2.1 熟悉工件定位知识 2.1.1工件装夹概述 1．工件的装夹 在机械加工过程中，为了保证加工精度，在加工前，应确定工件在机床上的位置，并固定好，以接受加工或检测。将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程”，称为装夹。 工件的安装包含了两个方面的内容： 定位确定工件在机床上或夹具中正确位置的过程，称为定位。 夹紧工件定位后将其固定，使其在加工中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。 2．机床夹具 能方便地让工件在机床上定位、夹紧和引导刀具工艺装备，称为夹具。利用夹具定位、夹紧工件，具有操作迅速方便，定位精度较高、稳定，生产率较高的特点。 夹具预先在机床上已调整好位置，工件通过夹具提供的定位装置定位，可在机床确立正确的位置。还可通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。在使用夹具的情况下，工件与机床、刀具之间的相互位置精度由夹具保证。机床、夹具、刀具和工件所构成的工艺系统在加工中保持正确的位置，从而保证工序的加工精度。 夹具一般由夹具体、定位元件、夹紧装置、对刀或导向装置、连接元件等组成。夹具体是机床夹具的基础；定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置；夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢；工件对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置；连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。 2.1.2工件的定位基本原理 1．工件六点定位原理 一个尚未定位的工件，其空间位置是不确定的，均有六个自由度，如图2-1-1a所示，即沿空间坐标轴X、Y、Z三个方向的移动和绕这三个坐标轴的转动分别以、、；和、、表示。 定位，就是限制自由度。 如图2-1-1b所示的长方体工件，欲使其完全定位，可以设置六个固定点，工件的三个面分别与这些点保持接触，在其底面设置三个不共线的点1、2、3（构成一个面），限制工件的三个自由度：、、；侧面设置两个点4、5（成一条线），限制了、两个自由度；端面设置一个点6，限制自由度。于是工件的六个自由度便都被限制了。这些用来限制工件自由度的固定点，称为定位支承点，简称支承点。 用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则，称为六点定位原理。 在应用“六点定位原理”分析工件的定位时，应注意：定位支承点与工件定位基准面接触，才能起到限制工件自由度的作用。一个定位支承点仅限制一个自由度。 2．工件定位中的几种情况 ⑴完全定位 工件的六个自由度全部被限制的定位，称为完全定位。当工件在x、y、z三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。 如图2-1-2所示的工件，要求铣削工件上表面和铣削槽宽为40mm的槽。为了保证上表面与底面的平行度，必须限制、、三个自由度；为了保证槽侧面相对前后对称面的对称度要求，必须限制、两个自由度；由于所铣的槽不是通槽，在X方向上，槽有位置要求，所以必须限制移动的自由度。为此，应对工件采用完全定位的方式，可参考图2-1-1进行六点定位。 ⑵不完全定位
机械加工中工装夹具的定位设计探析 发表时间：2019-04-09T16:14:25.097Z 来源：《信息技术时代》2018年8期作者：张洪瑞 [导读] 机械加工工件夹具的作用是确保工件的某些基准面能够和夹具定位元件得到良好对接，从而精准调控 （齐齐哈尔工程学院，黑龙江齐齐哈尔 161000） 摘要：机械加工工件夹具的作用是确保工件的某些基准面能够和夹具定位元件得到良好对接，从而精准调控工件的自由度。本文对机械加工定位基准进行了介绍，从多个角度阐述了工装夹具的定位设计，具有一定参考价值。 关键词：机械加工；工装夹具；定位设计 1.机械加工定位基准的分类 定位基准的选择对机械加工有很大的影响，它直接影响零件表面位置的大小和精度，同时还对加工工艺和夹具的结构有很大的联系。所以，加强对定位基准选择的重视程度是很有必要的。在机械制造中，参考是指生产几何元素来确定线表面之间的关系。划分标准的作用和应用，参考文献包括两部分的设计和过程。其中，设计基准是指参考模式的设计，指的是轴或孔的中心线对称零件中心面。在定位基准的选择过程中，一定要充分的考虑工件加工的要求，避免由于定位基准选择不合理而影响后期加工的过程，尤其是工件自由度的控制，所以说选择一个合理的定位基准对工件加工是非常重要的。 2.工件装夹与夹具设计的基本原理 不同的工件在设计和加工的时候其加工工艺存在诸多差异，所以在加工之前需要选择相应的工具装夹方式，并且选择相应的夹具，从而保证工件加工的顺利进行。而不同工件在装夹的时候需要不同的夹具，这就涉及到夹具的加工和设计，夹具在设计的时候需要多方面考虑，不仅要考虑到夹具在使用过程中可能出现的多种问题，还需要考虑到夹具的适用性，一般来说，一个夹具可以用来多种类似工件的装夹，这样一来不仅可以保证工件加工的顺利进行，还能有效的降低夹具加工的成本。夹具在设计的时候需要遵循下面几个基本原理：第一，夹具是根据加工工件来进行设计的，而且不是设计出夹具来选择可以使用的工件;第二，在使用的时候要保证工件、夹具以及设备三者都可以相互固定，这样才能保证加工出的工件具有相应的功能和性质。 由此可见，夹具在设计的时候需要全方面的进行考虑，从而保证工件、夹具以及设备三者的相互匹配。 在正常使用的时候，夹具对工件进行固定和定位之后，需要保证工件不会在加工过程中发生较大的位置偏移，这会影响工件的精度，甚至影响工件的其他功能。所以说，对工件进行定位的时候一定要保证定位的精度，从而保证工件加工的精度。工件在定位的过程中也需要遵循定位原理，尤其是最基本的定位原理和方法，这样才能避免由于定位存在问题而影响后期工件加工的精度。工件定位最基本的定位方式是六自由度定位法，一个工件在空间有六个自由度，即前、后、左、右、上和下，是指工件在空间中有六个方向可以移动，要保证工件在加工过程中不会发生移动和偏移，就需要对工件的六个自由度进行限制，但是一般来说不会对工件的六个自由度都进行限制，这样会导致工件的过定位，不仅增加了定位的难度，而且浪费了大量的定位元件，所以在实际加工的过程中需要结合实际加工情况选择性的定位，从而保证工件加工的精度。 3.机械加工的辅助基准 在工件定位的过程中，要想提高加工表面位置的精准度，通常情况下会选择设计基准或者是装配基准，将其当作重要的定位基准。而上述基准都位于零件主要表面。然而，部分零件在加工方面，以装夹方便作为目标，就会人为制造定位基准。而这种不属于零件工作表面的基准，主要是为更好地达到工艺要求，就被称之为辅助基准。除此之外，有部分零件的次要表面受工艺影响，适合作为定位基准，能够有效地增强加工的基准程度与表面的质量，也可以在定位过程中应用，所以，也被认为是辅助基准。 4.工装夹具的定位设计 不同种类的工件在各个加工工序上都或多或少存在差异，因此在加工前期应准确定位加工机床和刀具的工件位置。而在此过程中，工件装夹是十分重要的一步。在实际加工时，以工装夹具做辅助是必不可少的。因此应当对机械加工当中的工装夹具给予相当的重视。 4.1工件定位分析 在工件定位时，首先应确定其所需的精准度，工件的精准度决定了机床上加工工件的精准。而在定位过程中存在三种相对位置:其一，是工件相对夹具的位置;其二，是工件相对机床的位置；其三，是夹具相对机床的位置。其中工件相对机床的位置必须要夹具定位进行辅助。 4.2工件定位夹具的作用 在工件定位结束后，要采用相应的装置保障工件夹具能够将工件牢固夹住。在进行工件加工时，必须保障工件的位置在定位的位置。如果工件的位置出现偏差，将会由于惯性、切削力等问题而导致工件在加工中出现移动、震动等问题，定位的精准性将会大大降低，且工件加工的精准程度也会受到很大影响。 4.3工件夹具定位方式设计 工件夹具定位方式在实际的加工过程中有着重要作用，定位是为了保障工件定位的准确和加工的精准性，因此在工件加工中属于重要的一环。在进行定位之前必须对定位原理有深入、全面的掌握，尤其是几种普遍采用的定位方式更要烂熟于心，以确保面对定位有偏差的情况时可以在最快时间内根据定位误差展开计算并将其调整解决。 5.机床夹具的组成及重要作用 其中定位元件与定位基准接触，保证夹具中的工件可以精确定位，提高定位精度。可以减少辅助工时，提高生产效率应用夹具装夹工件可以快速方便地定位工件，工件不需要划线找正，可以大大缩短辅助工时另外工件装夹后提高了整体刚性，可以增加切削用量，同时可以应用多工位装夹工具，应用高效夹紧机构提高提高生产效率。 6.结语 综上所述，在机械加工技术不断完善与成熟的背景下，对产品加工精度的要求也不断提高。为此，在加工过程中，需要采用可靠性较强的工装夹具，只有这样才能够确保工件加工位置更为精确。
第3章数控加工中工件的定位与装夹 作业 思考与练习题 1、车削薄壁零件如何夹紧工件？ 2、确定工件在夹具中应限制自由度数目的依据是什么？ 3、试简述定位与夹紧之间的关系。 4、采用夹具装夹工件有何优点？ 5、当基准重合原则和基准统一原则发生矛盾时，怎么解决？ 6、什么情况下才需要计算定位误差？ 7、如何理解定位面与定位基准的区别？ 8、车床上装夹轴类零件时，如何找正？ 模拟自测题 一、单项选择题 1、过定位是指定位时，工件的同一（）被多个定位元件重复限制的定位方式。 （A）平面（B）自由度（C）圆柱面（D）方向 2、若工件采取一面两销定位，限制的自由度数目为（） （A）六个（B）二个（C）三个（D）四个 3、在磨一个轴套时，先以内孔为基准磨外圆，再以外圆为基准磨内孔，这是遵循（）的原则。 （A）基准重合（B）基准统一（C）自为基准（D）互为基准 4、采用短圆柱芯轴定位，可限制（）个自由度。 （A）二（B）三（C）四（D）一 5、在下列内容中，不属于工艺基准的是（）。 （A）定位基准（B）测量基准（C）装配基准（D）设计基准 6、（）夹紧机构不仅结构简单，容易制造，而且自锁性能好，夹紧力大，是夹具上用得最多的一种夹紧机构。 （A）斜楔形（B）螺旋（C）偏心（D）铰链 7、精基准是用（）作为定位基准面。 （A）未加工表面（B）复杂表面（C）切削量小的（D）加工后的表面 8、夹紧力的方向应尽量垂直于主要定位基准面，同时应尽量与（）方向一致。 （A）退刀（B）振动（C）换刀（D）切削 9、选择粗基准时，重点考虑如何保证各加工表面（），使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合零件图要求。 （A）对刀方便（B）切削性能好（C）进/退刀方便（D）有足够的余量 10、通常夹具的制造误差应是工件在该工序中允许误差的（）。 （A）1~3倍（B）1/10~1/100 （C）1/3~1/5 （D）同等值 11、铣床上用的分度头和各种虎钳都是（）夹具。 （A）专用（B）通用（C）组合（D）随身 12、决定某种定位方法属几点定位，主要根据（）。 （A）有几个支承点与工件接触（B）工件被消除了几个自由度 （C）工件需要消除几个自由度（D）夹具采用几个定位元件 13、轴类零件加工时，通常采用V形块定位，当采用宽V形块定位时，其限制的自由度数目为（）。
第3章数控加工中工件的定位与装夹 思考与练习题 1、车削薄壁零件如何夹紧工件？（P92） 答：轴向夹紧或增加夹紧力作用点面积。 2、确定工件在夹具中应限制自由度数目的依据是什么？（P75） 答：根据工件加工精度要求。 3、试简述定位与夹紧之间的关系。（P77） 答：任务不同，定位使加工前工件在机床上占有正确的位置，而夹紧则使工件在加工过程中始终保持在原先确定的位置上。两者相辅相成，缺一不可。 4、采用夹具装夹工件有何优点？（P72～73） 答：a. 易于保证工件的加工精度。b. 使用夹具可改变和扩大原机床的功能，实现“一机多用”。c. 使用夹具后，不仅省去划线找正等辅助时间，而且有时还可采用高效率的多件、多位、机动夹紧装置，缩短辅助时间，从而大大提高劳动生产率。 d. 用夹具装夹工件方便、省力、安全。 e. 在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显地降低生产成本。 5、当基准重合原则和基准统一原则发生矛盾时，怎么解决？（P80） 答：以保证工件加工精度为原则，若采用统一定位基准能够保证加工表面的尺寸精度，则应遵循基准统一原则；若不能保证尺寸精度，则应遵循基准重合原则，以免使工序尺寸的实际公差值减小，增加加工难度。 6、什么情况下才需要计算定位误差？（P87） 答：用夹具装夹、调整法加工一批工件的条件下，基准不重合时，需要计算定位误差。若采用试切法加工，不存在定位误差，因而也不需要计算定位误差。 7、如何理解定位面与定位基准的区别？（P75） 答：工件在夹具中的位置是以其定位基面与定位元件的相互接触（配合）来确定的，工件以平面定位时，定位面就是定位基准；工件以内、外圆柱面定位时，定位面是内、外圆柱面，而定位基准则是中心线。 8、车床上装夹轴类零件时，如何找正？（P96） 答：工件外圆上选择相距较远的两点，用百分表找正。
福建省鸿源技工学校课时授课计划 （2013 —2014 学年度第2学期） 课程名称：数控加工工艺学任课教师：王公海章节内容2-2零件的定位与装夹 授课班级12数控授课日期 授课方式讲授作业练习习题册对应部分 掌握夹具的分类、组成和作用，了解各典型夹具的目的要求 结构和功能。 重点难点工件安装的内容、方法 复习题巩固上节课的知识 仪器教具粉笔黑板 审批意见 审批人： 20 年月日 讲授内容和过程方法与指导3.1 机床夹具概述 3.1.1 工件的安装 机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是 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。 工件安装的内容包括： 定位：使工件相对于机床及刀具处于正确的位置。 夹紧：工件定位后，将工件紧固，使工件在加工过程中不发生位置变化。 定位与夹紧的关系：是工件安装中两个有联系的过程，先定位后夹紧， 福建省劳动和社会保障厅制
第页 讲授内容和过程方法与指导安装的方法： 1、用找正法安装： 1)方法： a)把工件直接放在机床工作台上或放在四爪卡盘、机用虎钳等机床附件 中，根据工件的一个或几个表面用划针或指示表找正工件准确位置后再 进行夹紧； b)先按加工要求进行加工面位置的划线工序，然后再按划出的线痕进行 找正实现装夹。 2)特点： a)这类装夹方法劳动强度大、生产效率低、要求工人技术等级高； b)定位精度较低，由于常常需要增加划线工序，所以增加了生产成本； c)只需使用通用性很好的机床附件和工具，因此能适用于加工各种不同 零件的各种表面，特别适合于单件、小批量生产。 2、用夹具装夹安装： 1)工件装在夹具上，不再进行找正，便能直接得到准确加工位置的装夹 方式。 2)特点：避免了找正法划线定位而浪费的工时，还可以避免加工后的工 件的加工误差分散范围扩大，夹装方便。 虎钳装夹 找正法与用夹具装夹工件的对比 设加工工件如上图所示 1、采用找正法装夹工件的步骤： 1)先进行划线，划出槽子的位置； 2)将工件放在立式铣床的工作台上，按划出的线痕进行找正，找正完成 后用压板或虎钳夹紧工件。 3)根据槽子线痕位置调整铣刀相对工件的位置，调整好后才能开始加工。
