第4章 工艺系统中的夹具

消除或减少过定位引起的干涉，一般有两种方法：一是 改变定位元件的结构, 如缩小定位元件工作面的接触长度； 或者减小定位元件的配合尺寸，增大配合间隙等；二是控制 或者提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位 置精度。
4.2 定位原理
图4-8 插齿加工的过定位分析
4.3 常见的定位方式与定位元件
夹具。这种夹具的结构较紧凑，操作简便，生产率高，但它 的设计制造周期长，主要用于大批量生产中。如图4.2所示的 钻床夹具。
4.1 夹具的功用、组成与分类
③专业化可调整夹具（成组夹具）：它是针对形状、尺 寸、工艺要求相似的一组工件所设计的夹具。这种夹具主要 用于多品种成批生产中，尤其适用于成组生产。
（6）其他：如分度装置、安全保护装置、防止工件错装装置等。
4.1 夹具的功用、组成与分类
机床夹具的组成
4.1 夹具的功用、组成与分类
图4-1 后盖零件钻径向孔的工序图
4.1 夹具的功用、组成与分类
图4-2 后盖钻夹具
4.1 夹具的功用、组成与分类
4 定位销1 3 锁紧螺钉1
2 夹具体 1 定向键1
4.3 常见的定位方式与定位元件
2. 常用定位元件的选用 （1）工件以平面定位
1）支承钉（GB/T 2226—91）。以面积较小的已经加工 的基准平面定位时，选用平头支承钉；以粗糙不平的基准面 或毛坯面定位时，选用圆头支承钉；侧面定位时，可选用网 状支承钉。
④组合夹具：它是由预先制造好的一套标准元件组装成 的专用夹具，使用后即可拆开，元件又可用于组装新的夹具。 组合夹具适用于新品试制，单件小批生产或成批生产。
4.2 定位原理
4.2.1定位的概念 1. 定位与夹紧
对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对 刀具机床占据正确的位置，并使这个位置在加工过程中不会受外力的 响而动。所以在加工前，就要将工件装夹好。
1）限位基面应有足够的精度。定位元件具有足够的精度，才能保证工 件的定位精度。
2）限位基面应有较好的耐磨性。 3）支承元件应有足够的强度和刚度。 4）定位元件应有较好的工艺性。定位元件应力求结构简单、合理，便 于制造、装配和更换。 5）定位元件应便于清除切屑。定位元件的结构和工作表面形状应有利 于清除切屑，以防切屑嵌入夹具内影响加工和定位精度。

4.2 定位原理
2. 常见的定位方式 1）直接找正定位。由工人利用划线盘、划针、千分表等工具，直
接找工件上某一个或几个表面，以确定工件在机床上或夹具中的正确位置。 生产效率低，常用于单件、小批生产。
2) 划线找正定位。先由划线钳工按工件加工要求，在工件划出加工 线、检验线和找正参考线（十字中心线），再用划线盘、划针，根据工件 的划线在机床上找正。划线时能均衡毛坯件的余量，主要用于大型铸件 定位，其定位精度低。
（3）主要定位面
当工件上有几个定位基面时，限制自由度数最多的定位 基面称为主要定位面。
3. 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 上的限位基面合称为一对定位副。如图4-12a中，工件的内孔 表面与定位元件心轴的圆柱表面就合称为一对定位副。
4.3 常见的定位方式与定位元件
图4-12 定位基准与限位基准
5 夹紧压板 6 衬套1 7 球形垫圈
8 弹簧
9 锁紧螺母1 10 螺杆1 11 衬套2 12 锁紧螺母2 13 螺杆2 14 支撑键 15 定向键2
22 定位销钉3 21 工件2 20 工件1 19 锁紧螺钉2 18 定位销钉2 16、17 支承销钉
23 定位销钉4
24、25 支承销钉
26 定位销钉5
第4章 工艺系统中的夹具
本章要点: 定位原理 常见定位元件及其所能限制的自由度 组合定位原则 典型夹紧装置 专用机床夹具设计
第4章 工艺系统中的夹具
教学重点： 六点定位的基本原理与应用； 常见定位方式分析 组合定位的组合原则及应用 夹紧机构设计 典型机床夹具分析与应用 专用夹具设计
教学难点： 六点定位原理、组合定位、常见定位方式分析。
同理，工件用内孔表面定位时，内孔轴线为定位基准， 内孔表面称为定位基面。
平面的定位基准即是定位基面。
4.3 常见的定位方式与定位元件
（2）限位基准与限位基面
定位元件上与工件定位基准相对应的点、线、面，称为限 位基准。如限位基准为轴线，则可用定位元件上与定位基面相 接触的工作表面来代替，称为限位基面。如定位元件为心轴， 则心轴的轴线为限位基准，心轴的外圆柱面为限位基面；如定 位元件为定位套，则定位套的轴线为限位基准，定位套的内圆 柱表面为限位基面。平面的限位基准即是限位基面。
4.1 夹具的功用、组成与分类
1. 夹具的功用 （1）保证被加工表面的位置精度 （2）缩短工序时间，提高劳动生产率 （3）扩大机床的工艺范围 （4）减轻劳动强度，保障生产安全 2. 夹具的组成 （1）定位元件：定位元件用于确定工件在夹具中的正确位置。 （2）夹紧元件：夹紧元件用来固定工件在定位后的位置。 （3）对刀或导向装置：确定刀具相对于定位元件的正确位置。 （4）连接元件：确定夹具在机床上正确位置的元件。 （5）夹具体：用于支承和连接夹具的各种元件和装置，并与机床有关零部件 连接，使之组成一个整体。
2）定位支承点与工件定位基准面必须始终保持紧密贴合，不得脱离， 否则支承点就失去了限制自由度的作用。
3）分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。工件的某一自由 度被限制，是指工件在某个坐标方向有了确定的位置，而不是指工件在受到 使其脱离定位支承点的外力时不能运动。使工件在外力作用下不能运动，是 夹紧的作用。
（1）设计基准 设计基准是零件图上的一些点、线或面，据以标定零件
图上其他点、线或面的位置。
4.3 常见的定位方式与定位元件
图4-9 设计基准
4.3 常见的定位方式与定位元件
（2）工序基准 工序基准是在工序图中，据以标定被加工表面位置的点、
线或面。标定被加工表面位置的尺寸，称为工序尺寸。
图4-10 工序基准及工序尺寸
但是，并不是在任意情况下都不允许出现过定位。实 际生产中，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，即过定位不但不产生有害影响，反而可增加 工件装夹刚度，这种过定位就称为可用重复定位。如以工件 某一大平面定位时，不是采用能决定一个平面位置的三个支 承点，而是采用在同一平面上的多个支承点定位等。
加工要求的定位。
4.2 定位原理
图4-5 不完全定位
4.2 定位原理
因此，工作在定位时应该限制的自由度数目应由工序的加工 要求而定，不影响加工要求的自由度可以不加限制。采用不完全 定位可简化定位装置，因此不完全定位在实际生产中也广泛应用。
工件定位时，以下几种情况允许采用不完全定位： ① 加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可以不限制。 ② 毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴的转动自 由度可以不限制。 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，还可不限制垂直加工面的轴的转动自由度。
4.2 定位原理
图4-6 不必限制绕自身回转轴线转动自由度的实例
4.2 定位原理
3）欠定位。工件在夹具中定位时，若实际定位支承点所 限制的自由度个数少于工序加工要求应予限制的自由度个数， 则工件定位不足，称为欠定位。
欠定位无法保证加工要求。因此，确定工件在夹具中的定 位方案时，决不允许有欠定位的现象产生。
Oy、Oz三个坐标轴的转动，称为转动自由度，分别表示为 x)、y)、z) 。
图4-3 工件在空间直角坐标系中的六个自由度
4.2 定位原理
2．六点定位原则 （1）六点定位原则
工件在夹具中定位的任务，就是通过定位元件限制工件 的自由度，以满足工件的加工精度要求。如果工件（自由刚 体）的六个自由度都被限制，工件在空间的位置也就完全被 确定下来了。因此，定位实质上就是限制工件的自由度。
4）工件在定位时，凡是影响工件加工精度的自由度均应加以限制，对 于与加工精度无关的自由度可以不加限制，因此不一定对工件的六个自由度 都限制。
5）支承点的分布必须合理，否则六个支承点就限制不了六个自由度， 或不能有效地限制工件的六个自由度。
4.2 定位原理
3．工件定位情况分析 工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自
4）过定位（超定位、重复定位、定位干涉）。两个或两 个以上的定位元件重复限制同一个自由度的现象，称为过定位。
过定位会造成工件与夹具上定位元件的接触点不稳定，受 夹紧力后工件或定位元件产生变形，出现较大的定位误差，或 者使工件不能与定位元件顺利地配合。
4.2 定位原理
图4-7 连杆过定位分析
4.2 定位原理
4.3 常见的定位方式与定位元件
4. 定位和夹紧符号
见表4-1 定位、夹紧符号
4.3 常见的定位方式与定位元件
图4-13 典型定位基面定位、夹紧符号的标注1
4.3 常见的定位方式与定位元件
图4-13 典型定位基面定位、夹紧符号的标注2
4.3 常见的定位方式与定位元件
4.3.2 常见定位方式及其所能限制的自由度（表4-2） 4.3.3 常见定位元件 1. 对定位元件的基本要求
双工位铣平面夹具
4.1 夹具的功用、组成与分类
3. 夹具的类型 1）按使用夹具的机床分：车床夹具、铣床夹具、磨床夹
具等。 2）按夹紧动力源分：手动夹具、气动夹具、液压夹具、
电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。 3）按通用化程度分： ①通用可调整夹具：如三爪卡盘、分度头、平口钳等。 ②专用夹具：它是针对某一工件的某一工序专门设计的
工件的装夹指的是工件定位和夹紧的过程。 所谓定位，是使工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程。 工件位置的正确与否，用加工要求来衡量。能满足加工要求的为 确，能满足加工要求的为不正确。 将工件定位后的位置确定下来，称为夹紧。工件夹紧的任务是使 件在削力、离心力、惯性力和重力等力的作用下不离开已经占据的正 位置以保证加工的正常进行。