第二章§2-3 机床夹具

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定位原理分析例三
例三：分析下图所示加工零件，加工两个小孔时必须限制的
自由度，选择定位基准和定位元件，并在图中用示意图 画出；确定夹紧力作用点的位臵和作用方向，用规定的 符号在图中标出。
Z Z
削 边销 支 承板
X
A A
Y
H
X Y
支承 销
图：定位方案分析三
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定位原理分析例三
（1）定位元件
.
（2）夹紧元件 （3）导向元件
（钻套、对刀块）
（4）夹具体
此外有连接元件、
分度机构、操作 元件等
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机床夹具的组成
.
钻孔夹具：
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基本概念
3、 装夹的基本概念
装夹：将工件安放在机床上或夹具上进行定位和 夹紧的操
作过程。
定位：使一批工件在机床上或夹具上相对于刀具处在正确的
加工位臵的操作过程。
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必须限制的自由度分析
举例1：在长方形工件毛坯上，用铣刀铣槽、铣台阶面和
铣平面。试分析必须限制的自由度有哪些？允许不限制 的自由度又有哪些？（如下图举例1所示）

X
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必须限制的自由度分析
举例2：如上右图所示，在 Z
台阶面 球体的中心加工一个不透孔，
试分析必须限制的自由度有哪
些？允许不限制的自由度又有 哪些？

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六点定位原理
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六点定位原理
未受约束的刚体，在空间的位臵是不确定的，它具有六 个自由度： 、 、 、 、 、 。为使刚体在空间具有确定的 X Y Z X Y Z 位臵，就必须限制其六个自由度。 由度。
定位就是用各种形状不同的定位元件，来限制工件的自
六点定位原理：用六个支承点分别限制工件的六个自


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完全定位举例
故定位性质：为完全定位。
Z
短销
Y
挡销
支承板
Y
图:连杆工件的定位方案
X
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⑵部分定位
部分定位(也称不完全定位)：
仅仅限制影响工件加工精度的自由度，且又少于六 点定位的定位方法称为部分定位。
重要概念： 不能片面地理解为“少于六点定位的定位方法称为部分

定位”。因为下面讲到的“欠定位”也是少于六点的定 位，两者不能混淆。 影响该加工表面加工精度的自由度也称必须限制的自由 度。换句话说, 必须限制的自由度如果不限制的话，必将 影响工件的加工精度而出现废品工件，这是绝对不允许 的。 不影响工件加工精度的自由度允许不被限制。
解：定位分析：
三爪卡盘限制工件四个自由度（三爪与工件的相对夹持长度 较长）： X 、 、 、 Y X Y 左顶尖限制工件三个自由度：X 、 、 Y Z 右顶尖限制工件二个自由度：X 、 Y 分析可知，这属于过定位。 改进方案：去掉三爪定位，采用双顶尖定位。（部分定位）
夹具上的定位；（2）夹具相对于机床的定位；（3） 工件相对于机床的定位——间接通过夹具来保证的。 本章主要讨论工件在夹具上的定位原理。
工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力， 使工件保持在准确的位置上。这种产生夹紧力的装 置就是夹紧装置。
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1、六点定位原理
一个自由的物体，它对三个相互垂直的坐标 系来说，有六个活动可能性，其中三种是移动， 三种是转动。习惯上把这种活动的可能性称为 自由度，因此空间任一自由物体共有六个自由 度。 如下图所示：
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③自位支承
自位支承本身可 随工件定位基准 面的变化而自动 适应，一般只限 制一个自由度， 即一点定位。
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④辅助支承
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⑵ 以工件外圆定位
① V形块
用V形块定位，工件的定位基准始终处在V形块两定位 面的对称面中，对中性好。 结构尺寸已标准化，斜面夹角有60°90°120° 如下图所示： 长V形块定位限制工件四个自由度： 短V形块定位限制工件二个自由度：
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②圆锥销
圆锥销常 用于工件孔端 的定位，可限 制三个移动自 由度。
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③定位心轴
定位心轴
主要用于盘套类零件的 定位： 长心轴限制工件4个自 由度（如b)图所示）。 短心轴限制工件2个移 动自由度，如c)图所示。 （不能限制转动自由度） a)图所示，为带台阶面 的定位心轴：限制5个自由 度。
对粗基准：使用三个支承銷（三点构成一个平面）作为 定位元件，限制工件三个自由度 对精基准：可用一支承板代替三个支承銷定位，同样限 制工件的三个自由度
工件 工件
支承板
图:支承钉、支 承板及其用法
用 于粗 基 准
用 于精 基准
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②可调支承
可调支承多用于粗糙工件表面的定位，每批调整一次，以
补偿各批毛坯的误差
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工件的定位方法
(2)划线找正定位 单件小批生产或毛坯精度较低、大型工件粗 加工。
(3)夹具中定位
效率高，易保证质量，广泛用于批量生产。
例：在薄板工件上加工孔：左图为划线找正 加工法； 右图为夹具定位加工方法：
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机床夹具的作用
定位元 件
L1
L2
L1
L2
图: 钻孔时的定位方法
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机床夹具的作用
以上分析可以看出，机床夹具的作用是： （1）保证加工精度
Z Y
Y
解：由于加工的孔必须位于
球的中心，孔还有深度要求， X 故：必须限制的自由为：
球面 X
X、 、 Y Z
（其余的三个自由度允许不限制，它 们并不影响孔的加工精度。）
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生产中的实际定位
⑶欠定位
按工序加工要求，影响工件加工表面加工精度的自由度没 有被限制的错误定位称为欠定位。（欠定位将使工件出现废 品，这是一种错误定位）
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3、 生产中的实际定位
⑴ 完全定位
工件在夹具中相对于刀具的六个自由度全部被限 制的定位方法称为完全定位。 举例：连杆工件在由定位支承板、短銷和挡銷组成的夹具中
定位，试对此定位方案进行定位分析。（如下图所示） 解：写出各定位元件所限制的自由度： 支承板限制工件三个自由度： Z 、 、 X Y 短銷限制工件二个自由度： X 、 Y 挡銷限制工件一个自由度： Z
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图： 六点定位原理
2、各种定位元件和定位方法
工件定位基准面： 粗基准――未经机械切削加工的工件表面（如：铸造面、 锻造面等）。 精基准――经过机械切削加工的工件表面。
⑴以工件平面定位
①支承钉（圆头支承钉、平头支承钉）和支承板
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支承钉和支承板
支承钉形状：
支承板形状：
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粗基准和精基准

X、 、 、 Y X Y




X、 Y


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V形块定位
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活动V形块的应用
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②定位套
定位套的用法：
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用定位套定位
定位套限制的自由度：
Z Z
Y
Y
X 短定位套
X 长定位套

图： 定位套定位
长定位套限制工件四个自由度： 、 、 、 X Z X Z 短定位套限制工件二个自由度： X 、 Z
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③半圆定位座
常用于大型工件的定位，其定位原理与定位套相同。
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④三爪卡盘
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三爪卡盘
用三爪卡盘定位的定位分析，主要看工件的定位表面
与三爪卡盘的相对长度的多少：
Y
相对夹持长度长
Z
X Y
生产中常采用在三 爪与工件之间设臵 一钢丝圆环，以减 少相对夹持长度。
Z
相对夹持长度短
X
当相对夹持长度长时，限制工件四个自由度： 、 、 、 X Y X Y 当相对夹持长度短时，限制工件二个自由度： X 、 Y
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⑤弹簧夹头
利用弹簧夹头的夹紧元件弹性收缩而夹紧工件：
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⑶以工件内孔定位
①定位销
分固定式和可换式，圆柱销和菱形销
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定位销定位
定位銷定位限制的自由度：
Z Z
Y Y
短銷
X X
长銷
图2－28 定位销定 位
短銷定位仅限制工件二个自由度： X 、 Y 长銷定位限制工件四个自由度： X 、 、 、 Y X Y
夹紧：工件在夹具中定位后，将其压紧、夹牢，使工件在加
工过程中，始终保持定位时所取得的正确加工位臵。
定位与夹紧的区别： 定位是使工件占有一个正确的位置，
夹紧是使工件保持这个正确位置。
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二、工件在夹具中的定位（重点和难点）
工件定位目的：使同批工件在机床或夹具上
有正确的加工位置。
用夹具定位涉及到三层关系：（1）工件在
夹具的分类：
按机床的应用范围分类：通用夹具(通用性很强的夹具，如： 三爪卡盘、台虎钳等) 专用夹具(专门为某个加工工序设计 制造的夹具，一般不通用) 还有：组合夹具、随行夹具； 如按机床类型可分为：车床夹具、铣床夹具等 。
机床夹具的组成：由定位元件、夹紧机构、导向装臵和夹
具体组成。（如下图所示）
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机床夹具的组成
⑷过定位（又称重复定位）：工件的同一个自由度
被两个或两个以上的支承点重复限制的错误定位称为过定位。 （过定位将影响工件的加工精度，有时甚至无法对工件进行 安装定位，故应避免）
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过定位
过定位造成的后果： （1）使工件或夹具元件变形，引起加工误差； （2）使部分工件不能安装，产生定位干涉（如一面两销） 过定位一般是不允许的。
《机械制造技术基础》教案
适用专业：机械工程及自动化 普通高等教育“十五”国家级规划教材：《机械制造技术基础》 （第三版） 熊良山 等主编 华中科技大学出版社