4工件定位与装夹

概述2.5.1工件定位的基本原理2.5.2常见定位方式2.5.3定位与工件的夹紧2.5.5数控机床夹具介绍2.5.6典型实例2.5数控机床夹具与定位2021/12/214工件定位与装夹

概述在机械加工过程中，固定工件，使之占有确定位置以接受加工或检测的装置称为机床夹具，简称夹具。夹具工件的装夹包含两个方面的内容：定位

工件能准确地放在机床的合适位置上。使工件相对于刀具和机床占有正确的加工位置（保证加工进行和加工的精度）

夹紧

工件定位后，还需对工件压紧夹牢。使其在加工过程中不发生位置变化

2021/12/224工件定位与装夹

2.5.1工件定位的基本原理

一、六点定位原理

空间物体的六个自由度：沿X、Y、Z的移动自由度绕X、Y、Z轴转动的自由度2021/12/234工件定位与装夹

六点定位原理：合理设置六个支承点，工件的定位基准与定位元件保持接触，消除工件的所有六个自由度，使工件在夹具中有确定的位置。

工件六点定位示意图2021/12/244工件定位与装夹

二、六点定位原理的应用

完全定位

工件的六个自由度全部被限制根据工件在夹具中被限制的自由度不同，定位方式可分为以下几种。完全定位2021/12/254工件定位与装夹

不完全定位

不需要限制六个自由度就能达到定位的要求限制5个自由度限制4个自由度2021/12/264工件定位与装夹

欠定位

应该限制的自由度没有被限制的定位不允许使用

限制自由度与加工要求的关系2021/12/274工件定位与装夹

过定位

工件的某一自由度被定位元件重复限制过定位是否使用要看能否减少工件的变形或定位操作是否方便连杆的装夹2021/12/284工件定位与装夹

2.5.2常见定位方式一、工件以平面定位

面与面接触限制3个自由度。常用定位元件：固定支承可调支承浮动支承辅助支承

2021/12/294工件定位与装夹

二、工件以圆孔定位

定位销

短销限制2个自由度；长销限制4个自由度；削边销限制1个自由度。

心轴

圆柱心轴

圆锥心轴

花键心轴

常用于车削中外轮廓与内轮廓的同轴度要求较高或尺寸精度要求较高的情况。形状和尺寸适应性差。用于加工以花键孔定位的工件

圆锥销

限制3个自由度。2021/12/2104工件定位与装夹

三、工件以外圆柱面定位常用定位元件：三爪自动定心卡盘V形块定位套半圆套2021/12/2114工件定位与装夹

四、工件以一面两孔定位

以一个平面和两个圆柱孔组合定位。箱体类和支架类零件的常用定位方式。为了避免过定位，使安装方便，其中一个销采用削棱结构。

一面两孔定位2021/12/2124工件定位与装夹

2.5.4工件的夹紧

一、定位与夹紧的关系

工件在夹紧前，若定位元件与工件的接触关系不变，工件有正确的位置，则工件就已经定位；夹紧的作用是在加工过程中，使工件保持定位位置。2021/12/2134工件定位与装夹二、夹紧装置应具备的基本要求夹紧装置：产生夹紧力，把工件夹紧的装置。

1.夹紧过程中，不能改变工件定位占据的正确位置。2.夹紧力大小合适。

3.夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。

4.夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。

对夹紧装置的基本要求：2021/12/2144工件定位与装夹

三、夹紧力的确定

夹紧力方向的确定原则夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面。

夹紧力应尽量与切削力、重力方向一致，以减少夹紧力夹紧力作用方向应使工件变形最小2021/12/2154工件定位与装夹

夹紧力作用点的确定

作用点应在定位元件支承的范围内。夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位。作用点应尽量靠近加工面。夹紧力大小的确定手动夹紧机动夹紧2021/12/2164工件定位与装夹

2.5.5数控机床夹具介绍

一、夹具的作用及基本要求夹具的作用是将工件定位，以使工件获得相对的于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧；应用夹具，有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产；有利于扩大机床工艺范围，实现“一机多用”。2021/12/2174工件定位与装夹

对夹具的基本要求精度、刚度高不干涉换刀、切削和其它机床辅助运动准确定位能够快速重调2021/12/2184工件定位与装夹

二、数控机床夹具的分类主要用于单件小批量生产

通用夹具

指已经标准化，无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具按夹具的使用特点分类

优点：适应性强，可用于装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。缺点：夹具的精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件。2021/12/2194工件定位与装夹

专用夹具

专为某一项或类似的几项加工设计制造的夹具

优点：在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。缺点：设计周期较长、投资较大。适用于定型产品的成批和大量生产

2021/12/2204工件定位与装夹特点：使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，可减少专用夹具数量。组合夹具

主要用于中小批量生产由一套结构已经标准化、尺寸已经规格化的通用元件组合元件所构成

2021/12/2214工件定位与装夹

可调夹具

某些元件可调整或更换，以适应多种工件加工的夹具分类：①通用可调夹具（通用范围比通用夹具更大）②成组夹具（专用可调夹具）特点：对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。

2021/12/2224工件定位与装夹夹具按使用机床不同，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等。

夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。按使用机床分类

按夹紧的动力源分类

2021/12/2234工件定位与装夹

三、典型数控机床夹具

三爪自定心卡盘

常用的自动定心夹具，装夹面与加工面同轴。适用于装夹轴类、盘套类零件。

数控车床类夹具

四爪单动卡盘

心轴

花盘

适用于非圆柱体，圆柱偏心等精度要求高的零件。适用于需要端面定位夹紧的工件。主要用于套筒和盘类零件的装夹。

2021/12/2244工件定位与装夹

虎钳

装夹方便，应用广泛，适于装夹形状规则的小型工件

数控铣(加工中心)类夹具

数控回转工作台

压板扩大了机床工艺范围

装夹方便，应用广泛2021/12/2254工件定位与装夹

组合夹具主要用于中小批量生产，是一种较经济的夹具。孔系组合夹具槽系组合夹具2021/12/2264工件定位与装夹

2.5.6典型实例

例3－1如图所示零件薄壁筒，确定夹装方式和加工顺序。

2021/12/2274工件定位与装夹

零件内部需要加工；不需要掉头夹装；零件内孔尺寸较大，粗加工时可以夹持内孔；内外圆表面同轴度要求较高，相关表面的形状、位置精度要求也较高，采用心轴定位加工外表面；零件的壁较薄，可用特制扇形卡夹紧。2021/12/2284工件定位与装夹

加工顺序可按以下进行：（1）夹装外圆柱面，车削左端面。（2）掉头夹装外圆柱面，车削右端面。（3）钻内孔，粗、精镗内孔。（4）心轴定位夹装，粗、精车外轮廓。2021/12/2294工件定位与装夹

例3－2铣削加工如图所示零件，毛坯尺寸为68mm×40mm×6mm，确定夹装方式及夹具选择。

2021/12/2304工件定位与装夹铣削内轮廓时，以毛坯底面为主要定位基面，侧面用三个定位销定位，用螺旋压板机构夹紧。

铣削外轮廓时，采用螺旋压板机构夹紧工件。

2021/12/2314工件定位与装夹

过定位过定位示例长销和大端面定位平面和两短圆柱销定位消除过定位的措施大端面加球面垫圈大端面改为小端面

2021/12/2324工件定位与装夹

支承板支承钉固定支承2021/12/2334工件定位与装夹

可调支承１－调整钉２－锁紧螺母主要用于毛坯、形状变化较大工件，以及粗加工定位中2021/12/2344工件定位与装夹

三点式（a）和二点式图（b）

浮动支承2021/12/2354工件定位与装夹

辅助支承１、５─滑柱２─弹簧３─滑块４─手轮６─斜楔2021/12/2364工件定位与装夹

削边销

圆柱定位销

定位销2021/12/2374工件定位与装夹

间隙配合心轴

过盈配合心轴

圆柱心轴弹性心轴2021/12/2384工件定位与装夹

圆锥心轴工作表面的锥度很小，常为1：1000～1：5000。工件装在心轴上楔紧后，靠孔产生的弹性变形而有少许过盈，从而消除间隙并产生摩擦力带动工件回转，不需另行夹紧，但因传递的扭矩较小，所以仅适用于工件定位孔精度不低于IT7的精车和磨削加工。2021/12/2394工件定位与装夹

花键心轴用于加工以花键孔定位的工件，其结构与配合应根据工件的不同定心方式来确定2021/12/2404工件定位与装夹

圆锥销图a用于圆柱孔为粗基准的定位，图b用于圆柱孔为精基准的定位2021/12/2414工件定位与装夹

夹装方式

常用类型

V形块活动V形块2021/12/2424工件定位与装夹

定位套图a所示是工件以较长的外圆柱面在长定位套的孔中定位，限制了工件四个自由度；同时工件以端面在定位套的小端面上定位，限制了工件一个自由度，共限制了工件五个自由度。图b所示是工件以较短的外圆柱面在短定位套的孔中定位，限制了工件的两个自由度；同时，工件以端面在定位套的大端面上定位，限制了工件的三个自由度2021/12/2434工件定位与装夹

半圆套2021/12/2444工件定位与装夹

一面两孔定位一面两孔定位削边销的形式削边销结构(a)d<3(b)d=3～50(c)d>50

2021/12/2454工件定位与装夹

定位与夹紧的关系2021/12/2464工件定位与装夹

夹紧力作用方向如图所示直角支座以A、B面定位镗孔，要求保证孔中心线垂直于A面。为此应选择A面为主要定位基准，夹紧力Q的方向垂直于A面。(a)合理(b)不合理(a)(b)

2021/12/2474工件定位与装夹

夹紧力作用方向如图所示夹紧方向图中（a）最合理（b）较合理（c）可行（d）不合理（e）不合理（f）最不合理(a)(b)(c)(d)(e)(f)2021/12/2484工件定位与装夹

夹紧力作用方向如图所示套筒，薄壁套的轴向刚性比径向刚性好，用卡爪径向夹紧时工件变形大，若沿轴向施加夹紧力，变形会小得多。(a)合理(b)不合理(a)(b)

2021/12/2494工件定位与装夹

夹紧力作用点如图(a)所示，夹紧力作用在支承面范围之外，会使工件倾斜或移动，而图(b)则是合理的。

(a)(b)

2021/12/2504工件定位与装夹

夹紧力作用点如图所示的薄壁箱体，将作用在壳体中部的单点改成在工件外缘处的两点夹紧，或改为在顶面上三点夹紧，工件的变形大为改善，且夹紧也更可靠。该原则对刚度差的工件尤其重要。(a)不合理(b)合理(C)合理

(a)(b)

(c)

2021/12/2514工件定位与装夹

夹紧力作用点如图支承a尽量靠近被加工表面，同时给予夹紧力Q2。这样翻转力矩小又增加了工件的刚性，既保证了定位夹紧的可靠性，又减小了振动和变形。

2021/12/2524工件定位与装夹

通用夹具三爪卡盘平口虎钳四爪卡盘数控分度头2021/12/2534工件定位与装夹

专用夹具连杆加工专用铣槽夹具结构夹具l一夹具体；2一压板；3、7一螺母；4、5一垫圈：6一螺栓；8一弹簧；9一定位键；10一菱形销；11一圆柱销2021/12/2544工件定位与装夹

组合夹具