第二章工件在夹具中的定位
§2.1 概述
1．定位的概念
本门课研究的是专用夹具，定位就专门研究工件在专用夹具中的定位，而专用夹具加工的是一批工件，所以定位就专门研究一批工件在专用夹具中的定位。
由工艺课中所讲定位的概念来分析：
定位：工件加工前，在机床或夹具中占据某一正确加工位置的过程。
↓
工件加工前，在夹具中占据某一正确加工位置的过程。
↓
指一批工件先后装到夹具中，都能占据一致正确加工位置的过程。
↓一致在坐标系中就是确定
定位：工件加工前，在夹具中占据“确定”、“正确”加工位置的过程。
怎样才算“确定”、“正确”，是本章要讲的主要内容。
2．基准的概念
⑴基准：零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的要素(点、线、面)。
⑵设计基准：在零件图上用以确定点、线、面位置
的基准。由产品设计人员确定。
⑶工序基准：工序图上用以确定被加工表面位置的
基准。查找：首先找到加工面，确定加工面位置的尺寸
就是工序尺寸，其一端指向加工面，另一端指向工序基
准。见图2.1所示键槽为加工面，h、L 、为三个方向
的工序尺寸，三个方向上的中心线为工序基准。工序基
准由工艺人员确定。
⑷定位基准：确定工件在夹具中位置的基准，即与
夹具定位元件接触的工件上的点、线、面。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、对称面的中心线称定位基
准。定位基准由工艺人员确定，是工序图上标“”所
示的基准（定位基准的标注形式见附表1）。
(5) 对刀基准：确定刀具相对夹具（工件）位置的夹
具上的基准，一般选与工件定位基准重合的夹具定位元件上的要素为对刀基准。
3．工件尺寸精度获得的方法
⑴试切法：试切→测量→调刀，反复进行，达到要求，工件单件加工时用。
⑵定尺寸刀具法：由刀具尺寸确定加工要素尺寸。
⑶调整法：事先调整好刀具与工件(夹具)的相对位置，在加工一批工件过程中，刀具位置不变。本门课中涉及尺寸精度获得的方法一般视为调整法。
⑷自动控制法：通过自动控制机床、刀具的运动，
达到尺寸精度的方法。
4．工件的自由度：工件空间位置不确定性的数目。
见图 2.2所示，工件有六个自由度，表示为：
。
5、定位付：把工件定位基面(准)和夹具定位元件
工作面合称定位付，二者重合，称定位付设计、制造
准确，反之称设计、制造不准确。
图2.1 加工键槽的工序图
§2.2 工件定位的基本原理
1．定位基本原理
⑴举例
[例2.1]如图2.3所示在工件上铣通槽，
位方案。
①分析满足加工要求必须限制的自由度，也称理论上应该限制的自由度，简称理限。
保证槽的上下位置要求：必须限制
保证槽的左右位置要求：必须限制
槽宽由定尺寸刀具保证
综合结果：必须限制五个自由度。
②用“定位元件”来限制理论上应该限制的自由度。
在与机床工作台面平行的平面上“合理”布置三个支承钉与工件底面接触，限制了
三个自由度，在与机床进给方向平行的平面上“合理”布置两个支承钉与工件侧面接触，限制了两个自由度，综合结果：限制了五个自由度。
[例2.2]如图2.4所示在工件上铣槽，保证槽在三个方向上的位置要求，试确定定位方案。
①分析满足加工要求必须限制的自由度，也简称理限。
保证槽的上下位置要求：必须限制
保证槽的左右位置要求：必须限制
保证槽的前后位置要求：必须限制
综合结果：必须限制六个自
由度。
②用定位元件来限制理论上应该限制的
自由度。
用长V形块与工件外圆面接触限制
；
用定位支承钉与工件端面接触限制；
用定位销与工件槽面接触限制；
综合结果：限制了。
a)
图2.3 铣槽定位分析
注意问题：
1) 定位元件限制自由度的作用表示它与工件定位面接触，一旦脱离接触就失去限制自由度的作用。
2) 在分析定位元件起定位作用时不考虑外力影响，即要分清定位和夹紧的区别。
[例2.3]如图2.5所示在工件上磨平面，保证h 尺寸
和平行度，理限为：
，
现把工件放在磨床磁性工作台面上吸牢后磨平面，分析实际限制了几个自由度？分析的结果实际仍然限制了三
个自由度：
。
判断工件在某一方向的
自由度是否被限制，唯一的标准是看同一批工件先后定
位后，在该方向上的位置是否一致。 ⑵ 定位基本原理
① 工件在夹具中定位，可以归结为在空间直角坐标系中，用定位元件限制工件自由度的方法来分析；
② 工件定位时，应该限制的自由度数目，主要由工件工序加工要求确定； ③ 一般讲，工件定位所需限制自由度的数目≤6个；
④ 各定位元件限制的自由度原则上不允许重复或干涉(见下面相关内容分析)。 ⑶ 确定：限制了理论上应该限制的自由度，使一批工件定位位置一致。 2．工件定位的几种情况
⑴ 完全定位：工件的6个自由度全部被限制的定位，如图2.4所示。 ⑵ 不完全定位：工件的部分自由度被限制的定位，如图2.3所示。
可见，工件定位采用上面那一种定位方式，主要由工件工序加工要求确定。反过来讲，不管采用上面哪一种定位方式，也都能满足工件加工要求。
⑶ 欠定位：工件定位时，应该限制的自由度没有被全部限制的定位。实际定位时不允许发生。
⑷ 过定位(重复定位)：工件定位时，几个定位元件重复限制工件同一自由度的定位。如图2.6所示，位于同一平面内的四个定位支承钉限制了三个自由度，是否允许，视具体情况而定，若工件定位平面的平面度较高，定位能保证一批工件定位位置一致，允许存在，否则，A 工件与这三个支承钉接触、B 工件与另外三个支承钉接触，造成一批工件定位位置不一致，这种情况就不允许。
3．限制工件自由度数与工件加工要求的关系 从上面几例分析知，一般情况下：
⑴ 保证一个方向上的加工尺寸需要限制1～3个自由度；
⑵ 保证二个方向上的加工尺寸需要限制4～5个自由度； ⑶ 保证三个方向上的加工尺寸需要限制6个自由度。 4．定位元件的合理布置
要求：定位元件的布置应有利于提高工件定位精度和定位的稳定性。
图2.6 过定位分析
图2.5磨平面定位分析
布置原则
(1) 工件平面上布置的三个定位支承钉应相互远离，且不能共线；
(2) 工件窄长面上布置的二个定位支承钉应相互远离，且连线不能垂直三个定位支承钉所在平面；
(3) 防转支承钉应远离工件回转中心布置；
(4) 承受切削力的定位支承钉应布置在正对切削力方向的工件平面上； (5) 工件重心应落在定位元件形成的稳定区域内。
本节重点内容是根据工件工序加工要求，分析出理论上应该限制哪几个自由度。 §2.3定位单个典型表面的定位元件
1．定位平面的定位元件
一般情况下，平面定位时定位基准是平面本身。
常用定位元件
⑴ 标准固定支承钉：如图2.7 所示。
a) 圆头：水平面粗基准定位用[图2.7(a)]；
b) 锯齿头：侧平面粗基准定位用[图2.7(b)]；
c) 平头：较小精基准平面定位用[图2.7(c)]；
(2) 标准可调支承钉：支承高度可调，图 2.8 所示，
从a)→c)，工件从轻→重。
用途
① 毛坯精度不高，而又以粗基准定位时。如图 2.9所示箱体零件， 因H 有△H 误差，当工件第一道工序以图示下平面定位加工上平
面，然后第二道工序再以上平面定位加工孔，出现余量不均，影响加工孔的表面质量。若第一道工序用可调支承钉定位，保证H 有足够精度，再加工孔时，就能保证余量均匀，从而可保证加工孔表面的质量。
②
成组可调夹具中用。
如图2.10所示，用(b)图夹具加工(a)图工件，因L 不同，定位右侧支承
用可调支承钉，问题方可解决。
图2.7 固定支承钉
⑶标准定位支承板，如图2.11所示
a) 侧平面精基准定位用；
b) 水平面精基准定位用。
图2.11 定位支承板
以上⑴⑵⑶定位元件，小平面（1个支承钉）限制1个自由度；窄长平面(2个支承钉)限制2个自由度；大平面(3个支承钉)限制3个自由度。
除定位支承外，还有辅助支承。辅助支承是不起定位作用的支承，在工件定好位后参与工作，不能破坏工件的定位。主要用途
图2.12所示起预定位作用；
图2.13所示起提高夹具工作稳定性作用；
图2.14所示起提高工件加工稳定性作用。
图2.14辅助支承应用实例图2.15刚性心轴
1－工件2－辅助支承3－铣刀1－导向部分2－定位部分3－传动部分
2．定位圆孔的定位元件
一般定位基准为孔中心线。
⑴在心轴上定位：心轴的种类有：刚性、弹性、液塑性；圆柱、圆锥。
①刚性心轴
如图2.15所示，图a)是动配合心轴，直径D(h6、g6、f7)，图b)是静配合心轴，当L/D ≤1时，D1=D2=D max(r6)，当L/D＞1时，D1=D max(r6)、D2=D max(h6)，导向部分D3=D min(e8)，动配合心轴通用结构见图2.16所示，锥度心轴见图2.17所示；各类机床心轴见图2.18示。
图2.16动配合心轴结构
图2.17 小锥度心轴
图2.18 各类机床心轴
a)磨床心轴b)车床心轴c) 滚齿心轴d) 插齿心轴e)磨齿心轴f)滚齿心轴
②定位销：定位销的种类有：圆柱销、圆锥
销。
图 2.19所示圆锥定位销，图(a)粗基准定位
用、图(b)精基准定位用。
如图2.20(a)所示固定式定位销，中批量以下生产用，磨损后不可更换。
图2.20(b)所示可换式定位销，大批量以上生产用，磨损后可以更换。
图2.21所示圆柱销限制自由度分析，短接触可理解为一条圆母线接触，长接触可理解为相距较远的两条圆母线接触。
以上圆柱销、轴定位，短接触限制2个自由度、长接触限制4个自由度。
长、短分析：绝对讲，限制4个自由度是长，限制2个自由度是短；相对讲：L/d ≤0.5视为短；L/d ≥1.2视为长， 但L 工＞＞L 元时，仍视为短。
锥轴定位，限制5个自由度；固定锥销限制3个自由度。 3．定位圆锥孔的定位元件 一般定位基准为孔中心线。
图2.22所示顶尖孔在顶尖上定位，图(a)固定顶尖限制3个自由度，图(b)浮动顶尖限制2个自由度。如图2.23所示长圆锥孔在长圆锥轴上定位，限制5个自由度。
图2.20 (b) 可换定位销
(a) 短理解1母线接触 长理解远离2母线接触
图2.21 圆柱销限制自由度分析
4．定位外圆的定位元件 ⑴ 在V 形块中定位 如图2.24所示
a) 较长精基准定位用；
b) 较长粗基准定位用； c) 阶梯轴定位用；
d) 较长、较重工件定位用。 经分析知，V 形块定位有对中性，即当工件外圆直径发生变化时，其中心线始终位于V 形块两斜面的对称面上。工件在V 形块上定位，定位基准为外圆中心线，定位基面为外圆面。对固定V 形块而言，短接触限制2个自由度，长接触限制4个自由度，其长、短接触与孔轴
长、短接触判断相似。
如图2.25所示，无对中性，但耐磨性好。
图2.23锥轴定位分析
(a) 固定顶尖 (b) 浮动顶尖
图2.22顶尖定位分析
图2.25 半圆孔定位分析 图2.26 锥坑定位分析
⑶ 在锥坑中定位
如图2.26所示，固定锥坑限制3个自由度。
以上⑴⑵⑶定位方式，定位基准均为外圆中心线。 (4) 支承定位：如图2.27所示。
一般定位基准为接触的点、线，也可认为是中心线。 点接触限制1个自由度、线接触限制2个自由度。
§2.4 组合定位中各定位元件限制自由度分析
组合定位：工件以两个或两个以上定位基准的定位，称组合定位。 1．组合定位中各定位元件限制自由度分析 ⑴ 判断准则
① 定位元件单个定位时，限制转动自由度的作用在组合定位中不变；
② 组合定位中各定位元件单个定位时限制的移动自由度，相互间若无重复，则在组合定位中该元件限制该移动自由度的作用不变；若有重复，其限制自由度的作用要重新分析判断，方法如下：
1) 在重复限制移动自由度的元件中，按各元件实际参与定位的先后顺序，分首参和次参定位元件，若实际分不出，可假设；
2) 首参定位元件限制移动自由度的作用不变；
3) 让次参定位元件相对首参定位元件在重复限制移动自由度的方向上移动，引起工件的动向就是次参定位元件限制的自由度。
⑵ 应用举例
[例2.4] 如图2.28所示，工件以两孔一面在两销一面上定位，分析各定位元件限制
的自由度。 图2.28两销一面定位分析
单个定位时
支承平面：限制了
圆柱销1
：限制了 圆柱销2
：限制了
结果：重复限制，按上准则分析，实际参与定
位先、后分不出，假设销1
首参，限制了：
，销2
次参， 限制了
。综合结果：
限制了
且重复限制。
[例2.5]如图2.29所示，工件以外圆柱面在3个短V 形块上定位，分析各定位元件限制的自由度。
单个定位时
1V
：限制了
2V
：限制了
3V
：限制了
结果：两次重复限制，叁次重复限制。 按上准则分析，实际1V 、2V 较3V 先参与 定位， 1V 、2V 参与定位分不出先后，假设1V
为首
参，
限制了；2V
次参限制了；3V
最后参与限制了。
[例2.6] 如图2.30所示，工件以内孔面、端面在长圆柱销、大支承平面上定位，分析各定位元件限制的自由度。 单个定位时
平
面：限制了；
长圆柱销：限制了
。
综合结果：限制了
且重复限制。
[例2.7] 如图2.31所示，工件以两顶尖孔在两顶尖上定位，
分析各定位元件限制的自由
度。
单个定位时
固定顶尖：限制了
，
活动顶尖：限制了 ，
综合结果：限制了
且
均两次重复限制。
按上准则分析，固定顶尖为首参元件，限制了 ；活动顶尖办次参元件，限制了
。
[例2.8] 如图2.32所示，工件以外圆柱面在两个V 形块上定位，分析各元件限制的自由度。 单个定位时
左1V 限制了
；
右2V 限制了。 结果：两次重复限制。 按上准则分析，1V 首参限制；2V 次参还是限
制，仍被重复限制。
2．组合定位中重复定位现象的消除方法 ⑴ 如图2.33所示，使定位元件沿某一坐标轴可移动，来消除其限制沿该坐标轴移动方向自由度的作用。
⑵ 如图2.34所示，采用自位支承结构，消除定位元件限制绕某个(或两个)坐标轴转动方 向的自由度的作用。
自位(浮动)支承：支承定位所处位置随工件定位
面位置变化而变化，尽管与工件多点接触，只能限制1个自由度。
图2.30 孔、平面
组合定位分析
图2.31两顶尖组合定位分析
图2.32 V 形块组合定位分析
1固定短V 形块 2 活动短V 形块
3 大支承板
（a）可移动V形块(b)可移动双支承(c)可移动顶尖(d)可移动内锥套
图2.33可移动定位元件
(a)三点球面式(b)二点摆动式(c)三点杠杆式(d)三点均衡移动式
图2.34浮动定位元件
⑶改变定位元件的结构，消除重复限制自由度的支承，见下面工件以一面两孔在一面两销上定位把圆柱销改为削边销就是典型的例子。
⑷提高定位基准之间、定位元件之间的位置精度，避免重复定位时的干涉。
3．一面两孔定位的设计计算
如图2.35所示
⑴定位存在问题：定位元件为一面两销，由前分析知，主要问题是被重复限制，严重时，工件装不进。
⑵解决办法
①缩小圆柱销2直径
D1、D2为两孔min直径；
图2.35两销设计分析
D1 +△D1、D2 +△D2为两孔max直径；
d1、d2为两销max直径；
d1—△d1、d2—△d2为两销min直径；
△1、△2为两孔、销配合min配合间隙；
L K±△K孔间距及偏差；
L J±△J销间距及偏差，公称尺寸L K = L J =L；见图2.35分析
当L K = L J时，不会干涉
下面为分析方便期间，先假设孔1与销1中心重合。
图(a)孔间距max、销间距min，干涉冲突
图(b)缩小销2直径(在孔2min 、销2max 、缩小最多) L K +K ?= L J －△J +( D 2－d 2)/2
↓ d 2= D 2－2(△K +△J ) 图(c)因△1的补偿作用
d 2= D 2－2 (△K +△J )+(△1/2)×2= D 2－2(△K +△J －△1/2) 图(d)孔间距min 、销间距max ，干涉冲突
图(e)缩小销2直径(在孔2min 、销2max 、缩小最多) L K －△K = L J +△J －(D 2－d 2)/2 ↓ d 2= D 2－2(△K +△J ) 因△1的补偿作用
d 2= D 2－2(△K +△J )+(△1/2)×2= D 2－2(△K +△J －△1/2) 由此可见： d 2= D 2－2(△K +△J －1?/2)
或2?圆= D 2－d 2=2(△K +△J －△1/2)
不会发生干涉，但此办法引起的转角误差太大，一般不可用。
② 销2采用削边(菱形)销
由图(a)、(d)知，去掉干涉冲突部分，剩下部分为一椭圆，但其制造困难，所以用菱形销代替，见图2.36所示，此时不干涉冲突的条件：
销上E 点与孔上F 点间距离a /2=2?圆/2=(△K +△J －△1/2) (1) 而EF 距离又由削边销与孔的最小配合间隙△2菱决定，所以下面来确定△2菱： 又由图2.36所示知，在△O 2CE 中：
(O 2C)2=( O 2E)2－(CE)2 =( d 2/2)2－(b/2)2 =［（D 2－△2菱）/2］2－(b/2)2 (2) 在△O 2CF 中
(O 2C)2=( O 2F)2－(CF)2
=( D 2/2)2－［(b+a)/2］2 =［（d 2+△2菱）/2］2－［(b+a)/2］2 (3) (2)=(3)：略去更小量2
b 、2
a ： a =（D 2/
b ）△2菱 (4) (1)=(4)：△2菱= △2＝2b/ D 2［K ?+△J －△1/2］
=［b/ D 2］△2圆
可见孔2与销2最小配合间隙减少了好多，所以常用。此时工件在两孔连线方向上的定位基准为圆柱销所在
孔中心线，在垂直两孔连线方向上的定位基准为两孔中心连线。
（3）设计步骤
已知：D 1、D 2、△D 1、△D 2、L 、△K ，确定△J 、1d 、2d
步骤：① 布置销位：一般把圆柱销布置在工序基准所在的孔，当两孔均为工序基准时，
把圆柱销布置在工序尺寸精度高对应的孔上；
② L±
J ?=L±
(1/2～1/5) △K ；
③ d 1 = D 1 g6 所以1?已知(当D 1→∞时，孔1变成了平面，此时1?=0)；④
查表2.1取b (由d= D 2查表)： 2?=2b/ D 2 (△K +△J －△1/2) d 2=( D 2－△2) h6；
1[例2.9] 根据图2.37所示加工要素及工序要求，布置圆柱销、菱形销位置。
解：图(a)圆柱销布右、菱形销布左。
图(b)圆柱销布在工序尺寸精度高对应的左孔、菱形销布右孔。
[例2.10]如图2.38所示工件以两孔一面在两销一面上定位，试设计两销尺寸。 解：1) 布置销位：因无加工要求，圆柱销任意布置，本题圆柱销布在左孔
2) 确定销间距：L ±△J =80±0.02 3) 确定圆柱销直径：
d 1 = D 1 g6 =006
.0017.012－－
∴1?=0.006
4) 确定菱形销直径： 查表2.1 b=4
∴2?=2b/ D 2 (△K +△J －△1/2) =0.038
d 2=( D 2－△2)h6=038.0049.012--
4、常见定位元件限制的自由度：见表2.2所示分析
本节重点内容要求掌握各个定位元件能限制几个自由度，其数目在任何情况下都不会发生变化，具体限制了哪几个自由度，因作用场合不同而异。
§2.5 定位误差的分析计算
定位包含确定和正确，定位基本原理解决了确定问题，如何解决正确问题，是本节要讨论的主要问题。 1．定位误差及其产生的原因
(1) 举例
如图2.39所示，工件以内孔在心轴上固定单边接触（接触点不变）定位，在外圆面上铣平面，保证图示某项加工要求，试分析加工一批工件时，对工序加工要求产生的定位误差。
2
O 图2.39 定位误差产生分析
(a) (b)(a) 图2.40b)H
孔中心(定位基准)
O——轴中心(对刀基准)，加工一批工件时，位置不变
1
d——轴max直径△d——轴公差
D——孔min直径△D——孔公差
R、△R——工件外圆半径、公差
分析：本工序加工要求为H1或H2或H3。
①对H1：为上下方向的尺寸，定位基准是O2，工序基准是A。
1) 当d=D时(工件定位基面与定位元件工作表面重合，称定位付准确)，最小配合间隙为0，O1与O2重合：
当工序尺寸为H1时，工序基准A与定位基准O2不重合，△R直接影响H1；
当工序尺寸为H时，工序基准O2与定位基准O2重合，无这项误差。
基准不重合误差(△jb)：因工序基准与定位基准不重合(原因)，用调整法加工一批工件时(条件) ，引起工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上产生的最大变化量(结果)，称为基准不重合误差。
把工序基准与定位基准之间的联系尺寸称定位尺寸，△jb的值就是该定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。
由上定义知，当d≠D时，工件平移并不影响△jb。
2) 当d≠D时(称定位付不准确，因设计、制造原因产生)，O2与O1不重合：
工件向下产生最大平移，即O2相对O1在加工尺寸方向上向下产生的最大变化量1/2(Dmax－dmin)，也影响H1产生误差。
基准位移误差(△db)：因定位付不准确(原因)，用调整法加工一批工件时(条件)，引起定位基准在加工尺寸方向上相对产生的最大变化量(结果)，称为基准位移误差。
上述△jb、△db均影响H1，把综合影响称定位误差△dw，由图2.39a)知：
△dw=△jb+△db。
定位误差(△dw)：因工序基准与定位基准不重合和定位付不准确(原因)，用调整法加工一批工件时(条件)，引起工序基准在加工尺寸方向上相对产生的最大变化量(结果)，称为定位误差。
由此可见，定位误差值是一批工件可能产生的最大定位误差范围，它是一个界线值，并非某个工件的定位误差值。
②对H2：为上下方向尺寸，定位基准是O2，工序基准是C，由图2.39b)知：
△jb=△D/2
△db=1/2(Dmax－dmin)
△dw =△jb+△db
③对H3：为上下方向的尺寸，定位基准是O2，工序基准是B，由图2.39c)知：
△jb=△D/2
△db=1/2(D max－d min)
△dw=△db－△jb
可见△db与工序基准变化无关。
⑵结论
第3章工件定位与夹紧 一．简答题： 3-1．工件在夹具中定位、夹紧的任务是什么？ 定位：把工件装好，就是在机床上使工件相对于刀具及机床有正确的位上加工置。工件只有在这个位置上接受加工，才能保证被加工表面达到所要求的各项技术教育要求。 夹紧：把工件夹牢，就是指定位好的工件，在加工过程中不会受切削力、离心力、冲击、振动等外力的影响而变动位置。 3-2．一批工件在夹具中定位的目的是什么？它与一个工件在加工时的定位有何不同？ 3-3．何谓重得定位与欠定位？重复定位在哪些情况下不允许出现？欠定位产生的后果是什么？ 欠定位：按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。因为欠定位保证不了加工要求。 重复定位：工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该严禁采用。但当过定位并不影响加工精度，反而对提高加工精度有利时，也可以采用。 3-4．辅助支承起什么作用？使用应注意什么问题？ 生产中，由于工件形状以及夹紧力、切削力、工件重力等原因可能使工件在定位后还产生变形或定位不稳定。常需要设置辅助支承。辅助支承是用来提高工件的支承刚度和稳定性的，起辅助作用，决不允许破坏主要支承的主要定位作用。 各种辅助支承在每次卸下工件后，必须松开，装上工件后再调整和锁紧。 由于采用辅助支承会使夹具结构复杂，操作时间增加，因此当定位基准面精度较高，允许重复定位时，往往用增加固定支承的方法增加支承刚度 3-5．选择定位基准时，应遵循哪些原则？ 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。 定位基准有粗基准和精基准之分。零件开始加工时，所有的面均未加工，只能以毛坯面作定位基准，这种以毛坯面为定位基准的，称为粗基准，以后的加工，必须以加工过的表面做定位基准，以加工过表面为定位基准的称精基准。 在加工中，首先使用的是粗基准，但在选样定位基准时，为了保证零件的加工精度，首先考虑的是选择精基准，精基准选定以后，再考虑合理地选择粗基准。 3-6．夹紧装置设计的基本要求是什么？确定夹紧力的方向和作用点的原则有哪些？ 夹紧机构应满足下面要求： 1. 夹紧过程中，必须保证定位准确可靠，而不破坏原有的定位。 2. 夹紧力的大小要可靠、适应，既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变、振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。 3. 夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产类型相适应，在保证生产效率的前提下，其结构要力求简单，工艺性好，便于制造和维修。 4. 夹紧装置应具有良好的自锁性能，以保证在源动力波动或消失后，仍能保持夹紧状态。 5. 夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。 1. 夹紧力方向的确定原则 夹紧力的作用方向不仅影响加工精度，而且还影响夹紧的实际效果。具体应考虑如下几
3、按驱动夹具工作的动力源分类 可分为:手动夹具、液压夹具、气动夹具、电动夹具等。 3.1.3 机床夹具的组成 夹具的组成 ?定位元件 (图) ?定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置。 (2)夹紧装置 (图) ?夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力(切削力等)作用时不离开已经占据的正确位置。 (3) 对刀或导向装置 ?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。 (4) 连接元件 ?连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。 (5) 夹具体 ?夹具体是机床夹具的基础件， (6) 其它装置或元件 ?它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。 ?若需加工按一定规律分布的多个表面时，常设置分度装置；为了能方便、准确地定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。 3.1.4 机床夹具的作用 1、保证加工精度，稳定加工质量。 2、扩大机床的功能 3、提高劳动生产率。 4、降低生产成本。 5、改善劳动条件，降低对工人的技术要求。 1、工件常用的定位方法： （1) 直接找正法 ?概念：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法。 ?特点：生产率低，精度取决于工人的技术水平和测量工具的精度
?V形架可分为固定式和活动式。 (2) 定位套 ?一般适用于精基准定位，常与端面联合定位。 ?工件以外圆柱面定位，有时也可用半圆套或锥套作定位元件。 1．夹紧装置的组成（如下图） (1) 力源装置 ?产生夹紧作用力的装置。所产生的力称为原始力 (2) 中间传力机构 ?介于力源和夹紧元件之间传递力的机构 (3) 夹紧元件 ?夹紧装置的最终执行件，与工件直接接触完成夹紧作用 2．对夹具装置的要求： （1）夹紧时应保持工件定位后所占据的正确位置。 （2）夹紧力大小要适当。 （3）夹紧机构的自动化程度和复杂程度应和工件的生产规模相适应，并有良好的结构工艺性，尽可能采用标准化元件。 （4）夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。 3、．夹紧力方向和作用点的选择 （1）夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面。 V型块定位图 夹紧装置组成示意图 1—气缸2—连杆
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。
机床夹具练习题 一、判断题：下列判断题中正确的打“√”，错误的打“×”。 （）1工件定位的目的是使同一批工件逐次放入夹具中都能占有同一正确的位置。 （）2只要工件夹紧，就实现了工件的定位。 （）3采用辅助支承或工艺肋装夹薄壁工件时，只要夹紧力的作用点和支承点相对应时，才 能防止工件的变形。 （）4六个自由度是工件在空间不确定的最高程度。 （）5工件定位时，一个支承点只能限制一个自由度，两个支承点必然限制两个自由度，以 此类推。 < （）6部分定位时一般不允许，而欠定位是绝对不允许的。 （）7工件的六个自由度全部被限制，使它在夹具中只有唯一正确的位置，这种定位称为完 全定位。 （）8为保证工件在加工过程中牢固可靠，夹紧力越大越好。 （）9用七个支承点定位，一定是重复定位。 （）10部分定位时，工件被限制的自由度数少于六个，所以会影响加工精度。 （）11夹具夹紧装置的夹紧力既不能太大，也不能太小，要适当。 （）12夹紧力的方向应尽量与切削力的方向垂直，以减少工件在加工时的振动。 （）13夹紧装置中，螺旋压板夹紧装置的结构最简单，夹紧最可靠。 （）14螺旋压板夹紧装置的压板，其穿螺钉的孔被铣成腰形孔，所以装卸工件非常方便。 ￥ （）15在花盘、角铁上装夹工件时，需要装上平衡块以获得平衡。 （）16在数控车床上装夹工件时，应尽量选用专用夹具。 （）17用三爪自定心卡盘夹持较长工件时，能限制五个自由度。 （）18用一夹一定装夹时，后定尖能限制工件的四个自由度。 （）19用短圆柱销定位时，能限制工件的两个自由度。
（）20用花盘或花盘角铁装夹工件时，花盘和花盘角铁属于专用夹具。 （）21欠定位不能保证工件的定位精度，因此是绝对不允许的。 （）22夹紧力的方向应尽量与切削力方向一致，这样可减少工件的振动。 （）23组合夹具具有灵活多变的特点，能较迅速地组装成所用夹具。 （）24由于专用本身精度较高，所以工件装夹后不需调整既可进行加工。 : （）25一批工件在夹具中的实际位置，将在一定范围内变动，工件在夹具中位置的变动量 叫定位误差。 （）26工件以内孔定位时，常采用的定位元件是心轴。 （）27组合夹具组装好后，应仔细检查夹具的总装精度（包括尺寸精度、位置精度）合格 后方可交付使用。 （）28尽可能采用设计基准或装配基准为定位基准。 （）29欠定位既能简化夹具结构，又能保证加工质量。 （）30在机床夹具定位中，过定位是绝对不允许出现的。 二、单项选择题：下列每题中有多个选项，其中只有一个是正确的，请将正确 答案的代号填在括号内。 （）1夹紧力的方向应尽量于工件的主要定位位置。 ） A平行B垂直C倾斜D相交 （）2夹紧力的方向应尽量与切削力的方向保持。 A垂直B倾斜C相交D一致 （）3能够保持工件在夹具中占有正确位置的是装置。 A定位B夹紧C辅助D车床 （）4在车床上用于装夹工件的装置称为。 A车床夹具B专用夹具C机床夹具D通用夹具 （）5决定某种定位方法属于几点定位，主要根据是。 A有几个支承点与工件接触B工件被限制了几个自由度 C工件需要被限制几个自由度D夹具采用了几个自由度 … （）6车削是用带有台阶的心轴定位，可限制个自由度。 A三B四C五D六
1．何谓机床夹具，夹具有哪些作用？ 答：在加工中，为了保证工件加工精度，使之占有确定以接受加工或检测的工艺装备统称为机床夹具，简称夹具。 机床夹具的作用有： 保证加工质量：采用夹具装夹工件可以保证工件与机床（或刀具）之间的相对正确位置，容易获得比较高的加工精度和使一批工件稳定地获得同一加工精度，基本不受工人技术水平的影响。 提高生产率，降低生产成本：用夹具来定位、夹紧工件，就避免了用划线找正等方法来定位工件，缩短了安装工件的时间。 减轻劳动强度：采用夹具后，工件的装卸更方便、省力、安全。如可用气动、液压、电动夹紧。 扩大机床的工艺范围。 2．机床夹具有哪几个组成部分？各起何作用？ 答：机床夹具有定位元件、夹紧装置、导向元件和对刀装置、连接元件、夹具体、其它装置或元件组成。定位元件用来确定工件在夹具中的加工位置；夹紧装置是将定位后的工件压紧固定，以保证在加工时保持所限制和自由度；导向元件和对刀装置用于保证刀具相对于夹具的位置，对于钻头、镗刀等孔加工刀具导向元件，对于铣刀等用对刀装置；连接元件用于保证保证夹具和机床工作台之间的相对位置；夹具体是整个夹具的基座，在夹具体上要安装该夹具所需要的各种元件、机构等到使之组成一个整体；其它元件是根据工序的要求不同，在夹具体上的分度装置、靠模装置等。 3．什么叫“六点定位原则”？什么是欠定位？过定位？试分析图11-48中定位元件限制哪些自由度？是否合理？如何改进？ 答：工件在直角坐标系中有六个自由度，夹具用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，即用一个支承点限制工件的一个自由度的方法，使工件在夹具中的位置完全确定。这就是六点定位原则。 欠定位指根据工件的加工要求，应该限制的自由度而没有完全被限制的定位，在实际加工中，欠定位是不允许的。 过定位是指同一个自由度被几个支承点重复限制的情况。一般，对于高精度面作为定位基准时，在一定条件下允许采用过定位。 主视图的坐标如图所示。 图11-48 习题11-3图
第一单元夹具设计概论 课后习题： 1．何为机床夹具 2．机床夹具有哪些部分组成 3．机床夹的分哪几类，各种类型的数控机床适用场合 4. 机械加工中夹具的地位 5.了解几中典型机床夹具，说明其工作原理 6. 机床夹具有哪些功能和作用 7. 机床夹具的应用特点： 8. 机床夹具发展方向 第一单元习题参考答案 1.答：机床夹具是在机床上所使用的一种辅助装置，用它来准确、迅速地确定工件与机床、刀具间的相对位置，即将工件定位及夹紧，以完成加工所需要的相对运动。 2. 2. 答：机床夹具的组成部分有： 3.1)定位元件 4.定位元件是夹具的主要功能元件之一。通常，当工件定位基准面的形状确定后，定位元件的结构也就基本确定了。 5.2)夹紧装置 6.通常，夹紧装置的结构会影响夹具的复杂程度和性能。它的结构类型很多设计时应注意选择。 7.3)夹具体 8.夹具体是夹具的基体骨架，通过它将夹具所有元件构成一个整体。 9.4)连接元件 10.根据机床的工作特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。 11.5)对刀与导向装置 12.对刀与导向装置的功能是确定刀具的位置。 13.6)其它元件或装置 14. 3. 答: 15.1)按夹具的应用范围分类 16.通用夹具专用夹具可调夹具组合夹具自动化生产用夹具 17.2)按夹具使用的机床分类 18.由于使用夹具的各类机床，其工作特点和结构形式不同，对夹具的结构相应地提出不同要求。因此可按所适用的机床把夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等类型。
19.3)按夹具的夹紧动力源分类 20.根据驱动夹具夹紧的动力源不同，可把夹具分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具等其他类型。 21. 4. 答: 22.（1）保证加工精度 23.用夹具装夹工件时，能稳定地保证加工精度，并减少对其它生产条件的依赖性，故在精密加工中广泛地使用夹具并且它还是全面质量管理的一个重要环节。 24.（2）提高劳动生产率 25.使用夹具后，能使工件迅速地定位和夹紧，并能够显着地缩短辅助时间和基本时间，提高劳动生产率。 26.（3）改善工人的劳动条件 27.用夹具装夹工件方便、省力、安全。当采用气压、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度，保证安全生产。 28.（4）降低生产成本 29.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。 30.（5）保证工艺纪律 31.在生产过程中使用夹具，可确保生产周期、生产调度等工艺秩序。 32.（6）扩大机床工艺范围 33.这是在生产条件有限的企业中常用的一种技术改造措施。如在车床上拉削、深孔加工等，也可用夹具装夹以加工较复杂的成形面。 34. 5. 答: 35.( 1 ) 三爪卡盘---------自动定心夹紧原理 36.( 2 ) 平口钳------------大平面定位夹紧 37.( 4 ) 手动分度头------分度定位原理 38. 6. 答:准确定位牢固夹紧实现分度保证加工 39.7. 答:机床夹具设计与其它装备设计比较，有较大的差别，主要表现在下列方面： 40.（1）要有较短的设计和制造周期。一般没有条件对夹具进行原理性试验和复杂的计算工作。 41.（2）夹具和操作工人的关系特别密切，要求夹具与生产条件和操作习惯密切结合。 42.（3）夹具在一般情况下是单件制造的，没有重复制造的机会。通常要求夹具在投产时一次成功。 43.（4）夹具的社会协作制造条件较差，特别是商品化的元件较少。设计者要熟悉夹具的制造方法，以满足设计的工艺要求。 44.8. 答: 45.标准化自动化精密化数字化 第二单元工件的定位
第一单元夹具设计概论 课后习题: 1. 何为机床夹具？ 2. 机床夹具有哪些部分组成? 第一单元习题参考答案 1. 答：机床夹具是在机床上所使用的一种辅助装置，用它来准确、迅速地确定工件与机床、刀具间的相 对位置，即将工件定位 及夹紧，以完成加工所需要的相对运动。 2. 答：机床夹具的组成部分有： 1） 定位元件 定位元件是夹具的主要功能元件之一。通常，当工件定位基准面的形状确定后，定位元件的结构也就基本 确定了。 2） 夹紧装置 通常，夹紧装置的结构会影响夹具的复杂程度和性能。它的结构类型很多设计时应注意选择。 3） 夹具体 夹具体是夹具的基体骨架，通过它将夹具所有元件构成一个整体。 4） 连接元件 根据机床的工作特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。一种是安装在机床工作台上，另一种是安 装在机床主轴上。 5） 对刀与导向装置 对刀与导向装置的功能是确定刀具的位置。 6）其它元件或装置 3. 答： 1） 按夹具的应用范围分类 通用夹具专用夹具可调夹具组合夹具 自动化生产用夹具 2） 按夹具使用的机床分类 由于使用夹具的各类机床，其工作特点和结构形式不同，对夹具的结构相应地提出不同要求。因此可按所 适用的机床把夹具分为车床夹具、铳床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床 夹具等类型。 3）按夹具的夹紧动力源分类 根据驱动夹具夹紧的动力源不同，可把夹具分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、 电磁夹具、真空夹具等其他类型。 4. 答： （1）保证加工精度 用夹具装夹工件时，能稳定地保证加工精度，并减少对其它生产条件的依赖性，故在精密加工中广泛地使 3?机床夹的分哪几类，各种类型的数控机床适用场合? 机械 加工中夹具的地位？ 了解几中典型机床夹具，说明其工作原理？ 机床夹具有哪些功能和作用？ 机床夹具的应用特点： 机床夹具发展方向？ 4. 5. 6. 7. 8.
第一章工件的装夹---本书重点 工件的装夹指的是工件的定位和夹紧。 定位的任务是：使同一工序中的一批工件都能在夹具中占据正确的位置。 工件位置的正确与否，用加工要求来衡量 夹紧的任务是：使工件在切削力、离心力、惯性力和重力的作用下不离开已经占据的正确位置，以保证机械加工的正常进行。 定位、夹紧装夹在装夹 工件----------→夹具-----→机床<------刀具 §1.1 工件定位的基本原理 一. 六点定则 在空间直角坐标系中，工件可以沿X、Y、Z轴有 不同的位置，称作工件沿X、Y、Z的位置自由度， 用X、Y、Z表示；也可以绕X、Y、Z轴有不同的位 置，称作工件绕X、Y和Z轴的角度自由度，用X、Y、 Z表示。用以描述工件位置不确定性的X、Y、Z和X、 Y、Z，称为工件的六个自由度。 用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则，称为六点定则。 XOY面中，1，2，3支撑点：Z,X,Y YOZ 面中，4，5点：X,Z ZOX面中，6点：Y 支承点的分布必须合理:工件底面上的三个支承点应放成三角形，三角形的面积越大，定位越稳。工件侧面上的两个支承点不能垂直放置. 注意： (1).定位就不能脱离，始终保持接触 (2).不考虑受力，受力后不脱离定位面---夹紧的任务 二. 限制工件自由度与加工要求的关系
按照加工要求确定工件必须限制的自由度，在夹具设计中是首先要解决的问题。 加工要求-→工件需要限制的自由度<---→定位元件的选择 表1-2 满足加工要求必须限制的自由度 1.完全定位：工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位。 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。 在工件定位时，以下几种情况允许不完全定位： l）加工通孔或通槽时，沿贯通钢的位置自由度可不限制。 2）毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴的角度自由度可不限制。 3）加工贯通的平面时，除可不限制沿两个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自由度。 欠定位：按照加工要求应限制的自由度没有被限制的定位----决不允许发生的。 三. 重复定位 不可用重复定位：当工件的一个或几个自由度被重复限制，并对加工产生有害影响的重复定位，称为不可用重复定位，不可用重复定位是不允许的； 可用重复定位：当工件的一个或几个自由度被重复限制，但仍能满足加工要求，即不但不产生有害影响，反而可增加工件装夹刚度的定位，称为可用重 复定位。在生产实际中，可用重复定位被大量采用。 图1－4为插齿时常用的夹具。 避免不可用重复定位的方法是改变定位装置结构。 图1-7是主轴箱孔系加工时的定位简图。 孔系组合夹具元件与元件之间的定位都采用一面两圆柱销定位。 在工件以一面两孔定位时，常用一面一圆柱销及一菱形销的定位装置（简称一面两销定位装置），属完全定位。 在实际生产中，当工件精度不高时，有时也利用重复定位来提高工件的刚度，只要不影响加工要求，就属可用重复定位。
机床夹具复习题 一、填空与选择题 1、机床夹具的种类，组成 2、定位原理 3、机床夹具的夹紧机构主要有斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构和偏心夹紧机构三种。 4、机床夹具的夹紧装置由动力源、中间传力机构和夹紧机构所组成。 5、定位误差产生的原因有基准不重合误差和基准位移误差 6、生产中最常用的正确的定位方式有完全定位和不完全定位两种。 1、钻床上钻孔时，进给运动是：---------------------------------------------（ B ） A. 钻头旋转 B. 钻头轴向运动 C . 工件的移动 D.都不对 2、下列四种切削液中,冷却性能最好的是--------------- ------------------( C ) A乳化液 B极压乳化液 C水溶液 D矿物油 3、工件定位时，绝对不能采用：-----------------------------------------------（ D ） A 完全定位； B 不完全定位； C 过定位； D欠定位。 4、基准不重合误差大小与有关。-----------------------（ B ） A．本道工序要保证的尺寸大小和技术要求； B．只与本道工序设计〔或工序〕基准与定位基准之间位置误差； C．定位元件和定位基准本身的制造误差。 D．以上都不对 5、在加工箱体零件时，定位元件常选择一大平面及两销（一短圆柱销和一短菱形销）其共限制了工件的自由度数为-----------------------（ D ） A2个 B3个 C5个 D6个 6、加工大中型工件的多个孔时，应选用的机床是-----------------------( D ) A卧式车床 B台式钻床 C立式钻床 D摇臂钻床 三、名词解释 1、六点定位原理：用“3、 2、1”合理分布的六个支承点来限制工件的六个自由度，其中 一个支承点限制工件的一个自由度，把工件的六个自由度都限制了的定位方法。 2、定位基准：用于定位的工件上的点、线、面。 3、完全定位：合理分布的六个支承点来限制工件的六个自由度，其中一个支承点限制工件 的一个自由度，把工件的六个自由度都限制了的定位方法。 4、机床夹具：在机床上用于确定工件相对与机床和刀具的相对位置的辅助工艺装备 5、工序基准：用以确定本工序加工表面加工位置的点、线、面。 四、分析计算题 1、什么叫六点定位规则？工件在夹具中的定位是否一定要完全限制其六个自由度才算合理？
机械制造工艺与夹具设计总复习题答案（204道） 一、填空题（根据所学知识在题干后的空格中填上适当的内容，不填、错填均无分。每空1分，共20分） 1、机床夹具的基本组成是_定位元件_、_夹紧装置和_基础件。 2、夹紧机构的组成_力源_、__中间传力_ 、_夹紧元件__。 3、常用基本夹紧机构_斜楔、_螺旋_、_偏心、铰链_四类。 4、回转分度装置由固定、转动、分度对、抬起、润滑五部分组成。 5、机床夹具的主要功能是定位、和__夹紧。 6、钻套的类型有固定、可换、快换、特殊四类。 7．切削加工中工件上的三个变化的表面分别是已加工表面、待加工表面和过渡表面。8．目前金属切削加工中，最常用的两种刀具材料是：高速钢和硬质合金。 9．从机械加工工艺规程的工序卡上可以反映出工件的定位、夹紧及加工表面。 10．基准一般分为设计基准和工艺基准两大类 11．对于所有表面都需要加工的工件，应选择加工余量最小的表面作为粗基准。 12．工件装夹的三种主要方法是直接找正装夹、划线找正装夹和夹具装夹。 13．工件以五个点定位时，不管怎样布局，都不会形成完全定位。 14．切削层三参数指的是切削厚度、切削宽度和切削面积。 15．高速钢按用途可以分为通用型高速钢和高性能型高速钢两种。。 16．粗加工一般选用以冷却性为主的切削液，精加工一般选用以润滑性为主的切削液。 17．外圆表面加工中应用最为广泛的一条加工路线: 粗车—半精车—精车 , 孔的加工中应用最为广泛的一条加工路线: 钻—扩—铰—手铰。 18．机械加工工艺过程由若干个工序组成，机械加工中的每一个工序又可依次细分为安装、工位、工步、走刀。 19.机械加工时，工件、机床、夹具、刀具构成了一个完整的系统，称之为工艺系统。20．为了改善切削性能而进行的热处理，应安排在切削加工之前，为了消除内应力而进行的热处理最好安排在粗加工之后。 21．零件的加工质量包括机械加工精度和加工表面质量，而零件的机械加工精度又包含3方面的内容:尺寸精度、形状精度和位置精度。 22.一般情况下，毛坯尺寸公差按双向对称偏差形式标注，工序尺寸的公差按“入体原则”标注。 23.机械加工时，工件、机床、夹具、刀具构成了一个完整的系统，称之为工艺系统。 24.切削用量三要素指的是切削速度、背吃刀量和进给量。 25.切削液的主要作用有冷却、润滑、清洗和防锈
机床夹具概述和工件的定 位与夹紧教案 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
3、按驱动夹具工作的动力源分类 可分为:手动夹具、液压夹具、气动夹具、电动夹具等。 机床夹具的组成 夹具的组成 定位元件 (图) 定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置。 (2)夹紧装置 (图) 夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力(切削力等)作用时不离开已经占据的正确位置。 (3) 对刀或导向装置 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。 (4) 连接元件 连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。 (5) 夹具体 夹具体是机床夹具的基础件， (6) 其它装置或元件 它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。 若需加工按一定规律分布的多个表面时，常设置分度装置；为了能方便、准确地定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。 机床夹具的作用 1、保证加工精度，稳定加工质量。 2、扩大机床的功能 3、提高劳动生产率。 4、降低生产成本。 5、改善劳动条件，降低对工人的技术要求。 1、工件常用的定位方法： （1) 直接找正法 概念：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法。 特点：生产率低，精度取决于工人的技术水平和测量工具的精度
(2) 划线找正法 概念：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。 特点：费时，又需要技术高的划线工 （3）在夹具上定位使用 概念：使用通用或专用夹具，使工件在机床夹具中迅速有一确定的定位，不需要找正就能保证工件与机床、刀具间的正确位置。 特点：生产效率高，定位精度好，应用与成批以及单件小批量生产中。 2、工件定位的基本原理 （1）六点定位原理 工件的六个自由度长方体形工件的定位 ①、概念： 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。 ②、“六点定位原理”应注意： 1) 定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面 始终保持紧贴接触。 2) 一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件仅有六个自由度，所设置的定 位支承点数目，原则上不应超过六个。 3) 分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响 （2）六点定位原理的应用 工件定位中的几种情况 1)完全定位 概念：工件的六个自由度全部被限制的定位。 2) 不完全定位 概念：根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度的定位。 3) 欠定位 概念：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 4) 过定位 概念：夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度的现象
工件的定位与夹紧 10.2.1 基准及其分类 在工件的零件图样和实物上，总要依据一些指定的点、线、面来确定工件的另一些点、线、面的位置。这些依据的点、线、面就是基准。基准包括有设计基准和工艺基准两大类。 1．设计基准 在零件图上用于标注尺寸和表面相互位置关系的基准称为设计基准。设计基准是根据零件(或产品)的工作条件和性能要求而确定的。在设计图样上，以设计基准为依据，作为标出一定的尺寸或相互位置要求的起点。 如图10-4所示的轴套零件图，径向方向上的外圆尺寸和的设计基准就是零件的中心轴线；而轴向方向的长度尺寸和的设计基准都是平面，两个跳动公差的设计基准是外圆尺寸的轴心线。对于一个零件在每个方向往往只采用一个主要的设计基准，习惯上把标注尺寸最多的点、线、面作为零件的主要设计基准。 图10-4 轴套的设计基准 2．工艺基准 在零件加工、测量和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。 根据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四大类。 （1）工序基准在工序图上，用以标注本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准称为工序基准。其所标注的加工面位置尺寸称为工序尺寸。图10-5的a 和b两图均为钻孔的工序图，a）图的孔中心位置尺寸是以面M作为基准的，b）图则是以N作为基准，由于同样的钻孔工序选择的工序基准的不一样，导致在其零件图上标注的工序尺寸也不一样。
图10-5 工序基准与工序尺寸 （2）定位基准 是指工件在加工过程中，用于确定工件在机床或夹具上的位置的基准。它是工件上与夹具定位元件直接接触的点、线或面。 图10-6 定位基准 图10-6 a 中为铣削平面并且保证尺寸，可以将圆柱体放在一平面定位的夹具内，使工件母线靠在平面上夹紧，这样母线就是定位基准。图10-6 b 中为加工孔，一方面为保证孔的轴心线与平面垂直，可以就以A 平面作为定位基准；另一方面，孔的轴心线在面内有两个方向上的位置尺寸和的要求，所以可以考虑以B 、C 面作为定位基准。 定位基准可以是工件的点、线或面等实际轮廓要素，也可以是由这些实际要素决定的几何中心对称要素等。 （3）测量基准 是指检验工件时，用于测量已加工表面的尺寸及各表面之间位置精度的基准。图10-6 a 中铣削平面时为测量加工尺寸h 是否正确，量取尺寸时B 就是测量基准 （4）装配基准 是指机器装配时用以确定零件或部件在机器中正确位置的基准。图10-4中轴套在与其他孔类零件装配组合时尺寸406h 和面B 就是装配基准。 10.2.2 定位基准的选择 在零件加工过程中，必须要使工件在机床或工艺装备上有确定的位置。被加工表面位置精度的保证就是通过合理选取定位基准来使各被加工表面的位置及相互关系要满足工序和设计尺寸要求。因此，在研究和选择各类工艺基准时，首先应选择定位基准。 定位基准分粗基准和精基准两种。在零件的工艺流程前面工序中一般以毛坯上未加工的表面作定位基准的为粗基准。经过机械加工的表面作定位基准的为精基准。 1．定位基准选择的基本原则 (1)应保证定位基准的稳定性和可靠性，以确保工件相互位置表面之间的精度。
工 件 的 定 位 原 理 定位 夹紧机械加工时，为了保证工件 被加工表面的尺寸和位置精 度的要求，必须使工件在机 床上占有某一相对刀具及切 削成形运动的正确位置，这 就是定位。 在加工过程中，为使工件在切削力、重力、惯性力等作用下能保持其正确定位位置，必须把工件压紧、夹牢，这便是夹紧。 概念工件在机床上定位、夹紧的过程称为装夹或安装，夹紧工件的工具称为夹具。
如图2-2所示，在xoy 平面内分布三个支承点限制了工件、和三个自由度， 再在yoz 平面分布两个点限制工件和，只剩下自由度则只需在xoz 平面内 分布一个支承点加以限制，这个平面称为止动平面。 工件的定位原理 工件定 位原理任何一个空间的自由刚体，若把它放在一个直角坐标系中，则它可以沿X,Y,Z 三个坐标轴方向移动(用符号，，表示)，也可绕这三坐标轴动(用符号，，表示)，如图2-1所示。 图2-1 工件在空间的自由度图2-2 工件在空间的六点定位 六点定位原理确定工件空间的正确位置，即正确分布六个定位支承点，与工件基准面相接触，限制其空间六个自由度。 X Z Y Z X Y
工件的定位原理六点定位原理的应用 六点定位原理对于任何形状工件的定位都适用，如果违背这个原理，工件在夹具中的位置就不能完全确定。然而，用工件六点定位原理进行定位时，必须根据具体加工要求灵活运用，工件形状不同，定位表面不同，定位点的布置情况会各不相同，宗旨是使用最简单的定位方法，使工件在夹具中迅速获得正确的位置。按工件在夹具中限制自由度的多少，有以下四种定位：
工件的定位原理 完全定位 不完全定位 在夹具中限制 工件的自由度 欠定位 过定位 加工时，工件的六个自 由度被完全限制了的定 位 在满足加工要求的前提 下，工件的六个自由度 没有被完全限制的定位 根据加工要求应该限制 的自由度而没有限制的 定位 工件的某个自由度被重 复限制的现象称为过定 位 六点定位原理的应用