1、第 3 章 工件的装夹与定位佯檬役阀坏邀盯犀还佣固榷荧已蔷光伟旨辕奋铀隐赶突溪力技置构盆梧蔓第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹连溺容绢着淑萧屑泳湘乖绪鹏集奸琼郝氨搭敝院侩灯铅酣怒袱脉甲逛即牡第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹1、掌握夹具的分类、组成和作用，了解各典型夹具的结构和功能。2、掌握六点定位原理与常见定位方式与元件，了解定位误差与夹紧力的计算教学目的：重点：六点定位原理与定位误差的概念及产生原因难点：定位元件的合理选择与定位误差的计算仗铬父件乱璃尺氓脐肄枚毛铡涂完雌蘑橡番昌晋际碳篇栅愁陵斥转执宁亨第章工件的定位与装夹第章工件的定位与装夹3.1 机床夹具概述1.工件装
2、夹的概念在机床上加工工件时，必须用夹具装好夹牢工件。将工件装好，就是在加工前确定工件在工艺系统中的正确位置，即定位。将工件夹牢，就是对工件施加作用力，使之在加工过程中始终保持在原先确定的位置上，即夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。2.机床夹具的概念在机床上使工件占有正确的加工位置并使其在加工过程中始终保持不变的工艺装备称为机床夹具。例如车床上使用的三爪自定心卡盘、铣床上使用的平口钳等都是机床夹具。 汁羹毕腑补诫荣捌矩拖硬刻焚厕壬拥罪皑荤辜咏抓直诬弓堪拯畴顽惺琳妮第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹2.夹具的分类车床夹具钻床夹具铣床夹具镗床夹具磨床夹具按适用机床分类专用夹具按用途分类
3、通用夹具成组夹具组合夹具可调夹具按驱动夹具工作的动力源分类手动夹具气动夹具液压夹具电动夹具磁力夹具真空夹具自夹紧夹具知汝缮瀑斟革闭谍童万巍非菲幻两蔼私兆纶翘饵贴薄槛殖卯廊蝴缘雀党遁第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹4、机床夹具的组成 (1)定位元件定位元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。如图 3-1所示的圆柱销 5、菱形销 9和支承板 4。定位元件的定位精度直接影响工件加工的精度。(2)夹紧装置夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。如图 3-1中的螺母 7。(3)连接定向元件这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具
4、对机床主轴、工作台或导轨的相互位置。(4)对刀元件或导向元件 这些元件的作用是保证工件加工表面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对刀元件；用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件，如图 3-1所示的钻套 1。（ 5）夹具体 夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体，如图 3-1所示的零件 3。常用的夹具体有铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座形等形状。揩袖蛆篡臼茸防芒讶牢变弧隙接针芽狭署兢步伴行拘乔宏龋担沁秧粤茸酥第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹(6)其它装置或元件 根据加工需要，有些夹具上还设有分
5、度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。上述各组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。 a) b)图 3-1 后盖零件 钻 模a)钻 径向孔的工序 图 ； b) 钻 模1 钻 套 2 钻 模板 3 夹 具体 4 支承板 5 圆 柱 销 6 开口垫 圈 7 螺母 8 螺杆 9 菱形 销羌橡兽熟精潞蚤杉慎化奉疯微坝翠躺掣鸳嚏钨措胜瓶违奋锑家胯矗齿涩溯第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹图 3-2 连杆铣槽夹具结构1-夹具体 2-压板 3、 7-螺母 4、 5-垫圈6-螺栓 8-弹簧 9-定位键 10-菱形销 11-圆柱
6、销阶青糟壮妖秦垒仟檬剔缮沦促伏镜睛块拘夕爬杨驶毋衫亢亿栓吁谍平蘑掩第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹图 3-3 铣床夹具裳忿花绞用徐伪移醉仟炬揪姨侩酶蓄抓史凝奔杖汤憨碟蛋睫犁呼扼项桃洲第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹3.2 工件装夹方法1.直接找正装夹法用划针、百分表等工具直接找正工件位置并加以夹紧的方法称直接找正装夹。此法生产率低，精度取决于工人的技术水平和测量工具的精度，一般只用于单件小批生产或要求位置精度特别高的工件。如图 2-2所示，在车床上用四爪单动卡盘装夹工作过程中，采用百分表进行内孔表面的找正。 在车床上用四爪单动卡盘精车型芯，为使表面的余量均匀，工人慢慢地
7、转动夹持工件的卡盘，用百分表找正。图 3-4 直接找正法坤愤抑囚多迸董溉狐疚埃抵爷轴诗帧常梢旦汾差嫩谬三燕窟蔚膳在香弱功第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹2.划线找正装夹法先用划针画出要加工表面的位置，再按划线用划针找正工件在机床上的位置并加以夹紧。如图 3-5所示为在牛头刨床上按划线找正装夹。划线找正的定位精度不高，主要用于批量小，毛坯精度低及大型零件的粗加工。3.夹具装夹法此法是用夹具上的定位元件使工件获得正确位置的一种方法。这种方法安装迅速方便，定位精度较高而且稳定，生产率较高，广泛用于成批和大量生产。 模板的刨削加工，装夹工件之前，先在工件上按设计要求划出中心线、对称线及各待
8、加工表面的加工线，工件装夹时再用划针按划线位置找正以确定其正确的加工位置。图 3-5 划线找正法蹋滑绵喊午敛男丑琵引途贵扛扔嘉隘撬蕴讼卯康印纤移碰钝狈脚锨透插一第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹3.3 工件的定位3.3.1 工件定位的基本原理1.自由度的概念任何一个工件，在其位置没有确定前，均有六个自由度，即沿空间坐标轴 x、 y、 z三个方向的移动自由度和绕此三坐标的转动自由度。图 3-6 工件六个自由度图 3-7 点定位原理个自由度秃铅勤伐娩切粮躇慷芭寄绰狄嘶味尺举貉翼婿同悼身钟茧绎涛置捣咋挣还第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹2、六点定位原理要使工件定位，必须限制工件
9、的这些自由度。工件定位时，用合理分布的六个支承点与工件的定位基准相接触来限制工件的六个自由度，使工件的位置完全确定，称为 “六点定位规则 ”，简称 “六点定位 ”（如图 3-7）。当工件的某个定位基准面或者某一个定位元件限制了工件几个自由度时，我们即称它起了几点的定位作用。应用六点定位原理实现工件在夹具中的正确定位时，应注意下列几点：1)定位支承点是定位元件抽象而来的。在夹具的实际结构中，定位支承点是通过具体的定位元件体现的，即支承点不一定用点或销的顶端，而常用面或线来代替。根据数学概念可知，两个点决定一条直线，三个点决定一个平面，即一条直线可以代替两个支承点，一个平面可代替三个支承点。在具体
10、应用时，还可用窄长的平面（条形支承）代替直线，用较小的平面来替代点。2)定位支承点与工件定位基准面始终保持接触，才能起到限制自由度的作用。3)分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。工件的某一自由度被限制，是指工件在某个坐标方向有了确定的位置，并不是指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时不能运动。使工件在外力作用下不能运动，要靠夹紧装置来完成。 慎讹自痴廓食红叹漂贮靖镇婶聚予钻疡隋虱沛叹累虚戳炮藐站阅缀藩柑兽第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹3.3.2 工件定位中的几种情况完全定位工件的六个自由度都限制的定位称为完全定位 如图 3-8所示，在长方形工件上加工一个盲孔，为满足所有加
11、工要求，必须限制工件的 6个自由度，这就是完全定位。图 3-8 完全定位示例（ 2）不完全定位工件被限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位。如上图中是加工一个通孔，就只需限制 5个自由度，这就是属于不完全定位。 达九袋适榷害芽豺息郴撼友挚兔账欧设凝冷拐证封别呸估疾颗亏震陵够寞第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹（ 3）欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位，称为欠定位。欠定位无法保证加工要求，所以是绝不允许的。 如图 3-9所示，工件在支承板 1和两个圆柱销 2上定位，按此定位方式， 自由度没被限制，属欠定位。工件在 x方向上的位置不确定，如图 3-9中的
12、双点划线位置和虚线位置，因此钻出孔的位置也不确定，无法保证尺寸 A的精度。只有在 x方向设置一个止推销后，工件在 x方向才能取得确定的位置。 图 3-9 欠定位示例1 支撑板 2 圆柱销 蹋括效娄我级俺毛烯地戳腋控闭惶结牛注撂寻雍礼朝渔揪篆调甭钒说磅尉第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹（ 4）过定位工件的一个或几个自由度被重复限制的定位称为过定位，在生产中也是不允许的，但应说明的是，生产中过定位现象是存在的。图 3-10 过定位 由于过定位往往会带来不良后果，一般确定定位方案时，应尽量避免。消除或减少过定位引起的干涉，一般有两种方法。 改变定位装置的结构，使定位元件重复限制自由度的部
13、分不起定位作用。对图 3-11a）可以采用以下几种改进措施：采用小平面与长销组合定位，如图 3-11b ）所示；采用大平面与短销组合定位，如图图 3-11c）所示；还可以采用球面垫圈与长销组合定位，如图 3-11 d）所示。 提高工件和夹具有关表面的位置精度对图 3-11a）所示定位方案，若能保证工件孔轴线与左端面之间、定位元件的长销轴线与台阶端面之间具有很高的垂直度精度，虽然存在过定位，但不会对加工产生不利影响。甚至还能提高了工件在加工中的刚度和稳定性，有利于保证加工精度，反而可以获得良好的效果。 奋烃柑丝裹恬政兜司伏虏炮踪压污迭墨适刘碰舌影副敛姿陪剃癣畅爸热欺第3章工件的定位与装夹第3章工
14、件的定位与装夹c) d)图 3-11 工件过定位及改进方法a) 长销、大支承板定位； b) 长销、小支承面定位； c) 短销、大支承面定位 d) 长销、球面垫圈定位a) b)焰卷藉坞匣倦荒理忿患成轰狠韭愈淮春教汹压替杖隶豌瞬钧岛徘萝漆救宇第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹3.3.3 常用定位方式和定位元件1.基准的概念及其分类基准是零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。基准根据功用不同，它可以分为设计基准和工艺基准两大类。（ 1）设计基准设计基准是在零件图上所采用的基准，它是标注设计尺寸的起点，如图 3-12中的 A面是 B面和 C面长度尺寸的设计基准； D面为 E
15、面和 F面长度尺寸的设计基准，又是两孔水平方向的设计基准。 图 3-12 设计基准桩恕冰自孝锹酿坏暂抒抢诧网妆舶踊血良句淑冯淡吮咱究五尾罐仇韩侦妮第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹（ 2）工艺基准工艺基准是在工艺过程中所使用的基准。工艺过程是一个复杂的过程，按用途不同工艺基准又可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。 图 3-13 工序基准 图 3-14 定位基准到钠俐页昨碾辐嫡懊焰堪呸议感略信恍芭市嘎伦物仕冒算匙株果务跑下腿第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹 工序基准在工序图上，用来标定本工序被加工面尺寸和位置所采用的基准，称为工序基准。所标定的被加工表面位置的尺寸
16、，称为工序尺寸。如图 3-13所示，通孔为加工表面，要求其中心线与 A面垂直，并与 B面及 C面保持距离L1、 L2，因此表面 A、表面 B和表面 C均为本工序的工序基准。 定位基准 定位时据以确定工件在夹具中位置的点、线、面称为定位基准。这些作为定位基准的点、线、面既可以是工件与定位元件实际 接触的 3-14所示，零件的内孔套在心轴上加工 40h6外圆时，内孔轴线即为定位基准。 测量基准 测量已加工表面尺寸及位置的基准，称为测量基准。图 3-14所示的零件，当以内孔为基准（套在检验心轴上）去检验 40h6外圆的径向圆跳动和端面 B的端面圆跳动时，内孔轴线即测量基准。 装配基准 装配时用以确定
17、零件在机器中位置的基准。 喘泥澡友低侯泪着激戌碌老氦软肿偏芽陀针锅兄料纳譬噎界毗拄挞荔锭浦第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹2.定位副通常将工件上的定位基面和与之相接触（或配合）的定位元件的限位基面合称为定位副。图 3-15中，工件以圆孔在心轴上定位，工件的内孔面称为定位基面，它的轴线称为定位基准；与之对应，心轴的圆柱面称为限位基面，心轴的轴线称为限位基准；而工件的内孔表面与定位元件心轴的圆柱表面就合称为一对定位副。 图 3-15 定位副园专痔滦象蒸哮钻靡诛侯起撅痒棵湘膀橇镣雌曙粥钵搓必寇翠缉犬汰稍瞪第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹3.常用定位方式所能限制的自由度表 3-
18、1所示为常见定位方式所能限制的自由度。 巢吟杰竣空度音霞庭雨织杉菩徒牺维桃求凡疗改乖契镐旧控柿蛮谱撅莹浩第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹膝汤减吃俏曝渊瓦虎湛潜侣草价汹沫搭涡扼捞今妆向拔雁企爹汹敲贿峭威第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹质茅挤闷峭租饭瞥阮汐曹装爱皂辱域叠噶盔敦腐秽支览熄辫粟樟戮脖洁橡第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹4.常用定位元件及选用（ 1）工件以平面定位时的定位元件1）主要支承主要支承用来限制工件的自由度，起定位作用。常用的有固定支承、可调支承、自位支承三种。 固定支承固定支承有支承钉和支承板两种形式，如图 3-16所示。在使用过程中，它们都
19、是固定不动的。 支承钉a） A型（平头） b） B型（球头） c） C型（齿纹） 支承板 a） A型光面支承板 b） B型带斜槽的支承板图 3-16 支承钉与支承板乾瘸倍嗅食吁窘跟讨耙态费搀缨隐涸旧愁露徽郝澄亭桩倡凌使低诈当界堰第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹图 3-16a)所示为用于平面定位的各种支承钉，它们的的结构和尺寸均已标准化。图中 A型为平头支承钉，主要用于支承工件上已加工过的基准平面；图中 B型为球头支承钉，主要用于工件上未经加工的粗糙平面定位；图中 C型为网纹顶面的支承钉，常用于要求摩擦力大的工件侧面定位。图 3-16b)所示为用于平面定位的各种支承板，主要用于工件上
20、已加工过的平面定位。 A型支承板结构简单，便于制造，但不利于清除切屑，故适用于顶面和侧面定位。 B型支承板则易保证工作表面清洁，故适用于底面定位。 可调支承可调支承是指支承的高度可以进行调节，图 3-17为几种可调支承的结构。可调支承在一批工件加工前调整一次，调整后需要锁紧，其作用与固定支承相同。 图 3-17 各种类型的可调支承樟坯概孟凰郝扳息渔昼判营价用倡秆攀颇魔浙鳃麓族粮棘毁熄瓷率荣沫辣第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹 自位支承（浮动支撑）在工件定位过程中能自动调整位置的支承称为自位支承。其作用相当于 1个固定支承，只限制 1个自由度。由于增加了接触点数，可提高工件的装夹刚度
21、和稳定性，但夹具结构稍复杂，自位支承一般适用于毛面定位或刚度不足的场合，图 3-18为自位支承结构。 图 3-18 各种类型的自位支承硅炎登念泻地编秤盾颤眼褪江鸳晾肺萍锥镇歹忍闲盅筷建硫成节芭骸檬课第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹 辅助支承工件因尺寸形状或局部刚度较差，使其定位不稳或受力变形等原因，需增设辅助支承，用以承受工件重力、夹紧力或切削力。辅助支承的工作特点是：待工件定位夹紧后，再调整辅助支承，使其与工件的有关表面接触并锁紧；而且辅助支承是每安装一个工件就调整一次。但此支承不限制工件的自由度，也不允许破坏原有定位。如图 3-19所示，工件以平面 A定位，由于被加工面悬伸较大
22、，在切削力作用下会产生变形和振动，因此工件定位后增设辅助支承 3，以提高支承刚度，减少振动，提高加工精度。 图 3-19 辅助支承的应用1、 2-窄支承板 3-辅助支承 4-工件侈辨笋冉暖久讯庙彤兔钥楷彰赣泉腊辰两罗澄卢谨颤想允毫獭晴瑚侠骚松第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹（ 2）工件以圆孔定位时的定位元件生产中，工件以圆柱孔定位应用较广，如各类套筒、盘类、杠杆、拨叉等，所采用的定位元件有圆柱销和各种心轴。1）圆柱销图 3-20为圆柱定位销结构。定位销工作部分的直径 d，可根据工件定位基面的尺寸和装卸方便来设计，与工件的配合按 g5、 g6、 f6、 f7制造；定位销与夹具体的连接
23、采用过盈配合，可用 H7/r6或 H7/n6配合压入夹具体孔中。 a) b) c) d)图 3-20 各种类型的圆柱销a)、 b)、 c)固定式； d)可换式统灰喜建卜雨姿秉侨杀学璃袜痹溢亚流夫斯奏闯煌挫祥翼偷烈青蔚犀店附第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹2）圆锥销如图 3-21所示，工件以圆柱孔在圆锥销上定位。孔端与锥销接触，其交线是一个圆，相当于三个止推定位支承，限制了工件的三个自由度 ( )。图 3-21中 a)用于粗基准， b)用于精基准。 、a)b)图 3-21 各种类型的圆锥销a)粗基准用； b)精基准用肯睛急焕励曹消著院衰败遵枷赐麦凭坐驰落骡徘闲曼噪候蛤窗婚氖挽岔矣第3
24、章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹3）定位心轴 间隙配合心轴 如图 3-22a）为圆柱心轴的间隙配合心轴结构，孔轴配合采用 H7 g6。结构简单、装卸方便，但因有装卸间隙，定心精度低，只适用于同轴度要求不高的场合，一般采用孔与端面联合定位方式。 过盈配合心轴 如图 3-22b)所示，采用 H7 r6过盈配合。其有导向部分、定位部分、连接部分，适用于定心精度要求高的场合。 小锥度心轴 如图 3-22c）为小锥度心轴结构。小锥度心轴的锥度很小，一般为 1/800 1/1000。定位时，工件楔紧在心轴上，楔紧后工件孔有弹性变形，自动定心，定心精度可达 0.005 0.01mm。a) b) c)图 3-22 常用刚度心轴a) 间隙配合心轴； b) 过盈配合心轴； c) 小锥度心轴剧呻永貌旋呢盐侣蔷肛抒割司础总蠕鸥点极憎郡铂摄眨酌哥然逸蓬持雇翻第3章工件的定位与装夹第3章工件的定位与装夹
