第二章 工件在夹具中的定位
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第二章 工件在夹具中的定位
Z
Y
X
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。
Z
Z
Y
Y
X X
a） b）
ox方向上没有原始尺寸要求， 因此沿这个方向移动的自由 度。可以不加限制，工件只 要限制五个自由度就够了。 图2-3
只有oz方向上有原始尺寸， 但要保 证此尺寸必须限制三个 自由度，即沿Z轴的移动和绕X 轴、Y轴的转动
“一面两销”的两圆柱销重复限制了沿 x 方向的移动自 由度，属于过定位。由于工件上两孔的孔心距和夹具上两销 的销心距均会有误差，因而会出现上图所示的相互干涉现象。
解决“一面两孔”的定位干涉问题的途径： (1)减小一个销的直径； (2)将一个销做成削边销。
3）定位心轴
主要用于盘套类零 件的定位。心轴定心精 度高，但装卸费时，有 时易损伤工件孔，多用 于定心精度要求高的情 况。定位时，工件楔紧 在心轴上，多用于车或 磨同轴度要求高的盘类 零件，小锥度心轴实际 上起不到定位的作用
2-1. 工件定位原理
(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。
图2-1 工件自由度示意图
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 六点定位原理。
AO AC AO2 AB
' 2
2 2
2
2
2
2
D2 b 1 D 2 min b Tlk Tlx 2 2 2 2 2 2
浅谈工件在夹具中定位的基本原理
在 夹 具 设 计 的定 位 分 析 中 ， 用 ｘ、 Ｙ、 ｚ分 别 表 示 沿 ｘ
轴、 Ｙ轴 和 ｚ轴 的移 动 自由度 ；用 ｘ、Ｙ、ｚ 分别表示沿 ｘ 轴、 Ｙ轴 和 ｚ轴 的转 动 自由度 。由此 可 见 ， 要 使 工 件 在 夹 具 中 占有 确 定 的位 置 ，等 于要 在 空 间 直 角 坐标 系 中确 定 刚 体 的 六个 坐标 参 数 ，即要 对 这 六 个 自由 度加 以必 要 的 约 束 条 件 。 为便 于分 析 定 位 问题 ，引 出 定 位支 承 点 的概 念 ，将 具 体 的定 位 元 件 抽 象化 ，转 化 为 相 应 的定 位 支 承
求， 讨论工件定位时 ， 只需 要 用 五 个 定 位 支 承 点 ， 限 制 工
件 相应 的五 个 运 动 自由度 ，便 可确 定 工 件 正确 的加 工 位 置。 那 么 定位 支 承点 是 如何 限 制工 件 自由度 的？下 面 给予
分析。
Ｙ
图 １ 刚体 在 空 ｆ － Ｂ Ｉ 具 有 的六 个 自 由度
要 保 证槽 底 面与 Ａ 面 的尺 寸 ｈ± Ａｈ且 平 行 ， Ａ面 必 须 放 在 与 铣床 工 作 台 平面 相 平行 的水 平 面上 ，要 确 定 Ａ面 的
位置 ， 必 须 用 三个 定 位 支 承点 ， 因为 只要 三 个点 便 可 确 定 空 间一个 平 面 的 位置 ； 另外 ， 要 保证 槽 的 侧 面 与 Ｂ面 的 尺 寸 ａ±△ａ且 平行 ，即要 求 槽侧 面 和 Ｂ面都 与 铣床 工 作 台 的直 线进 给 运 动方 向平 行 ， Ｂ面 必须 位 于 与工 作 台进 给 运 动方 向相 平行 的 直线 上 ， 要 确 定 Ｂ面 这样 一 个 位 置 ， 需 要 用 两个 定 位支 承 点 ， 因为 空 间 的一 条 直线 的位 置 ， 只要 两 点便 可 以确定 。 因此 ， 在 铣槽 工 序 中 ， 为 满 足 加工 技 术 要
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。
15-2 工件在夹具上的定位
是几个定位表面的组合。
常见的定位表面组合有： 平面与平面的组合 平面与圆孔的组合 平面与外圆表面的组合 平面与其他表面的组合 锥面与锥面的组合 等等。
共60页
36
在多个表面同时参与定位的情况下，各表
面在定位中所起的定位作用有主次之分。
一般称定位点数最多的定位表面为第一
定位基准面或主要定位面或支承面；
它还适用于阶梯轴及曲轴的定位，并且装卸工 件很方便。
一般来说，长V形块(或两个短V形块的组合) 限制工件的4个自由度，而短V形块一般只限制2个
自由度。V形块又有固定和活动之分。
共60页
27
图中所示为活 动V形块结构图， 它可兼作定位件和 夹紧件。
活动V形块只 限制垂直于活动方 向的一个自由度。
活动V形块的 结构尺寸已标准化。
时，相应的定位元件有下面几种。 1. 套筒、半圆孔
图中所示为装在夹具体上的套 筒结构。其中图(a)为长定位套， 它相当于长销定位，限制工件的 四个自由度;图(b)为短定位套，相 当于短销定位，限制两个自由度。 为了保证轴向定位精度，常与端 面联合定位，这样共限制五个自 由度。
共60页
24
图中为外圆柱面用半圆孔 定位的结构。
对于定位点数次多的定位表面称为第二
定位基准面或导向面；
对于定位点数为1的定位表面称为第三定
位基准面或止动面。
共60页
37
孔与 端面 组合， 如图：
图(a)：工件以其孔及与孔中心线垂直的端面组合定
位。这种定位出现了过定位问题。
为了解决该定位方式的过定位问题，应首先确定工件 的哪一个定位基准是起主要定位作用的，即第一定位 基准；哪一个是起次要定位作用的，即第二定位基准， 然后采取适当措施。
常见的定位表面组合有： 平面与平面的组合 平面与圆孔的组合 平面与外圆表面的组合 平面与其他表面的组合 锥面与锥面的组合 等等。
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在多个表面同时参与定位的情况下，各表
面在定位中所起的定位作用有主次之分。
一般称定位点数最多的定位表面为第一
定位基准面或主要定位面或支承面；
它还适用于阶梯轴及曲轴的定位，并且装卸工 件很方便。
一般来说，长V形块(或两个短V形块的组合) 限制工件的4个自由度，而短V形块一般只限制2个
自由度。V形块又有固定和活动之分。
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图中所示为活 动V形块结构图， 它可兼作定位件和 夹紧件。
活动V形块只 限制垂直于活动方 向的一个自由度。
活动V形块的 结构尺寸已标准化。
时，相应的定位元件有下面几种。 1. 套筒、半圆孔
图中所示为装在夹具体上的套 筒结构。其中图(a)为长定位套， 它相当于长销定位，限制工件的 四个自由度;图(b)为短定位套，相 当于短销定位，限制两个自由度。 为了保证轴向定位精度，常与端 面联合定位，这样共限制五个自 由度。
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图中为外圆柱面用半圆孔 定位的结构。
对于定位点数次多的定位表面称为第二
定位基准面或导向面；
对于定位点数为1的定位表面称为第三定
位基准面或止动面。
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孔与 端面 组合， 如图：
图(a)：工件以其孔及与孔中心线垂直的端面组合定
位。这种定位出现了过定位问题。
为了解决该定位方式的过定位问题，应首先确定工件 的哪一个定位基准是起主要定位作用的，即第一定位 基准；哪一个是起次要定位作用的，即第二定位基准， 然后采取适当措施。
机械制造工艺学——工件的定位
基准不重合误差：
（四）提高工件在夹具中定位精度的措施
即如何减少或消除基准位置误差和基准 不重合误差。
1、减少或消除基准位置误差的措施 （1）选用基准位置误差小的定位元件 A、以毛坯平面作为定位基准时，可以多点自
位支承取代球头支承钉。
B、以内孔和端面定位时，可应用浮动球面支 承，以减小轴向定位误差。
的定位元件，称为固定支承。
（2）可调支承：定位支承点的位置可以调节的 定位元件，称为可调支承。
主要用于以制造精度不高的毛坯面定位的场合。
（3）自位支承：定位支承点的位置随工件定 位基准位置变化而自动与之适应的定位元件， 称为自位支承。
自位支承一般只起一个定位支承点的作用。
2、辅助支承：只起提高工件支承刚性或辅助 定位作用的定位元件，称为辅助支承。
削边定位销的直径为
当以两个或两个以上的组合表面定位时，重 复定位可能造成不良后果。
为减少重复定位造成的加工误差，可采取如 下措施：
（1）改变定位元件结构
（2）撤消重复定位的定位元件：
（3）提高工件定位基准之间、定位元件定位 面之间的位置精度
二、定位元件的选择 定位表面不同，应选择不同的定位元件 （一）平面定位元件 1.主要支承：工件定位时起主要定位支承作用 （1）固定支承：定位支承点的位置固定不变
*为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面 定位时，可以出现重复定位。
三、定位误差的分析与计算
（一）定位误差及其计算方法
1、定位误差的概念及产生原因： *定位误差：指由于工件定位不准确，而造成
工序尺寸或位置要求方面的加工误差。
*上存在着公差范围内的差异。
2-2 工件的定位
一、工件定位原理
工件定位，就是要使工件在夹具中占据某个 确定的正确加工位置。
第二章工件的定位
(2)圆柱几何体的定位
1)定位基准是长圆柱面的轴线、 端平面和键槽 2)主要定位基准为长圆柱面的 轴线
3） 1、、 2 3、 4 x、z、x、z 4） 5 y 5） 6 y
பைடு நூலகம்
特点：定位接触点在圆柱面上，而定位基准则为中心轴线。
(3)圆盘几何体的定位
1) 圆柱面较短，其定位功能将 降低 2)端平面较大，作主要定位基 准
锥度心轴
5)通常定位精度为0.01mm的同轴度公差。 6)锥度为1:10000时，同轴度公差可达0.005mm。 7)工件孔为IT6、IT7，粗糙度小于0.8μm。 8)材料T10A，热处理至58～64HRC，大型心轴可用20钢无 缝钢管制造。
心轴选择实例
工件为Ø40N7孔，长度64mm，同轴度公差为5级，试 设计外圆磨床的锥度心轴。
圆锥定位套
圆锥心轴
当工件锥面用涂色法检验其接触面面积大于85%时，圆 锥可获得很高的定位精度。
定心夹紧精度高
滚齿心轴的通用结构
1)柄部按滚齿机通用底盘设计。 2)定位轴颈D的公差带为h6。 3)心轴用20Cr制作，经热处理渗碳淬硬至50～55HRC。 4)心轴的主要技术要求是对同轴度、垂直度。 5)7: 24圆锥及其中心孔作为夹具体的基面。
锥度心轴
1)用于套类零件的外圆磨削。 2)直径为8～100mm，锥度为1: 3000～1: 8000。 3)锥度心轴的定位精度较高。 4)心轴锥面与孔壁之间接触面很大，工件被锁紧。
2.工件以精基准孔定位
(1)定位轴
钻套
1 –与夹具体的连接部分 2 –中心定位部分 3 –引导部分 4 –夹紧部分 5 –排屑槽 6 –台阶定位面
定位轴材料为T8制作，经热处理至55～60HRC ；也可 用20钢制作，经渗碳淬硬至55～60HRC。
工件在夹具中的定位
第3页/共41页
第二节 工件在夹具中的定位
确定基准的注意：⑴作为基准的点、线、面在工件上不一定存在，如孔的中心线、外圆的轴线以及对称面等，而是常常由某些具体的表面来体现，这些面称为基准面。⑵作为基准，可以是没有面积的点或线，但是基准面总是有一定面积的。⑶基准的定义不仅是对尺寸之间的联系，对位置精度（平行度、垂直度等）也是同样的。
第14页/共41页
第二节 工件在夹具中的定位
欠定位与过定位1)欠定位：按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位。欠定位是绝对不允许的。
第15页/共41页
第二节 工件在夹具中的定位
2)过定位：工件的同一自由度被二个或二个以上的支承点重复限制的定位。可能造成工件的定位误差，或者造成部分工件装不进夹具的情况。过定位不是绝对不允许，要由具体情况决定。
第20页/：包括固定支承钉、固定支承板。
第21页/共41页
第二节 工件在夹具中的定位
第22页/共41页
第二节 工件在夹具中的定位
(2)可调支承 可调支承是顶端位置可在一定高度范围内调整的支承。多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差，一般每批毛坯调整一次。
弹簧夹头的速度是有弹性的，如果工件尺寸是一致的，弹簧夹头的速度会更快。如果工件尺寸的变化大，可能需要采用卡爪卡盘以适应尺寸范围宽的加工工件。
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第二节 工件在夹具中的定位
4.工件以组合表面定位实际加工过程中，工件往往是以几个表面同时定位的，称为“组合表面定位”。
(1)一个平面和二个与其垂直的孔的组合在箱体、连杆、盖板等类零件加工中，常采用这种组合定位，俗称“一面二孔”定位。(会出现定位干涉问题)
(4)辅助支承 在生产中，有时为了提高工件的刚度和定位稳定性，常采用辅助支承。如图所示阶梯零件，当用平面1定位铣平面2时，于工件右部底面增设辅助支承3，可避免加工过程中工件的变形。
第二节 工件在夹具中的定位
确定基准的注意：⑴作为基准的点、线、面在工件上不一定存在，如孔的中心线、外圆的轴线以及对称面等，而是常常由某些具体的表面来体现，这些面称为基准面。⑵作为基准，可以是没有面积的点或线，但是基准面总是有一定面积的。⑶基准的定义不仅是对尺寸之间的联系，对位置精度（平行度、垂直度等）也是同样的。
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第二节 工件在夹具中的定位
欠定位与过定位1)欠定位：按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位。欠定位是绝对不允许的。
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第二节 工件在夹具中的定位
2)过定位：工件的同一自由度被二个或二个以上的支承点重复限制的定位。可能造成工件的定位误差，或者造成部分工件装不进夹具的情况。过定位不是绝对不允许，要由具体情况决定。
第20页/：包括固定支承钉、固定支承板。
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第二节 工件在夹具中的定位
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第二节 工件在夹具中的定位
(2)可调支承 可调支承是顶端位置可在一定高度范围内调整的支承。多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差，一般每批毛坯调整一次。
弹簧夹头的速度是有弹性的，如果工件尺寸是一致的，弹簧夹头的速度会更快。如果工件尺寸的变化大，可能需要采用卡爪卡盘以适应尺寸范围宽的加工工件。
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第二节 工件在夹具中的定位
4.工件以组合表面定位实际加工过程中，工件往往是以几个表面同时定位的，称为“组合表面定位”。
(1)一个平面和二个与其垂直的孔的组合在箱体、连杆、盖板等类零件加工中，常采用这种组合定位，俗称“一面二孔”定位。(会出现定位干涉问题)
(4)辅助支承 在生产中，有时为了提高工件的刚度和定位稳定性，常采用辅助支承。如图所示阶梯零件，当用平面1定位铣平面2时，于工件右部底面增设辅助支承3，可避免加工过程中工件的变形。
第2章 工件的定位和机床夹具
定位心轴
轮加工。
主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿
圆柱心轴 图a为间隙配合圆柱心轴，其定位精度不高，但装卸工件较方便； 图b为过盈配合圆柱心轴，常用于对定心精度要求高的场合； 图c为花键心轴，用于以花键孔为定位基准的场合。当工件孔的长径 比L/D>1时，工作部分可略带锥度。 短圆柱心轴限制工件两个自由度，长圆柱心轴限制工件的四个自由度
支承板：用于精基准，工件重，较大平面支承，相当2个支承点
固定式V形块
图a用于较短的精基准定位； 图b用于较长的粗基准(或门路轴)定位； 图c用于两段精基准面相距较远的场合； 图d中的V形块是在铸铁底座上镶淬火钢垫而成， 用于定位基准直径与长度较大的场合。
活动V形块应用实例
活动式V形块限制工件在Y方向上的移动自由度。 它除定位外，还兼有夹紧作用。
垂直度
长柱销限制 X、X、Z、 Z四个自由 度
Φ8
Z O Y
0.08 14±0.1
A
3.2
中心线 位置
X
A
基准重合原 则选基准孔 基准重合原 则选基准面
小端面限 制Y自由度 靠销限制 Y自由度
需进行定位 误差计算
图2-48 需保证的工序尺寸
夹具设计举例
(2) 确定导向装置。 采用快换钻套，用固定钻模板支撑钻套。
(1) 应标注的尺寸及配合
① 工件与定位元件的联系尺寸； ② 夹具与刀具的联系尺寸； ③ 夹具与机床的联系尺寸； ④ 夹具内部的配合尺寸； ⑤ 夹具的外廓尺寸。
(2) 应标注的技术条件
① 定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的位置要求； ② 定位元件与连接元件间的位置要求； ③ 对刀元件与连接元件间的位置要求； ④ 定位元件与导引元件的位置要求。
第二章：机床夹具的定位原理和定位元件
机械工程系
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。
山东劳动职业技术学院
机械工程系 二、定位方式 1.完全定位 工件的六个自由度完全被限制的定位称为
完全定位。
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机械工程系
❖ 2.不完全定位 按加工要求，允许有一个或几 个自由度不被限制的定位称为不完全定位。
❖ ⑤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。
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机械工程系
山东劳动职业技术学院
机械工程系
山东劳动职业技术学院
机械工程系
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机械工程系
三、定位元件
布置原则
(1) 一平面上布置的三个定位支承钉应相互 远离，且不能共线；
(2) 窄长面上布置的二个定位支承钉应相互
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机械工程系
山东劳动职业技术学院
机械工程系
4、辅助支撑 生产中,由于工件形状以及加紧力、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.为了 提高工件的安装刚性和稳定性,常需要设置辅助支撑.用来提 高工件的装夹刚度和稳定性,不起定位作用.常见的有螺旋式 辅助支撑、自定位辅助支撑、推引式辅助支撑、弹簧自引 式气动锁紧辅助支撑。
❖
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机械工程系
❖ 3.欠定位 按工序的加工要求，工件应该限制的自由 度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工件定 位方案时，欠定位时绝对不允许的。
❖ 4.过定位 工件的同一自由度被二个或二个以上的支 撑点重复限制的定位，称为过定位或重复定位。如 图 为减少或消除重复定位造成的不良后果，可采取以 下措施：1提高工件和夹具有关表面的位置精度；2 改变定位装置结构。
第二章 2.1工件的定位和定位元件
工序图上用来确定本工序加工表面的尺寸和位置时所依据的基准。
§2-1
基准的概念
加工表面为孔，要求其中心线与 A面垂直，并与B、C面有尺寸要 求，因此表面A、B、C均为本工 序的工序基准。
工序基准
工序图上用来确定本工序加工表面的尺寸和位置时所依据的基准。
§2-1
基准的概念
定位基准
加工时使工件在 机床或夹具上占 有正确位置所依 据的基准。
*定位夹紧
定位+夹紧=装夹
为满足上述要求工件的装夹方法有 找正装夹法和
专用机床夹具装夹法两种
§2-2
工件的装夹方法
一、找正装夹法 (1) 直接找正装夹
以工件的实际表面作为定位 的依据，用找正工具（如划 针、指示表）找正工件的正 确位置以实现定位，然后将 工件装夹的方法，称为直接 找正装夹。
二、专用机床夹具的分类
1）专用夹具：针对某一道工序要求专门设计的夹具。 特点：定位准确，拆装方便，效率高，加工质量好， 适于产品相对稳定，生产量大的情况。例图2-7 2）组合夹具：由夹具标准件组合而成。可根据零件加 工工序的需要拼装。用于单件、小批量生产。例图2-9 3）成组夹具：适于一组零件加工的夹具。一般是同类 零件，经调整（如更换、增加元件）可用来定位、夹 紧一组零件。例图2-10 4）随行夹具：工件在随行夹具上由运输装置输送到各 机床，并在机床夹具或工作台上进行定位夹紧。
B球头 用于支承 粗基准面
C齿纹 用于侧面支承 /增大摩擦力
§ 2-4 工件在夹具中的定位
（一）工件以平面定位时常用的定位元件
（2）支承板（用于光面）
限制2个自由度（1移动/1转动），同一平面 两个支承板限制3个（1移动/2转动）
A平面沉头 切屑不易清除； 用于侧面、顶面的定位 B斜凹槽 切屑易清除； 用于底面的定位
§2-1
基准的概念
加工表面为孔，要求其中心线与 A面垂直，并与B、C面有尺寸要 求，因此表面A、B、C均为本工 序的工序基准。
工序基准
工序图上用来确定本工序加工表面的尺寸和位置时所依据的基准。
§2-1
基准的概念
定位基准
加工时使工件在 机床或夹具上占 有正确位置所依 据的基准。
*定位夹紧
定位+夹紧=装夹
为满足上述要求工件的装夹方法有 找正装夹法和
专用机床夹具装夹法两种
§2-2
工件的装夹方法
一、找正装夹法 (1) 直接找正装夹
以工件的实际表面作为定位 的依据，用找正工具（如划 针、指示表）找正工件的正 确位置以实现定位，然后将 工件装夹的方法，称为直接 找正装夹。
二、专用机床夹具的分类
1）专用夹具：针对某一道工序要求专门设计的夹具。 特点：定位准确，拆装方便，效率高，加工质量好， 适于产品相对稳定，生产量大的情况。例图2-7 2）组合夹具：由夹具标准件组合而成。可根据零件加 工工序的需要拼装。用于单件、小批量生产。例图2-9 3）成组夹具：适于一组零件加工的夹具。一般是同类 零件，经调整（如更换、增加元件）可用来定位、夹 紧一组零件。例图2-10 4）随行夹具：工件在随行夹具上由运输装置输送到各 机床，并在机床夹具或工作台上进行定位夹紧。
B球头 用于支承 粗基准面
C齿纹 用于侧面支承 /增大摩擦力
§ 2-4 工件在夹具中的定位
（一）工件以平面定位时常用的定位元件
（2）支承板（用于光面）
限制2个自由度（1移动/1转动），同一平面 两个支承板限制3个（1移动/2转动）
A平面沉头 切屑不易清除； 用于侧面、顶面的定位 B斜凹槽 切屑易清除； 用于底面的定位
工件的定位和机床夹具
机床夹具的组成
定位元件
夹紧装置或元件
对刀、引导元件 连接元件
其它装置或元件 夹具体
• 图为用于钻轴套工件上 φ 6H7孔的钻床夹具， 工件以内孔及端面为定位基准，在夹具的定 位销6及其端面上定位，即确定了工件在夹具 中的正确位置。
迅速方便、成本低
定位精度 适用零件
取决于量仪精度、工人技术水平、方法是否
得当
一般不高，使用高精
一般不高约0.2～
度量仪、
0.5
技术高，也可达到很
还与划线粗细等
高
有关
形状复杂、加工
形状简单、加工面少
面多、 位置要求不高、
大重件
可达0.01较高且稳定
生产批量单件小批量Fra bibliotek大批大量
第二节 机床夹具的组成及其分类
操作简单，效率高， 容易保证加工精度， 适用于各种生产类型 。
当用夹具装夹工件来对进行加工时，必须 满足三个条件：
• 1、这批工件在夹具中占有正确的加工位置； • 2、夹具安装在机床上应具有准确的位置； • 3、刀具相对夹具应具有准确的位置。
这里涉及了三层关系：
• 工件相对于夹具， • 夹具相对于机床， • 工件相对于机床。
3） 夹 具 装 夹 概念：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。
一 分类
（1）按专门化程度分类
• 1）通用夹具 • 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同
第二章机床夹具设计基础1.1
欠定位与过定位
•欠定位——应该消除的自由度没有 消除，不允许。 •过定位——几个支承点重复限制某个 自由度，一般不允许，应用是有条件的。
正确处理过定位
•提高工件定位表面与定位元件之间的 位置精度； •改变定位元件的结构。
正确配置支承点
•一般按三、二、一布置。 •主要定位表面受力面积越大越好。
二、定位方法及定位元件 工件上的定位基准面与相应的定位元件合称为定位副。 定位方案的确定
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。定位与 夹紧在夹具设计中是两个非常重要的概念,两者既有 紧密联系,缺一不可,但在概念上又有严格区别: 定 位的作用是确定工件在夹具中相对于刀具处于一个 正确的加工位置,而夹紧的作用是保证工件在加工过 程中始终保持由定位所确定的正确加工位置, 夹紧 不能代替定位
（一）工件以平面定位
1、定位方式
根据平面所限制自由度的数目分为三种：
主要支承面
导向支承面 止推支承面
限制工件的三个自由度的定位平面，常用于精度比较高 的工件定位表面。
限制工件的两个自由度的定位平面，常做成窄长面。 限制一个自由度的平面，为了确保定位准确，往往将 平面面积作的尽可能小。
2、定位元件 常用支承钉和支承板作定位元件；定位基准为平面本身。
3、工件定位中的几种情况 1）完全定位 指工件的六个自由度全部被限制。
2）不完全定位 根据加工要求，并不需要限制工件的全部自由度。
在车床上加工轴的通孔，使用三爪卡盘夹外圆，限制工件的4个自由度，采 用四点定位可以满足加工要求。
工件在平面磨床上采用电磁工作台装夹磨平面，且只有厚度及平行度要求， 故只用三点定位。
Z
限制3个 自由度 X Y X a）
工件在夹具中的定位概要
常用的刚性心轴有三种形式见图4-5-25所示。
定位销一般可分为固定式和可换式两种。 图4-5-26所示,为固定式定位销的几种典型结构。 图4-5-27所示,为可换式定位销，以便定期维修更换。
注意: 工件以圆孔定位时，与上述心轴或定位销等元件的 接触，可以看成是圆柱面与圆柱面的接触。这时，接触 面 的长短不一样,所限制自由度的数目也不一样. (1)接触面较长 如图4-5-28中（ａ），Ｈ≈Ｈa 这时算作 长销，相当于四个定位支承点，限制四个自由度X．Y
幻灯片 9
2.定位分析小结 (1)工件在夹具中定位正确与否，可先将各式各样的 定位元件转化成支承点，然后按定位基本原理来分析。 (2)工件应该消除的自由度数目，由工件在该工序的加 工要求所决定。但是，有时为了安全可靠或减少夹紧力 等，定位元件实际限制工件自由度数目可多于按工序要 求必需消除的自由度数目，如图4-5-17但不包括重复定位 情况。 (3)根据加工要求，采用“完全定 位”、“准定位”都是合理的，“欠定 位”是不允许的。 当支承点数目虽然等于或多于需要 消除的自由度数目，但并未完全限 制应消除的自由度时，仍属于“欠 定位”，甚至即是“欠定位”又是 “过定位”。
例，图4－5－14齿轮坯上作为定位基准的 内孔和端面，往往是在一次装夹中一同加 工出来的，内孔和端面具有很高的垂直度。 虽然X．Y被重复限制，但因为定位基准之 间保证了较高的位置精度，并不会引起相干
幻灯片 10
实质上，这时所限制的自由度，仍然只有五个X．Y．Z．X．Y 并非七个。由此可见，象这种只不过是形式上的过定位，实际上 是完全可用的。 ｂ根据定位基本定律的分析已属过定位，而且重复限制相同自 由度的定位支承点之间，又存在严重的干涉和冲突，以致造成工 件或夹具的变形，从而明显影响定位精度，则对这种类型的过定 位，严禁采用。 例图4－5－15所示，图4－5－16所示
定位销一般可分为固定式和可换式两种。 图4-5-26所示,为固定式定位销的几种典型结构。 图4-5-27所示,为可换式定位销，以便定期维修更换。
注意: 工件以圆孔定位时，与上述心轴或定位销等元件的 接触，可以看成是圆柱面与圆柱面的接触。这时，接触 面 的长短不一样,所限制自由度的数目也不一样. (1)接触面较长 如图4-5-28中（ａ），Ｈ≈Ｈa 这时算作 长销，相当于四个定位支承点，限制四个自由度X．Y
幻灯片 9
2.定位分析小结 (1)工件在夹具中定位正确与否，可先将各式各样的 定位元件转化成支承点，然后按定位基本原理来分析。 (2)工件应该消除的自由度数目，由工件在该工序的加 工要求所决定。但是，有时为了安全可靠或减少夹紧力 等，定位元件实际限制工件自由度数目可多于按工序要 求必需消除的自由度数目，如图4-5-17但不包括重复定位 情况。 (3)根据加工要求，采用“完全定 位”、“准定位”都是合理的，“欠定 位”是不允许的。 当支承点数目虽然等于或多于需要 消除的自由度数目，但并未完全限 制应消除的自由度时，仍属于“欠 定位”，甚至即是“欠定位”又是 “过定位”。
例，图4－5－14齿轮坯上作为定位基准的 内孔和端面，往往是在一次装夹中一同加 工出来的，内孔和端面具有很高的垂直度。 虽然X．Y被重复限制，但因为定位基准之 间保证了较高的位置精度，并不会引起相干
幻灯片 10
实质上，这时所限制的自由度，仍然只有五个X．Y．Z．X．Y 并非七个。由此可见，象这种只不过是形式上的过定位，实际上 是完全可用的。 ｂ根据定位基本定律的分析已属过定位，而且重复限制相同自 由度的定位支承点之间，又存在严重的干涉和冲突，以致造成工 件或夹具的变形，从而明显影响定位精度，则对这种类型的过定 位，严禁采用。 例图4－5－15所示，图4－5－16所示
第二章 机床夹具设计
夹紧是使工件保持这个正确位置。
5
3．工件装夹的方法 1）直接找正法 2）划线找正法
3）夹具装夹：
6
表： 各种装夹方法的比较
直接找正 夹具类型 生产率、成 本 通用夹具 费时、成本较高、划线更甚 取决于量仪精度工人技术水平方法是否 得当 定位精度 一般不高使用高精 度量仪、 技术高，也可达到 很高 形状简单、加工面 少 一般不高约 0.2～0.5 还与划线粗细等 有关 形状复杂、加工 面多、 位置要求不高、 大重件 可达0.01较高且稳 定 划线找正 定位元件法
5．夹具通过其他装置，完成其他要求
6．夹具体把上述的几种元件组合成一个整体。
17
§2-2 工件在夹具中的定位
一．定位的原理
1．自由物体：
2．六个自由度： 沿x轴移动自由度 沿y轴移动自由度 沿z轴移动自由度 沿x轴转动自由度 视频：
沿y轴转动自由度 沿z轴转动自由度
18
3．定位支承点（约束点）如图2-6所示
四．专用夹具的组成（如图）
1．定位元件 2．夹紧装置 3．对刀引导元件 4．连接元件 5．夹具体 6．其它件
钻床夹具
16
1．工件通过定位元件在夹具上占有一个正确的 位置
2．工件通过夹紧元件保证加工过程中始终保持
原有的正确位置
3．夹具通过对刀元件相对刀具保持正确位置
4．夹具通过连接元件，相对于机床保持一个正 确位置
28
1、工件以平面定位
平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位 元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸 台及平面等。下图给出了平面定位的几种情况。 1）支承钉
A、 结构
A型是平头支承钉： B型是球头支承钉： C型是齿纹顶面的 支承钉：
5
3．工件装夹的方法 1）直接找正法 2）划线找正法
3）夹具装夹：
6
表： 各种装夹方法的比较
直接找正 夹具类型 生产率、成 本 通用夹具 费时、成本较高、划线更甚 取决于量仪精度工人技术水平方法是否 得当 定位精度 一般不高使用高精 度量仪、 技术高，也可达到 很高 形状简单、加工面 少 一般不高约 0.2～0.5 还与划线粗细等 有关 形状复杂、加工 面多、 位置要求不高、 大重件 可达0.01较高且稳 定 划线找正 定位元件法
5．夹具通过其他装置，完成其他要求
6．夹具体把上述的几种元件组合成一个整体。
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§2-2 工件在夹具中的定位
一．定位的原理
1．自由物体：
2．六个自由度： 沿x轴移动自由度 沿y轴移动自由度 沿z轴移动自由度 沿x轴转动自由度 视频：
沿y轴转动自由度 沿z轴转动自由度
18
3．定位支承点（约束点）如图2-6所示
四．专用夹具的组成（如图）
1．定位元件 2．夹紧装置 3．对刀引导元件 4．连接元件 5．夹具体 6．其它件
钻床夹具
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1．工件通过定位元件在夹具上占有一个正确的 位置
2．工件通过夹紧元件保证加工过程中始终保持
原有的正确位置
3．夹具通过对刀元件相对刀具保持正确位置
4．夹具通过连接元件，相对于机床保持一个正 确位置
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1、工件以平面定位
平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位 元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸 台及平面等。下图给出了平面定位的几种情况。 1）支承钉
A、 结构
A型是平头支承钉： B型是球头支承钉： C型是齿纹顶面的 支承钉：
§4.2 工件在夹具中的定位
标准化，斜面夹角
有60°90°120°。 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。
机械工程学院
机械制造技术——第四章 机床夹具原理与设计 §4.2 工件在夹具中的定位
定位套筒
结构简单，但定心精度不高，当工件外圆与定位孔配合较松时，
还易使工件偏斜，因而常采用套筒内孔与端面一起定位，以减少偏斜。若工 件端面较大，为避免过定位，定位套应做短些。长定位套限制工件四个自由 度；短定位套限制工件四个自由度。
如图所示，用六个定位支承点与工件接触，并保证定位支承点合理分布，
每个定位支承点限制工件的一个自由度，便可将工件六个自由度完全限制， 工件在夹具中的位置就被唯一确定，即要使工件完全定位，就必须限制工件
在空间的六个自由度——“六点定位原理”。
机械工程学院
机械制造技术——第四章 机床夹具原理与设计 §4.2 工件在夹具中的定位
4.2.3 组合定位分析
工件的形状千变万化各不相同，不能用单一定位元件定位单个表面就可解决定位 问题，而是要用几个定位元件组合起来同时定位工件的几个定位面。因此一个工件在 夹具中的定位，实质上就是把前面介绍的各种定位元件作不同组合来定位工件相应的 几个表面，以达到工件在夹具中的定位要求，对这种定位的分析就是组合定位分析。 组合定位分析要点 a）几个定位元件组合起来定位一个工件相应的几个定位面，该组合定位元件能 限制工件的自由度总数等于各个定位元件单独定位各自相应定位面时所能限制的 自由度的数目之和，不会因组合后而发生数目上的变化，但它们限制了哪些方向 的自由度却会随不同组合情况而改变。 b）组合定位中，定位元件在单独定位某定位面时原起限制工件移动自由度的作 用可能会转化成起限制工件转动自由度的作用。但一旦转化后，该定位元件就不
第二章 工件在夹具中的定位与工件的夹紧
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。
5.2 工件的定位(理解)
生产中常采用在三爪 与工件之间设置一钢 丝圆环，以减少相对 夹持长度。
Z
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
22
以工件内孔定位
定位销
分固定式和可换式，圆柱销和菱形销
23
定位销定位
定位銷定位限制的自由度：
Z
2.应用六点定位原理应注意的问题 （1）正确的定位形式
正确的定位形式就是在满足加 工要求的情况下,适当地限制 工件的自由度数目 。
根据零件加工要求,限制部 分自由度的定位,称为对应定 位(也称不完全定位) 。
（2）明确定位支承点所限制的自由度数
V形块定位
17
活动V形块的应用
18
以工件外圆定位
Z
Y
短銷
X
X
图2－28 定位销定位
Y 长銷
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
24
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。
25
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）。
较高时,过定位又是允许的,因为它可以提高 工件的安装刚度和加工的稳定性。
夹具设计——定位状态
完全定位 工件的6个自由度均被限制，称为“完全定位”。
不完全定位（部分定位） 工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制。
欠定位 工件加工时必须限制的自由度未被完全限制； 不能保证工件的正确安装，不允许。
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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。
定位支座零件
⑶ 工序基准： 工序图上用以确定被加工表面位置的基准。
图2.1 加工键槽的工序图 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。
定位：工件加工前，在夹具中占据“确定”、 “正确”加工位置的过程。
加工位置：是由加工要求所决定的， 是由定位元件的工作表面所规定的。
夹具定位： 工件通过夹具上的定位元件限制工件的自由度
以满足加工要求，包含两方面内容：
• 工件在工艺系统中占据确定的位置； • 被加工表面与工序基准的相对位置满足要求。
2.1 概述
1、定位的概念
本门课程研究的是专用夹具，所以定位专 门研究在专用夹具中的定位，而专用夹具加工 的是一批工件，所以研究一批工件在专用夹具 中的定位。
•工件定位，就是要使工件在夹具中占据某个确 定的正确加工位置。
定位的概念由工艺课讲的定位来分析：
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
保证槽的前后位置要求： 必须限制 y
综合结果：必须限制六个自由度。
x
x
y
y z
z
• • • •
②用用用综用长定定合定位位结V形位支销果块元承与：与件钉工限工来与件制件限工 槽 了外制件 面 。x圆理端 接x面论面 触y接上接 限触y应触 制限z该限制限z制制xyy 的x 自z 由z 度
要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度
将 6 个支承抽象
Z
为6个“支承点”，
6个支承点限制了
工件的6 个自由度，
这就是六点定位原
理。
Y
X
六点定位原理
两点注意： “支承点”的含义 在工件定位分析中，常将定位元件抽象为定位支承点。 与具体定位元件是可逆的 对自由度的限制，与实际接触点不同，不代表具体结构
与理论力学、机构学自由度概念差别
——工件的自由度：位置不定度，工件空间位置不确
定性的数目。
Z
——夹紧与定位概念分开
——工件、夹具是弹性体 X Y
工件以平面3点定位
5、定位副：把定位基面和定位元件工作面合 称定位副，二者重合，称定位副设计、制造 准确。
⑴ 举例 下图2.3(a)在工件上铣通槽，保证槽宽和
判断工件在某一方向的自由度是
定位和夹紧符号按 JB/T 5061的规定选用
定位和夹紧符号按 JB/T 5061的规定选用
⑸对刀基准：确定刀具相对夹具(工件)位置的 基准，一般选与定位基准重合的定位元件上的 要素。
3、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。单件加工用。
⑵定尺寸刀具法：由刀具尺寸确定加工要素尺寸。 ⑶调整法：事先调整好刀具与夹具(工件)的位置，
图2.1 加工键槽的工序图
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。由工艺人员确定， 是工序图上标“ ”所示的基准。
支座零件第2工序（钻孔）
在加工一批工件过程中，刀具位置不变。夹具课 中涉及尺寸精度获得的方法一般试为调整法。 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。
2.2 工件定位的基本原理
定位原理
六点定位原理
任 何一个物体 在空间 直角坐标系中都有 6 个自由度—— 用X , Y , Z , X , Y , Z 表示
重点：1.定位基准的概念； 2.定位的基本原理；
3. 单个典型表面的定位元件； 4.组合定位中各定位元件限自由度分析； 5.定位误差的分析计算。 难点：1.定位基准的概念；
2.定位的基本原理； 3.定位单个典型表面的定位元件； 4.组合定位中各定位元件限制自由度分析； 5.定位误差的分析计算。
第二章 工件在夹具中的定位
第二章 工件在夹具中的定位
2.1 概述 2.2 工件定位的基本原理 2.3 定位单个典型表面的定位元件 2.4 组合定位中各定位元件限制自由度分析 2.5 定位误差的分析计算 2.6 定位方案设计定位误差分析示例 复习题
第二章 工件的在夹具中的定位
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，一旦脱开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。
理限为下：图x2y.5在z，工现件把上工磨件平放面在，磨保床证磁h和性平工行作度台，面 上析吸实牢际后仍磨然平限面制， 了分 三析 个实 自际 由限 度制：x了y几z个自。由度？分
理了在个综支与”合承机结布x钉床果置与进y：三工给z限，件个方制侧支向了面x平承接x行钉触y的与，z坐限工z标制件面x了。上底z“面合接理，触”，布限置制两
图2.3 铣槽定位分析
下2.4图在工件上铣槽，保证槽在三个方向上的位 置要求，试确定定位方案。
①保保分证证析槽槽满的的足上 左加下 右工位 位要置 置求要要必求求须：：限必必制须须的限限自制制由度，也xx 简yy称zz 理限
槽的上下、左右位置要求，试确定定位方案 。
① 保保分证析证满槽槽足的的加上左工下右要位位求置置必要须要限求求制：：的必必自须须由限限度制制，也xx简yy称zz理限
槽宽由定尺寸刀具保证
综合结果：
必须限制五个自由度
x
x
y
z
z
② 用“定位元件”来限制理论上应该限制的自由度
见图2.3(b)在与机床工作台面平行的坐标面上“合