機床夾具原理與設計課件

第四章機床夾具原理與設計工件的定位和夾緊是工件裝夾的兩個過程。為了保證工件被加工表面的技術要求，必須使工件相對刀具和機床處于一個正確的加工位置。在使用夾具的情況下，就要使工件能在夾具中占據(jù)一正確位置，這就是工件的定位問題。在工件定位以后，為了保證工件在切削力作用下保持既定位置不變，這就需要將工件在既定位置上夾緊。第四章機床夾具原理與設計工件的定位和夾緊是工件裝夾的兩個1一、工件的裝夾方法總之，確定工件在機床或夾具中占有準確加工位置的過程叫定位；在工件定位后用外力將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作叫夾緊。一、工件的裝夾方法2機床上的裝夾方法主要有兩種：（1）用找正法裝夾工件（2）用夾具裝夾工件機床上的裝夾方法主要有兩種：3第四章-機床夾具原理與設計課件4第四章-機床夾具原理與設計課件5二、機床夾具的工作原理1）使工件在夾具中占有正確的加工位置。2）使夾具相對于機床保證有準確的相對位置3）使刀具相對于定位元件調整到準確位置。二、機床夾具的工作原理6三、夾具的分類與組成機床夾具按通用性程度分類：（1）機床附件類夾具（2）可調夾具（3）隨行夾具（4）組合夾具（5）專用夾具三、夾具的分類與組成7第四章-機床夾具原理與設計課件8第四章-機床夾具原理與設計課件92、夾具的組成：（1）定位元件（2）夾緊裝置（3）對刀元件（4）導引元件（5）聯(lián)接元件（6）夾具體（7）其它裝置2、夾具的組成：10－、工件的自由度

－個尚未定位的工件，其位置是不確定的，它有六個自由度。定位的實質就是消除工件的自由度。

－、工件的自由度

－個尚未定位的工件，其位置是不確定的，它有11二、六點定位原理 工件在空間直角坐標系中有六個自由度，在夾具中用六個定位支承點限制六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定。這種用適當分布的六個支承點限制工件六個自由度的法則，稱為六點定位原理。二、六點定位原理12第四章-機床夾具原理與設計課件13三、完全定位、不完全定位、欠定位和過定位 工件的六個自由度都被限制的定位稱完全定位。是否所有的工件在夾具中都必須完全定位，則需根據(jù)工件的具體加工要求決定。如圖工件上銑鍵槽，a圖沿X、Y、Z軸的移動及轉動都有尺寸要求，則工件在夾具體上必須將六個自由度完全限制，即“完全定位”。三、完全定位、不完全定位、欠定位和過定位14第四章-機床夾具原理與設計課件15 但若鍵槽為圖b所示的通槽時，則X軸向沒有尺寸要求，沿X的移動自由度不必限制，只要限制其余五個自由度，這種允許某個自由度不限制的定位稱為“不完全定位”，它不影響工件的加工尺寸。 但若鍵槽為圖b所示的通槽時，則X軸向沒有尺寸要求，沿X的16 但如果工件定位點少于應限制的自由度，造成工件加工尺寸的誤差，即定位不足而影響 加工是“欠定位”現(xiàn)象。欠定位在生產(chǎn)實際中是不允許的。 工件的某個自由度被重復限制，即重復定位，這就是“過定位”現(xiàn)象。過定位的結果使工件位置不確定，引起工件裝夾不穩(wěn)定、變形等不良情況。在實際加工中，一般是不能允許的， 但如果工件定位點少于應限制的自由度，造成工件加工尺寸的誤17第四章-機床夾具原理與設計課件18消除過定位及其干涉有兩種途徑：其一是改變定位元件的結構，以減少轉化支撐點的數(shù)目，消除被重復限制的自由度。如生產(chǎn)中常用的一面兩銷定位方案，其中一銷為削邊銷，其限制的自由度數(shù)目由原來的2個減少為1個。其二是提高工件定位基面之間及夾具定位元件工作表面之間的位置精度，以消除過定位引起的干涉。消除過定位及其干涉有兩種途徑：19 在機械加工中，一些特殊工件結構的定位，其過定位是不可避免的，例如，在插齒機上加工齒輪，若齒坯加工過程中已作了內孔與端面的位置要求，則過定位的干涉就不那么明顯，因此也就允許“過定位”存在。

在機械加工中，一些特殊工件結構的定位，其過定位是不可避免20第四章-機床夾具原理與設計課件21 綜上所述，工件的定位應根據(jù)加工尺寸要求確定應限制的自由度數(shù)。當加工要求限制的自由度而沒有被限制是“欠定位”，是不允許的。 綜上所述，工件的定位應根據(jù)加工尺寸要求確定應限制的自由度22當某個自由度被重復限制是“過定位”，過定位一般是不允許的，但當工件定位面精度較高，位置已有保證時，過定位往往可提高剛性，也是允許的。當某個自由度被重復限制是“過定位”，過定位一般是不允許的，但23值得注意的是，所限制自由度少于六個時也可能是過定位，但不一定是欠定位。若支承點分布不合理，欠定位、過定位可能同時出現(xiàn)。

值得注意的是，所限制自由度少于六個時也可能是過定位，但不一定24第二節(jié)

常用定位方法及定位元件

前面所述是工件定位的基本原則。在實際生產(chǎn)時，工件定位的支承件是一定形狀的幾何體，根據(jù)工件定位基面的不同，采用的定位支承形狀不同，這些支承件就稱為定位元件。

第二節(jié)常用定位方法及定位元件前面所述是工件定位的基本原則25一、工件以平面定位時的定位元件1、固定支承固定支承有支承釘和支承板兩種型式，一、工件以平面定位時的定位元件26第四章-機床夾具原理與設計課件27需要經(jīng)常更換的支承釘應加襯套。

需要經(jīng)常更換的支承釘應加襯套。282、可調支承

在工件定位過程中，支承釘?shù)母叨刃枵{整時，應采用可調支承。

2、可調支承

在工件定位過程中，支承釘?shù)母叨刃枵{整時，應采293、自位支承（浮動支承） 在工件定位過程中，能自動調整位置的支承稱為自位支承，或稱浮動支承。 這類支承的工作特點：支承點的位置能隨著工件定位基面位置的變動而自動調整，但其作用相當于一個固定支承，只限制了工件的一個自由度。

3、自位支承（浮動支承）30第四章-機床夾具原理與設計課件31二、工件以圓孔定位時的定位元件

1、圓柱銷（定位銷）

二、工件以圓孔定位時的定位元件

1、圓柱銷（定位銷）

322、圓柱心軸

2、圓柱心軸33第四章-機床夾具原理與設計課件343、圓錐銷

3、圓錐銷

354、圓錐心軸（小錐度心軸）

4、圓錐心軸（小錐度心軸）

36三、工件以外圓柱面定位時的定位元件

1、V形塊

三、工件以外圓柱面定位時的定位元件

1、V形塊

372、定位套

2、定位套383、半圓套

下面的半圓套是定位元件，上面的半圓套起夾緊作用。這種定位方式主要用于大型軸類零件及不便于軸向裝夾的零件。

3、半圓套

下面的半圓套是定位元件，上面的半圓套起夾緊作用。394、圓錐套

常用的反頂尖，由頂尖體1、螺釘2和圓錐套3組成

4、圓錐套

常用的反頂尖，由頂尖體1、螺釘2和圓錐套3組成

40四、組合定位分析ˉ實際生產(chǎn)中工件的形狀千變萬化各不相同，往往不能用單一定位元件定位單個表面就可解決定位問題的，而是要用幾個定位元件組合起來同時定位工件的幾個定位面。因此一個工件在夾具中的定位，實質上就是把前面介紹的各種定位元件作不同組合來定位工件相應的幾個定位面，以達到工件在夾具中的定位要求，這種定位分析就是組合定位分析。四、組合定位分析41（1）組合定位分析要點1）幾個定位元件組合起來定位一個工件相應的幾個定位面，該組合定位元件能限制工件的自由度總數(shù)等于各個定位元件單獨定位各自相應定位面時所能限制自由度的數(shù)目之和，不會因組合后而發(fā)生數(shù)量上的變化，但它們限制了哪些方向的自由度卻會隨不同組合情況而改變。2）組合定位中，定位元件在單獨定位某定位面時原起限制工件移動自由度的作用可能會轉化成起限制工件轉動自由度的作用。但一旦轉化后，該定位元件就不再起原來限制工件移動自由度的作用了。（1）組合定位分析要點42例4—1分析圖4－22所示定位方案。各定位元件限制了幾個方向自由度？按圖示坐標系限制了哪幾個方向的自由度？有無重復定位現(xiàn)象？

按圖示坐標系，短v形塊1限制X、Z移動方向自由度，短v形塊2與之組合起限制X、Z轉動方向自由度的作用，即v形塊2由單獨定位時限制兩個移動自由度轉化成限制工件兩個轉動自由度。也可以把固定短v形塊1，2組合來視為一個長v形塊，用它來定位長圓柱體，共限制X、Z移動、轉動四個方向自由度。兩種分析是等同的。固定短v形塊3限制了Y移動和轉動方向自由度，其中單獨定位時限制Z移動方向自由度的作用在組合定位時轉化成限制Y轉動方向自由度的作用。這是一個完全定位，沒有重復定位現(xiàn)象。例4—1分析圖4－22所示定位方案。各定位元件限制了幾個方43（2）組合定位時重復定位現(xiàn)象的消除方法：1）使定位元件沿某一坐標軸可移動，來消除其限制沿該坐標軸移動方向自由度的作用。如：（2）組合定位時重復定位現(xiàn)象的消除方法：442）采用自位支承結構，消除定位元件限制繞某個（或兩個）坐標軸轉動方向自由度的作用。3）變定位元件的結構形式。把短圓柱銷改為削邊圓柱定位銷是最典型的例子。2）采用自位支承結構，消除定位元件限制繞某個（或兩個）坐標軸45例4—2分析在車床上用前后頂尖定位軸類工件的定位方案（圖424）。解：單個固定頂尖定位頂尖孔能限制工件三個方向自由度，若車床后頂尖也是固定的話，則也要限制工件三個方向自由度。這樣，固定前、后頂尖組合起來共限制六個（3＋3）自由度。但它們組合起來只能限制工件五個方向自由度（即歹方向自由度無法限制），因此有重復定位現(xiàn)象，y移動方向重復定位。所以車床的后頂尖做成沿y軸可移動的。例4—2分析在車床上用前后頂尖定位軸類工件的定位方案（46（3）幾種不同組合形式的定位分析1）一個平面和二個與其垂直的孔的組合 在箱體、連桿、蓋板等類零件加工中，常采用這種組合定位，俗稱“一面二孔”定位。一面二孔定位時所用的定位元件是：平面采用支承板，二孔采用定位銷，故又稱為“一面兩銷”。（3）幾種不同組合形式的定位分析47這種情況下的兩圓柱銷重復限制了沿x方向的移動自由度，屬于過定位。解決這一問題的方式有兩種：①減小銷2的直徑，以補償孔、銷的中心距偏差。②將銷2做成削邊銷。這種情況下的兩圓柱銷重復限制了沿x方向的移動自由度，屬于過定482）一個平面和二個與其垂直的外圓柱面的組合 工件在垂直平面定位后，再將工件左端用圓孔或v形塊定位，工件右端外圓所用的v形塊必須做成浮動結構，使其只能限制工件一個自由度，否則就會出現(xiàn)過定位。2）一個平面和二個與其垂直的外圓柱面的組合493）一個孔和一個平行于孔中心線的平面的組合。 需以大孔及底面定位，加工兩小孔。3）一個孔和一個平行于孔中心線的平面的組合。50第三節(jié)定位誤差的計算一、基準的概念 所謂基準就是零件上用來確定點、線、面位置時，作為參考的其他的點、線、面。根據(jù)基準的功用不同，可分為設計基準和工藝基準。1）設計基準是在零件圖上，確定點、線、面位置的基準，設計基準是由該零件在產(chǎn)品結構中的功用所決定的。2）工藝基準是在加工和裝配中使用的基準，按照用途不同又可分為：定位基準：在加工中使工件在機床夾具上占有正確位置所采用的基準。第三節(jié)定位誤差的計算51三、定位誤差及其產(chǎn)生原因 設計基準在工序尺寸方向上的最大位置變動量，稱為定位誤差，以△dw表示。下面討論產(chǎn)生定位誤差的原因：1、定位基準與設計基準不重合產(chǎn)生的定位誤差將定位基準到設計基準間的尺寸稱為聯(lián)系尺寸，則基準不重合誤差就等于聯(lián)系尺寸的公差。三、定位誤差及其產(chǎn)生原因522、定位副制造不準確產(chǎn)生的基準位移誤差 這種由于定位副制造不準確引起的定位誤差，稱為“基準位移誤差”，用Δjw表示。2、定位副制造不準確產(chǎn)生的基準位移誤差53

1、工件以圓柱孔在心軸（或定位銷）上定位

此時假設孔中心線和軸心線合，即設計基準和定位基準重合，

(1)圓孔與定位銷單邊接觸時，此時心軸水平放置。

1、工件以圓柱孔在心軸（或定位銷）上定位

此時54（2）心軸與工件內孔任意邊接觸（此時心軸垂直放置。）（2）心軸與工件內孔任意邊接觸（此時心軸垂直放置。）55四、定位誤差的計算 通常，定位誤差可按下述方法進行分析計算：一是先分別求出基準位移誤差和基準不重合誤差，再求出其在加工尺寸方向上的代數(shù)和，即△dw＝△jb+△jw；二是按最不利情況，確定一批工件設計基準的兩個極限位置，再根據(jù)幾何關系求出此二位置的距離，并將其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位誤差。四、定位誤差的計算561、工件以外圓柱面定位

當工件以外圓柱面定位時，通常采用V形塊作定位元件

1、工件以外圓柱面定位

當工件以外圓柱面定位時，通常采用V形57(A)

要求保證上母線到加工面尺寸H1，即設計基準為B；

(A)

要求保證上母線到加工面尺寸H1，即設計基準為B；58第四章-機床夾具原理與設計課件59要求保證下母線到加工面尺寸H2，即設計基準為C；

要求保證下母線到加工面尺寸H2，即設計基準為C；60第四章-機床夾具原理與設計課件61要求保證軸心線到加工面尺寸H3，即設計基準為O。

要求保證軸心線到加工面尺寸H3，即設計基準為O。62第四章-機床夾具原理與設計課件632、工件以圓柱孔在心軸（或定位銷）上定位工件的圓柱孔與定位元件以不同配合定位時，所產(chǎn)生的定位誤差是不同的，現(xiàn)以下面幾種情況分別敘述。（1）工件以圓柱孔在過盈配合心軸上定位 因為過盈配合時，定位元件與工件定位孔之間無間隙，所以定位基準的位移量為零，即Δjw＝0。2、工件以圓柱孔在心軸（或定位銷）上定位工件的圓柱孔與定位元64假設:D為工件孔直徑,d0為定位心軸直徑,d1為工件外圓直徑.1）當工序基準與定位基準重合，如圖a所示，保證工序尺寸A,則定位誤差

△dw＝△jb＝0假設:D為工件孔直徑,d0為定位心軸直徑,d1為工件外圓直徑652）當工序基準為工件定位孔的母線，如圖b所示，保證工序尺寸B或B′，則定位誤差2）當工序基準為工件定位孔的母線，如圖b所示，保證工序尺寸B663）當工序基準為工件外圓母線，如圖6-31c所示，保證工序尺寸C或C′，則定位誤差3）當工序基準為工件外圓母線，如圖6-31c所示，保證工序尺67（2）工件以圓柱孔在間隙配合的圓柱心軸上定位 由于孔與心軸的接觸情況不同，以及工序基 準不同，便有不同的計算結果。 當工件在水平放置的心軸上定位，由于工件自重的作用，使工件孔與心軸的上母線單邊接觸。由于定位元件與工件孔的制造誤差，將產(chǎn)生定位基準位移誤差，即：（2）工件以圓柱孔在間隙配合的圓柱心軸上定位 由于孔與68當工序基準為孔中心時，見圖a，即保證尺寸A時，△jb＝0，則當工序基準為孔中心時，見圖a，即保證尺寸A時，△jb＝0，則69當工序基準為定位孔下母線時，見圖b，即保證尺寸B時，則當工序基準為定位孔下母線時，見圖b，即保證尺寸B時，則703)當工序基準為工件外圓母線時,即保證尺寸C,則3)當工序基準為工件外圓母線時,即保證尺寸C,則71例4－4有一批如圖4－37所示的工件，mm外圓，mm內孔和兩端面均已加工合格，并保證外圓對內孔的同軸度誤差在T(e)=0.015mm范圍內。今按圖示的定位方案，用mm心軸定位，在立式銑床上用頂尖頂住心軸，銑寬為mm的鍵槽。除槽寬要求外，還應滿足下列要求：1）槽的軸向位置尺寸2）槽底位置尺寸3）槽兩側面對50外圓軸線的對稱度公差T(c)＝0.06mm。試分析計算定位誤差。例4－4有一批如圖4－37所示的工件，72第四章-機床夾具原理與設計課件73第四章-機床夾具原理與設計課件74工件的夾緊

一、夾緊裝置1、夾緊裝置的組成 夾緊裝置由力源裝置、中間傳力機構和夾緊元件三大部分組成。工件的夾緊

一、夾緊裝置75第四章-機床夾具原理與設計課件76中間傳力機構是介于力源和夾緊元件之間傳遞力的機構，如圖中的杠桿2。它的作用：1）改變作用力的方向；2）改變作用力的大小，通常是起增力作用；3）使夾緊實現(xiàn)自鎖，保證力源提供的原始力消失后，仍能可靠地夾緊工件。中間傳力機構是介于力源和夾緊元件之間傳遞力的機構，如圖中的杠773、夾緊元件夾緊元件是最終執(zhí)行元件，與工件直接接觸完成夾緊作用，如圖中的壓板3。1）夾緊時不能破壞工件定位后獲得的正確位置；2）夾緊力大小要合適，既要保證工件在加工過程中不移動、不轉動、不振動，又不能使工件產(chǎn)生變形或損傷工件表面；3）夾緊動作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全；4）結構緊湊，易于制造與維修。3、夾緊元件78二、夾緊力確定原則 夾緊力方向、作用點和力的大小三個要素的確定。1、夾緊力方向的確定夾緊力的作用方向應垂直于主要定位基準面二、夾緊力確定原則79第四章-機床夾具原理與設計課件80夾緊力作用方向應使所需夾緊力最小 (最理想的夾緊力的作用方向是與重力、切削力方向一致)夾緊力作用方向應使所需夾緊力最小81夾緊力作用方向應使工件變形盡可能小夾緊力作用方向應使工件變形盡可能小822、夾緊力的作用點的選擇 夾緊力的作用點應落在支承元件或幾個支承元件形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內。2、夾緊力的作用點的選擇83第四章-機床夾具原理與設計課件84夾緊力的作用點應落在工件剛度較好的部位。這一原則對剛性差的工件特別重要。夾緊力的作用點應落在工件剛度較好的部位。這一原則對剛性差的工85夾緊力作用點應盡可能靠近加工面，這可減小切削力對夾緊點的力矩，從而減輕工件振動。夾緊力作用點應盡可能靠近加工面，這可減小切削力對夾緊點的力矩86第四章-機床夾具原理與設計課件873、夾緊力的大小 夾緊力的大小可根據(jù)切削力、工件重力的大小、方向和相互位置關系具體計算。3、夾緊力的大小88典型夾緊機構

下面就分別介紹幾種典型的夾緊機構。一、斜楔夾緊機構 斜楔主要是利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的，即起楔緊作用。典型夾緊機構

下面就分別介紹幾種典型的夾緊機構。89第四章-機床夾具原理與設計課件90第四章-機床夾具原理與設計課件91第四章-機床夾具原理與設計課件92 所謂自鎖，就是當外加的夾緊力Fp一旦消失或撤除后，夾緊機構在摩擦力的作用下，仍能保持其處于夾緊狀態(tài)而不松開。 所謂自鎖，就是當外加的夾緊力Fp一旦消失或撤除后，夾緊機構93第四章-機床夾具原理與設計課件942、斜楔的特點(1)自鎖性斜楔的斜度一般取110，即斜角α＝5°～7°左右，2、斜楔的特點95（2）增力作用α越小，增力作用越大。（3）夾緊行程較小當a越小，自鎖性能越好，但夾緊行程將變小。（2）增力作用α越小，增力作用越大。963、斜楔夾緊機構的適用范圍手動斜楔夾緊機構在夾緊工件時，費時費力效率極低，實際上很少采用。大多數(shù)情況下是斜楔與其它元件或機構組合起來使用。3、斜楔夾緊機構的適用范圍手動斜楔夾緊機構在夾緊工件時97二、螺旋夾緊機構 采用螺桿直接壓緊工件。在夾具體上裝有螺母2，螺桿1在螺母2中轉動而起夾緊作用。壓塊4是防止在夾緊時螺桿帶動工件轉動，避免螺桿頭部直接與工件接觸而造成壓痕，并可增大夾緊力作用面積，使夾緊更為可靠。二、螺旋夾緊機構98第四章-機床夾具原理與設計課件99三、偏心夾緊機構用偏心件直接或間接夾緊工件的機構，稱偏心夾緊機構。偏心件一般有圓偏心和偏心軸偏心兩種。偏心夾緊機構夾緊迅速，但夾緊力及夾緊行程不大，自鎖性能較差，一般應用在夾緊力及行程都較小的場合。三、偏心夾緊機構100第四章-機床夾具原理與設計課件101四、夾緊動力源裝置1、氣動夾緊四、夾緊動力源裝置102第四章-機床夾具原理與設計課件1032、液壓夾緊液壓夾緊用高壓油產(chǎn)生動力，工作原理及結構與氣動夾緊相似。液壓夾緊相比氣動夾緊另有其本身的優(yōu)點：（1）工作壓力高（可達5～6.5MPa），比氣壓高出十余倍，故液壓缸尺寸比氣缸小得多：因傳動力大，通常不需增力機構，使夾具結構簡單、緊湊。（2）油液不可壓縮，因此夾緊剛性大、工作平穩(wěn)、夾緊可靠。（3）噪聲小，勞動條件好。液壓夾緊特別適用于重力切削或加工大型工件時的多處夾緊。2、液壓夾緊1043、氣—液壓組合夾緊3、氣—液壓組合夾緊105第四章機床夾具原理與設計工件的定位和夾緊是工件裝夾的兩個過程。為了保證工件被加工表面的技術要求，必須使工件相對刀具和機床處于一個正確的加工位置。在使用夾具的情況下，就要使工件能在夾具中占據(jù)一正確位置，這就是工件的定位問題。在工件定位以后，為了保證工件在切削力作用下保持既定位置不變，這就需要將工件在既定位置上夾緊。第四章機床夾具原理與設計工件的定位和夾緊是工件裝夾的兩個106一、工件的裝夾方法總之，確定工件在機床或夾具中占有準確加工位置的過程叫定位；在工件定位后用外力將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作叫夾緊。一、工件的裝夾方法107機床上的裝夾方法主要有兩種：（1）用找正法裝夾工件（2）用夾具裝夾工件機床上的裝夾方法主要有兩種：108第四章-機床夾具原理與設計課件109第四章-機床夾具原理與設計課件110二、機床夾具的工作原理1）使工件在夾具中占有正確的加工位置。2）使夾具相對于機床保證有準確的相對位置3）使刀具相對于定位元件調整到準確位置。二、機床夾具的工作原理111三、夾具的分類與組成機床夾具按通用性程度分類：（1）機床附件類夾具（2）可調夾具（3）隨行夾具（4）組合夾具（5）專用夾具三、夾具的分類與組成112第四章-機床夾具原理與設計課件113第四章-機床夾具原理與設計課件1142、夾具的組成：（1）定位元件（2）夾緊裝置（3）對刀元件（4）導引元件（5）聯(lián)接元件（6）夾具體（7）其它裝置2、夾具的組成：115－、工件的自由度

－個尚未定位的工件，其位置是不確定的，它有六個自由度。定位的實質就是消除工件的自由度。

－、工件的自由度

－個尚未定位的工件，其位置是不確定的，它有116二、六點定位原理 工件在空間直角坐標系中有六個自由度，在夾具中用六個定位支承點限制六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定。這種用適當分布的六個支承點限制工件六個自由度的法則，稱為六點定位原理。二、六點定位原理117第四章-機床夾具原理與設計課件118三、完全定位、不完全定位、欠定位和過定位 工件的六個自由度都被限制的定位稱完全定位。是否所有的工件在夾具中都必須完全定位，則需根據(jù)工件的具體加工要求決定。如圖工件上銑鍵槽，a圖沿X、Y、Z軸的移動及轉動都有尺寸要求，則工件在夾具體上必須將六個自由度完全限制，即“完全定位”。三、完全定位、不完全定位、欠定位和過定位119第四章-機床夾具原理與設計課件120 但若鍵槽為圖b所示的通槽時，則X軸向沒有尺寸要求，沿X的移動自由度不必限制，只要限制其余五個自由度，這種允許某個自由度不限制的定位稱為“不完全定位”，它不影響工件的加工尺寸。 但若鍵槽為圖b所示的通槽時，則X軸向沒有尺寸要求，沿X的121 但如果工件定位點少于應限制的自由度，造成工件加工尺寸的誤差，即定位不足而影響 加工是“欠定位”現(xiàn)象。欠定位在生產(chǎn)實際中是不允許的。 工件的某個自由度被重復限制，即重復定位，這就是“過定位”現(xiàn)象。過定位的結果使工件位置不確定，引起工件裝夾不穩(wěn)定、變形等不良情況。在實際加工中，一般是不能允許的， 但如果工件定位點少于應限制的自由度，造成工件加工尺寸的誤122第四章-機床夾具原理與設計課件123消除過定位及其干涉有兩種途徑：其一是改變定位元件的結構，以減少轉化支撐點的數(shù)目，消除被重復限制的自由度。如生產(chǎn)中常用的一面兩銷定位方案，其中一銷為削邊銷，其限制的自由度數(shù)目由原來的2個減少為1個。其二是提高工件定位基面之間及夾具定位元件工作表面之間的位置精度，以消除過定位引起的干涉。消除過定位及其干涉有兩種途徑：124 在機械加工中，一些特殊工件結構的定位，其過定位是不可避免的，例如，在插齒機上加工齒輪，若齒坯加工過程中已作了內孔與端面的位置要求，則過定位的干涉就不那么明顯，因此也就允許“過定位”存在。

在機械加工中，一些特殊工件結構的定位，其過定位是不可避免125第四章-機床夾具原理與設計課件126 綜上所述，工件的定位應根據(jù)加工尺寸要求確定應限制的自由度數(shù)。當加工要求限制的自由度而沒有被限制是“欠定位”，是不允許的。 綜上所述，工件的定位應根據(jù)加工尺寸要求確定應限制的自由度127當某個自由度被重復限制是“過定位”，過定位一般是不允許的，但當工件定位面精度較高，位置已有保證時，過定位往往可提高剛性，也是允許的。當某個自由度被重復限制是“過定位”，過定位一般是不允許的，但128值得注意的是，所限制自由度少于六個時也可能是過定位，但不一定是欠定位。若支承點分布不合理，欠定位、過定位可能同時出現(xiàn)。

值得注意的是，所限制自由度少于六個時也可能是過定位，但不一定129第二節(jié)

常用定位方法及定位元件

前面所述是工件定位的基本原則。在實際生產(chǎn)時，工件定位的支承件是一定形狀的幾何體，根據(jù)工件定位基面的不同，采用的定位支承形狀不同，這些支承件就稱為定位元件。

第二節(jié)常用定位方法及定位元件前面所述是工件定位的基本原則130一、工件以平面定位時的定位元件1、固定支承固定支承有支承釘和支承板兩種型式，一、工件以平面定位時的定位元件131第四章-機床夾具原理與設計課件132需要經(jīng)常更換的支承釘應加襯套。

需要經(jīng)常更換的支承釘應加襯套。1332、可調支承

在工件定位過程中，支承釘?shù)母叨刃枵{整時，應采用可調支承。

2、可調支承

在工件定位過程中，支承釘?shù)母叨刃枵{整時，應采1343、自位支承（浮動支承） 在工件定位過程中，能自動調整位置的支承稱為自位支承，或稱浮動支承。 這類支承的工作特點：支承點的位置能隨著工件定位基面位置的變動而自動調整，但其作用相當于一個固定支承，只限制了工件的一個自由度。

3、自位支承（浮動支承）135第四章-機床夾具原理與設計課件136二、工件以圓孔定位時的定位元件

1、圓柱銷（定位銷）

二、工件以圓孔定位時的定位元件

1、圓柱銷（定位銷）

1372、圓柱心軸

2、圓柱心軸138第四章-機床夾具原理與設計課件1393、圓錐銷

3、圓錐銷

1404、圓錐心軸（小錐度心軸）

4、圓錐心軸（小錐度心軸）

141三、工件以外圓柱面定位時的定位元件

1、V形塊

三、工件以外圓柱面定位時的定位元件

1、V形塊

1422、定位套

2、定位套1433、半圓套

下面的半圓套是定位元件，上面的半圓套起夾緊作用。這種定位方式主要用于大型軸類零件及不便于軸向裝夾的零件。

3、半圓套

下面的半圓套是定位元件，上面的半圓套起夾緊作用。1444、圓錐套

常用的反頂尖，由頂尖體1、螺釘2和圓錐套3組成

4、圓錐套

常用的反頂尖，由頂尖體1、螺釘2和圓錐套3組成

145四、組合定位分析ˉ實際生產(chǎn)中工件的形狀千變萬化各不相同，往往不能用單一定位元件定位單個表面就可解決定位問題的，而是要用幾個定位元件組合起來同時定位工件的幾個定位面。因此一個工件在夾具中的定位，實質上就是把前面介紹的各種定位元件作不同組合來定位工件相應的幾個定位面，以達到工件在夾具中的定位要求，這種定位分析就是組合定位分析。四、組合定位分析146（1）組合定位分析要點1）幾個定位元件組合起來定位一個工件相應的幾個定位面，該組合定位元件能限制工件的自由度總數(shù)等于各個定位元件單獨定位各自相應定位面時所能限制自由度的數(shù)目之和，不會因組合后而發(fā)生數(shù)量上的變化，但它們限制了哪些方向的自由度卻會隨不同組合情況而改變。2）組合定位中，定位元件在單獨定位某定位面時原起限制工件移動自由度的作用可能會轉化成起限制工件轉動自由度的作用。但一旦轉化后，該定位元件就不再起原來限制工件移動自由度的作用了。（1）組合定位分析要點147例4—1分析圖4－22所示定位方案。各定位元件限制了幾個方向自由度？按圖示坐標系限制了哪幾個方向的自由度？有無重復定位現(xiàn)象？

按圖示坐標系，短v形塊1限制X、Z移動方向自由度，短v形塊2與之組合起限制X、Z轉動方向自由度的作用，即v形塊2由單獨定位時限制兩個移動自由度轉化成限制工件兩個轉動自由度。也可以把固定短v形塊1，2組合來視為一個長v形塊，用它來定位長圓柱體，共限制X、Z移動、轉動四個方向自由度。兩種分析是等同的。固定短v形塊3限制了Y移動和轉動方向自由度，其中單獨定位時限制Z移動方向自由度的作用在組合定位時轉化成限制Y轉動方向自由度的作用。這是一個完全定位，沒有重復定位現(xiàn)象。例4—1分析圖4－22所示定位方案。各定位元件限制了幾個方148（2）組合定位時重復定位現(xiàn)象的消除方法：1）使定位元件沿某一坐標軸可移動，來消除其限制沿該坐標軸移動方向自由度的作用。如：（2）組合定位時重復定位現(xiàn)象的消除方法：1492）采用自位支承結構，消除定位元件限制繞某個（或兩個）坐標軸轉動方向自由度的作用。3）變定位元件的結構形式。把短圓柱銷改為削邊圓柱定位銷是最典型的例子。2）采用自位支承結構，消除定位元件限制繞某個（或兩個）坐標軸150例4—2分析在車床上用前后頂尖定位軸類工件的定位方案（圖424）。解：單個固定頂尖定位頂尖孔能限制工件三個方向自由度，若車床后頂尖也是固定的話，則也要限制工件三個方向自由度。這樣，固定前、后頂尖組合起來共限制六個（3＋3）自由度。但它們組合起來只能限制工件五個方向自由度（即歹方向自由度無法限制），因此有重復定位現(xiàn)象，y移動方向重復定位。所以車床的后頂尖做成沿y軸可移動的。例4—2分析在車床上用前后頂尖定位軸類工件的定位方案（151（3）幾種不同組合形式的定位分析1）一個平面和二個與其垂直的孔的組合 在箱體、連桿、蓋板等類零件加工中，常采用這種組合定位，俗稱“一面二孔”定位。一面二孔定位時所用的定位元件是：平面采用支承板，二孔采用定位銷，故又稱為“一面兩銷”。（3）幾種不同組合形式的定位分析152這種情況下的兩圓柱銷重復限制了沿x方向的移動自由度，屬于過定位。解決這一問題的方式有兩種：①減小銷2的直徑，以補償孔、銷的中心距偏差。②將銷2做成削邊銷。這種情況下的兩圓柱銷重復限制了沿x方向的移動自由度，屬于過定1532）一個平面和二個與其垂直的外圓柱面的組合 工件在垂直平面定位后，再將工件左端用圓孔或v形塊定位，工件右端外圓所用的v形塊必須做成浮動結構，使其只能限制工件一個自由度，否則就會出現(xiàn)過定位。2）一個平面和二個與其垂直的外圓柱面的組合1543）一個孔和一個平行于孔中心線的平面的組合。 需以大孔及底面定位，加工兩小孔。3）一個孔和一個平行于孔中心線的平面的組合。155第三節(jié)定位誤差的計算一、基準的概念 所謂基準就是零件上用來確定點、線、面位置時，作為參考的其他的點、線、面。根據(jù)基準的功用不同，可分為設計基準和工藝基準。1）設計基準是在零件圖上，確定點、線、面位置的基準，設計基準是由該零件在產(chǎn)品結構中的功用所決定的。2）工藝基準是在加工和裝配中使用的基準，按照用途不同又可分為：定位基準：在加工中使工件在機床夾具上占有正確位置所采用的基準。第三節(jié)定位誤差的計算156三、定位誤差及其產(chǎn)生原因 設計基準在工序尺寸方向上的最大位置變動量，稱為定位誤差，以△dw表示。下面討論產(chǎn)生定位誤差的原因：1、定位基準與設計基準不重合產(chǎn)生的定位誤差將定位基準到設計基準間的尺寸稱為聯(lián)系尺寸，則基準不重合誤差就等于聯(lián)系尺寸的公差。三、定位誤差及其產(chǎn)生原因1572、定位副制造不準確產(chǎn)生的基準位移誤差 這種由于定位副制造不準確引起的定位誤差，稱為“基準位移誤差”，用Δjw表示。2、定位副制造不準確產(chǎn)生的基準位移誤差158

1、工件以圓柱孔在心軸（或定位銷）上定位

此時假設孔中心線和軸心線合，即設計基準和定位基準重合，

(1)圓孔與定位銷單邊接觸時，此時心軸水平放置。

1、工件以圓柱孔在心軸（或定位銷）上定位

此時159（2）心軸與工件內孔任意邊接觸（此時心軸垂直放置。）（2）心軸與工件內孔任意邊接觸（此時心軸垂直放置。）160四、定位誤差的計算 通常，定位誤差可按下述方法進行分析計算：一是先分別求出基準位移誤差和基準不重合誤差，再求出其在加工尺寸方向上的代數(shù)和，即△dw＝△jb+△jw；二是按最不利情況，確定一批工件設計基準的兩個極限位置，再根據(jù)幾何關系求出此二位置的距離，并將其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位誤差。四、定位誤差的計算1611、工件以外圓柱面定位

當工件以外圓柱面定位時，通常采用V形塊作定位元件

1、工件以外圓柱面定位

當工件以外圓柱面定位時，通常采用V形162(A)

要求保證上母線到加工面尺寸H1，即設計基準為B；

(A)

要求保證上母線到加工面尺寸H1，即設計基準為B；163第四章-機床夾具原理與設計課件164要求保證下母線到加工面尺寸H2，即設計基準為C；

要求保證下母線到加工面尺寸H2，即設計基準為C；165第四章-機床夾具原理與設計課件166要求保證軸心線到加工面尺寸H3，即設計基準為O。

要求保證軸心線到加工面尺寸H3，即設計基準為O。167第四章-機床夾具原理與設計課件1682、工件以圓柱孔在心軸（或定位銷）上定位工件的圓柱孔與定位元件以不同配合定位時，所產(chǎn)生的定位誤差是不同的，現(xiàn)以下面幾種情況分別敘述。（1）工件以圓柱孔在過盈配合心軸上定位 因為過盈配合時，定位元件與工件定位孔之間無間隙，所以定位基準的位移量為零，即Δjw＝0。2、工件以圓柱孔在心軸（或定位銷）上定位工件的圓柱孔與定位元169假設:D為工件孔直徑,d0為定位心軸直徑,d1為工件外圓直徑.1）當工序基準與定位基準重合，如圖a所示，保證工序尺寸A,則定位誤差

△dw＝△jb＝0假設:D為工件孔直徑,d0為定位心軸直徑,d1為工件外圓直徑1702）當工序基準為工件定位孔的母線，如圖b所示，保證工序尺寸B或B′，則定位誤差2）當工序基準為工件定位孔的母線，如圖b所示，保證工序尺寸B1713）當工序基準為工件外圓母線，如圖6-31c所示，保證工序尺寸C或C′，則定位誤差3）當工序基準為工件外圓母線，如圖6-31c所示，保證工序尺172（2）工件以圓柱孔在間隙配合的圓柱心軸上定位 由于孔與心軸的接觸情況不同，以及工序基 準不同，便有不同的計算結果。 當工件在水平放置的心軸上定位，由于工件自重的作用，使工件孔與心軸的上母線單邊接觸。由于定位元件與工件孔的制造誤差，將產(chǎn)生定位基準位移誤差，即：（2）工件以圓柱孔在間隙配合的圓柱心軸上定位 由于孔與173當工序基準為孔中心時，見圖a，即保證尺寸A時，△jb＝0，則當工序基準為孔中心時，見圖a，即保證尺寸A時，△jb＝0，則174當工序基準為定位孔下母線時，見圖b，即保證尺寸B時，則當工序基準為定位孔下母線時，見圖b，即保證尺寸B時，則1753)當工序基準為工件外圓母線時,即保證尺寸C,則3)當工序基準為工件外圓母線時,即保證尺寸C,則176例4－4有一批如圖4－37所示的工件，mm外圓，mm內孔和兩端面均已加工合格，并保證外圓對內孔的同軸度誤差在T(e)=0.015mm范圍內。今按圖示的定位方案，用mm心軸定位，在立式銑床上用頂尖頂住心軸，銑寬為mm的鍵槽。除槽寬要求外，還應滿足下列要求：1）槽的軸向位置尺寸2）槽底位置尺寸3）槽兩側面對50外圓軸線的對稱度公差T(c)＝0.06mm。試分析計算定位誤差。例4－4有一批如圖4－37所示的工件，177第四章-機床夾具原理與設計課件178第四章-機床夾具原理與設計課件179工件的夾緊

一、夾緊裝置1、夾緊裝置的組成 夾緊裝置由力源裝置、中間傳力機構和夾緊元件三大部分組成。工件的夾緊

一、夾緊裝置180第四章-機床夾具原理與設計課件181中間傳力機構是介于力源和夾緊元件之間傳遞力的機構，如圖中的杠桿2。它的作用：1）改變作用力的方向；2）改變作用力的大小，通常是起增力作用；3）使夾緊實現(xiàn)自鎖，保證力源提供的原始力消失后，仍能可靠地夾緊工件。中間傳力機構是介于力源和夾緊元件之間傳遞力的機構，如圖中的杠1823、夾緊元件夾緊元件是最