机床夹具原理与设计11

1、2022-7-514.1 机床夹具概述机床夹具概述4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位4.3 定位误差分析定位误差分析4.4 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧4.5 常用夹具常用夹具4.6 机床夹具的设计方法机床夹具的设计方法第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述l 一一. 机床夹具的基本概念机床夹具的基本概念l 二二.机床夹具的作用及需要满足的要求机床夹具的作用及需要满足的要求l 三三.机床夹具的分类机床夹具的分类l 四四.机床夹具的组成机床夹具的组成2022-7-523l 工件在机床上加工时，为保证加工精度和提高生产率，工件在机床上加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使必须

2、使工件在机床上相对刀具占有正确的位置工件在机床上相对刀具占有正确的位置，这个过，这个过程称为程称为定位定位。 在切削过程中，为了在切削过程中，为了克服工件受外力克服工件受外力(惯性力、切削惯性力、切削力、重力等力、重力等)的作用而破坏定位的作用而破坏定位，还必须对工件施加夹紧，还必须对工件施加夹紧力，这个过程称为力，这个过程称为夹紧夹紧。一一.机床夹具的基本概念机床夹具的基本概念装夹装夹 = 定位定位 + 夹紧夹紧4l1、机床夹具的概念、机床夹具的概念l 机床夹具机床夹具:机床上用以机床上用以装夹装夹工件（和引导刀具）的一工件（和引导刀具）的一种装置。种装置。l 实质实质:把工件放在把工件放在

3、相对于机床和刀具的正确位置相对于机床和刀具的正确位置上，上，并把工件并把工件固定固定以确保工件在加工过程中以确保工件在加工过程中不发生位置不发生位置变化。变化。l 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。l 夹紧：夹紧：工件定位后工件定位后对工件施加一定的外力，使工件对工件施加一定的外力，使工件在加工过程中保持定位后的正确位置不变动。在加工过程中保持定位后的正确位置不变动。一一.机床夹具的基本概念机床夹具的基本概念5 机床夹具作用机床夹具作用:使工使工件相对于机床或刀具有件相对于机床或刀具有个正确的位置个正确的位置，并在加，并在加工过程中工过

4、程中保持这个位置保持这个位置不变。不变。62.工件装夹的方法工件装夹的方法 工件在机床上的装夹方式，取决于生产批量、工工件在机床上的装夹方式，取决于生产批量、工件大小及复杂程度、加工精度要求及定位的特点。件大小及复杂程度、加工精度要求及定位的特点。l找正法装夹找正法装夹l1) 直接找正法装夹直接找正法装夹l2) 划线找正法装夹划线找正法装夹l专用夹具装夹专用夹具装夹7l1）直接找正装夹）直接找正装夹 l 将工件装在机床上，然后按工件的某个（或某将工件装在机床上，然后按工件的某个（或某些）表面，用些）表面，用划针或用百分表划针或用百分表等量具进行找正，以等量具进行找正，以获得工件在机床上的正确位

5、置。获得工件在机床上的正确位置。l 优点：优点：夹具结构简单夹具结构简单，可避免因夹具本身的制造，可避免因夹具本身的制造误差而产生的定位误差，因此，误差而产生的定位误差，因此，定位精度高定位精度高。l 缺点：缺点：安装时费时，效率低，需凭经验操作，对安装时费时，效率低，需凭经验操作，对工人技术要求高。工人技术要求高。l 适用场合：适用场合：单件小批生产中（如工具修理车间）。单件小批生产中（如工具修理车间）。8图图4.1 在四爪卡盘上用百分表找正装夹工件在四爪卡盘上用百分表找正装夹工件9图图4.2 直接找正装夹（直接找正装夹（视频视频）精度高，效率低，对工人精度高，效率低，对工人技术水平高技术水

6、平高。10l2）划线找正装夹）划线找正装夹 l 按图纸要求在工件表面上事先划出按图纸要求在工件表面上事先划出位置线位置线、加加工线工线和和找正线找正线，装夹工件时，先按找正线找正工件，装夹工件时，先按找正线找正工件的位置，然后夹紧工件。的位置，然后夹紧工件。l 划线找正装夹不需要专用设备，划线找正装夹不需要专用设备，通用性好通用性好，但，但效率效率低低，精度也不高精度也不高，通常划线找正精度只能达到，通常划线找正精度只能达到0.10.5mm。l 适用于单件小批量中形状复杂的铸件粗加工工序。适用于单件小批量中形状复杂的铸件粗加工工序。11毛坯孔毛坯孔加工线加工线找正线找正线 图图4.3 划线找正

7、安装划线找正安装(视频视频)精度不高，效率低，多用于形精度不高，效率低，多用于形状复杂的铸件。状复杂的铸件。12l3）使用专用夹具装夹）使用专用夹具装夹 l 专用夹具专用夹具:使使加工对象加工对象迅速而正确地定位和夹紧迅速而正确地定位和夹紧，便便于于接受加工、检测的装置。接受加工、检测的装置。l 工件相对夹具的位置是一定工件相对夹具的位置是一定的，而的，而夹具与机床的夹具与机床的位置关系预先调整好位置关系预先调整好，这样，在切削一批零件时，这样，在切削一批零件时，不必不必再再逐个找正定位逐个找正定位。l 装夹方式装夹方式操作简单、效率高、定位精度好而可靠，操作简单、效率高、定位精度好而可靠，容

8、易保证加工精度，容易保证加工精度，还可以减轻工人的劳动强度还可以减轻工人的劳动强度和降低对工人技术水平的要求，因而广泛应用于和降低对工人技术水平的要求，因而广泛应用于各种生产类型。各种生产类型。13 采用夹具安装是一种先进的安装方式，既能保证采用夹具安装是一种先进的安装方式，既能保证质量，又能节省工时，对操作者的技能要求较低，特质量，又能节省工时，对操作者的技能要求较低，特别适用于成批大量生产中。别适用于成批大量生产中。14工件在夹具上装夹（滚齿夹具）工件在夹具上装夹（滚齿夹具）精度和效率均高，精度和效率均高，广泛采用。广泛采用。154.1 机床夹具概述机床夹具概述l二二.机床夹具的作用及需要

9、满足的要求机床夹具的作用及需要满足的要求 1.机床夹具的作用机床夹具的作用l 1)定位和夹紧定位和夹紧 保证稳定可靠地达到保证稳定可靠地达到加工精度加工精度；l 2)减少辅助时间减少辅助时间 提高生产率提高生产率，降低生产成本；降低生产成本； l 3)设计专用夹具设计专用夹具 扩大机床工艺范围；扩大机床工艺范围；l 4)减轻劳动强度减轻劳动强度 保证生产安全。保证生产安全。164.1 机床夹具概述机床夹具概述l二二.机床夹具的作用及需要满足的要求机床夹具的作用及需要满足的要求 2.机床夹具需要满足的要求机床夹具需要满足的要求l 1)保证加工精度保证加工精度；l 2)夹具的总体方案与年生产纲领相

10、适应夹具的总体方案与年生产纲领相适应； l 3)安全方便，减轻劳动强度安全方便，减轻劳动强度；l 4)排屑顺畅排屑顺畅；l 5)良好的强度、刚度和结构工艺性良好的强度、刚度和结构工艺性。174.1 机床夹具概述机床夹具概述l二二.机床夹具的作用及需要满足的要求机床夹具的作用及需要满足的要求 3.实现机床夹具的作用必须满足三个条件实现机床夹具的作用必须满足三个条件l 1)夹具在机床上的准确装夹；夹具在机床上的准确装夹；l 2)工件在夹具中占有正确的加工位置；工件在夹具中占有正确的加工位置；l 3)刀具相对夹具具有准确位置。刀具相对夹具具有准确位置。18l三三.机床夹具的分类机床夹具的分类1.按专

11、门化程度分类按专门化程度分类 l 1）通用夹具）通用夹具 l 2）专用夹具）专用夹具l 3）成组夹具）成组夹具l 4）组合夹具）组合夹具 l 5）随行夹具）随行夹具 19l1）通用夹具）通用夹具 l 通用夹具：通用夹具：结构、尺寸已标准化，在一定范围内可结构、尺寸已标准化，在一定范围内可用于用于同一类型、不同尺寸工件同一类型、不同尺寸工件的加工。的加工。l 车床上三爪自动定心卡盘、四爪单动卡盘、铣床上车床上三爪自动定心卡盘、四爪单动卡盘、铣床上的平口钳、万能分度头、顶尖、中心架、电磁吸盘、的平口钳、万能分度头、顶尖、中心架、电磁吸盘、回转工作台等。回转工作台等。l 一般由专业工厂生产，常作为机

12、床附件提供给用户。一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。l 特点特点：适应性广，生产效率低适应性广，生产效率低，适用单件小批量生，适用单件小批量生产中。产中。20通用夹具通用夹具三爪卡盘四爪卡盘万向平口钳回转工作台分度头21l2）专用夹具）专用夹具l 专用夹具：专用夹具：针对某一工件针对某一工件某一工序的加工要求专门某一工序的加工要求专门设计和制造的夹具设计和制造的夹具。l 特点：特点：结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保结构紧凑，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。长、制造费用也较高

13、。l 当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于只适用于产品固定且批量较大产品固定且批量较大的生产中。的生产中。 2022-7-522专用夹具专用夹具23 专用夹具专用夹具2425l 3）成组夹具）成组夹具 l 成组夹具：成组夹具：采用成组加工工艺，将工件按形状、采用成组加工工艺，将工件按形状、尺寸和工艺的共性分组，再为每组工件设计组内尺寸和工艺的共性分组，再为每组工件设计组内通用的专用夹具。通用的专用夹具。l 特点：特点： 通过通过调整和更换夹具上的部分元件调整和更换夹具上的部分元件，即，即可可用于加工形状、尺寸和加工工艺相似的工件用于加工形

14、状、尺寸和加工工艺相似的工件。用。用于多品种，中小批量生产。于多品种，中小批量生产。26l 4）组合夹具）组合夹具 l 组合夹具：组合夹具：一种一种模块化模块化的专用夹具。标准的模块元件的专用夹具。标准的模块元件有较高的精度和耐磨性，有较高的精度和耐磨性，根据积木化原理，针对不同根据积木化原理，针对不同的工件对象和加工要求可组装成各种夹具的工件对象和加工要求可组装成各种夹具；夹具用完；夹具用完毕后可进行拆卸，留待组装新的夹具。毕后可进行拆卸，留待组装新的夹具。l 特点：特点：灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批

15、生产。复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。l 是一种较经济的夹具。组合夹具也已商品化是一种较经济的夹具。组合夹具也已商品化，由专业，由专业厂家制造。厂家制造。 2006-22728l 5）随行夹具）随行夹具 l 随行夹具：随行夹具：一种在自动线上使用的夹具。一种在自动线上使用的夹具。l 特点：特点：既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为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移到下一个工位，担负一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，担负沿自动线输送工件的任务。沿自动线输送工件的任务。l 主要是在主要是在自动生产线自动生产线柔性生产线柔性生产线。292.按使用的

16、机床分类按使用的机床分类 l 由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，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要求。对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。l 按所使用的机床不同，夹具又可分为：按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具车床夹具、铣床夹具铣床夹具、钻床夹具钻床夹具、镗床夹具镗床夹具、磨床夹具磨床夹具、齿轮齿轮机床夹具机床夹具和和其他机床夹具其他机床夹具等。等。 30l1）钻床夹具）钻床夹具 l 钻床夹具简称钻模，主要用于加工钻床夹具简称钻模，主要用于加工孔及螺纹孔及螺纹。它主。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。要由钻套

17、、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。 31l1）钻床夹具）钻床夹具 l 钻床夹具简称钻模，主要用于加工钻床夹具简称钻模，主要用于加工孔及螺纹孔及螺纹。它主。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。 3233l2）镗床夹具）镗床夹具 l 镗床夹具又称为镗床夹具又称为镗模镗模，主要用于，主要用于加工箱体加工箱体或支或支座类座类零件上的精密孔和孔系零件上的精密孔和孔系。主要由镗模底座、支架、。主要由镗模底座、支架、镗套、镗杆及必要的定位和夹紧装置组成。镗套、镗杆及必要的定位和夹紧装置组成。 343.按夹紧动力源分类按夹紧动力源分类 l 根据夹具所采

18、用的夹紧动力源不同，可分为：根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：手手动夹具动夹具、气动夹具气动夹具、液压夹具液压夹具、气液夹具气液夹具、电动电动夹具夹具、磁力夹具磁力夹具、真空夹具真空夹具等。等。 气动虎钳气动虎钳 液压夹具液压夹具机床夹具的组成机床夹具的组成定位元件定位元件夹紧装置或元件夹紧装置或元件对刀、引导元件对刀、引导元件其它装置或元件其它装置或元件夹具体夹具体连接元件连接元件四四.机床夹具的组成机床夹具的组成机床夹具的组成机床夹具的组成定位元件定位元件夹紧装置或元件夹紧装置或元件对刀、引导元件对刀、引导元件其它装置或元件其它装置或元件夹具体夹具体连接元件连接元件四四.机床夹具的组

19、成机床夹具的组成详细详细详细详细详细详细详细详细详细详细详细详细37l 1) 定位元件定位元件l 与工件的与工件的定位基准相接触定位基准相接触，确定工件在夹具中的正确定工件在夹具中的正确位置确位置，保证加工时，保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置的相对正确位置。l 2) 夹紧装置或元件夹紧装置或元件 夹紧工件，在切削时夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持不变位置使工件在夹具中保持不变位置。l 3) 对刀、引导元件或装置对刀、引导元件或装置 作用作用:保证工件与刀具之间的正确位置。保证工件与刀具之间的正确位置。对刀元件对刀元件:确定刀具在加工前正确

20、位置的元件确定刀具在加工前正确位置的元件，如对刀块。，如对刀块。引导元件引导元件:用于用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件,2022-7-538 铣床夹具一般设置对刀装置。对刀装置的结构形式取铣床夹具一般设置对刀装置。对刀装置的结构形式取决于工件加工表面的形状。决于工件加工表面的形状。 对刀时，在刀具与对刀块之间加一塞尺对刀时，在刀具与对刀块之间加一塞尺，避免刀具与，避免刀具与对刀块直接接触而对刀块直接接触而损坏刀刃损坏刀刃或造成或造成对刀块磨损对刀块磨损。 塞尺塞尺:平塞尺平塞尺和和圆柱形塞尺圆柱形塞尺两种，平塞尺厚度一般为两种，平塞尺厚度一般为1mm

21、、2mm、3mm，圆柱形塞尺直径常用，圆柱形塞尺直径常用3mm或或5 mm。 对刀块与塞尺均已标准化对刀块与塞尺均已标准化。对刀装置应设置在便于对。对刀装置应设置在便于对刀的位置，一般在工件的切入端。刀的位置，一般在工件的切入端。 铣床夹具的对刀装置铣床夹具的对刀装置 对刀块对刀块l4) 连接元件连接元件l 使夹具与机床相连接的元件使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的相保证机床与夹具之间的相互位置关系互位置关系。 对于铣床、刨床、镗床等机床，夹具一般用对于铣床、刨床、镗床等机床，夹具一般用两个定位键两个定位键定位，用一组螺栓夹紧定位，用一组螺栓夹紧在工作台上。在工作台上。 a圆形定位

22、键圆形定位键 b矩形定位键矩形定位键 上部与夹具体底面上部与夹具体底面上的槽配合，通过螺钉上的槽配合，通过螺钉连接在夹具体上，其下连接在夹具体上，其下部与机床工作台上的部与机床工作台上的T形槽配合形槽配合。 夹具在工作台上的夹具在工作台上的夹紧是在夹具体上设计夹紧是在夹具体上设计开口耳座，用开口耳座，用T形槽螺形槽螺栓和螺母进行夹紧。栓和螺母进行夹紧。40l5)夹具体夹具体 l 连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一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个整体的基础件。定位元件、夹紧装置、连接元件、。定位元件、夹紧装置、连接元件、对刀装置、导向元件、分度装置等都要装在它上面，

23、对刀装置、导向元件、分度装置等都要装在它上面，夹具体还要实现和机床的连接。夹具体还要实现和机床的连接。l 与机床有关部件进行连接，与机床有关部件进行连接，使夹具相对机床具使夹具相对机床具有确定的位置有确定的位置。2022-7-541夹具体设计时要考虑因素：夹具体设计时要考虑因素：（1）刚度：）刚度：夹具体要有足够的刚度，以承受夹具体要有足够的刚度，以承受工件安装时的夹紧力和加工时的切削力，夹具工件安装时的夹紧力和加工时的切削力，夹具体可选体可选铸件、焊接件铸件、焊接件或或机加件机加件。（2）工艺性：）工艺性：夹具体一般比较复杂，所以要夹具体一般比较复杂，所以要考虑结构工艺性，使考虑结构工艺性，

24、使加工和装配合理、方便加工和装配合理、方便。（3）结构尺寸：）结构尺寸：夹具体的结构尺寸应夹具体的结构尺寸应小巧、小巧、紧凑紧凑，有时为考虑夹具的，有时为考虑夹具的稳定稳定性，夹具体底面性，夹具体底面可适当大些。可适当大些。（4）使用方便）使用方便:便于排屑和切屑清扫。便于排屑和切屑清扫。42 6) 其它元件及装置其它元件及装置 l 有些夹具根据工件的加工要求，要有有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构分度机构。 以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具以上这些组成部分，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都是缺一不可的，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

25、装置，它们是保证工件加工精度的关键，目，它们是保证工件加工精度的关键，目的是使工件定准、夹牢。的是使工件定准、夹牢。 43 钻轴套工件上钻轴套工件上6H7孔的钻床夹具，工件以内孔及端面为孔的钻床夹具，工件以内孔及端面为定位基准，在夹具的定位销定位基准，在夹具的定位销7及其端面上定位，即确定了工件及其端面上定位，即确定了工件在夹具中的正确位置。拧紧螺母在夹具中的正确位置。拧紧螺母5，通过开口垫圈，通过开口垫圈4可将工件夹可将工件夹紧，然后由装在钻模板紧，然后由装在钻模板3上的快换钻套上的快换钻套1引导钻头进行钻孔。引导钻头进行钻孔。 2006-244l 钻轴套工件上钻轴套工件上 6H7孔的孔的钻

26、床夹具钻床夹具，工件以内孔及端面为定，工件以内孔及端面为定位基准，在夹具的定位销位基准，在夹具的定位销7及其端面上定位，即确定了工件及其端面上定位，即确定了工件在夹具中的正确位置。在夹具中的正确位置。拧紧螺母拧紧螺母5，通过，通过开口垫圈开口垫圈4可将工件可将工件夹紧，然后由装在钻模板夹紧，然后由装在钻模板3上的上的快换钻套快换钻套1引导钻头进行钻孔。引导钻头进行钻孔。 45l 定位元件定位元件定位销定位销7l 夹紧装置或元件夹紧装置或元件螺母螺母5和开口垫圈和开口垫圈4l 导引元件导引元件快换钻套快换钻套1l 夹具体夹具体夹具体夹具体846铣轴端槽夹具1 V型块 2 支撑套 3 手柄 4 定

27、向键 5 夹具体 6 对刀块1）定位元件1236 646）其他装置或元件）其他装置或元件5）夹具体）夹具体4）连接元件）连接元件3）对刀、引导元件）对刀、引导元件2）夹紧装置）夹紧装置第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位l 一一. 基准的基本概念基准的基本概念l 二二.六点定位原理六点定位原理l 三三.典型定位方式及定位元件典型定位方式及定位元件l 四四.工件定位的类别工件定位的类别l 五五.定位中存在的问题及讨论定位中存在的问题及讨论l 六六.组合定位组合定位47 在零件图上在零件图上，用以确定，用以确定某一轮廓要素（点、线、面）某一轮廓要素（点、线、面）位置位置所依据的那些轮

28、廓要素所依据的那些轮廓要素，称为称为设计基准设计基准设计设计基准是基准是标注尺寸的起点。标注尺寸的起点。一一. 基准的基本概念基准的基本概念在在工序图上工序图上用来确定本工序所加工表面的尺寸、形用来确定本工序所加工表面的尺寸、形状和位置所依据的基准状和位置所依据的基准，称为，称为工序基准工序基准( (又称又称原始基原始基准准) )。1 1）定位基准）定位基准 加工时加工时, ,工件在机床或夹具中工件在机床或夹具中用作定位的基准用作定位的基准，称为，称为定位定位基准基准。即。即与夹具定位元件接触的与夹具定位元件接触的工件上的点、线、面工件上的点、线、面。 当接触的工件上的点、线、面为回转面、对称

29、面时，称当接触的工件上的点、线、面为回转面、对称面时，称回转面、对称面为定位基面，其回转面、对称面为定位基面，其回转面、对称面的中心线称回转面、对称面的中心线称定位基准定位基准。工序图上表示为。工序图上表示为 。 2 2）测量基准）测量基准 工件在加工中或加工后，测量尺寸和形位误差所依据工件在加工中或加工后，测量尺寸和形位误差所依据的基准，称为的基准，称为测量基准测量基准。 3 3）装配基准）装配基准 在机器装配时在机器装配时用来确定零件或部件在产品中相用来确定零件或部件在产品中相对位置所依据的基准对位置所依据的基准称为称为装配基准装配基准。2022-7-554例例1.基准辨认基准辨认l 如下

30、图1、2铣平面，3、5铣槽，4车端面、镗孔，6钻孔，试指出定位基准。2022-7-555例例1.基准辨认基准辨认l 如下图1、2铣平面，3、5铣槽，4车端面、镗孔，6钻孔，试指出定位基准。设计合理的定位方法与设计合理的定位方法与 定位装置；定位装置；有足够的定位精度。有足够的定位精度。 六点定位原理六点定位原理 定位的任务定位的任务 定位的原理定位的原理二、二、六点定位原理六点定位原理57 任何刚体在空间任何刚体在空间都有六个自由度，都有六个自由度，它们分别是沿空间它们分别是沿空间直角坐标系直角坐标系X X、Y Y、Z Z轴方向的轴方向的移动自由移动自由度（度（X X、Y Y 、Z Z）和和绕

31、三轴的绕三轴的转动自由转动自由度（度（X X、Y Y、Z Z）。 YYZXZXYXZ1、刚体的六个自由度、刚体的六个自由度58 使使工件工件在机床上在机床上( (或夹具中或夹具中) )占有正确的位置占有正确的位置，也就是使也就是使工件相对于刀具刀刃有正确的相对位置工件相对于刀具刀刃有正确的相对位置。 2 、工件定位目的、工件定位目的 根据加工要求根据加工要求限制工件的全部或部分自由度限制工件的全部或部分自由度。3 、工件定位实质、工件定位实质六点定位原理六点定位原理XZY4 、六点定位原理、六点定位原理 要确定其空间位置，就需要限制其要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度。个自由度。 将

32、将 6 个个支撑支撑抽象为抽象为6个个“点点”，6个点限制了工件的个点限制了工件的6 个自个自由度，由度，从而从而使工件在空间得到唯一确定位置使工件在空间得到唯一确定位置的方法。的方法。这就是这就是六点定位原理。六点定位原理。Z移动，移动，X、Y轴旋轴旋转自由度转自由度X移动，移动，Z轴转动轴转动自由度自由度Y移动自由度移动自由度 任何一个物体在空间直角坐标系中都有任何一个物体在空间直角坐标系中都有 6 个自由度个自由度用用 表示。表示。a） 定位支承点与工件的定位基准面必须定位支承点与工件的定位基准面必须始终保持紧贴始终保持紧贴；b） 一个定位支承点只能限制工件一个自由度，同时一个定位支承点

33、只能限制工件一个自由度，同时一一个自由度原则上不得有多个支承点重复限制个自由度原则上不得有多个支承点重复限制，（支承点，（支承点数不应超过六个）；数不应超过六个）；c） 工件应限制几个自由度，由工件工件应限制几个自由度，由工件加工技术条件加工技术条件确定；确定；d） 工件的工件的定位不是由夹紧力作用定位不是由夹紧力作用获得的。获得的。e e） 区分定位与夹紧。区分定位与夹紧。f f） 六点定位原则中六点定位原则中“点点”的含义是限制自由度，不要的含义是限制自由度，不要机械地理解成接触点。机械地理解成接触点。5、应用六点定位原理时的注意事项、应用六点定位原理时的注意事项61l 定位：工件在夹具中

34、获得正确的位置；定位：工件在夹具中获得正确的位置；l 夹紧：保证定好的位置不因外力的作用而发生改变。夹紧：保证定好的位置不因外力的作用而发生改变。l 例如，板状工件安放在平面磨床的磁性工作台上，例如，板状工件安放在平面磨床的磁性工作台上，扳动磁性开关后，工件即被夹紧，其位置就被固定。扳动磁性开关后，工件即被夹紧，其位置就被固定。但工件放在工作台什么位置上并不确定。但工件放在工作台什么位置上并不确定。 62l f 、六点定位原则中六点定位原则中“点点”的含义是限制自由度，不的含义是限制自由度，不要机械地理解成接触点。要机械地理解成接触点。l 例如，下图所示板状工件安放工作台上限制了例如，下图所示

35、板状工件安放工作台上限制了3个个自由度，是三点定位。自由度，是三点定位。l 实际上，工件与工作台面接触点可能有多个。实际上，工件与工作台面接触点可能有多个。 2022-7-5636.定位设计的一般原则定位设计的一般原则（1 1）选最大尺寸的表面为安装面，限制工件的）选最大尺寸的表面为安装面，限制工件的3 3个自由度；个自由度；选最大距离的表面为导向面，限制工件的选最大距离的表面为导向面，限制工件的2 2个自由度；个自由度；选最小尺寸的表面为支承面，限制工件的选最小尺寸的表面为支承面，限制工件的1 1个自由度个自由度。（2 2）首先考虑）首先考虑保证空间位置精度保证空间位置精度，再考虑保证尺寸精

36、度。，再考虑保证尺寸精度。（3 3）尽量选择）尽量选择零件的主要表面为定位基准零件的主要表面为定位基准。（4 4）定位基准便于实现对工件的夹紧，在加工过程中）定位基准便于实现对工件的夹紧，在加工过程中稳稳定可靠定可靠。64三三.典型定位方式及定位元件典型定位方式及定位元件1.定位元件的基本要求定位元件的基本要求1)定位定位工作面精度要求高工作面精度要求高。2)要有一定的要有一定的强度与刚性强度与刚性。 3)要求定位要求定位工作面耐磨工作面耐磨，需合理选用材料和热处理工序。，需合理选用材料和热处理工序。 4)应能起应能起防屑、防尘作用防屑、防尘作用。5)5)能让开工件定位面边缘的加工毛刺，不影响

37、正确定位。能让开工件定位面边缘的加工毛刺，不影响正确定位。定位元件尺寸精度常为定位元件尺寸精度常为IT6-IT8级；表面粗糙度一般为级；表面粗糙度一般为0.8-0.2m。材料采用。材料采用T7A、T8A、T10A直接淬火；大元件采用直接淬火；大元件采用20或或20Cr渗碳淬火，淬火硬度要求为渗碳淬火，淬火硬度要求为HRC5864。2022-7-5652.典型定位元件典型定位元件及定位分析及定位分析1 ).工件以平面定位工件以平面定位l（1）支承钉）支承钉 （2）支承板）支承板l（3）可调支承）可调支承 （4）自位支承）自位支承l（5）辅助支承）辅助支承2).工件以工件以圆孔圆孔定位定位l（1）

38、圆柱定位销圆柱定位销 （2）锥头销锥头销l（3）圆柱定位心轴圆柱定位心轴 3).工件以工件以外圆外圆面面定位定位l（1）V形块形块 （2）定位套定位套l（3）半圆孔定位座半圆孔定位座（4）支承板支承板4) .工件以工件以圆锥孔定位圆锥孔定位66（1）支承钉）支承钉限制工件的限制工件的1个自由度个自由度(支支承承钉轴线方向移动钉轴线方向移动)。 1 ).工件以平面定位工件以平面定位A型型A型型：平头平头支承钉，用于支承钉，用于精基准定位精基准定位；B型型：球头球头支承钉，用于支承钉，用于毛坯面的定位毛坯面的定位；C型型：齿纹式齿纹式支承钉，用于支承钉，用于毛坯面的定位毛坯面的定位，其，其齿纹可增

39、加摩擦力齿纹可增加摩擦力使定位稳定使定位稳定，为了便于清理切屑，定位时一般用在侧面。，为了便于清理切屑，定位时一般用在侧面。D型型：可换式可换式支承钉，支承钉通过衬套和夹具体相连，衬套外径支承钉，支承钉通过衬套和夹具体相连，衬套外径与夹具体孔的配合为与夹具体孔的配合为过盈配合过盈配合，内径与支承钉的配合为，内径与支承钉的配合为过渡配合。过渡配合。B型型C型型D型型2022-7-567（2）支承板）支承板精基准定位，可限制工件的精基准定位，可限制工件的2个自由度个自由度 A型支承板型支承板 结构简单，但切结构简单，但切屑易落入沉头螺钉屑易落入沉头螺钉头部与沉头孔配合头部与沉头孔配合处，不易清理，

40、一处，不易清理，一般作般作侧面定位或顶侧面定位或顶面定位面定位。1 ).工件以平面定位工件以平面定位2022-7-568（2）支承板）支承板精基准定位，可限制工件的精基准定位，可限制工件的2个自由度个自由度B型支承板型支承板 工作平面上工作平面上开有斜槽开有斜槽，紧，紧固螺钉沉头孔位于斜槽内。固螺钉沉头孔位于斜槽内。支承板定位工作平面高于紧支承板定位工作平面高于紧固螺钉沉头孔，工件沿其平固螺钉沉头孔，工件沿其平面推入定位时，切屑排入斜面推入定位时，切屑排入斜槽内，不影响定位精度。一槽内，不影响定位精度。一般用作般用作底面定位底面定位。 采用两个以上支承板同采用两个以上支承板同时定位一平面时，时

41、定位一平面时，装配后装配后应磨平工作表面，以保证应磨平工作表面，以保证等高性等高性。1 ).工件以平面定位工件以平面定位2022-7-569XZYYXZZYYXZYXZ2022-7-570（3）可调支承）可调支承限制工件的限制工件的1个自由度个自由度。 采用采用螺旋调节螺旋调节，当，当调节到所要求的高度调节到所要求的高度后，必须后，必须用螺母锁紧用螺母锁紧以防止位置发生变化以防止位置发生变化.1 ).工件以平面定位工件以平面定位 多用于毛面定位，多用于毛面定位，每批调整一次每批调整一次，以以补偿各批毛坯误差补偿各批毛坯误差. .71（4）自位支承）自位支承一般只限制一般只限制1个自由度个自由度

42、 在工件定位过程中，在工件定位过程中，支承本身可随工件定位基准面的支承本身可随工件定位基准面的变化而自动适应变化而自动适应。自位支承接触点数目增多，自位支承接触点数目增多，提高了工件提高了工件的定位稳定性的定位稳定性，而其作用和支承钉相同，仅限制工件的，而其作用和支承钉相同，仅限制工件的1个自由度。个自由度。三点球面式自位支承三点球面式自位支承1 ).工件以平面定位工件以平面定位2022-7-572 两点式自位支承两点式自位支承1 ).工件以平面定位工件以平面定位（4）自位支承）自位支承一般只限制一般只限制1个自由度个自由度2022-7-573（5）辅助支承）辅助支承 在工件定位后才参与支承的

43、元件，在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度不限制自由度，主要主要用于提高工件的刚度和定位稳定性用于提高工件的刚度和定位稳定性。1 ).工件以平面定位工件以平面定位2022-7-574（5）辅助支承）辅助支承 工件已由工件已由平面平面和和两孔两孔在平面支承和两定位销上达到完在平面支承和两定位销上达到完全定位全定位，但，但加工凸座面时向左的切削力会使工件产生严加工凸座面时向左的切削力会使工件产生严重的变形和振动，无法进行加工重的变形和振动，无法进行加工。此时在左方设置辅助。此时在左方设置辅助支承，以提高工件刚性，保证加工质量。支承，以提高工件刚性，保证加工质量。1 ).工件以平面定位工件以平

44、面定位2022-7-575（5）辅助支承）辅助支承 辅助支承辅助支承在装夹工件之前首先要调节到最低位置在装夹工件之前首先要调节到最低位置，等工件等工件装夹后再向上调节直至与工件接触为止装夹后再向上调节直至与工件接触为止，加工完毕后，又必须加工完毕后，又必须把辅助支承重新调节到较低位置把辅助支承重新调节到较低位置，以免影响第，以免影响第2个工件的定位个工件的定位。待第。待第2个工件装夹完毕后，再把辅助支承向上调节直至与工个工件装夹完毕后，再把辅助支承向上调节直至与工件接触为止。件接触为止。1 ).工件以平面定位工件以平面定位2022-7-576（5）辅助支承）辅助支承 自位式辅助支承，支承受自位

45、式辅助支承，支承受弱弹簧顶力的作用弱弹簧顶力的作用始终向上占始终向上占最高位置。当装夹工件时，支承受工件重力被压下但始终与最高位置。当装夹工件时，支承受工件重力被压下但始终与工件保持接触，工件保持接触，当工件装夹后，加外力于顶销，通过当工件装夹后，加外力于顶销，通过顶销顶销与与支承的斜面支承的斜面接触将支承锁紧，起辅助支承作用接触将支承锁紧，起辅助支承作用。当加工完毕。当加工完毕后应先松开锁紧顶销，再装夹下一个工件。后应先松开锁紧顶销，再装夹下一个工件。1 ).工件以平面定位工件以平面定位2022-7-577ZXYZXYZXYZXY 工件以平面定位ZXYZXY平面定位的几种情况平面定位的几种情

46、况2022-7-578（1） 圆柱定位销圆柱定位销 2).工件以工件以圆孔定位圆孔定位分固定式和可换式，圆柱销和菱形销分固定式和可换式，圆柱销和菱形销 圆柱定位销与圆柱定位孔采用圆柱定位销与圆柱定位孔采用间隙配合间隙配合，长定位长定位销限制销限制4个自由度，短定位销限制个自由度，短定位销限制2个自由度个自由度。2022-7-579（2） 锥头销锥头销工件孔端的定位，可限制工件孔端的定位，可限制3 3个自由度个自由度. . 2).工件以工件以圆柱孔定位圆柱孔定位 锥头销与圆柱孔沿孔口接触，孔口的形状直接影响接锥头销与圆柱孔沿孔口接触，孔口的形状直接影响接触情况从而影响定位精度。触情况从而影响定位

47、精度。 图（图（b）的结构，只保留）的结构，只保留120均布的均布的3小段圆锥面小段圆锥面，保证锥头销与定位圆柱孔保证锥头销与定位圆柱孔接触点的分布均匀接触点的分布均匀。2022-7-5802).工件以工件以圆孔定位圆孔定位（3） 圆柱定位心轴圆柱定位心轴长长4个自由度；短限制个自由度；短限制2个自由度个自由度用于套筒类和盘类零件圆柱孔的定位。用于套筒类和盘类零件圆柱孔的定位。2022-7-5812).工件以工件以圆孔定位圆孔定位（3） 圆柱定位心轴圆柱定位心轴a:有凸肩实现轴向定位，工件装有凸肩实现轴向定位，工件装卸方便，一般采用开口垫圈来快卸方便，一般采用开口垫圈来快速装卸工件。速装卸工件

48、。b:工作部分直径以工作部分直径以定位孔最大极定位孔最大极限尺寸为基本尺寸限尺寸为基本尺寸，定位精度高，定位精度高，但装卸费时，有时损伤工件孔，但装卸费时，有时损伤工件孔，多用于定位精度高的情况。多用于定位精度高的情况。c:小锥度心轴，定位时小锥度心轴，定位时工件楔紧工件楔紧在心轴上，定位精度高在心轴上，定位精度高，多用于，多用于车或磨同轴度要求高的盘类零件。车或磨同轴度要求高的盘类零件。工件以圆孔定位分析工件以圆孔定位分析ZYZYZYZYZYZZYZYXZYZYX工件以圆孔定位分析工件以圆孔定位分析ZYXZYZYZYX（1）V形块定位形块定位 结构尺寸已标准化，斜面夹角有结构尺寸已标准化，斜

49、面夹角有606090901201203) 工件以外圆表面定位工件以外圆表面定位2022-7-585 V形块形块:一个一个对中定心对中定心的定位元件，它定位外圆时的定位元件，它定位外圆时具有下列特性：具有下列特性：（1）对中作用）对中作用，根据几何关系可知，不管定位外圆，根据几何关系可知，不管定位外圆直径如何变化，直径如何变化，被定位外圆的轴线一定通过被定位外圆的轴线一定通过V形块二形块二斜面的对称平面斜面的对称平面；（2）定心作用）定心作用，V形块以二斜面与工件的外圆接触形块以二斜面与工件的外圆接触起定位作用，工件的定位面是外圆柱面，但其定位起定位作用，工件的定位面是外圆柱面，但其定位基准是外

50、圆轴线，即基准是外圆轴线，即V形块起了定心作用。形块起了定心作用。2022-7-586 （a） （b） (c) (d)（a）:标准标准V形块，用于较短的精基准外圆定位形块，用于较短的精基准外圆定位；（b）：用于外圆面较长、两段精基准外圆面相距较远的精基）：用于外圆面较长、两段精基准外圆面相距较远的精基准外圆定位；准外圆定位；（c）：用于粗基准外圆面定位或阶梯轴定位，目的是减短）：用于粗基准外圆面定位或阶梯轴定位，目的是减短V形块的工作面宽度有利于定位稳定；形块的工作面宽度有利于定位稳定；（d）：铸铁底座镶淬火钢垫块的结构，用于定位外圆直径较）：铸铁底座镶淬火钢垫块的结构，用于定位外圆直径较大时

51、定位，这种结构制造经济性好大时定位，这种结构制造经济性好 。2022-7-587（2）定位套筒）定位套筒 短定位套，限制工件短定位套，限制工件2个自由度；个自由度；长定位套，限制工件长定位套，限制工件4个自由度；个自由度；（3）半圆孔定位座）半圆孔定位座 常用于大型轴类工件的定位。常用于大型轴类工件的定位。 下半圆套起定位作用下半圆套起定位作用，其直径的最小极限尺寸其直径的最小极限尺寸应等于应等于工件工件定位外圆直径的最大极限尺寸定位外圆直径的最大极限尺寸，上半圆套起夹紧作用，它绕，上半圆套起夹紧作用，它绕铰链轴打开便于工件装卸，半圆定位套限制工件铰链轴打开便于工件装卸，半圆定位套限制工件2个

52、自由度。个自由度。2022-7-589 （3）半圆孔定位座）半圆孔定位座工件以外圆表面定位分析工件以外圆表面定位分析2022-7-591（4）支承板）支承板 2022-7-5工件以顶尖定位工件以顶尖定位4 ).工件以圆锥孔表面定位工件以圆锥孔表面定位工件以锥心轴定位工件以锥心轴定位限制限制5个自由度个自由度限制限制3个自由度个自由度工件以圆锥孔定位分析工件以圆锥孔定位分析ZYXZYZYZYX2022-7-594定位元件的合理布置定位元件的合理布置l 要求：定位元件的布置应有利于要求：定位元件的布置应有利于提高定位精度和定提高定位精度和定位的稳定性位的稳定性。 l 布置原则布置原则一平面上布置的

53、一平面上布置的三个定位支承钉应相互远离，且不能三个定位支承钉应相互远离，且不能共线共线；防转支承钉应远离回转中心布置；防转支承钉应远离回转中心布置；承受切削力的定位支承钉应布置在正对切削力方向的承受切削力的定位支承钉应布置在正对切削力方向的平面上；平面上； 工件重心应落在定位元件形成的稳定区或内工件重心应落在定位元件形成的稳定区或内。95四四.工件定位的类别工件定位的类别1.完全定位完全定位 工件的工件的6个自由度完全被限制而在夹具中占有个自由度完全被限制而在夹具中占有完全确定完全确定的唯一位置的定位的唯一位置的定位。YZX三个支承点1、2、3两个支承点4、5一个支承点6完全定位完全定位96四

54、四.工件定位的类别工件定位的类别2.不完全定位不完全定位 按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位位。实际生产中，工件被限制的自由度数一般不少于。实际生产中，工件被限制的自由度数一般不少于3个。个。 考虑定位方案时，先分析必须消除哪些自由度，考虑定位方案时，先分析必须消除哪些自由度，再以相应定位点去限制。再以相应定位点去限制。97工件应限制的自由度工件应限制的自由度ZYXa）限制限制3个自由度个自由度ZYXb）限制限制5个自由度个自由度ZYXc）限制限制6个自由度个自由度 d）ZYX限制限制4个自由个自由度度e）ZYX限制限制5个个自由度自

55、由度98工件定位时，以下几种情况允许采用不完全定位工件定位时，以下几种情况允许采用不完全定位 l 1、 加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可不限制不限制。 l 2、毛坯毛坯（本工序加工前）（本工序加工前）是轴对称是轴对称时，时，绕对称轴绕对称轴的转动自由度可不限制的转动自由度可不限制。 l 3、加工贯通的平面时，除可不限制沿贯通轴的位、加工贯通的平面时，除可不限制沿贯通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。自由度。 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

56、欠定欠定位，位，在实际生产中是绝对不允许的。在实际生产中是绝对不允许的。 工件一个工件一个自由度自由度被两个或以上支承点被两个或以上支承点重复限制重复限制的定位称为的定位称为过定位过定位或或重复定位重复定位。一般来说也是不一般来说也是不合理的。合理的。五五.工件定位中存在的问题工件定位中存在的问题100欠定位示例欠定位示例XZYa）B B欠定位欠定位b）B正确定位正确定位五五.工件定位中存在的问题及讨论工件定位中存在的问题及讨论1012006-2102 插齿时的夹具，就插齿时的夹具，就是过定位。是过定位。 工件以内孔在心轴工件以内孔在心轴上定位，限制上定位，限制4个自由个自由度；又以端面在定位度