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第3章 工件在夹具中的定位与夹紧

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第三章-工件在夹具中的夹紧

第三章-工件在夹具中的夹紧

2．液压夹紧
液压夹紧是利用液压油为工作介质来传力的 一种装置。它与气动夹紧比较，具有夹紧力稳定、 吸收振动能力强等优点，但结构比较复杂、制造 成本高，因此适用于大量生产。液压夹紧的传动 系统与普通气压系统类似。
3、气-液组合夹紧
气-液组合夹紧的动力源为压缩空气，但要使用 特殊的增压器，比气动夹紧装置复杂。它的工作原理 如图所示，压缩空气进入气缸1的右腔，推动增压器 活塞3左移，活塞杆4随之在增压缸2内左移。因活塞 杆4的作用面积小，使增压缸2和工作缸5内的油压得 到增加，并推动工作缸中的活塞6上抬，将工件夹紧。
削扭矩M 将使工件绕中心旋转，当钻头的刃带进入切削时，
产生的钻削扭矩最大，此时应为工件夹紧的最不利情况。
2.按静力平衡原理列出平衡式并计算夹紧力W
由图可知，钻削扭矩M有使工件产生转动的趋势，这 需要由夹紧力W在夹紧点所产生的摩擦阻力矩及由钻削力P 和夹紧力W所产生的支承反力在工件和定位面间产生的摩 擦阻力矩相平衡，即有平衡式：
升角：是工件上受压面与旋转半径的法线行 程的夹角。从几何关系可知，它是由转轴中心O点 和偏心几何中心C点，分别与夹紧点的连线所形成 的夹角。
P
max
e r
2）圆偏心夹紧的自锁条件
P点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁
自锁条件 αmax ≤ 1 + 2
1-圆偏心轮与工件处的摩擦角。 2-圆偏心轮与转轴处的摩擦角。 tgαmax ≤ tg e/r ≤ , 取μ=0.1~0.15,
M / Q/ l
/
QL Q/ l
M M/
Q/ Q L l
N N
H1
H2 F1
F2
W
W
Q// H2 F2 W H1

第三章 工件在夹具中的夹紧

第三章 工件在夹具中的夹紧

F1 F2
1 F 2
F ( L1 L2 ) 2 FR L
F 2 FR L ( L1 L2 )
2 K FR L F K ( L1 L2 )
3-3 夹紧机构设计
（1）斜楔夹紧机构
工作原理：利用楔块的斜面将楔块的推力转变 为夹紧力，从而夹紧工件。
1.根据加工简图，确定对工件夹紧的最不利的瞬时状 态。钻削力P使工件压向定位面，有利于工件夹紧，而钻 削扭矩M 将使工件绕中心旋转，当钻头的刃带进入切削时， 产生的钻削扭矩最大，此时应为工件夹紧的最不利情况。
2.按静力平衡原理列出平衡式并计算夹紧力W
由图可知，钻削扭矩M有使工件产生转动的趋势，这 需要由夹紧力W在夹紧点所产生的摩擦阻力矩及由钻削力P 和夹紧力W所产生的支承反力在工件和定位面间产生的摩 擦阻力矩相平衡，即有平衡式：
N
N
H1
Q // H 2 F 2
W H1
Q // Q / cos
H2
F1 F2
Q//
F 2 W tg 2
H 2 H1 tg( 1 ) W tg( 1 )
W
W
Q / cos W tg ( 1 ) tg 2
1 acrtg artg0.15 8032 /
1/ acrtg(1.15tg1 ) 90 47 /
80 62 W 2024 .48 N 0 / 0 / 10.86 tg (2 56 9 47 ) W N 2 sin 2 D M 夹＝（N B N C WA ) 2 1 W D 2024 .48 0.18 0.1 1 ＝ 1 ＝ 1 0 2 sin 2 sin 45 2 ＝43.99 N m

第三章 工件的夹紧及夹紧装置(夹具设计)

第三章 工件的夹紧及夹紧装置(夹具设计)
2.偏心夹紧机构-夹紧特点 圆偏心夹紧机构结构简单，操作方便，动作迅
速，但自锁能力较差，增力比小，（取决于L/ρ的 比值）。常用在切削平稳且切削力不大的场合。
机械学院
第二节 基本夹紧机构
2.偏心夹紧机构-适用范围
几种常见偏心夹紧机构
机械学院
第二节 基本夹紧机构
3.螺旋夹紧机构-分类
直接夹紧式螺旋夹紧机构：拉紧式和压紧式 移动压板式螺旋夹紧机构：支点式和内嵌式 铰链压板式螺旋夹紧机构：遮盖式、杠杆式、翻转式、联动式 可拆卸压板式螺旋夹紧机构：直拆式和旋拆式
机械学院
移动式压板端面偏心轮夹紧机构
移动式压板端面偏心轮夹紧机构：主要由两个端面凸轮在不同的旋 转角度上产生的轴向位移来实现夹紧动作。它的结构简单、紧凑， 占用空间小，操作方便，但自锁性能差一些，因此，其夹紧行程受 到一定限制。
机械学院
转动式压板端面偏心轮夹紧机构
转动式压板端面偏心轮夹紧机构：主要由端面凸轮和滑动杆在转动 一定角度时产生的位移来实现夹紧动作。它的结构也比较简单，操 作方便，由于是利用杠杆原理进行夹紧，其夹紧力比较大，但占用 的空间要大一些。
夹紧力作用点的选择
2)作用在工件刚度高的部位
机械学院
第一节 夹紧机构原理
3.确定夹紧力的基本原则
夹紧力的作用点与工件变形 a）工件底面产生夹紧变形 b）改进方案
机械学院
第一节 夹紧机构原理
3.确定夹紧力的基本原则
夹紧力作用点的选择
3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件 切削部位的刚度和抗振性。
机械学院
第二节 基本夹紧机构
6.斜楔夹紧机构-适用范围
斜楔夹紧装置常用在尺寸公差较小的夹紧装置中，主要用 于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。

工件定位与夹紧

工件定位与夹紧

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。

第3章-工件的定位和装夹

第3章-工件的定位和装夹
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。
④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，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。
(1)完全定位
(2) 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。
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。

第三章机床夹具第一讲

第三章机床夹具第一讲
对刀、引导元件或装置 这些元件的作用是保证工件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，如对刀块。 用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件。 如图3-1中的快换钻套1。
其它装置或元件：定向键、操作件、分度装置、靠 模装置、上下料装置、平衡块等，以及标准化了的其 它联接元件； 夹具体： 用于连接或固定夹具上各元件及装置，使 其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连 接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。如图31中的夹具体7。
机床夹具
三、 机床夹具的组成
定位元件：用于确定工件在夹具中的位置； 如图3-1中的定位销6 。 夹紧装置：在切削时使工件在夹具中保持既 定位置并夹紧工件。如图 3-1 中的螺母 5 和开口 垫圈4。 联接元件（连接元件）： 使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹 具之间的相互位置关系。
机床夹具
机床夹具
第一节 机床夹具的作用、分类及组成 机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要组成部 分。夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用 于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和 检测等工艺过程中。 为保证工件某工序的加工要求，必须使工件在机 床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置。 在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现 代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它 直接影响着工件加工的精度、劳动生产率和产品的制 造成本等。
1、按夹具的通用特性分类
组合夹具 —— 组合夹具是指按零件的加工要求， 由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的 夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，制 造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品 的试制和单件小批生产。 随行夹具 —— 随行夹具是一种在自动线上使用 的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要 与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一 个工位，进行不同工序的加工。

工件的定位与夹紧

工件的定位与夹紧

划线找正法示例Leabharlann 图2 划线找正装夹图3 套筒零件简图
1.快换钻套 2.导向套 3.钻模板 4.开口垫圈 5.螺母 6.定位销 7.夹具体
图 4 套筒钻夹具
二、工件的定位 工件的定位
◆六点定位原理
：任一刚体在空间都有六个自由度，为 使工件完全定位，必须有合理分布的 六个定位支承点分别限制其六个自由 度，使工件的位置唯一。
●基准
设计基准 工序基准 工序基准 定位基准（ 定位基准（大平面、长圆柱面或轴线） ） 三者重合，提高位置精度
●定位元件 定位元件
◆定位元件的基本要求 ①足够的精度 ②足够的硬度和耐磨性 ③足够的强度和刚度 ④工艺性好
◆平面定位 ◇主要支承 —限制自由度 ①固定支承 —支承钉
支承板 非标支承板 ②可调支承 —一批工件调一次
（原则上不允许）
zz
o
x
y
注：若不限制 y 等 为欠定位,不符要求
图7
完全定位
z
z
y
X
o y
不完全定位
X
图8
x y
后果:
1.心轴 2.支承凸台 3.工件 4.压板
1)机床心轴弯曲 2)工件翘曲变形 图9 插齿时齿坯的定位(过定位) 插齿时齿坯的定位(过定位)
x y
图10 齿坯过定位的影响
改变定位结构避免过定位
Z
x、 y、 z
( y (
z
O
(
z
x 、 y 、z
x ( x
X
(
(
Y y
y
5 4
Z
6
O
y Y
3 2
1
X
图5 长方体定位时支承点的分布

3第三章工件在夹具中的夹紧

3第三章工件在夹具中的夹紧

3、圆偏心夹紧的自锁条件 P点夹紧时能自锁，则可保证其余 各点均可自锁 自锁条件 αp ≤ Φ1＋Φ2 tanαp=2e/D≈αp 为安全起见取Φ1 =0 2e/D ≤Φ2≈μ2, 取μ2=0.1~0.15, D/e≥14～20自锁, D/e叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮 的工作可靠性
(4) 弹簧筒夹式定心夹紧机构
弹性夹头和弹性心轴 1夹具体；2弹性筒夹；3锥套；4螺母；5心轴
(5) 波纹套定心夹紧机构
波纹套定心心轴 1螺母；2波纹套；3垫圈；4工件；5支承圈
(6) 液性塑料定心夹紧机构
液性塑料定心夹紧机构 1夹具体；2簿壁套筒；3液性塑料； 4滑柱；5螺钉；6限位螺钉
六、 联动夹紧机构 单件多位（联动）夹紧机构 多件多位（联动）夹紧机构
4、有效工作区域：一般常选下面两种工作区域： 1) β=±30°～±45°，为P点左右，楔角变化 小，工作较稳定，α大自锁性能差； 2) β=－15°～75°，楔角变化大，工作不稳 定，但夹紧时α小，自锁性能好。
e
L
P
B1 A
C贮 C间
A1
ρ
α Q 1x
α α
Q P C 垫块
工件
B Q1
T
图 6 . 47 圆偏心轮的设计
应用：广泛用在手动夹紧中。
图a)减力增大行程
图b)改变力向
图c) 增力减小行程
图3.18
万能可调节压板
三、圆偏心夹紧机构
工作原理：利用转动中心与几何中心偏移的圆盘 或轴作为夹紧元件 夹紧特点： • 结构简单，制造方便，夹紧迅速，操作灵活，行 程小，增力小，自锁能力差。适合夹紧力小、振 动小的场合。
五、 定心、对中夹紧机构

第3章工件的定位与夹紧

第3章工件的定位与夹紧
工件定位时.其自由度可分为以下两种:一种是影响加工要求 的自由度.称第一种自由度;另一种是不影响加工要求的自由 度.称第二种自由度。为了保证加工要求.所有第一种自由度 都必须严格限制.而某一个第二种自由度是否需要限制.要由 具体的加工情况(如承受切削力与加紧力及控制切削行程的需 要等)决定分析自由度的方法如下。
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第一节 概述
二、机床夹具的分类
机床夹具的种类繁多.可以从不同的角度对机床夹具进行分类。 常用的分类方法有以下几种。 1.按夹具的使用特点分类 (1)通用夹具已经标准化的.可加工一定范围内不同工件的夹 具.称为通用夹具. (2)专用夹具专为某一工件的某道工序设计制造的夹具.称为 专用夹具 (3)可调夹具。夹具的某些元件可调整或可更换.以适应多种 工件加工的夹具.称为可调夹具. (4)组合夹具。采用标准的组合夹具元件、部件.专为某一工 件的某道工序组装的夹具.称为组合夹具。 (5)拼装夹具。用专门的标准化、系列化的拼装夹具零部件 拼装而成的夹具.称为拼装夹具.
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第二节 工件定位原理
四、限制工件自由度与加工要求的关系
1.完全定位 工件在夹具体上六个自由度完全限制.称为完全定位。 2.不完全定位 这种根据加工要求.允许某些自由度不限制的定位称为“‘不 完全定位”。 3.欠定位 在满足加工要求的前提下.采用不完全定位是允许的。但是应 该限制的自由度.没有布置适当的支承点加以限制.这种定位 称为欠定位。 4.必须正确处理过定位 夹具上的定位元件重复限制工件的同一个或几个自由度.这种 重复限制工件自由度的定位称为过定位。
第一节 概述
一、夹具的功用
夹具是一种装夹工件的工艺装备.它的主要功用是实现工件定 位和夹紧.使工件加工时相对于机床、刀具有正确的位置.以 保证工件的加工精度。 机床夹具在零件的加工过程中其作用主要有以下五个方面。 (1)保证加工精度。用夹具装夹工件.减少对其他生产设备和 操作工人技术水平的依赖性.能稳定地保证加工精度。 (2)提高劳动生产率。用夹具装夹工件.无须找正便能使工件 迅速地定位和夹紧.显著地缩短辅助时间.提高劳动生产率.

机床夹具概述和工件的定位与夹紧教案课程

机床夹具概述和工件的定位与夹紧教案课程

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(1)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。

3.2.1工件的定位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。

第三章工件的定位与夹紧

第三章工件的定位与夹紧

b）测量基准——工件在测量、检验时所 使用的基准。 c）工序基准——在工序简图上用来确定 本工序加工表面加工后的尺寸、形状、位 置的基准。 d）装配基准——装配时用来确定零件或 部件在产品中的相对位置所采用的基准。 零件上的基准通常就是零件表面上具体存 在的一些点、线、面，但也可以是一些假 定的点、线、面，如孔或轴的中心线、槽 的对称面等。这些假定的基准，必须由零 件上某些相应的具体表面来体现，这些表 面称为基准面。
图 直接找正法示例 a）磨内孔时工件的找正 b）刨槽时工件的找正
图 划线找正法示例
❖ 利用夹具定位法——将工件直接安装在夹 具的定位元件上的方法
❖ 特点： ①工件在夹具中的正确定位，是通 过工件上的定位基准面与夹具上的定位元 件相接触而实现的。因此，不再需要找正 便可将工件夹紧。 ②由于夹具预先在机床 上已调整好位置，因此，工件通过夹具相 对于机床也就占有了正确的位置 ③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。
（1）基准及其分类 用来确定生产对象上几何要素间的几何关系 所依据的那些点、线、面称为基准。基准分 为设计基准和工艺基准，工艺基准又分为定 位基准、测量基准、工序基准和装配基准。
1）设计基准——设计图样上所采用的基准。 它是标注设计尺寸的起点，或中心线、对称 线、圆心等。 2）工艺基准——在工艺过程中所采用的基准。 a）定位基准——在加工中用作定位的基准。 它的位置既表明了工件在机床或夹具上的位 置，用该基准可以使工件在机床或夹具上占 据确定的位置。工件在机床或夹具上定位时， 定位基准就是工件上直接与机床或夹具的定 位元件相接触的点、线、面。定位基准又分 为粗基准（没经过切削加工的毛坯面）和精 基准（经过切削加工的表面）。
c）可调支承：高度可以调节的支承，一个 可调支承限制工件一个自由度。 主要用于以制造精度不高的毛坯面定位的场 合。

第3章 工件的定位和夹紧

第3章 工件的定位和夹紧

3.3 工件方式及定位元件
(a)平顶支承钉；(b)圆顶支承钉 ； (c)网纹顶支承钉； (d)带衬套支承钉 图3-8 几种常用支承钉
3.3 工件方式及定位元件
(a) 为平板式支承板；(b)斜槽式支承板 图3-9 两种常用的支承板
3.3 工件方式及定位元件
（2）可调支承。可调支承的顶端位置可以在一定的范围内调 整。如图3-10所示为几种常用的可调支承典型结构。
图3-6 常见的几种过定位实例
3.2 工件的定位
（ 复限制而出现过定位。此时可采取如下措施解决。
No Image
No Image
如图3-6(b)所示为孔与端面联合定位。由于大端面可以限制3个自由度 受到重 、 、 ），而长销可以限制 4 个自由度（ x 、 z 、 、 ），因此，、 z z z
此外，按使用机床类型可分为车床夹具、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。按 驱动夹具工作的动力源可分为气动夹具、液压夹具、气液夹具、 电动夹具、磁力夹具和真空夹具等。
3.1 机床夹具概述
四、机床夹具的组成
机床夹具通常由定位元件、夹紧装置、安装连接元件、导向 元件、对刀元件和夹具体等几个部分组成，如图3-1所示。
3.2 工件的定位
三、定位的类型
1．完全定位与不完全定位
（1）完全定位。工件的6个自由度完全被限制的定位情况， 如图3-4(c)所示。
（2）不完全定位。工件的6个自由度不需完全被限制的定位 情况，如图3-4(a)和图3-4(b)所示。
完全定位和不完全定位，这两种定位类型都是正确可行的， 生产中被广泛采用。
3.4 工件的夹紧
二、夹紧装置的组成
夹紧装置的组成，如图3-23所示，由以下3部分组成。

工件在夹具中的定位与夹紧讲稿课件

工件在夹具中的定位与夹紧讲稿课件

用，降低夹具制造过程中的能耗和资源消耗。
THANKS 感谢观看
课程目标
01
02
03
04
掌握工件在夹具中的定位原理 和方法
理解夹紧力的作用和计算方法
学习常见定位与夹紧机构的组 成和工作原理
了解定位与夹紧误差的分析和 补偿方法
02 工件定位原理
定位要素
01
02
03
基准点
工件上的确定位置，用作 确定工件在夹具中的位置 。
定位元件
夹具中用于限制工件自由 度的元件。
按孔定位
根据工件上的孔的形状和位置， 选择相应的定位元件进行定位。
按外轮廓定位
根据工件的外轮廓形状和位置， 选择相应的定位元件进行定位。
03 夹具设计基础
夹具的组成
01
02
03
04
定位元件
用于确定工件在夹具中的位置 ，通常由导轨、挡块、定位销
等组成。
夹紧机构
用于将工件固定在夹具中的装 置，通常由气动或液压系统驱
定位系统
由基准点和定位元件组成 的系统，用于确定工件在 夹具中的位置。
定位原理
完全定位
工件的六个自由度都被限 制，可以确定工件在夹具 中的精确位置。
不完全定位
工件的自由度没有被全部 限制，部分自由度没有被 限制。
欠定位
工件的自由度没有被全部 限制，部分自由度被限制 。
定位方法
按加工面定位
根据工件加工面的位置和形状， 选择相应的定位元件进行定位。
02
柔性化与模块化设计
为了适应多品种、小批量的生产需求，工件定位与夹紧技术正朝着柔性
化和模块化方向发展。通过采用可重构的夹具系统，实现快速更换和调

参考答案-《机床夹具第五版习题册》

参考答案-《机床夹具第五版习题册》

第一章机床夹具基础知识第一节机床夹具概述一、填空题1．根据机械工艺规程要求，在加工中，用来正确地确定工件及刀具的相对位置，并且合适而迅速地将它们夹紧的一种机床附加装置称为机床夹具。

2.通常，习惯于把夹具按其通用化程度分为通用夹具、专用夹具、拼装夹具三个大类。

3．机床夹具一般由定位装置、夹紧装置、夹具体三大主要部分组成。

4．根据不同的使用要求，机床夹具还可以设置对刀装置、刀具引导装置、回转分度装置及其他辅助装置。

5．按夹具适用的机床及其工序内容的不同，可以把夹具分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具、镗床夹具、齿轮加工机床夹具、电加工机床夹具、数控机床夹具等。

二、选择题：1．工件在机床上加工时，通常由夹具中的（A）来保证工件相对于刀具处于一个正确的位置。

A．定位装置B．夹具体C．夹紧装置D．辅助装置2．机用平口钳是常用的（B）。

A．专用夹具B．通用夹具C．拼装夹具D．组合夹具3．下列夹具中，（D）不是专用夹具。

A．钻床夹具B．铣床夹具C．车床夹具D．三爪自定心卡盘4.．（A）是夹具的核心部分。

A.定位装置B.夹紧装置C.夹具体D.V型块5．（A）是由预先制造好的各类标准元件和组件拼装而成的一类新型夹具。

A．拼装夹具B．专用夹具C．通用夹具C．数控机床夹具6．在机床夹具中，V形块通常作为（D）使用。

A．夹具体B．夹紧装置C．辅助装置D．定位元件7．下列说法中，（C）不正确。

A．一般情况下，机床夹具担负着工件在夹具中的定位和夹紧两大功能。

B．夹具相对机床和刀具的位置正确性，则要靠夹具与机床、刀具的对定来解决。

C．工件被夹紧后，就自然实现了定位。

D．定位和夹紧是两回事。

三、判断题：1.一般来说，通用夹具是机床夹具中的主要研究对象。

（×）2.工件安装时，采用找正定位比采用夹具定位效率更高，精度更高。

（×）3.机床夹具只能用于工件的机械加工工序中。

（×）4.夹具体是整个夹具的基础和骨架。

第3章_工件在夹具中的定位与夹紧

第3章_工件在夹具中的定位与夹紧

4）圆偏心的夹紧行程
确定夹紧行程hPE需考虑如下因素： 夹紧工件尺寸公差、装卸间隙、夹紧变形及 磨损贮备量等
hPE≥T+Δ间+ Δ贮 偏心距e为 e = hPE / (cosγP - cosγE )
若取P点左右各45°圆弧作为工作段，则
e = hPE / (cos 45° - cos 135°) = hPE / 1.1414
1）有增力作用，扩力比 i = FJ / FQ ，约等于3； 2）夹紧行程小,h/s =tanα，故 h 远小于 s ； 3）结构简单，但操作不方便。
主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。
（2）偏心夹紧机构
常见的偏心轮—压板夹紧机构
1）圆偏心夹紧原理及其几何特性
偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，但各点升角不等， M、N处
以斜楔为研究对象，夹紧时 根据静力平衡原理，有
FQ = F1+ FRX F1 = FJ tanΦ1 FRX = FJ tan(α＋Φ2) FJ = FQ / [tanΦ1＋tan(α＋Φ2)]
设Φ1 =Φ2 =Φ，当α≤10°，
可用下式近似计算 FJ = FQ / ( tanα＋2Φ)
斜楔夹紧的特点：
△jw= O1Omax- O1Omin=(TD + Td) /2
③ 工件进行回转加工
A
孔 Dmax=D+TD Dmin=D
轴 dmax=d dmin=d- Td
影响同轴度的基准 位移误差为：
△jw= O1Omax
= OA-O1A =(D+TD)/2-(d- Td) /2 = (TD + Td + Xmin) /2
3）圆偏心夹紧的夹紧力
3）圆偏心夹紧的夹紧力

汽车制造与装配技术专业《3.3 工件在夹具中的定位方式及其定位元件(工件以组合表面定位)》

汽车制造与装配技术专业《3.3 工件在夹具中的定位方式及其定位元件(工件以组合表面定位)》

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工件的定位与装夹
组合外表定位实例
两顶尖定位
一面双销定位
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V 形块组合定位
工件的定位与装夹
组合外表定位实例
两阶梯外圆及一端面定位
a） b）
齿面及一端面定位
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工件的定位与装夹
工件在夹具中要正确定位，一是正确选择定位基准，二是选择适宜的定位元件。定位 元件须满足：
工件在夹具中的定位 方式及其定位元件
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工件的定位与装夹
工件以组合外表定位
实际生产中，为满足工序加工要求，常采用几个定位基准〔基面〕 的组合方式进行定位，即组合定位。
常用的组合定位形式有：
前后顶尖孔
组
一孔一端面
合 一端面一外圆
定 位
两阶梯外圆及一端面
形 一长孔一外圆
式
一面两孔
采用相应的定位元件进 行组合定位。如前后顶 尖〔圆锥销〕、定位销、 定位套、心轴、支承钉、 支承板、V 形块等
第七页，共七页。

一、足够的精度
包括本身尺寸精度，定位元件间的位置尺寸及位置公差；常取工件相应尺寸及位置公差 的1/5～1/2。
二、较好的耐磨性
以保持夹具的使用寿命和定位精度。
三、足够的强度和刚度
防止使用中变形和损坏。
四、较好的工艺性
力求结构简单、合理，便于制造、装配和更换。
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谢谢您的观看
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内容总结
工件在夹具中的定位方式及其定位元件。工件在夹具中的定位方式及其定位元件。采用相应的定位元件进行组合定位。如前后顶尖〔圆锥销〕、定位销、定位 套、心轴、支承钉、支承板、V 形块等。工件在夹具中要正确定位，一是正确选择定位基准，二是选择适宜的定位元件。包括本身尺寸精度，定位元件间的位置尺 寸及位置公差。力求结构简单、合理，便于制造、装配和更换。谢谢您的观看
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(2) 工件以圆孔定位 1）定位销
分固定式和可换式，圆柱销和菱形销
2）圆锥销 常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度
3）定位心轴 主要用于盘套 类零件的定位
圆孔定位分析
(3) 工件以外圆表面定位 1）定位套筒
2）半圆定位座 常用于大型轴类工件的定位
3）V形块定位 结构尺寸已标准化，斜面夹角有60°90°120°
升角为为0， P处升角最大。
2）圆偏心夹紧的自锁条件
P点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁
自锁条件 αp ≤ Φ1＋Φ2
tanαp=2e/D≈αp 为安全起见取Φ1 =0
2e/D ≤Φ2≈μ2, 取μ2=0.1~0.15, D/e≥14～20自锁, D/e叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮的工作 可靠性
过定位一般是不允许的，但在精加工时也可看到。
消除过定位及其干涉的途径：
1. 改变定位元件结构，消除对自由度的重复 限制，如长销改成短销；
2. 提高工件定位基面之间的位置精度，提高 夹具定位元件之间的位置精度，减少或消 除过定位引起的干涉，精加工时可增加刚 度和定位稳定性。
3. 常见定位方法与定位元件
本 2）夹紧力大小要适当；
牢
要 3）夹紧动作要迅速、可靠；
快
求 4）结构紧凑，易于制造与维修。
2.夹紧力的确定
必须合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点
(1)夹紧力方向的确定 1）主要夹紧力方向应垂直于主要定位面
2）夹紧力的作用方向应尽可能小
适于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
2. 工件的定位
(1)六点定位原理
未定位工件在空间有六个自由度， 定位就是限制其自由度。
合理布置六个定位支承点，使工 件上的定位基面与其接触，一个 支承点限制工件一个自由度，使 工件六个自由度被完全限制，在 空间得到唯一确定的位置，此即
5. 定位误差的分析计算
定位误差概念
指一批工件在夹具中定位时，工件的设计基准（或工序
基准）在加工尺寸方向上的最大变动量，以△dw 表示。
成批加工工件时，夹具相对机床的位置及切削运动 的行程调定后不再变动，可认为加工面的位置是固定的。 但因一批工件中每个工件在尺寸形状及表面相互位置上 均存在差异，所以定位后各表面有不同的位置变动。
六点定位原理。
实际中一个定位元件可体现一个或多个支承点， 视具体工作方式及其与工件接触范围大小而定
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。
(2)完全定位与不完全定位 工件的六个自由度被完全限制的定位称完全定位， 允许少于六点的定位称为不完全定位。 都是合理的定位方式。
δ工件≥Δ夹具＋Δ加工
制订夹具公差时，应保证夹具的定位、制造和调整误差 的总和不超过零件公差的三分之一。
3.2 工件的夹紧 1.夹紧装置的组成及基本要求 组 （1）力源装置 成 （2）中间传力机构
（3）夹紧元件 1）改变作用力的方向；
作 2）改变作用力的大小； 用 3）使夹紧实现自锁。
基 1）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置； 稳
② 工件单向靠紧定位，如定位心轴水平放置，或在夹 紧力作用下单向推移工件靠紧定位。
定位心轴水平放置
单向推移工件靠紧定位
A
孔 Dmax=D+TD Dmin=D
轴 dmax=d dmin=d- Td
O1Omax= OA-O1A=(D+TD)/2-(d- Td) /2 O1Omin= D/2-d/2 因基准位移造成的加工误差为：
3.常用夹紧机构
（1）斜楔夹紧机构
夹紧力FQ去除，斜楔受到F1、
FRX作用，要能自锁，必须满 足下式 F1 ＞FRX
F1 = FJ tanΦ1 FRX = FJ tan(α－Φ2) tanΦ1 ＞ tan(α－Φ2) 即 Φ1 ＞ (α －Φ2) 或 α＜Φ1 ＋Φ2 一般Φ1 =Φ2 =Φ =5～7°， 故当α＜10～14°时自锁， 一般取α=6～8°
2）工艺基准 ① 工序基准 工序图上用来确定本工序所加工
表面加工后的尺寸、形状、位置的基准
② 定位基准
a.粗基准和精基准 b.附加基准
③ 测量基准 ④ 装配基准
基准分类归纳如下：
基准
设计基准
工艺基准
工序基准
定位基准
粗基准
精基准
测量基准 辅加基准
装配基准
（2）粗基准的选择
在保证得到所选精基准的前提下确定粗基准 选择粗基准一般应遵循以下原则：
(２)夹紧力作用点的确定 1）夹紧力应作用在刚度较好部位
2）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件
形成的支承面内
3）夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面
(３)夹紧力大小的估算
夹紧力的大小根据切削力、工件重力的 大小、方向和相互位置关系具体计算，并 乘以安全系数K ，一般精加工K =1.5～2， 粗加工K = 2.5～3。
圆偏心轮夹紧力小，行程小，自锁性不太好，用于 切削力小，无振动，工件尺寸公差不大的场合。
（3）螺旋夹紧机构
螺旋夹紧特点： 1）结构简单，自锁性好，夹紧可靠； 2）扩力比约为80,远比斜楔夹紧力大； 3）夹紧行程不受限制； 4）夹紧动作慢，辅助时间长，效率低
（4）其它夹紧机构 1）螺旋压板夹紧机构
④ 工件孔与垂直放置的心轴间隙配合
△jw =TD + Td + Xmin
(3)以外圆定位时的定位误差计算
工件在V形块上定位
④③②①定位工误序差尺分寸析以：H321标注，其定位误差为：
a)Δ定d321位=BAO误1BA差O22Δ==dOAO随121OB毛C21-坯+OO2误C1O差2T-OAd 的21OB增12 大而增大；
1）有增力作用，扩力比 i = FJ / FQ ，约等于3； 2）夹紧行程小,h/s =tanα，故 h 远小于 s ； 3）结构简单，但操作不方便。
主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。
（2）偏心夹紧机构
常见的偏心轮—压板夹紧机构
1）圆偏心夹紧原理及其几何特性
偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，但各点升角不等， M、N处
2）螺旋定心夹紧机构
3）联动夹紧机构
4）多件夹紧机构
（5）夹紧动力装置
气动、液压、电磁、真空等 气—液压组合夹紧
3.3 夹具的连接元件、对刀装置和引导元 件 1. 连接元件
2. 对刀装置
3. 引导元件
3.4 常见机床夹具
1. 钻床夹具
2 铣床夹具
3 车床夹具
4 成组夹具
b) c)
定定位位=误误d差2差d-2TΔΔ+sdddinT1与随+2αd2工VT2s形d－序ins1块iα尺dn21-2α夹寸T2－角d标－dsαi-2注nT1增2dαd方2大=式=而T有2减Td2关d小s，si，in1n1Δαα但2d22 稳＞－+定Δ11d性1 ＞变Δ差d3；
(4)以一面两销定位时的定位误差计算
4）圆偏心的夹紧行程
确定夹紧行程hPE需考虑如下因素： 夹紧工件尺寸公差、装卸间隙、夹紧变形及 磨损贮备量等
hPE≥T+Δ间+ Δ贮 偏心距e为 e = hPE / (cosγP - cosγE )
若取P点左右各45°圆弧作为工作段，则
e = hPE / (cos 45° - cos 135°) = hPE / 1.1414
第3章
工件在夹具中的 定位与夹紧
3.1 工件的定位 3.2 工件的夹紧 3.3 夹具的连接元件、对刀装置和引导元件 3.4 常见机床夹具
3.1 工件的定位
工件定位目的：使同批工件在机床或夹具上有正确位置
1. 工件的定位方法
(1)直接找正定位
效率低，适于单件小批生产和定位精度要求较高的情况
(2)划线找正定位
△jw= O1Omax- O1Omin=(TD + Td) /2
③ 工件进行回转加工
A
孔 Dmax=D+TD Dmin=D
轴 dmax=d dmin=d- Td
影响同轴度的基准 位移误差为：
△jw= O1Omax
= OA-O1A =(D+TD)/2-(d- Td) /2 = (TD + Td + Xmin) /2
考虑定位方案时，先分析必须消除哪些自由度， 再以相应定位点去限制。
(3)欠定位与过定位
工件应限制的自由度未被限制的定位，为欠定位， 在实际生产中是绝对不允许的。
工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的 定位称为过定位或重复定位。一般来说也是不合 理的。
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）
1） 2）在转平角面误内差任意方向的位移误差
孔△O1θ中=a心rc偏ta移n(在TD直1 +径T为d1 +△Xdw1m1 i圆n+内TD，2 +△Tdwd21+=TXD21m+in T)/d21L+ X1min
孔要O2减在小X角方度向定偏位心误与差孔，O1①相提同高（孔不销限精位度），减为小△配dw1合间隙；
5 组合夹具
6 随行夹具
定位误差包括基准不重合误差和基准位移误差 1）基准不重合误差△B 其大小等于设计基准与定位基
准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）。
一次安装加工两孔A和B，孔B在X方向定位基准C与设计基 准A不重合，基准不重合误差为联系尺寸22的公差0.2
2）基准位移误差△Y 是指工件的定位基准在加工尺寸方
在Y方向偏心在直径为△②dw2增，大△孔dw（2 =销TD）2 中+ T心d2距+ X2 min