工件的装夹指的是工件的定位和夹紧
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。
§1.2 基准、定位副及对定位元件的基本要求
一. 基准及定位副
1.工序基准：在工件加工的工序图中，用来确定本工序加工表面位置的基准。可通过工序图上标注的加工尺寸与形位公差来确定工序基准。
2.定位基准：当工件以回转面（圆柱面、圆锥面、球面等）与定位元件接触（或配合）时，工件上的回转面称为定位基面，其轴线称为定位基准。
3.工件以平面与定位元件接触时，工件上那个实际存在的面是定位基面，它的理想状态（平面度误差为零）是定位基准。如果工件上的这个平面是精加工过的，形状误差很小，可认为定位基面就是定位基准。
4.限位基准：定位元件与工件的定位基面相接触的表面就是限位基面。其理想状态为限位基准。
理论上，定位基准与限位基准应重合，定位基面和限位基面应接触
5.主要定位面：当工件有几个定位基面时，限制自由度最多的定位基面称为主要定位面，相应的限位基面称为主要限位面。
6.定位副：将工件上的定位基面和与之相接触（或配合）的定位元件的限位基面合称为定位副。
二. 定位符号和夹紧符号的标注
定位、夹紧符号已有机械工业部的部颁标准（JB／T 5061---91），可参看附表1。图l－10为典型零件定位、夹紧符号的标注。
三. 对定位元件的基本要求
l·足够的精度：限位基面应有足够的精度，1/5-1/2工件尺寸及位置公差
2．足够的强度和刚度：定位元件不仅限制工件的自由度，还有支承工件、承受夹紧力和切削力的作用，因此，应有足够的强度和刚度，以免使用中变形或损坏。
3·耐磨性好：工件的装卸会磨损定位元件的限位基面，导致定位精度下降。定位元件应有较好的耐磨性。
4．工艺性好
表1-1 常用定位元件能限制的自由度
§1.3 定位基面与定位元件
一. 工件以平面定位时的定位元件:多用于箱体、盘类零件
定位元件以平面支承的通常称为支承件：支承钉、支承板
支承件：主要支承：用来限制工件自由度，即有定位作用的定位元件。
辅助支承：提高工件的刚性和稳定性，无定位作用
1.主要支承：用来限制工件的自由度，起定位作用。
(1).固定支承：在使用过程中，它们都是固定不动的。
支承钉：可视为一个点，限制一个自由度。
平头：用于已加工表面。
球头：用于毛胚表面。
齿纹头：用于侧面，能增大摩擦系数，防止工件滑动。
支承板：多用于支承已加工表面，狭长条：2个自由度；大平面：3个自由度A型：结构简单，制造方便，但清屑困难，故适用于侧面和顶面定位。
B型：螺纹孔处带斜凹槽（容屑），便于清除切屑，适用于底面。
*需经常更换的支承钉应加衬套。
*支承钉、支承板和衬套都已标准化其
*当要求几个支承针或支承板在装配后等高时，可装配后一次磨削。
(2).调节支承：定位过程中，支承钉的高度可调，以适应粗基准位置的变化
*对于小型工件，一般每批调整一次；工件较大时，常常每件都要调整。
*在可调夹具上加工形状相同而尺寸不等的工件时，也可用调节支承。(3).自位支承（浮动支承）：在工件定位过程中，能自动调整位置的支承
适用于毛胚面或刚性不足的场合
*接触点增加，提高工件的刚度和稳定性
*限制一个自由度
2.辅助支承：用来提高工件的装夹刚度和稳定性，不起定位作用。
*工件定位时是浮动的，工件装夹好后再固定下来，以承受切削力。
(1).螺旋式辅助支承：与调节支承相近，但操作过程不同，前者不起定位作用，后者
起定位作用，且前者不用螺母锁紧。
(2).自动调节支承：靠弹簧推动滑柱，但不可顶起工件
(3).推引式辅助支承：斜楔涨开而锁紧
二. 工件以圆孔定位时的定位元件
工件以圆孔内表面作为定位基面时，常用于盘类、套类、杆叉类零件
1.定位销
(1).固定式定位销：直接以H7/r6过盈配合压入夹具体
(2).可换式定位销：夹具体中压入衬套，销以H7/h6压入并用螺母拉紧。大批大量
A型称圆柱销，B型称菱形销
＊D= 3～ 10mm时，为避免使用中折断，或热处理时淬裂，通常把根部倒成圆角＊夹具体上应有沉孔，使定位销的圆角部分沉入孔内而不影响定位。
＊为便于工件装入，定位销的头部有15度倒角。
2.圆柱心轴
(1).间隙配合心轴：限位基面一般按h6、g6或f7制造，装卸工件方便，精度不高。
工件常以孔和端面联合定位，心轴限位圆柱面与限位端面最一次装夹中加工出来。
(2).过盈配合心轴：由引导部分、工作部分2、传动部分3组成。
引导部分：直径按e8制造，基本尺寸等于工件孔的最小极限尺寸，其长度约为工件定位孔长度的一半。
工作部分：直径按r6制造，其基本尺寸等于孔的最大极限尺寸。当工件定位孔的长度与直径之比 L／d>l时，心轴的工作部分应稍带锥度。制造简单、定心准确、不用另设夹紧装置，但装卸不便，易损伤工件定位孔，故多用于定心精度要求高的精加工。
(3).花健心轴：用于加工以花键孔定位的工件。当工件定位孔的长径比 L／d＞l时，
可稍带锥度。设计花键心轴时，应根据工件的不同定心方式来确定定位心轴的结构。
3.圆锥销：限制了工件的X、Y、Z三个位置自由度。常与其他定位元件组合定位。
4.锥度心轴：工件孔与心轴圆柱面的弹性变形夹紧工件，定心精度较高，可达0.０２－０．01mm，但工件的轴向位移误差较大，用于精车和磨削加工，不能加工端面。
三. 工件以外圆柱面定位时的定位元件：
1.V形块：以外圆定位用的最多。
V形块既能用于精定位基面，又能用于粗定位基面；能用于完整的圆柱面，也能用于局部圆柱面；而且具有对中性（使工件的定位基准总处在 V形块两限位基面的对称面内），活动V形块还可兼作夹紧元件。
2.定位套：其内孔轴线是限位基准，内孔面是限位基面。常与端面联合定位。
定位套结构简单、容易制造，但定心精度不高，故只适用于精定位基面。
3.半圆套：主要用于大型轴类零件和不便轴向装架的零件。
4.圆锥套：
作业：1-4、1-6、1-7、1-8
§1.4 定位误差的分析与计算
加工误差:一批工件逐个在夹具上定位时，由于工件及定位元件存在公差，使各个工件所占据的位置不完全一致，加工后形成加工尺寸的不一致，为加工误差。
定位误差：只与工件定位有关的加工误差,称为定位误差，用ΔD表示。
一. 造成定位误差的原因
产生定位误差的原因有两个：
一是定位基准与工序基准不重合，由此产生基准不重合误差ΔB。
二是定位基准与限位基准不重合，由此产生基准位移误差ΔY。
1.基准不重合误差ΔB:
工序尺寸：A，B;定位基准：底面和E面；
C尺寸：对刀尺寸，在一批工件的加
工过程中是不变的。
工序尺寸A的工序基准是F,定位基准是
E，产生基准不重合误差。
ΔB=Amax-Amin=Smax-Smin=δs
S是定位基准E与工序基准F间的距离尺寸，称为定位尺寸。
*当工序基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致，存在一夹角α时，基准不重合误差ΔB等于定位尺寸公差在加工尺寸方向上的投影，即
ΔB=δscosα
*工序基准的变动方向与加工尺寸的方向相同时，即α=0，cosα=1，基准不重合误差等于定位尺寸的公差，即
ΔB=δs
因此，基准不重合误差面B是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准与工序基准不重合而造成的加工误差，其大小为定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。
尺寸B：工序基准和定位基准重合，ΔB=0
2.基准位移误差ΔY
在圆柱面上铣槽的工序简图，加工尺寸为A和B，工件以内孔D在圆柱心轴上定位O是心轴轴心，即限位基准，
C是对刀尺寸，即刀刃到O的距离
尺寸A：工序基准是内孔轴线，定位基准也是内孔轴线，两者重合，ΔB=0
由于定位副有制造公差和配合间隙，定位基准和限位基准不重合，造成了加工尺寸
的变动范围-------基准位移误差ΔY
基准位移误差的大小等于因定位基准与限位基准不重合造成的加工尺寸的变动范围。
当工件孔的直径为最大Dmax，定位销直径为最小dmin时，imax=OO1,Amax；
当工件孔的直径为最小Dmin,定位销直径为最大dmax时，imin=OO2,Amin;
因此
ΔY=Amax-Amin=imax-imin
当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致，两者之间成夹角α时，基准位移误差等于定位基准的变动范围在加工尺寸方向上的投影，即
ΔY=δicosα
当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向一致时，即α=0，cosα=1，基准位移误差等于定位基准的变动范围，即
ΔY=δi
因此，基准位移误差Δy是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准相对于限位基准的最大变化范围在加工尺寸方向上的投影。
Δy=(Dmax/2-dmin/2)-(Dmin/2-dmin/2)=(Dmax-Dmin)/2+(dmax-dmin)/2 =δD/2+δd0/2
二. 定位误差ΔD的计算方法
1.合成法
ΔD=ΔB+Δy
*在定位基面尺寸变动方向一定（由大变小，或由小变大）的条件下，Δy（定位基准）与ΔB（工序基准）的变动方向相同时，取“＋”号；变动方向相反时，取“一”号。
例1-2用合成法求图1-32所示加工尺寸E的定位误差。
解：加工尺寸E：
1）工序基准为工件外圆面的下母线F，定位基准为工件内孔轴线O，存在ΔB
ΔB=δd/2
2）定位基准与限位基准不重合，存在Δy，Δy=δD/2-δd0/2
3）因为工序基准不在定位基面上，即ΔB 与Δy 无相关公共变量，所以
ΔD=ΔB+Δy=(δD+δd0+δd)/2
例1-3求图l －32中加工尺寸H 的定位误差。
解：
1）工序基准是孔的上母线G ，定位基准为孔轴线O ，存在基准不重合误差ΔB ：
ΔB=δD/2
2）定位基准与限位基准不重合，Δy=δD/2-δd0/2
3）工序基准在定位基面上，两者有相关的公共变量，当定位孔由小变大时，Δy （或定位基准O ）向下移动，而ΔB （或工序基准G ）则向上变动（考虑工序基准变动方向时，设定位基准的位置不变），两者方向相反，故取“－”号，所以
ΔD=Δy-ΔB=δd0/2
2. 极限位置法：定位误差等于由于定位而引起的加工尺寸的最大变动范围。
3. 例如求图1-33a 中的加工尺寸A 的定位误差。
4. 解：定位误差的大小等于尺寸A 的最大变动
范围， 即ΔDA=Amax-Amin
当Bmin,dmin 时，工件中心为O1点;
当Bmax,dmin 时，工件中心为O2点;
当Bmin,dmax 时，工件中心为O3点;
当Bmax,dmax 时，工件中心为O2点;
ΔDA=ao 4=ao 2+o2o4=δBtg α+δd/2cos α
5. 尺寸链分析计算法（微分法）
其方法为：作工件定位图，确定加工尺寸D 与有关的工件和夹具相应各几何参数x i 的尺寸链关系式为
D=Φ（x i ，x 2，x 3）
对上式求全微分，即可求出加工尺寸D 的定位误差.
例：（上例）
A=L-Btgα-d/2cosα(B,d为变量)
ΔDA=|δBtgα|+|δd/2cosα|
*此法对包含多误差因素的复杂定位方案的定位误差分析计算较方便。
三. 定位误差计算实例（习题课）
例l：如图1－35所示，求加工尺寸A的定位误差。
解：
1）定位基准为底面，工序基准为圆孔中心线O，定位
尺寸s=50mm,δs=0.2mm
工序基准的位移方向与加工尺寸方向夹45o
ΔB=δs cosα=0.2cos45=0.1414
2)定位基准与限位基准重合, Δy=0;
∴ΔD=ΔB=0.1414
***结论:
1)平面定位时, Δy=0;
2)工序基准的位移方向与加工尺寸不一致时,需向加工尺寸方向投影.
例2:钻铰凸轮上两小孔,求加工尺寸100的定位误差.
解:1）定位基准与工序基准重合, ΔB=0;
2）位基准相对限位基准单向移动,且与加工尺寸
成30o±15’夹角.
δi=(δD+δd0)/2, Δy =δi cosα
∴Δy =[(0.033+0.021)/2] *cos30=0.02mm
3）ΔD=Δy=0.02mm
***结论:定位方式为孔轴配合时,当单边接触时, Δ
y=[(δD+δd0)/2] cosα
α--定位基准的变动方向与加工尺寸的方向间的夹角
例3:金刚镗床上镗活塞销孔,求对称度的定位误差.
解:
1)对称度的工序基准是裙部内孔轴线,定位基准也是,
∴ΔB=0;
2)定位基准相对限位基准可任意方向移动,在对称度
方向上的最大变动范围为孔轴配合的最大间隙Xmax, δi
移动方向与对称度方向一致，α=0，
∴Δy=δi=Xmax=ES-ei=0.035+0.034=0.069mm
3) ΔD=Δy =0.069mm
***结论：定位方式为孔轴配合并可任意方向移动时，
其基准位移误差:
Δy= Xmaxcos α=(δD +δd 0+Xmin) cos α
例4:在鼓轮上先铣平面A ，再铣平面B ，求铣平面B 时的角度定位误差。
解1）工序基准为A 面，定位基准是OO 2，
两者不重合，定位尺寸为25o 士10’，
ΔB=20’
4） 定位基准 O 与限位基准 O 重合，
但定位基准 O 2相对限位基准O 1不重合,
可两个方向转动;
δia=(δD +δd+ Xmin)/R
=(0.027+0.018+0.012)rad=0.002375rad
Δy=δia=8’10”
5）因工序基准不在定位基准OO 。上，
∴ΔD=ΔB+Δy =20’+8’10”
结论：角度定位误差的计算方法与尺寸定位误差相同。
例5:铣工件上的键槽，求加工尺寸分别为A1、A2、A3时的定位误差。
解:加工尺寸A1的定位误差
1）工序基准是圆柱轴线，定位基准也是圆柱轴线，两者重合，ΔB=0；
2）定位基准相对限位基准有位移，
ΔY=δ
=O1O2=d/2（sinα/2）-（d-δd）/2（sinα/2）=δd/2（sinα/2）
i
3)ΔD=ΔY=δd/2（sinα/2）
加工尺寸A2的定位误差:
1)工序基准是圆柱下母线，定位基准是圆柱轴线，两者不重合；定位尺寸s=d/2
故ΔB=δs=δd/2.
2）ΔY=δd/2（sinα/2）
3）工序基准在定位基面上：定位基面直径由大变小时，定位基准朝下变动；当定位基面直径由大变小、定位基准不动时，工序基准朝上变动。两者的变动方向相反，取“－”号，故
ΔD=ΔY-ΔB=δd/2sinα/2-δd/2=δd/2[（1/ sinα/2）-1]
加工尺寸A3的定位误差:
1）定位基准与工序基准不重合，ΔB=δs=δd/2.
2）ΔY=δd/2（sinα/2）
3）工序基准在定位基面上：定位基面直径由大变小时，定位基准朝下变动；当定
位基面直径由大变小、定位基准不动时，工序基准朝下变动。两者的变动方向相同，取“+”号，故
ΔD=ΔY+ΔB=δd/2sinα/2+δd/2=δd/2[（1/ sinα/2）+1] ***结论：
轴在V形块上定位时的基准位移误差为ΔY=δd/2（sinα/2），由于ΔY与
ΔB中均包含一个公共变量δd，所以需用合成法计算定位误差。
例6：加工均布的4个槽，求槽的对称度的定位误差。
解：1）对称度的工序基准是Φ12H8的轴线，
定位基准是Φ80士 0.05mm的轴线，两者不重
合，ΔB= 0．02mm。
2）定位基准相对限位基准可任意方向移
动，ΔY=Xmax=0.03+0.02+0.1=0.15mm
3)工序基准不在定位基面上，故：
ΔY十ΔB＝（0．15＋0．O2）=O．17mm
该定位方式的定位误差太大，已超过工件
公差的2／3，难以保证槽的对称度要求。
若改用Φ12H8孔定位，使ΔB= 0；
选定位心轴为Φ12g6,
ΔY=Xmax=0.027+0.017=0.044mm<δk,
可满足加工要求。
结论：选择定位基准应尽可能与工序基准重合；应选择精度高的表面作定位基准。
浏览常见定位方式的定位误差表1-6。
作业：P66:1-13,1-14
§1.5 一面两孔定位
**多用于箱体、盖板类零件。
定位平面（工过的精基面）：限制3个自由度；
两孔：可以是工件上的孔，也可以是专为定位需要而设置的工艺孔。
一. 定位元件：用于两个定位圆孔的定位元件有以下两种。
1. 两个圆柱销：两个短圆柱销与两定位孔配合为重复定位，沿连心线方向的自由度被重复限制。
若(δLD +δLd )>Xmax1+Xmax2时，将妨碍部分工件的装入。
要使所有所有工件都能顺利地装卸，须满足下列条件：
当工件两孔径为(D1min 、
D2min)、夹具两销径为最小
（dlmax 、d2max ）、孔间距为
最大（L+δ
LD /2）、销间距为最小（L-δLd /2）,或孔间距
为最小（L-δ
LD /2）、销间距为最大（L+δLd
/2）时,两孔与销之间仍有最小装配间隙
X1min 、X2min 存在。
为了满足上述条件，第
二销与第二孔不能采用标准
配合，第二销的直径缩小了，连心线方向的间隙增大了。缩小后的第二销的最大直径为
d ’2max=D2min/2-X ”2min/2-O 2O 2’
O 2O 2’=（L+δLd /2）-（L-δLD /2）=δ
Ld /2+δLD /2 d ’2max=D2min/2-X ”2min/2-δ
Ld /2-δLD /2 ∴d ’2max=D2min-X ”2min-δLd -δLD
这就是说，要满足工件顺利装卸的条件，直径缩小后的第二销与第二孔之间的最小
间隙应达到：
X ”2min= D2min- d ’2max-δLd -δLD
这种缩小一个定位销直径的方法，虽然能实现工件的顺利装卸，但增大了工件 的转动误差，因此，只能在加工要求不高时使用。
2. 一圆柱销与一削边销：
**采用定位销“削边”的方法只增大连心线方向的间隙，不增大工件的转动误差，因而定位精度较高。
当间隙达到a= X ’2min/2时，满足了工件顺利
装卸的条件。
a= X ’2min/2=（δ
Ld +δLD + X ”2min ）/2 a=（δLd +δLD ）/2
b=D2minX2min/2a
X2min=2ab/D2min
二. 定位误差（一圆柱销，一菱形销 ）
孔与圆柱销的最大配合间隙X1max,孔和菱
形销的最大配合间隙X2max,所以产生直线
和角度位移误差ΔY1和ΔY2，即基准位移误
差ΔY 为：
ΔY=ΔY1+ΔY2
因为X1max 当工件单向位移时，ΔY1=X1max/2； tg Δβ=(X2max-X1max)/2L ； 当工件任意方向移动时：ΔY1=X1max ， tg Δα=(X2max+X1max)/ 2L ； 三. 设计示例： 设计步骤： 1．确定两定位销的中心距Ld ±δLd ／2 两定位销的中心距的基本尺寸应等 于工件两定位孔中心距的平均尺寸，其公 差一般为： δLd =（1/3-1/5）δLD 因孔间距L D =59士0．lmm ， 销间距Ld=59土0．02mm 。 2．确定圆柱销直径d ； 圆柱销直径的基本尺寸应等于与之 配合的工件孔的最小极限尺寸，其公差带 一般取g6或h7。 因定位孔的直径为φ12+0。027mm ， 故圆柱销的直径d1=φ12g6 3．确定菱形销的尺寸b 查表 1-3, b=4mm 。 4．确定菱形销的直径 (1). 计算X2min: a=（δLd +δLD ）/2=0.1+0.02=0.12mm,b=4mm,D2=φ12+0。027mm, X2min=2ab/D2min=2*0.12*4/12=0.08mm 采用修圆菱形销时，应以b1代替b 进行计算。 (2). 按公式d2max-X2min 算出菱形销的最大直径，d2max=(12－0.08)=11.92mm ； (3). 确定菱形销的公差等级。菱形销直径的公差等级一般取IT6或IT7，因 IT6=0．011mm ，所以 d2min=(2-0.091)mm 2. 5.计算定位误差 63士0．lmm 和20土0．lmm 没有定位误差，因为它们的大小主要取决于钻套间的 距离，与工件定位无关；而 31． 5士0．2mm和10士0．15mm均有定位误差。 1）加工尺寸对31． 5士0．2mm的定位误差： 由于定位基准与工序基准不重合，定位尺寸S=29．5士0．lmm，ΔB=δs=0.2mm. 尺寸31．5士0．2 mm的方向与两定位孔连心线平行，ΔY1=X1max=0.027+0.017=0.044mm 所以：ΔD=Δy+ΔB=0。2+0。044=0。244； 2）加工尺寸10士0．15mm的定位误差：ΔB=0； 定位基准可做任意方向的位移： tgΔα=(X2max+X1max)/ 2L=（0.044+0.118）/22=0.0138 左：ΔY= X1max+2L1* tgΔα=(0.044 +2*2*0.00138)=0.05mm 右：ΔY= X2max+2L2* tgΔα=(0.118+2*2*0.00138)=0.124 mm 所以：ΔD=Δy=0.124mm §1.6 特殊表面定位 一. 工件以V形导轨面定位 3---固定V形块上放置的两个短 圆柱，限制Y、Z移动和Y、Z转 动四个自由度； 4---活动V形座，上面也放了两 个短圆柱，限制X、Y两个转动 自由度； 2---可调支承，限制X移动自由度。工件与定位元件精度高，属可用的重复定位 二. 工件以燕尾导轨面定位： 固定短圆柱+V形座：限制四个自由度 可移动燕尾钳口：限制一个自由度并 加紧（转动自由度） 三. 工件以渐开线齿形面定位 高精度滚柱+保持架+膜片卡盘 §1.7 夹紧装置的组成和基本要求 一. 夹紧装置的组成 1.动力装置——产生夹紧力 夹紧力---克服切削力、惯性力、离心力及重力 夹紧力的来源，一是人力；二是某种动力装置 常用的动力装置有：液压装置、气压装置、电磁装置、电动装置、气--液联动装置 和真空装置等 2.夹紧机构——传递夹紧力 在工件夹紧过程中起力的传递作用的机构，能据需要改变力的大小、方向和作用点。***手动夹具的夹紧机构正应具有良好的自锁性能。 二. 对夹紧装置的基本要求 1.夹紧过程中，不改变工件定位后占据的正确位置 2.夹紧力大小适当，一批工件的夹紧力要稳定。 3.夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。 4.工艺性好，使用性好。结构简单，便于制造和维修。操作应方便、安全、省力。 §1.8 夹紧力的确定 ------确定夹紧力的方向、作用点和大小 一. 夹紧力的方向和作用点的确定 1.夹紧力应朝向主要限位面。 对工件施加几个方向不同的夹紧力时，朝向主要限位面的夹紧力应是主要夹紧力。 2.夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 3.夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的方向和部位。 4.夹紧力作用点应靠近工件的加工表面。 二. 夹紧力大小的估算 只能进行粗略的估算，应找出对夹紧最不利的瞬时状态，并只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。 估算步骤如下： (1).建立理论夹紧力Fj 理与主要最大切削力Fp的静平衡方程：Fj 理 =f(Fp). (2).实际需要的夹紧力Fj 需，应考虑安全系数，Fj 需 =K*Fj 理 。 (3).校核夹紧机构产生的夹紧力Fj是否满足条件：Fj> Fj 需 。 例：铣削加工示意图，试估算所谓的夹紧力。 （小型工件，工件重力略去不计，压板对工件的摩擦力也略去不计。） 1)不设置止推销时，对夹紧最不利的瞬时状态是铣刀切入 全深、切削力达到最大时，工件可能沿Fp的方向移动， Fp=F1+F2, Fp=Fj1*f1+Fp2*f2 设：Fj 理 =Fj1=Fj2,f1=f2=f 加上安全系数，每块压板需给工件的夹紧力: Fj 需 =KFp/2f 2)设置止推销后，对夹紧最不利的瞬时状态是铣刀切入全 深、切削力达到最大时，工件绕O点转动。 Fp*L=F1’L1+F2’*L2=Fj1*f1+Fj2*f2 Fj 理 =Fp*L/(f*L1+f*L2) 加上安全系数，每块压板需给工件的夹紧力（N）是: Fj 需 =K*Fp*L/f(L1+l2) 通常：K=1.5—2.5； 切削力与夹紧力相反时：K=2.5--3 §1.9 基本夹紧机构 基本夹紧机构：斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构和偏心夹紧机构。 一. 斜楔夹紧机构 斜楔直接夹紧工件的夹紧力小，操作费时，多数情况下与其它机构联合起来使用。 1.斜楔的夹紧力 建立静平衡方程式： F1+Frx=Fq F1=Fj*tgφ1 Frx=Fj*tg(α+φ2) Fj=Fq/[tgφ1+tg(α+φ2)] Fj——斜楔对工件的夹紧力（N）；α——斜楔升角； Fq——加在斜楔上的作用力（N）；φ1 ——斜楔与工件间的摩擦角； φ2——斜楔与夹具体间的摩擦角。 设φ=φ1=φ2，α很小时（α<=10）,Fj=Fq/tg(α+2φ) 2.斜楔自锁条件 作用力Fq撤去后，要自锁，必须满足的条件：F1>Frx 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 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 定位与夹紧 一、定位 （1）分类 l）完全定位 工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一位置，称为完全定位。 2）不完全定位 根据工件加工表面的不同加工要求，定位支承点的数目可以少于六个。有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，这种定位情况称为不完全定位。不完全定位是允许的， 3）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。 4）过定位 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。各类钳加工和机加工都会用到。 （2）解释 工件定位的实质就是使工件在夹具中占据确定的位置，因此工件的定位问题可转化为在空间直角坐标系中决定刚体坐标位置的问题来讨论。在空间直角坐标系中，刚体具有六个自由度，即沿X、Y、Z轴移动的三个自由度和绕此三轴旋转的三个自由度。用六个合理分布的支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中占据正确的位置，称为六点定位法则。人们在阐述六点定位法则时常以图1所示铣不通槽的例子来加以说明：a1、a2、a3三个点体现主定位面A，限制X、Y方向的旋转自由度和Z方向的移动自由度；a4、a5两个点体现侧面B，限制X 方向的移动自由度和Z方向的旋转自由度；a6点体现止推面C，限制Y方向的移动自由度。这样，工件的六个自由度全部被限制，称为完全定位。当然，定位只是保证工件在夹具中的位置确定，并不能保证在加工中工件不移动，故还需夹紧。定位和夹紧是两个不同的概念。 二、加紧 3．7化油器壳体定位及夹紧 3．7．1化油器壳体的定位 为方便加工时的定位，化油器壳体会压铸出两个工艺孔。利用这两个定位孔和化油器与浮子室之间结合面，形成两孔一面的定位方式。 其中一个定位面限制了化油器绕x轴和y轴的旋转和沿z轴移动的三个自由度。而化油器的定位面往往平面度不算太高，通常为0．1／l00×l00，如果用全平面来定位则会引起每个工件的不一致性。这是因为我们知道，对于不平面与平面的相互接触，一般只有三点能接触到，有时即使有多于三点的接触点，除了其中三点之外，也只能是虚约束点。对于不同的工件而言，定位基准面与工件接触的三点是随机的，而且随不同工件的不同而不同，因此每个工件的定位平面也不一样，这事必影响加工精度。对这点的改进方法是采用面积较小的三个圆柱面来代替全平面来作工件的定位基准面。从几何上来说三点已经可以确定一个基准平面了。由于基准面与工件结合面的接触面积减小，这样一来由工件平面度误差而引起的定位误差就有效地减小了。 再在其中的一个定位基准孔采用带弹簧的圆锥销定位。这里采用圆锥销而不采用圆柱销是因为圆锥销有更好的导向性能，而且圆锥销与工件上的定位孔相接触点为一圆，它可以有效地限制工件在z平面内沿x轴和沿y轴的平行移动。另一方面，由于工件夹紧时圆锥销会随弹簧产生一些退让，可以让工件平面与基准面进行有效地贴合。 由于基准面和主基准孔的定位已经约束工件六个自由度中的五个自由度。所以副基准孔所能约束的自由度只剩下绕z轴的旋转自由度了。因此在这里采用带弹簧的圆锥菱形销了当然也可能采用扁形销，只是前者具有更好的美观的外观和较好的强度结构。由于菱形销的长边垂直于两基准孔之间的连线，所以有效地约束了平面内的旋转自由度。 对于一般的孔系加工，利用两孔一面的定位方式就已足够，有时基于保证特殊的工艺要求或装夹与定位的方便，也可以采用其他的定位方式。如利用加工好的柱塞孔定位：柱塞孔与中子的配合面可以约束沿x轴和y轴平移等两个自由度，喉管孔下侧孔与中子顶弧面的接触可以约束沿z轴平移和沿x轴和沿y轴旋转等三个自由度，剩下的一个沿z轴旋转的自由度由附加的限位螺钉调定。 3．7．2化油器壳体的夹紧 在工件完成定位后，一般还要进行夹紧后才能进行加工切削。对于半自动加工机床，常常采用手动夹紧来简化机床结构。而对于组合式全自动加工机床，通常采用的是自动夹紧。夹紧时依驱动方式分可以是气动夹紧或液压夹紧。由于气动夹紧力一般都不大，所以还必须通过凸轮、杠杆、楔形等机构来进行力的放大或实现自锁。而液压夹紧力一般都比较大，所以通常在液压的夹紧回路装置有减压阀来防止在过大的系统压力下夹紧时夹坏工件。 如图3—5所示，凸轮极坐标曲线可分为快速上升段、自锁段和过渡段。快速上升段是使夹爪快速接近工件，而自锁段可以使夹爪获得较大的力大放大系数，并由于其斜度小于自锁角，而实现自锁功能，防止在加工过程中因为意外情况，如压缩空气气源失压时工件可能松动，从而引起未可预知的严重后果。 车床工件安装知识简介 在车床上安装工件所用的附件有三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、花盘、心轴、中心架和跟刀架等。安装工件的主要要求是位置准确、装夹牢固。 一、三爪卡盘安装工件 三爪卡盘是车床上应用最广的通用夹具，适合于安装短圆棒料或盘类（直径较大的盘状工件中，可用反三爪夹持）工件，它的结构见示范教具。当转动小伞齿轮时，大锥齿轮便转动，它背面的平面螺纹就使三个卡爪同时向中心靠近或退出，以夹紧不同直径的工件。三爪卡盘装夹方便能自动定心，但其定心准确度不高，约为0.05～0.15mm。工件上同轴度要求较高的表面应在一次装夹中车出。 二、四爪卡盘安装工件 四爪卡盘的结构见直观教具。四爪卡盘有四个互不相关的卡爪，各卡爪的背面有一半瓣内螺纹与一螺杆相啮合。螺杆端部有一方孔，当用卡盘扳手转动某一螺杆时，相应的卡爪即可移动。如将卡爪调转180°安装，即成反爪。 四爪卡盘由于四个卡爪均可独立移动，因此可安装截面为方形、长方形、椭圆以及其它不规则形状的工件。同时，四爪卡盘比三爪卡盘的夹紧力大，所以常用来安装较大的圆形工件。 由于四爪卡盘的四个卡爪是独立移动的，在安装工件时须进行仔细的找正工件，一般用划针盘按工件内外圆表面或预先划出的加工线找正，其定位精度较低，为0.2～0.5mm。用百分表按工件精加工表面找正，其定位精度可达0.02～0.01mm。 三、顶尖安装工件 较长的（长径比L/D=4～10）或加工工序较多的轴类工件，常采用两顶尖安装。工件装夹在前、后顶尖之间，由卡箍（又称鸡心夹头）、 拨盘带动工件旋转，见直观教具。 1.中心孔的作用及结构 中心孔是轴类工件在顶尖上安装的定位基面。中心孔的60°锥孔与顶尖上的60°锥面相配合；里端的小圆孔，为保证锥孔与顶尖锥面配合贴切，并可存储少量润滑油（黄油）。 中心孔常见的有A型和B型。A型中心孔只有60°锥孔。B型中心孔外端的120°锥面又称保护锥面，用以保护60°锥孔的外缘不被碰坏。A型和B型中心孔，分别用相应的中心钻在车床或专用机床上加工。加工中心孔之前应先将轴的端面车平，防止中心钻折断。 2.顶尖的种类 常用顶尖有普通顶尖（死顶尖）和活顶尖两种。普通顶尖刚性好，定心准确。但与工件中心孔之间因产生滑动摩擦而发热过多，容易将中心孔或顶尖“烧坏”，因此，尾架上是死顶尖，则轴的右中心孔应涂上黄油，以减小摩擦。死顶尖适用于低速加工精度要求较高的工件。活顶尖将顶尖与工件中心孔之间的湍动摩擦改成顶尖内部轴承的滚动摩擦，能在很高的转速下正常地工作；但活顶尖存在一定的装配积累误差，以及当滚动轴承磨损后，会使顶尖产生径向摆动，从而降低了加工精度，故一般用于轴的粗车或半精车。 3.顶尖的安装与校正 顶尖尾端锥面的圆锥角较小，所以前、后顶尖是利用尾部锥面分别与主轴锥孔和尾架套筒锥孔的配合而装紧的。因此，安装顶尖时必须先擦净顶尖锥面和锥孔，然后用力推紧。否则，装不正也装不牢。 校正时，将尾架移向主轴箱，使前、后两顶尖接近，检查其轴线是否重合。如不重合，需将尾架体作横向调节，使之符号要求。否则，车削的外圆将成锥面。 在两顶尖上安装轴件，两端是锥面定位，安装工件方便，不需校正，定位精度较高，经过多次调头或装卸，工件的旋转轴线不变，仍 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 工件装夹 .txt41滴水能穿石，只因为它永远打击同一点。42火柴如果躲避燃烧的痛苦，它的一生都将黯淡无光。 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。 机械加工中工件的一般定位方法及定位 元件 收藏此信息打印该信息添加：佚名来源：未知 工件上的定位基准面与相应的定位元件合称为定位副。定位副的选择及其制造精度直接影响工件的定位精度和夹具的工作效率以及制造使用性能等。下面按不同的定位基准面分别介绍其所用定位元件的结构形式。 1．工件以平面定位 (1) 支承钉 如图3-12所示。当工件以粗糙不平的毛坯面定位时，采用球头支承钉(B型)，使其与毛坯良好接触。齿纹头支承钉(C型)用在工件的侧面，能增大摩擦系数，防止工件滑动。当工件以加工过的平面定位时，可采用平头支承钉(A型)。 在支承钉的高度需要调整时，应采用可调支承。可调支承主要用于工件以粗基准面定位，或定位基面的形状复杂，以及各批毛坯的尺寸、形状变化较大时。如图3-13是在规格化的销轴端部铣槽，用可调支承3轴向定位，达到了使用同一夹具加工不同尺寸的相似件的目的。 可调支承在一批工件加工前调整一次，调整后需要锁紧，其作用与固定支承相同。 在工件定位过程中能自动调整位置的支承称为自位支承。其作用相当于1个固定支承，只限制1个自由度。由于增加了接触点数，可提高工件的装夹刚度和稳定性，但夹具结构稍复杂，自位支承一般适用于毛面定位或刚性不足的场合。如图3-10(a)中的球面支承。 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。 (2) 支承板 工件以精基准面定位时，除采用上述平头支承钉外，还常用图3-14所示的支承板作定位元件。A型支承板结构简单，便于制造，但不利于清除切屑，故适用于顶面和侧面定位；B型支承板则易保证工作表面清洁，故适用于底面定位。 夹具装配时，为使几个支承钉或支承板严格共面，装配后，需将其工作表面一次磨平，从而保证各定位表面的等高性。 2．工件以圆柱孔定位 各类套筒、盘类、杠杆、拨叉等零件, 常以圆柱孔定位。所采用的定位元件有圆柱销和各种心轴。这种定位方式的基本特点是：定位孔与定位元件之间处于配合状态，并要求确保孔中心线与夹具规定的轴线相重合。孔定位还经常与平面定位联合使用。 (1) 圆柱销 方法对电火花线切割加工影响 线切割加工机床的工作台比较简单,一般在通用夹具上采用压板固定工件,但工件装夹的形式及精度对机床的加工质量及加工范围有着明显的影响,所以在工件装夹上必须注意以下几点: (1)待装夹的工件其基准部位应清洁无毛刺,符合图样要求。对经淬火的工件在穿丝孔或凹模类工件的台阶处,要清除淬火时的渣物及氧化膜表面,否则会影响其与电极丝间的正常放电,甚至卡断电极丝。 (2)装夹工件时,必须保证工件的切割部位位于机床工作台纵向、横向进给的允许范围之内,避免超出极限。同时应考虑切割时电极丝运动空间。要注意不得使工件夹具在加工时与丝架相碰。 (3)装夹位置应有利于工件的找正。 (4)夹具对固定工件的作用力应均匀,不得使工件变形或翘起,以免影响加工精度。 (5)细小、精密、薄壁的工件应先固定在不易变形的辅助小夹具上才能进行装夹,否则无法加工。工件很好地安装在机床工作台后,在进行夹紧前,应先进行工件的平行度校正,即将工件的水平方向调整到指定角度。一般情况下,调整到工件的侧面和机床运动的坐标轴平行即可。 合理选择工件装夹点装夹工件的位置应在工件变形小的地方，一个工件经线切割加工后，质量较大的部分其变形较小，所以装夹位置应处于这部分，同时应靠近工件重心。 以下为一些线切割工作台上的装夹实例，针对不同的工件有效的装夹以提高加工精度及加工效率。 1.技术要求不高的工件装夹宜采用压板、螺钉式的悬臂支撑装夹。这种装夹方式有装夹方便、通用性强的特点。但由于工件单端压紧，另一端悬空，易出现倾斜，致使工件底面与工作台不平行，造成切割表面与工件上、下平面不垂 直而出现垂直度误差。因此只有在工件的技术要求不高或悬臂部分较小的情况下才能采用。 2.较大尺寸工件的装夹宜采用压板、螺钉式的两端支撑装夹 这种装夹方式工件两端都固定在夹具上，避免了悬臂支撑方式易出现倾斜的缺点。装夹支撑稳定，平面定位精度高，工件底面与切割面垂直度好，但因为支撑点跨距较大，对较小的零件不适用。 3.要求较高的工件装夹 对于尺寸较小、切割表面与工件上、下平面垂直度要求又高的工件，悬臂支撑方式保证不了精度，两端支撑方式又因支撑点跨距较大不适用，所以这种工件适宜于用桥式支撑方式装夹。 因而这种装夹方式的特点是通用性强，对大、中、小工件装夹都比较方便。 4.坯料余量小时的装夹在实际生产中，为了节省成本(特别是贵重材料)，经常会碰到加工坯料没有一定的夹持余量。由于坯料重量大，如果采用悬臂支撑方式装夹，往往会使工件造成倾斜，致使工件达不到技术要求。如果采用两端支撑方式装夹，又会因夹持余量不足而使压板挡住切割路线。 5.加工无夹持余量工件的装夹方法有些工件尺寸比较小或者加工范围比较大，夹持余量就极小甚至完全没有夹持余量。那不可能再采用压板、螺钉方式装夹工件 了，这时我们可以改用侧向压紧方法装夹，如图5所示。长方体定位板和压紧螺母都通过压板、螺钉固定在工作台上。长方体定位板的底面和给工件作定位用的侧面都要磨平，并且互相垂直。工件的定位面紧靠定位板的定位侧面，然后旋转压紧螺钉并通过夹板将工件压紧。 这种装夹方法不但不阻碍工件加工又能将工件夹牢。 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。 教师姓名 授课形式讲授授课时数1授课日期年月日授课班级 授课项目及任务名称 第五章车削 第二节工件的装夹方法 教学目标知识目 标 掌握车床附件的各种装夹方法 技能目 标 学会正确快速的在车床上装夹工件。 教学重点车床附件的结构和装夹方法。教学难点车床附件的装夹方法。 教学方法教学手段 借助于多媒体课件和相关动画及视频，详细教授车床附件的结构和功用。教师先通过PPT课件进行理论知识讲解，再利用相关动画和视频进行演示，让学生能够将理论知识转化成实践经验。同时学生根据所学内容，完成知识的积累，为以后的实践实训打下基础。 学时安排1.花盘装夹约5分钟； 2.弯板装夹约5分钟；3.四爪卡盘安装约15分钟；4.中心架安装约5分钟； 5.顶尖安装约15分钟； 教学条件多媒体设备、多媒体课件。 课外作业查阅、收集CA6140车床附件装夹的相关资料。检查方法随堂提问，按效果计平时成绩。 教学后记 授课主要内容 第二节工件的装夹方法 一、用花盘装夹工件 被加工表面回转轴线与基准面互相垂直的复杂工件或形状不规则、无法使用三爪或四爪卡盘状夹的工件，可以在花盘上装夹。 二、用弯板装夹工件 通常弯板可以和花盘一起使用，使用时把弯板用螺钉牢固在花盘上，工件则安装在弯板上。 为防止转动时因重心偏向一边而产生振动，在工件的另一边要加平衡铁。 三、用四爪卡盘安装工件 四个卡爪盘地装夹范围较大，但由于校正比较繁琐，且在装夹偏心工件时，夹紧作用估有所降低，因此一般仅适用于加工偏心距较小、精度要求不高、形状短而大或者形状比较复杂工件的单件偏心。 四、用中心架装夹工件 工件两端为顶尖夹持，中部装有中心架，工件旋转由拨盘、卡箍驱动。 五、顶尖装夹工件 对于较长的、同轴度要求高的且需要调头加工的轴类工件常用两顶尖安装，其装在主轴上的称为前顶尖，装在尾架上的称为后顶尖。 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。 授课教师授课班级二数控机制授课课时 2 授课形式多媒体授课章节 第一章第二节工件的装夹 名称 使用教具多媒体 1、熟悉车床上常用的装夹配件 学习目标 2、掌握车床常用的装夹方法 教学重点车床常用的装夹方法 教学难点复杂工件的装夹 教学思路 做、学、教一体化 及方法 更新、补充、 参观车间，观察车床不同工件的装夹 删节内容 课外作业思考不同装夹方法的特点和异同 导语在加工零件时工件是怎样 授课主要内容或板书设计 1、卡盘 卡盘装在主轴前端，有三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘两种。 （1）三爪自定心卡盘 它主要由外壳体、三个卡爪、三个小锥齿轮、一个大锥齿轮等零件组成三爪自定心卡盘的卡爪可以装成正爪，实现由外向内夹紧；也可以装成反爪，实现由内向外夹紧，即撑夹（反夹）。正爪夹持工件时，直径不能太大，卡爪伸出卡盘外圆的长度不应超过卡爪长度的三分之一，以免发生事故。反爪可以夹持直径较大的工件 （2）四爪单动卡盘，它的四个卡爪能各自独立地径向移动，分别通过四个调整螺钉进行调整。其夹紧力较大，但校正工件较麻烦。四爪单动卡盘的卡爪也可装成正爪或反爪。 2、花盘 花盘装在主轴前端，它的盘面上有几条长短不同的通槽和T形槽，以便用螺栓、压板等将工件压紧在它的工作面上。它多用于安装形状比较特别的，而三爪和四爪卡盘无法装夹的工件，如对开轴承座、十字孔工件、双孔连杆、环首螺钉、齿轮油泵体等等。在安装时，根据预先在工件上划好的基准线来进行找正，再将工件压紧。对于不规则的工件，应在花盘上装上适当的平衡块保持平衡，以免因花盘重心与机床回转中心不重合而影响工件的加工精度，甚至导致意外事故发生。 3 用两顶尖安装工件 用两顶尖间进行工件的安装，一般适于长轴、长丝杠等较长工件，或须经过多次装夹，或有较多工序的工件等情况。用顶尖安装工件，需在工件的两端面上预先钻出中心孔。 4 用一夹一顶方法安装工件 在车削较重、较长的轴体零件时，可采用一端夹持，另一端用后顶尖顶住的方式安装工件，这样会使工件更为稳固，从而能选用较大的切削用量进行加工。为了防止工件因切削力作用而产生轴向窜动，必须在卡盘内装一限位支承，或用工件的台阶作限位。如图4-17所示。此装夹方法比较安全，能承受较大的轴向切削力，故应用很广泛工件定位与夹紧
工件定位装夹
定位与夹紧
定位夹紧
车床工件安装知识简介
机床夹具概述和工件的定位与夹紧 教案
工件装夹
定位与夹紧
工件的装夹
工件的装夹指的是工件的定位和夹紧
第二节 工件的装夹方法
机床夹具概述和工件的定位与夹紧教案
工件的定位与夹紧
工件的装夹)