数控加工工艺——机床夹具与工件的定位

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机床夹具定位机构的设计

⑵如下2.34图采用自位支承结构，消除定位元件限制绕某个(或两个) 坐标轴转动方向的自由度的作用。
⑶改变定位元件的结构，消除重复限制自由度的支承，把圆柱销改为削边销就是典型的例子。 ⑷提高定位基准之间、定位元之间的位置精度，避免重复定位的干涉。
第三节
机床夹具定位机构的设计3 ---定位误差的分析计算
②当加工要素位于两孔之外时，转动θ1后误差最大；
tan1 D1 d1 1min D2 d2 2 min 2L
③当加工要素位于两孔之间时，转动θ2后误差最大；
tan2 D2 d 2 2 min D1 d1 1min 2L
③定位心轴与圆孔过盈配合时：
Y 0
以定位心轴水平放置时为例：
d 1 Td1
0
d0 Td
例：如图加工通槽，保证30°±20′计算定位误差
18H 8(
0.027 0
) / f 7(
0.016 0.034
)
3.以外圆在V形块上定位时的定位误差：
基准位移误差：
" ' Y H1 H1 O'O"
z x 2次重复限制， 3次重复限制
V3
限制了：x z 限制了： x z 限制了： y z
xz
OO
' "
O ' A' sin

2

O " A" sin

TD 2 sin

2
0.707TD
2
Y 0.707 TD
3.以外圆在V形块上定位时的定位误差：
对于尺寸H1：
3.以外圆在V形块上定位时的定位误差：

机械加工工艺规程设计—机床夹具与工件定位

（3）夹紧元件：是执行夹紧的最终元件，直接与工件接触的元件。如各种螺钉、压板等。
一般情况把夹紧元件和中间传动机构统称为夹紧机构。有的时候以上三者也会混在一起，很难区别。
对夹紧装置的基本要求
1) 夹紧时应保证工件的定位，而不能破坏工件的定位。 2) 夹紧力的大小应适宜，既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变，还不能产生振动、变形和表面损伤。 3) 应根据生产类型设计相应的夹紧机构。 4) 为防止夹紧后自动脱开，夹紧机构须具备良好的自锁性能。
只考虑切削力（或切削矩）对夹紧的影响，并假设工艺系统是刚性的，切削过程是稳定不变的，然后找出加工过程中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理求出夹紧力，最后乘上安全系数（粗加工取2.5-3，精加工取1.5-2）。
在实际夹具设计中，对于夹紧力的大小并非所有情况都要用计算确定。如手动夹紧用经验法或类比法。
有些重、大、复杂的工件，往往先在待加工处划线，然后装上机床，按所划的线进行找正定位。
适用场合：生产批量较小，毛坯精度较低，以及大型工件等不宜使用夹具的粗加工中。图4-6 工件划线找正装夹工件的装夹方法
2．机床专用夹具装夹法所谓机床专用夹具，是指为某零件的某道工序而专门设计制造的夹具。
2）经验类比法。前面说过，精确计算夹紧力的大小是件很不容易的事，因此在实际夹具设计中，有时不用计算的方法来确定夹紧力的大小。如手动夹紧机构，常根据经验或用类比的方法确定所需夹紧力的数值。但对于需要比较准确地确定夹紧力大小的，如气动、液压传动装置或容易变形的工件等，仍有必要对夹紧状态进行受力分析，估算夹紧力的大小。
图4-20 辅助支承应用 1—加工面 2—辅助支承
图4-21 推式辅助支承 1—支承滑柱 2—推杆 3—半圆键 4—手柄 5—钢球

机床夹具概述和工件的定位与夹紧教案

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3、工件的定位方法及其定位元件生产实践中常用的定位方法及定位元件:1工件一平面定位(1)支承钉①、球头支承钉图 B型②、齿纹头支承钉图 C型③、平头支承钉图A型④、可调支承⑤、自位支承1—销轴2—V形块3—可调支承用可调支承加工相似件的图2 支承板2工件以圆柱孔定位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;1 圆柱销2 圆柱心轴心轴主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿轮加工;圆柱心轴定位装夹图花键心轴装夹图3 圆锥销圆锥销定位左粗基准定位右精基准定位圆锥销组合定位图4 小锥度心轴3．工件以外圆柱表面定位1 V形架V形架定位的最大优点是对中性好;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—连杆导入：由提问学生普车上所用夹具而导入;新课：1．三爪自定心卡盘优点：可自动定心,装夹方便,应用较广,缺点：夹紧力较小,不便于夹持外形不规则的工件2.四爪单动卡盘特点：四个爪都可单独移动,安装工件时需找正,夹紧力大,适用于装夹毛坯及截面形状不规则和不对称的较重、较大的工件;3、复杂、精密工件装夹1花盘铣床夹具铣床上的通用夹具：平口钳如下图铣床夹具中使用最普遍是机械夹紧机构,这类机构大多数利用机械摩擦的原理夹紧工件;斜楔夹紧机构是其中最基本的形式,螺旋、偏心等夹紧机构是斜楔夹紧机构的演变形式;1.斜楔夹紧机构特点：楔块夹紧行程小；结构简单,夹紧和松开需要敲击大、小端,操作不方便;增力比、行程大小和自锁条件是相互制约的2、螺旋夹紧机构工作特点：1 自锁性能好2 增力比大3 夹紧行程调节范围大4 夹紧动作慢、工件装卸费时适用范围；适用于手动夹紧,在机动夹紧机构中应用较少在实际生产中,螺旋——压板组合夹紧比单螺旋夹紧用得更为普遍;3、偏心夹紧机构特点:优点是操作方便,动作迅速,结构简单缺点是工作行程小,自锁性不如螺旋夹紧好,结构不耐振,适用于切削平稳且切削力不大的场合,常用于手动夹紧机构;小结由学生来总结：1、数控车床上一般工件常用的装夹方法;2、数控铣床上一般工件常用的夹紧机构和特点;作业P37 第5、6题。

工件在数控机床上的定位与装夹

精基准的选择
Ø 在实际生产中,经常使用的统1基准形式有： 1 轴类零件常使用两顶尖孔作统1基准； 2 箱体类零件常使用1面两孔 1个较大的平面和两个距离较
远的销孔作统1基准； 3 盘套类零件常使用止口面 1端面和1短圆孔作统1基准； 4 套类零件用1长孔和1止推面作统1基准
Ø 采用统1基准原则好处： 1 有利于保证各加工表面之间的位置精度； 2 可以简化夹具设计,减少工件搬动和翻转次数
a）
b）
c）
图5-2 粗基准选择比较
粗基准的选择
工序1
工序1
工序2
工序2
图5-3 床身粗基准选择比较
重要表面原则
为保证重要表面的加工余量均匀,应选择重要加工面为粗基准
精基准的选择原则
应保证加工精度和工件安装方便可靠
基准重合原则基准统1原则自为基准原则
选用设计基准作为定位基准,避免因基准不重合带来的误差
课堂讨论
数控车床的装夹找正
Ø 打表找正通过调整卡爪,使得工件坐标系的Z轴与数控车床的主轴回转中心轴线重合
Ø 单件的偏心工件 Ø 使用3爪自动定心卡盘装夹较长的工件 Ø 3爪自动定心卡盘的精度不高
7、数控铣床的装夹
通用夹具的选用
平口钳分固定侧与活动侧,固定侧与底面作为定位面,活动侧用于夹紧
选择平整、光洁、面积大、无飞边毛刺和浇冒口的表面以便定位准确、夹紧可靠
作为粗基准的表面粗糙且不规则,多次使用无法保证各加工表面的位置精度
粗基准的选择
◆保证相互位置要求原则——如果首先要求保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求,则应以不加工面作为粗基准 ◆余量均匀分配原则——如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时,应选择该表面的毛坯面作为粗基准

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。
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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。

《机床夹具设计》工件的定位

第1章工件的定位●理解六点定位原理。

●常用定位元件限制的自由度。

●工件定位方式：完全定位、不完全定位、过定位和欠定位。

●常用定位元件的设计。

●定位误差的分析和计算。

●根据零件工序加工要求，确定定位方式。

●根据零件工序加工要求，确定定位方案。

●掌握定位元件的设计方法。

●掌握定位误差的分析和计算。

1.1工作场景导入【工作场景】如图1.1所示，钢套零件在本工序中需钻φ5mm孔，工件材料为Q235A钢，批量N=2000件。

钢套零件三维图如图1.2所示。

【加工要求】(1)φ5mm孔轴线到端面B的距离20±0.1mm。

(2)φ5mm孔对φ20H7孔的对称度为0.1mm。

本任务是设计钻φ5mm孔的钻床夹具定位方案。

图1.1钢套零件钻φ5mm工序图图1.2钢套零件三维图【引导问题】(1)仔细阅读图1.1，分析零件加工要求，各工序尺寸的工序基准是什么？(2)工件定位与夹紧的概念是什么？分析它们分别是由什么装置实现的？(3)六点定位原理是什么？(4)什么是完全定位、不完全定位、过定位和欠定位？(5)常用定位元件有哪些？定位元件限制的自由度？(6)定位方案设计的基本原则是什么？定位元件的要求是什么？(7)定位误差如何分析和计算？(8)企业生产参观实习。

①生产现场机床夹具的组成是什么？②生产现场机床夹具使用的定位元件有哪些？③生产现场机床夹具定位时限制几个自由度？1.2基础知识【学习目标】理解六点定位原理，分析常用定位元件限制的自由度，确定工件的定位方式，常用定位元件的设计，定位方案设计的基本原则，定位误差的分析和计算。

1.2.1工件定位的基本原理1.概述为了达到工件被加工表面的技术要求，必须保证工件在加工过程中的正确位置。

夹具保证加工精度的原理是加工需要满足3个条件：①一批工件在夹具中占有正确的位置；②夹具在机床上的正确位置；③刀具相对夹具的正确位置。

显然，工件的定位是极为重要的一个环节。

本章就要讨论工件的定位问题。

工件在夹具中的定位与夹紧

1）选择不加工面为粗基准 2）合理分配加工余量的原则 3）便于工件装夹原则 4）同方向上粗基准不得重复使用
（3）精基准的选择
主要应保证加工精度和装夹方便
选择精基准一般应遵循以下原则：
1）基准重合原则
设计(工序)与定位
2）基准统一原则
各工序的基准相同
3）互为基准原则
两表面位置精度高
4）自为基准原则
加工余量小而均匀
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）
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。
(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。
向上的变动量。由工件定位面和夹具定位元件的制造误差以及两者之间的间隙所引起。

第一章工件的定位

32
3、过定位与欠定位
1）.分析：工件的定位支承点少于应限制的自由度数时，会造成什么后果？结果：应限制了自由度来被限制，导致加工时达不到要求的加工精度。 ① 欠定位：加工中，工件定位点数少于应限制的自由度
数。会产生不良后果。 ② 过定位：工件的某个自由度被限制两次以上。
2）.过定位是否允许?一般来说过定位将使工件定位不确定，夹紧后会使工件或定位元件产生变形。
②过定位不一定就是完全定位? ③多于六个定位点的定位一定是过定位?
38
4、应用六点定位原则应注意的问题 1)方法问题：
①根据工序加工技术要求和工件形状的特点，确定应限制那些自由度，而用相应的定位点数目去消除。 ②分析时也可反过来分析哪几个自由度可不必限制，剩下的就是要限制的了。
(2)过定位有时是允许的，而欠定位决不允许，欠定位的后果只导致加工时达不到加工精度。过定位优点：使定位可能更为可靠，如冰箱有四个支承点。缺点：易使工件的定位精度受影响，使工件或夹具夹 39 紧后产生变形。
②优点：夹具结构简单，可避免因夹具本身的制造误差而产生
的定位误差，因此，定位精度高。如：加工误差 < 0.01～0.005mm，采用夹具加工难以达到。适用场合：单件小批生产中（如工具修理车间）。
(2)划线找正安装
对重、大、复杂工件的加工，往往是在待加工处划线，然后
6 装上机床，工件在机床或夹具上位置按所划的线进行找正定位。
10
11
三、机床夹具的分类 1、分类方法：
1)按夹具的应用范围：通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具、随行夹具； 2)按加工类型：车床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、数控机床夹具等； 3)按夹紧力来源：手动夹具、气动夹具、液压夹具、电磁夹具、真空夹具。机床夹具通常按夹具的应用范围进行。

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8章(1-2)机床夹具的基本概念和工件的定位与定位误差

2、由于加工精度要求，不必限制所有自由度
（三）欠定位：工件在夹具中定位时，若定位支承点数目少于工序加工所要求的数目，工件定位不足，称为欠定位。
（四）重复定位：工件在夹具中定位时，若几个定位支承点重复限制一个或几个自由度，称为重复定位（超定位）。
*当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允许重复定位。 *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。
＝
d 1 (1 ) 2 sin 2
2）尺寸H2的定位误差设计基准为C，定位基准为A，其最大的位置变动量为 C1C2 即定位误差：
H C1C2 AC2 AC1
2
( AO2 O2C2 ) ( AO1 O1C1 )
3）尺寸H3的定位误差设计基准＝为O，定位基准为A，其最大的位置变动量为 O1O2 即定位误差：
计算得到，根据一批工件的定位由一种可能的极端位置变为另一种极端位置时δ位置和δ不重的方向的异同，以确定公式中的加减号。
（二）几种典型表面定位时的定位误差 1、平面定位时的定位误差 *毛坯表面定位：由于实际表面相对于其理想位置有较大的变动范围，存在基准位置误差。
δ定位（H）= δ位置（M）

分析：机床保证了小孔与销的轴线之间的尺寸，但因销孔之间存在间隙，销、孔、外圆均存在尺寸误差，均会引起尺寸H的变化。 Hmax：当销最小、孔最大、外圆最大，销孔右边接触 Hmin：当销最小、孔最大、外圆最小，销孔左边接触

例：孔—销配合例子

基准位置误差δ位置（O）：定位基准O相对于其理想位置O’的最大变动量
（2）对定误差δ对定：与夹具相对于刀具及
切削成形运动有关的加工误差。包括：对刀误差δ对刀：夹具相对于刀具位置有关的

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。
山东劳动职业技术学院
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。
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
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
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
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
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。
❖
山东劳动职业技术学院
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。

数控机床工件的定位和夹紧

图3-2 工件的6个自由度
3.2 工件的定位
2．六点定位原则在机械加工中，要完全确定工件在夹具中的正确位置，必须用六个相应的支承点来限制工件的六个自由图3-3 工件的6点定位
3.2 工件的定位
3．定位与夹紧的关系
定位与夹紧的任务是不同的，夹紧不能取代定位。若认为工件被夹紧，位置不能动，工件的自由度都已限制，这种理解是错误的。另一方面，若认为工件在夹紧前仍可在定位元件的反方向有运动的可能，因而自由度并未限制，位置也不确定，这种理解也是错误的。夹紧的作用是使工件不离开各个定位元件。
（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。
1－可调支承螺钉；2－螺母图3-10 几种常见可调支承
3.3 工件方式及定位元件
（3）自位支承。自位支承是一种支承本身可随工件定位表面位置的变化而自动与之相适应的一种定位支承。如图3-11所示是几种常见的自位支承结构。
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。
1．夹紧力的方向（1）夹紧力的方向应朝向主要定位基面。如图3-24(a)所示。
图3-24夹紧力方向示意
3.4 工件的夹紧
(2) 夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。如图3-25所示为工件在夹具中加工时常见的几种受力情况。显然，图3-25(a)为最合理，如图3-25(f)情况为最差。

初步认识夹具及定位原理

扩大机床的工艺范围：使用专用夹具可以改变机床的用途、扩大机床的使用范围，实
现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工。
减轻劳动强度：使用专用夹具，特别是自动化程度较高的专用夹具，可以减轻工人的劳
动强度，改善劳动条件，保证安全。
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二、夹具的组成
机械制造基础
机床夹具的种类虽然繁多，但它们都是由定位元件、夹紧装置、夹具体和其他装置及元件组
3．按夹紧动力源分
按夹紧动力源，夹具可分为手动夹具、液压夹具、气动夹具、电动夹具和磁力夹具等。
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四、定位原理
1．六点定位原理
机械制造基础
一个自由的物体对3个互相垂直的坐标系来说有6种活动的可能性，它可朝3个方向移动，也可绕3个
方向转动。习惯上把这6种活动的可能性称为自由度。如下页图a所示，一个在空间处于自由状态的物
除上述基本组成部分外，有些夹具根据需要还设置了一些其他装置或元件，如分度装置、对刀或引导装置和安全保护装置等。如上页图b所示的钻套和钻模板就是为了引导钻头而设置的引
导装置。
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三、夹具的分类
机械制造基础
1．按使用特点分
按使用特点，夹具可分为通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具和拼装夹具等。
（1）通用夹具
爪自定心卡盘和铣床上的台虎钳等。
机械制造基础
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一、夹具的功用
机械制造基础
工件的装夹方法有两种：① 直接装夹在机床上；② 用夹
具装夹在机床上。工件直接装夹在机床上时，一般要先按图样要求在工件表面划线，
装夹时用划针或百分表找正后夹紧。这种方法生产率低，且对工人的技术水平要求较高，一般用于单件和小批生产。成批及大量生产时一般采用夹具装夹工件。

§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”。
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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

工件定位与装夹

心花液轴键压
圆
柱
心
轴
圆锥心轴
数控铣床类夹具
平口虎钳
数控铣床类夹具
压板
数控铣床类夹具
分度头
工数作控台回轴转
组合夹具
孔系组合夹具
组
合
槽系组合夹具
夹
具
l一长方形基础板； 2一方形支撑件； 3一菱形定位盘； 4一快换钻套； 5一叉形压板； 6一螺栓； 7一手柄杆； 8一分度合件
专用夹具
专为某一项或类似的几项加工设计制造的夹具
适用于定型产品的成批
和大量生产
优点：在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。
缺点：设计周期较长、投资较大。
组合夹具
由一套结构已经标准化、尺寸已经规格化的通用元件组
合元件所构成
主要用于中小批量生产
数控回转工作台
扩大了机床工艺范围
组合夹具
主要用于中小批量生产，是一种较经济的夹具。
孔系组合夹具槽系组合夹具
2.5.6 典型实例
例3－1 如图所示零件薄壁筒，确定夹装方式和加工顺序。
零件内部需要加工；不需要掉头夹装；零件内孔尺寸较大，粗加工时可以夹持内孔；
内外圆表面同轴度要求较高，相关表面的形状、位置精度要求也较高，采用心轴定位加工外表面；零件的壁较薄，可用特制扇形卡夹紧。
2.夹紧力大小合适。
3.夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。
4.夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。
ห้องสมุดไป่ตู้
三、夹紧力的确定
夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面。

《数控加工工艺及夹具》课程标准

《数控加工工艺及夹具》课程标准课程名称：数控加工工艺及夹具适用专业：中等职业学校《数控技术应用》1、前言1．1课程性质本课程是中等职业学校《数控技术应用》专业的一门专业核心课程，是数控技术综合应用的入门课程。

同时也是一门“双证融通”课程。

学生通过学习能掌握机械零件加工工艺知识，提高零件加工工艺分析能力，能初步制定机械加工工艺规程，为学生未来专业发展奠定良好的基础。

1．2设计思路本课程标准以《数控技术应用》专业学生的就业为导向，通过社会调研邀请行业专家对《数控技术应用》专业所涵盖的岗位进行任务和职业能力分析，并以工作任务为引领确定本课程的结构，以职业能力为基础确定本课程的内容。

教学实施通过把本课程所要求掌握的基本技能按课程设计依据培养目标和中职生的认知能力，按照必需、够用的原则，结合职业资格鉴定标准，使学生通过本课程的学习，掌握机械加工工艺基本知识，满足学生职业生涯发展的需要。

建议课时60学时2、课程目标通过本课程学习，掌握典型车削、铣削、加工中心类零件的加工工艺以及数控加工工艺文件的填写，具备对机械零件图纸分析、加工刀具的选择、工件装夹方法的选择、加工工艺的分析、切削用量的选择、并能对零件进行精度检验和质量分析，培养学生的创新思维能力、科学的工作方法和良好的职业道德意识，为提高学生专业化方向发展奠定良好的基础。

●职业能力目标：●掌握金属切削加工基本知识●能正确选择加工所需刀具●正确选择零件装夹方式●能对零件进行加工工艺分析并制定加工工艺卡片●能分析典型零件的数控车削加工工艺●能分析典型零件的数控铣削加工工艺●分析典型零件的加工中心加工工艺分析3、课程内容与要求说明：用“*”标出取自职业资格证书的工作任务、技能要求与知识要求。

4、实施建议4．1教材编写1.必须依据本课程标准编写教材。

2.打破传统的教材学科体系模式，以任务引领与职业能力分析和职业技能考证为主线来框架教材体系。

3.教材应以学生为本，文字表达要简练，内容展现应图文并茂，重在提高学生学习的主动性和积极性。