 0021. 0015. 0008. 021jwjbjbdw%6 .1725. 0044. 031023. 0015. 0008. 021jbjbjb1273 3、V V形块定位外圆时的定位误差形块定位外圆时的定位误差的分析计算的分析计算 128 如上图，O为理论圆的中心，O，O为外圆直径为dmax和dmin，时的圆 心 位 置 。 在OCO中，22minmax212 sin2)(sin)(sindTddcooojwOCdmaxdmindoo o V形块定位外圆时的定位误差分析计算JWJBDW1

53、29【例例4 】一批如图（一批如图（a）所示工件，外圆已经加工合格，）所示工件，外圆已经加工合格，现在用现在用V形块定位铣宽度为形块定位铣宽度为b的槽，若要求保证槽底的的槽，若要求保证槽底的尺寸分别为尺寸分别为L1，L2，L3，试分别计算这三种不同尺，试分别计算这三种不同尺寸要求的定位误差。寸要求的定位误差。（a）bL1L3dT(d)/2L2oMN130d+T(d)/2d-T(d)/2L1minL1max （b） 1o1o1dw1）L1的定位误差的定位误差131解：解：1）L1的定位误差 L1工序基准为外圆轴线， 定位基准为外圆轴线。两者不存在基准不重合误差，故 对刀基准为理论圆中心对刀基准为

54、理论圆中心。存在基准位移误差0jbjw22minmax21sin2)(sin)(dTddjw2sin2)(dTjwjbdw132d+T(d)/2d-T(d)/2L2maxL2min L3max（c）1o 1o2dwL3min 3dw V形块定位外圆铣槽时的三种不同尺寸要求及其定位误差计算M MN N2）L2尺寸的定位误差133 L2的工序基准:外圆上母线， 定位基准:外圆中心，存在基准不重合误差存在基准不重合误差(工序基准M由于定位圆柱面的制造误差引起的位移)： 对刀基准为理论圆中心。存在基准位移误差：2)(dTMMjbjw22minmax21sin2)(sin)(dTddjwL2L2尺寸的定

55、位误差尺寸的定位误差dmaxMMdmin134 L2 的定位误差为两者的合成。两者都是由外圆直径的变化同时引起的。所以要判断两者的方向要判断两者的方向特点。 当外圆直径从大到小时，当外圆直径从大到小时，工序基准工序基准M M相对相对定位基准定位基准O O是向是向O O方方向即向即向下偏移向下偏移的的（如下图所示如下图所示）。 当放入V形块中后，当外圆直径由大变小时，当外圆直径由大变小时，定位基准定位基准（轴心线轴心线）相对）相对对刀基准对刀基准（理论轴中心理论轴中心）也是）也是向下偏移向下偏移的。的。 综合起来两者合成方向相同方向相同( (取取+ +号号） 2sin2)(2)(dTdTjwjb

56、dwooMNo135d+T(d)/2d-T(d)/2L2maxL2min L3max（d）1o 1o2dwL3min 3dw V形块定位外圆铣槽时的三种不同尺寸要求及其定位误差计算M MN N 3 3）L3L3尺寸的定位误差尺寸的定位误差136 L3的工序基准为的工序基准为外圆下母线，外圆下母线， L3的的定位基准为定位基准为外圆中心，存在基准不重合误差：外圆中心，存在基准不重合误差： 对刀基准为理论圆中心对刀基准为理论圆中心。存在基准位移误差。存在基准位移误差2)(dTjb22minmax21sin2)(sin)(dTddjwjw L3L3尺寸的定位误差尺寸的定位误差同理：同理：137 L3

57、 L3 的定位误差为两者的合成的定位误差为两者的合成。两者都是由外圆直径的变化同时引起的。所以要判断两者的方向要判断两者的方向特点： 当外圆直径从大到小时，当外圆直径从大到小时，工序基准工序基准N N相对相对定位基准定位基准O O是向是向O O方向即方向即向上偏移向上偏移的（的（从零件图上看从零件图上看）。）。 当放入当放入V V形块中后，形块中后，当外圆直径由大变小时，当外圆直径由大变小时，定位基准定位基准（轴心线轴心线）相对对刀基准（相对对刀基准（为理论圆中心）为理论圆中心）是是向下偏移向下偏移的的。综合。综合起来起来两者合成方向相反两者合成方向相反(取取-号号）。2)(sin2)(2dT

58、dTjbjwdw注意：注意：两者中的大值减小值！两者中的大值减小值！ooMNo138 工序尺寸以工序尺寸以H3标注，其定位误差为：标注，其定位误差为： =B1B2=O2B2+O1O2-O1B1 = =sin21Td2d-Td2 d2+sin21Td2 1dw也可按定位误差定义推算：也可按定位误差定义推算：L3尺寸的尺寸的定位误差：定位误差：工序基准工序基准B在加工尺寸方向的变动量。在加工尺寸方向的变动量。139【例例5】如图所示，已知，如图所示，已知， 两外圆同轴两外圆同轴度公差为度公差为0.02，V形块夹角形块夹角=90。0021. 0125d0025. 0240d定位方案如图所示，试计算：

59、定位方案如图所示，试计算：（1）铣键槽时）铣键槽时尺寸尺寸A及及对称度对称度的定位误差的定位误差；（2）若键槽深度要求）若键槽深度要求A= , 键槽对称中心对键槽对称中心对 轴线的轴线的对称度公差为对称度公差为t=0.25，问此，问此定位方案可行否？定位方案可行否？017. 08 .342d140解：解：（1）定位误差的计算）定位误差的计算1 1）键槽中心）键槽中心对称度对称度的定位误差的定位误差（仅有基准不重合误（仅有基准不重合误差）：差）： 槽宽的槽宽的定位基准：定位基准：小外圆轴心，小外圆轴心， 槽宽的槽宽的工序基准：工序基准：大外圆中心大外圆中心， 槽宽的槽宽的对刀基准：对刀基准：V

60、V形块上小圆的理论圆中心。形块上小圆的理论圆中心。 由于由于两外圆有同轴度误差两外圆有同轴度误差，所以存在基准不重合误差，所以存在基准不重合误差 = = 0.020.02jb对刀基准和定位基准存在的对刀基准和定位基准存在的基准位移误差发生在垂直方向基准位移误差发生在垂直方向和对称度误差无关和对称度误差无关。因此。因此在对称度方向上在对称度方向上， =0jw02. 0)(jwjb对称度dw141定位基准：定位基准：小外圆小外圆 轴线，轴线，工序基准：工序基准：大外圆大外圆 的下母线，的下母线，对刀基准：对刀基准：V V形块形块上上小圆的小圆的理论圆中心理论圆中心由于定位基准和工序基准不重合，且两