第四章第2节-工件在夹具中的定位
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4-2 工件在夹具中的定位
第二节 工件在夹具中的定位 4. 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。
举例：
第二节 工件在夹具中的定位
第二节 工件在夹具中的定位
第二节 工件在夹具中的定位
根据定位误差产生的原因，定 位误差是基准不重合误差与基准位 移误差向量合成。可表示为：
D C W
在具体计算时，先分别求出 εC 和 εW 的大小并确定方向， 然后按公式将两项合成即得定位误差 εD 。一般情况下定位误 差的大小为：
ε D C W
第二节 工件在夹Байду номын сангаас中的定位
三、定位误差分析与计算
前面几部分内容中，我们讨论了根据工件的加
工要求，确定工件应被限制的自由度、正确定位以 及典型表面的定位方法及元件等问题。 但还没讨论工件安装在夹具中加工是否能满足 工件加工精度的要求，要解决这一问题，需要进行 工件定位误差的分析和计算来判断。
第二节 工件在夹具中的定位 （一） 定位误差分析 何为 定位误差？
W O1O 2 OO 1 OO 2 Dmax d min Dmin d max
2 2
第二节 工件在夹具中的定位
对刀尺寸
基准位移 误差εW
W O1O 2 OO 1 OO 2 Dmax Dmin d max d min
2 2
第二节 工件在夹具中的定位
在实现定心的同时，能将工件夹紧的机构，称为定心 夹紧机构，如三爪自定心卡盘、弹簧夹头等。
第二节 工件在夹具中的定位
第二节 工件在夹具中的定位
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。
（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。
高职-《机床夹具设计》模块2 工件在夹具中的定位 课件
学习情景二 工件的定位基准
二、定位基准的选择 2.精基准的选择
（3）基准重合原则 定位基准尽量与设计基准（或工序基准）重合，以避免基准不 重合误差。 （4）自为基准原则
在余量较小的大尺寸工件精加工或光整加工中，应选择加工表
面自身为定位基准。采用百分表控制调整法定位。如精磨机床导轨 面。
学习情景三 常用的定位元件
学习情景一 工件定位的基本原理
二、六点定位原理 二、六点定位原理 例2－1 分析图2－8连杆定位的合理性。 例2－1 分析图2－8连杆定位的合理性。
学习情景一 工件定位的基本原理
图 2－ 8
学习情景一 工件定位的基本原理
一、基准的概念及分类 基准：在零件的设计和制造过程中，用以确定零件上点、线、面位置的一些指 定的点、线、面。 基准的分类：
总原则 要重点考虑保证毛坯各加工表面有足够的加工余量，不加工表面的尺寸、位置精度。
（1）选择不加工表面作粗基准。可以保证加工表面与不加工表面之间的相互位置精度。 （2）重要面余量均匀原则。以重要面为粗基准。 （3）粗基准应能保证定位可靠、缺陷较少。
（4）粗基准不准重复使用。
学习情景二 工件的定位基准
学习情景二 工件的定位基准
一、基准的概念及分类 2.工艺基准 3）测量基准：工件在加工中或加工后，测量尺寸和形 位误差所依据的基准。
4）装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中相
对位置所依据的基准。
学习情景二 工件的定位基准
二、定位基准的选择 1. 粗基准的选择 粗基准 以工件毛坯未加工表面作定位基准。毛坯首道机架工序肯定是粗基准。
Z
Y X
六点定位原理
学习情景一 工件定位的基本原理
二、六点定位原理 2. 工件定位的几种情况
机械制造技术基础-第4章-机床夹具设计原理-课后答案
第4章机床夹具设计原理1.何谓机床夹具？试举例说明机床夹具的作用及其分类？答：所谓机床夹具，就是将工件进行定位、加紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置。
机床夹具的功用：①稳定保证工件的加工精度；②减少辅助工时，提高劳动生产率；③扩大机床的使用范围，实现一机多能。
夹具的分类：1）通用夹具； 2）专用夹具； 3）成组夹具； 4）组合夹具；5）随行夹具。
2.工件在机床上的安装方法有哪些？其原理是什么？答：工件在机床上的安装方法分为划线安装和夹具安装。
划线安装是按图纸要求，在加工表面是上划出加工表面的尺寸及位置线，然后利用划针盘等工具在机床上对工件找正然后夹紧；夹具安装是靠夹具来保证工件在机床上所需的位置，并使其夹紧。
3.夹具由哪些元件和装置组成？各元件有什么作用？答：1）定位元件及定位装置：用来确定工件在夹具上位置的元件或装置；2）夹紧元件及夹紧装置：用来夹紧工件，使其位置固定下来的元件或装置；3）对刀元件：用来确定刀具与工件相互位置的元件；4）动力装置：为减轻工人体力劳动，提高劳动生产率，所采用的各种机动夹紧的动力源；5）夹具体：将夹具的各种元件、装置等连接起来的基础件；6）其他元件及其他装置。
4.机床夹具有哪几种？机床附件是夹具吗？答：机床夹具有通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具。
5.何谓定位和夹紧？为什么说夹紧不等于定位？答：工件在夹具中占有正确的位置称为定位，固定工件的位置称为夹紧。
工件在夹具中，没有安放在正确的位置，即没有定位，但夹紧机构仍能将其夹紧，而使其位置固定下来，此时工件没有定位但却被夹紧，所以说夹紧不等于定位。
6.什么叫做六点定位原理？答：采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，即可实现完全定位，这称为六点定位原理。
7.工件装夹在夹具中，凡是有六个定位支承点，即为完全定位，凡是超过六个定位支承点就是过定位，不超过六个定位支承点就不会出现过定位，这种说法对吗，为什么？答：不对；过定位是指定位元件过多，而使工件的一个自由度同时被两个以上的定位元件限制。
工件在夹具上的定位
主要用于零件上的中小孔定位，一般直径不超过50mm。
⑴圆柱定位销 限制2个移动自由度。
防定位销受力折 带突肩,工件与突肩 断,采用过渡圆角。接触,避免夹具磨损。
定位销带套筒,磨 损后便于更换。
㈡工件以圆柱孔定位
⑴圆柱定位销
2 定位销 ⑵菱形销 限制一个自由度
⑶圆锥销 限制三个移动自由度 浮动锥销限制两个 自由度
尺寸B2的工序基准和定位基准均是C面，基准重合，此时有： △不(B2)＝0 △基(B2)＝0
△定(B2)＝△不(B2)＋△基(B2)＝0
二、定位误差的计算 (2)工件以内孔表面定位时的定位误差 若工件孔与定位心轴(或销)采用间隙配合，且以中心线为工 序基准。 当工件装夹到心轴上时，因工序基准是中心线，定位基准也是 中心线，基准重合，则 △不＝0 因工件孔和心轴是间隙配合又都有制造误差，因而存在孔中心 线的位置变化，即基准位置误差，得 △定＝△不＋△基＝△基 假定孔尺寸为D+δD，心轴尺寸为d－ δd，最小配合间隙为△min， 根据工件装夹时心轴放置的位置不同，定位误差分两种情况：
二、定位误差的计算 3定位误差计算实例 按H7／g6的配合精度，则销子直径应为 250.007 ，因销子为 0.020 水平放置，故有： ①对于尺寸8-0.12，
铣床加工，平均经济精度为10级，查表得ω＝0.05，所以
可满足尺寸8-0.12的要求。
二、定位误差的计算 3定位误差计算实例 ②对于尺寸10-0.08
㈤定位表面的组合 2 定位表面组合形式 ⑴一面两孔定位 加工箱体类零件时常采用一面两孔组合定位，定位元件采用 一个平面和两短圆柱销，存在过定位。由于两孔、两销的直径， 两孔中心距和两销中心距都存在制造误差，故有可能使工件两 孔无法套在两定位销上。 解决的方法： ①减小第二个销子的直径； ②第二个销子采用菱形销； ③使第二个销子可沿x方向移动 向的最大位移分别为
夹具的定位夹紧与夹具设计
床工作台上或夹具中，使它和刀具之间有相对 正确的位置，这个过程称为定位。 夹紧：工件定位后，应将工件固定，使其在加工过程 中保持定位位置不变，这个过程称为夹紧。 安装：工件从定位到夹紧的整个过程称为安装。正确 的安装是保证工件加工精度的重要条件。
安装一般有三种方式: 1.直接找正安装 工件的定位过程可以由操作工人直接在机床
采用6个按一定规则布置的约束点，可以限制工件 的6个自由度，实现完全定位，称为六点定位原理。
2.典型定位元件及限制的自由度 （1）定位元件：用于代替约束点的定位元件的
种类很多，常用的有：支承钉、支承板、长销、短 销、菱形销、长V形块、短V形块、长定位套、短定 位套、固定锥销、浮动锥销等。
（2）限制自由度以及分析 从表4-2中可以看出，有时候研究定位元件及其 组合能限制哪些自由度不如研究它们不能限制哪些 自由度更方便。
2.工件以圆柱孔定位 工件以圆柱孔定位大都属于定心定位(定位基准
为孔的轴线)，夹具上相应的定位元件是心轴和定位 销。
(1)心轴
(2)定位销 圆柱定位销通常限制工件的2个移动自由度。
当要求孔销配合只在一个方向上限制工件自由度 时，可用菱形销，如图4-21(a)所示。
工件也可以用圆锥销定位，如图4-2l(b)和(c)所示。 图示圆锥销定位限制了工件的3个移动自由度。
(5) 随行夹具 用于自动线上，工件安装在随行夹具上，随行夹具 由运输装置送往各机床，并在机床夹具或机床工作 台上进行定位夹紧。
2.从使用机床的类型来分 可分为车床夹具、磨床夹具、钻床夹具(包括钻模)、
镗床夹具(包括镗模)、铣床夹具等。 3.从用途来分 可分为机床夹具、装配夹具和检验夹具等。 4.从动力来源分 可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、
安装一般有三种方式: 1.直接找正安装 工件的定位过程可以由操作工人直接在机床
采用6个按一定规则布置的约束点，可以限制工件 的6个自由度，实现完全定位，称为六点定位原理。
2.典型定位元件及限制的自由度 （1）定位元件：用于代替约束点的定位元件的
种类很多，常用的有：支承钉、支承板、长销、短 销、菱形销、长V形块、短V形块、长定位套、短定 位套、固定锥销、浮动锥销等。
（2）限制自由度以及分析 从表4-2中可以看出，有时候研究定位元件及其 组合能限制哪些自由度不如研究它们不能限制哪些 自由度更方便。
2.工件以圆柱孔定位 工件以圆柱孔定位大都属于定心定位(定位基准
为孔的轴线)，夹具上相应的定位元件是心轴和定位 销。
(1)心轴
(2)定位销 圆柱定位销通常限制工件的2个移动自由度。
当要求孔销配合只在一个方向上限制工件自由度 时，可用菱形销，如图4-21(a)所示。
工件也可以用圆锥销定位，如图4-2l(b)和(c)所示。 图示圆锥销定位限制了工件的3个移动自由度。
(5) 随行夹具 用于自动线上，工件安装在随行夹具上，随行夹具 由运输装置送往各机床，并在机床夹具或机床工作 台上进行定位夹紧。
2.从使用机床的类型来分 可分为车床夹具、磨床夹具、钻床夹具(包括钻模)、
镗床夹具(包括镗模)、铣床夹具等。 3.从用途来分 可分为机床夹具、装配夹具和检验夹具等。 4.从动力来源分 可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、
第二节 工件在夹具上的定位
第二节工件在夹具上的定位工件在机床上的定位实际上包括了工件在夹具上的定位和夹具在机床上的定位两个方面。
本节只讨论工件在夹具上的定位问题：定位方法、定位元件以及定位误差的分析计算。
工件在夹具中定位就是要确定工件与夹具定位元件的相对位置，并通过导向元件或对刀装置保证工件与刀具之间的相对位置，从而满足加工精度的要求。
工件在夹具中的定位一定要通过定位元件，并以六点定位原理来分析所限制的自由度。
一、常用定位方法与定位元件1、常用的定位方式主要有支承定位和定心定位。
而定位元件的形式多样，其结构和尺寸，主要取决于工件上已被选定的定位基准面的结构形状、大小及工件的重量等。
2、定位元件的要求：足够的定位精度、较低的粗糙度值，一定的耐磨性、硬度和刚度。
3、定位元件的材料：①低碳钢20钢或20Cr，表面渗碳淬火（0.8～1.2mm），硬度HRC55～65。
②高碳钢如T7、T8、T10等，淬硬至HRC55～65。
此外也有用中碳钢（如45钢）的，淬硬至HRC43～48。
（一）工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。
平面与平面接触实际上只有三个最高点，对于精基准可直接用一平面定位或用支承板定位，对于粗基准，为保证定位可靠，用三个支承钉来定位。
常用的支承元件有以下几种：1、固定支承固定支承有支承钉和支承板两种形式（解释P261图6-2）1）支承钉：钉与夹具体的配合H7/r6或H7/n6，钉与工件的配合H7/r6或H7/n6平顶：精基准；圆顶：毛坯面，↓接触面积；花纹顶面：侧面，↑摩擦系数。
2）支承板：用于较大精基准面，台阶式：不易清屑；斜槽式：清屑容易又结构紧凑。
2、可调支承支承点位置可以调整，主要用于粗基准，当工件定位表面不规整以及工件批与批之间毛坯尺寸变化较大时。
（解释P262图6-3）3、 自位支承由于工件定位表面有几何形状误差，或当定位表面是断续表面、阶梯表面，采用自位支承可增加与工件的接触点，提高了刚度，又可避免过定位。
第四章 机床夹具原理与设计
三、夹具的分类与组成 机床夹具按通用性程度分类： （1）机床附件类夹具 （2）可调夹具 （3）随行夹具 （4）组合夹具 （5）专用夹具
2、夹具的组成： （1）定位元件 （2）夹紧装置 （3）对刀元件 （4）导引元件 （5）联接元件 （6）夹具体 （7）其它装置
－、工件的自由度 －个尚未定位的工件，其位置是不确定的，它有 六个自由度。定位的实质就是消除工件的自由度。
3、圆锥销
4、圆锥心轴（小锥度心轴）
三、工件以外圆柱面定位时的定位元件 1、V形块
2、定位套
3、半圆套 下面的半圆套是定位元件，上面的半圆套起夹紧 作用。这种定位方式主要用于大型轴类零件及不 便于轴向装夹的零件。
4、圆锥套 常用的反顶尖，由顶尖体1、螺钉2和圆锥套3组 成
四、组合定位分析 ˉ • 实际生产中工件的形状千变万化各不相 同，往往不能用单一定位元件定位单个 表面就可解决定位问题的，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 定位面，以达到工件在夹具中的定位要 求，这种定位分析就是组合定位分析。
• 当某个自由度被重复限制是“过定位”， 过定位一般是不允许的，但当工件定位 面精度较高，位置已有保证时，过定位 往往可提高刚性，也是允许的。
• 值得注意的是，所限制自由度少于六个 时也可能是过定位，但不一定是欠定位。 若支承点分布不合理，欠定位、过定位 可能同时出现。
第二节 常用定位方法及定位元件
jw D d X min
四、定位误差的计算 通常，定位误差可按下述方法进行分析计算： • 一是先分别求出基准位移误差和基准不重合 误差，再求出其在加工尺寸方向上的代数和， 即△dw＝△jb+△jw； • 二是按最不利情况，确定一批工件设计基准 的两个极限位置，再根据几何关系求出此二 位置的距离，并将其投影到加工尺寸方向上， 便可求出定位误差。
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
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
§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
第四章第2、3节机床夹具及工件定位--- (2)
构，进一步提高劳动生产率。
3）能扩大机床的使用范围，实现一机多能
根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，
即可扩大机床原有的工艺范围。
例如在摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱
体零件的镗孔加工。
定位原理
学习要点：
定位是机械加工中一个极为重要的问题。
要深刻理解和牢固掌握定位原理，熟知常用的定
1、2、3点：
6点： x
z x y
4、5点：
y z
工件定位的任务就是根据加工要求限制工
件的全部或部分自由度。 工件的六点定位原理是指用六个支撑点来 分别限制工件的六个自由度，从而使工件
在空间得到确定定位的方法。
图
工件在空间的自由度与工件六点定位
几个需特别注意的问题
它用于加工 与端面J垂 直的孔、外 圆面及其他 端面，或两 端面有同轴 度(表面P与 内孔、外圆 面)要求的 工件。
压板座组件 KTl 可根据 工件大小在 槽内作径向 移动以调整 钩形螺栓夹 紧位置。钩 形螺栓 KH1 可视工件大 小更换。
根据工件 定位基准 不同，定 位元件 KH2也可 以更换。
2、机床夹具的分类
（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 加工不同工件的夹具。 例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的 平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由 专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。 其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、 小批量的生产中。
由前述分析可知，球体上通铣平面只需限制 1个自由度，这是从定位分析角度得出的结 论，但是在决定定位方案的时候，为了使得 定位系统能够实现，承受切削力、夹紧力， 方便安排定位元件等原因，往往考虑限制2 个自由度(见图4-13a) ，或限制3个自由度(见 图4-13b)。在这种情况下，对第二类自由度 也加以了限制，不仅是允许的， 且是必要的。
认识工件在夹具中的定位
x ，y z， xy ，
5
二、常见的定位元件
机械制造基础
1．对定位元件的基本要求
（1）足够的精度 定位元件的限位基面应有足够的精度，以保证工件的定位精度。 （2）较好的耐磨性 由于定位元件的限位基面经常与工件接触和摩擦，容易磨损，因此要求其耐磨性要好，以提高夹 具的使用寿命和定位精度。 （3）足够的强度和刚度 在加工过程中，定位元件要承受工件重力、夹紧力和切削力等，因此应有足够的强度和刚度，以 免使用中变形或损坏，影响工件的定位精度。
3<D<10 （e）
10 <D <18 （f）
D >18 （g）
16
二、常见的定位元件
机械制造基础
② 圆锥定位销 在加工套筒、空心轴等工件时，经常用到圆锥定位销（圆锥销），如下图所示。其中，图a所示形 式的圆锥销主要用于粗基准；图b所示形式的圆锥销主要用于精基准。工件在单个圆锥销上定位时容易 倾倒，因此圆锥销一般与其他元件组合定位。
6
二、常见的定位元件
机械制造基础
（4）良好的工艺性 定位元件的结构应力求简单、合理，便于制造、装配和维修。
2．常见定位元件
按工件定位基面形状的不同，常见定位元件可分为以下几种。
用于平面定位的定位元件：包括主要支承和辅助支承。 用于孔定位的定位元件：包括定位销（圆柱定位销和圆锥定位销）、芯轴（圆柱芯
机械制造基础
一、常见定位方式
机械制造基础
常见定位方式有以平面定位、以圆孔定位和以外圆柱面定位3种，其所能限制工件自
由度的情况如P31-P34表所示。
工件定位基面
定位元件
定位简图
定位元件特点
限制的自由度
平面
支承钉
1，2，3－z ，x ，y
5
二、常见的定位元件
机械制造基础
1．对定位元件的基本要求
（1）足够的精度 定位元件的限位基面应有足够的精度，以保证工件的定位精度。 （2）较好的耐磨性 由于定位元件的限位基面经常与工件接触和摩擦，容易磨损，因此要求其耐磨性要好，以提高夹 具的使用寿命和定位精度。 （3）足够的强度和刚度 在加工过程中，定位元件要承受工件重力、夹紧力和切削力等，因此应有足够的强度和刚度，以 免使用中变形或损坏，影响工件的定位精度。
3<D<10 （e）
10 <D <18 （f）
D >18 （g）
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二、常见的定位元件
机械制造基础
② 圆锥定位销 在加工套筒、空心轴等工件时，经常用到圆锥定位销（圆锥销），如下图所示。其中，图a所示形 式的圆锥销主要用于粗基准；图b所示形式的圆锥销主要用于精基准。工件在单个圆锥销上定位时容易 倾倒，因此圆锥销一般与其他元件组合定位。
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二、常见的定位元件
机械制造基础
（4）良好的工艺性 定位元件的结构应力求简单、合理，便于制造、装配和维修。
2．常见定位元件
按工件定位基面形状的不同，常见定位元件可分为以下几种。
用于平面定位的定位元件：包括主要支承和辅助支承。 用于孔定位的定位元件：包括定位销（圆柱定位销和圆锥定位销）、芯轴（圆柱芯
机械制造基础
一、常见定位方式
机械制造基础
常见定位方式有以平面定位、以圆孔定位和以外圆柱面定位3种，其所能限制工件自
由度的情况如P31-P34表所示。
工件定位基面
定位元件
定位简图
定位元件特点
限制的自由度
平面
支承钉
1，2，3－z ，x ，y
21-工件在夹具中的定位PPT模板
中相对位置所采用的基准。装配基准通常与设计 基准是一致的。
2．定位基准和定位副
当工件以回转面定位时，工件上的回转面称为定 位基面，其轴线称为定位基准，如左图所示。当工件 以平面定位时，工件的实际表面为定位基面，其理想 状态为定位基准，如右图所示。
（ห้องสมุดไป่ตู้）限位基准和限位基面
限位基准是指定位元件上与工件定位基准相 对应的点、线、面。
③ 可调支承
可调支承用于在工件定位过程中支承钉的高 度需要调整的场合。如下图所示，可根据需要调 整支承钉，调整后用螺母锁紧。
2）辅助支承
工件定位后，往往会由于刚性差，在其自身 重力、切削力或夹紧力等作用下发生变形，从而影 响加工质量，此时就需要增设起辅助定位作用的辅 助支承。
辅助支承不起限制工件自由度的作用，在工件 定位夹紧后才参与工作，故每次加工均需调整支承 点高度。
（2）工件以内孔定位的定位元件
1）定位销
定位销有圆柱定位销和圆锥定位销两种。
① 圆柱定位销 圆柱定位销（圆柱销）的结构和尺寸已标准化，
不同直径的圆柱销有其相应的结构形式，可根据工 件定位内孔的直径选用，但是为了便于装入工件， 所有圆柱销的头部均有15°倒角。
圆柱销可分为固定式和可换式两种，其中， 固定式圆柱销可通过过盈配合直接装在夹具体上， 如下图（a）至（c）所示；可换式圆柱销用可更换 的支承垫圈代替销子的凸肩，用于凸肩端面容易磨 损的场合，如下图（d）所示。
机械制造技术
工件在夹具中的定位
一、定位原理
1．六点定位原理
一个自由的物体对三个互相垂直的坐标系来说
有六种活动的可能性，它可朝三个方向移动，也可绕
三个方向转动。习惯上把这六种活
动的可能性称为自由度。如右图所
2．定位基准和定位副
当工件以回转面定位时，工件上的回转面称为定 位基面，其轴线称为定位基准，如左图所示。当工件 以平面定位时，工件的实际表面为定位基面，其理想 状态为定位基准，如右图所示。
（ห้องสมุดไป่ตู้）限位基准和限位基面
限位基准是指定位元件上与工件定位基准相 对应的点、线、面。
③ 可调支承
可调支承用于在工件定位过程中支承钉的高 度需要调整的场合。如下图所示，可根据需要调 整支承钉，调整后用螺母锁紧。
2）辅助支承
工件定位后，往往会由于刚性差，在其自身 重力、切削力或夹紧力等作用下发生变形，从而影 响加工质量，此时就需要增设起辅助定位作用的辅 助支承。
辅助支承不起限制工件自由度的作用，在工件 定位夹紧后才参与工作，故每次加工均需调整支承 点高度。
（2）工件以内孔定位的定位元件
1）定位销
定位销有圆柱定位销和圆锥定位销两种。
① 圆柱定位销 圆柱定位销（圆柱销）的结构和尺寸已标准化，
不同直径的圆柱销有其相应的结构形式，可根据工 件定位内孔的直径选用，但是为了便于装入工件， 所有圆柱销的头部均有15°倒角。
圆柱销可分为固定式和可换式两种，其中， 固定式圆柱销可通过过盈配合直接装在夹具体上， 如下图（a）至（c）所示；可换式圆柱销用可更换 的支承垫圈代替销子的凸肩，用于凸肩端面容易磨 损的场合，如下图（d）所示。
机械制造技术
工件在夹具中的定位
一、定位原理
1．六点定位原理
一个自由的物体对三个互相垂直的坐标系来说
有六种活动的可能性，它可朝三个方向移动，也可绕
三个方向转动。习惯上把这六种活
动的可能性称为自由度。如右图所
工件在夹具中的定位原理
一、工件在夹具中的定位原理
1、定位：指工件在机床或夹具中取得一个正确的加工位置的过程。
2、六点定位原理：
用一个支承点限制工件的一个自由度，用六个合理分布的支承点限制工件的六个自由度，使工件在机床或夹具中取得一个正确的加工位置。
如下图所示：
工件有六个自由度，分别是：
三个移动自由度：
三个转动自由度：
例子：下图中，钻、扩、铰9H7孔，其余表面均已加工，选择其定位基准。
分析：
（1）保证尺寸20 ± 0.05mm，需要限制的自由度为：
（2）保证垂直度0.05mm时，需要限制的自由度为：
（3）保证9H7孔中心对称分布于尺寸26mm的中心线，需要限制的自由度为：
综合上述可知，本工序要限制的自由度为：等五个自由度。
一般地，分析零件所需限制的自由度，应考虑以下两方面的因素：（1）零件的工序要求；
（2）实际安装需要。
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x
z
第二节
工件在夹具中的定位
“六点定位”的注意问题 ⑴定位就是限制自由度，通常用合理布置定位支 承点的方法来限制工件的自由度。 ⑵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。若二者脱离，则意味着失去定位作用。 ⑶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。
第二节
工件在夹具中的定位
消除过定位及其干涉的两种途径：
a)改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自
第二节
工件在夹具中的定位
典型表面的定位方法 工件的定位表面有各种形式，如平面、外圆、 内孔等，对于这些表面，总是采用一定结构的定 位元件。常见的定位方法有：平面定位、圆孔定 位、外圆柱面定位、组合表面定位。
第二节
工件在夹具中的定位
1.工件以平面定位 概念：在机械加工中，利用工件上的一个或几个 平面作为定位基面来定位工件的方式，称为平面 定位。 定位元件：固定支承、可调支承和自位支承。
第二节
工件在夹具中的定位
⑷分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影 响，定位和夹紧是两个概念，不能混淆：工件 的某一自由度被限制，是指工件在这一方向上 有确定的位置，并非指工件在受到使其脱离定 位支承点的外力时，不能运动，即夹紧。 ⑸ 定位支承点是由定位元件抽象而来的，在夹具 中，定位支承点总是通过具体的定位元件体现。
第二节
工件在夹具中的定位
3.工件以外圆柱面定位 工件以外圆柱面定位在生产中是常见的，如 轴套类零件等。常用的定位元件有V形块、定位 套、半圆定位座。
由度。采用削边销
b)提高工件定位基面之间及定位元件工作表面之 间的位置精度，以减小或消除过定位引起的干 涉。
第二节
工件在夹具中的定位
二.常见的定位方式和定位元件 定位元件的设计应满足下列要求： ⑴要有与工件相适应的精度； ⑵要有足够的刚度，不允许受力后发生变形； ⑶要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多 采用低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为 58∼62HRC。
第二节
(1)定位销
工件在夹具中的定位
定位销头部应做出倒角或圆角，以便于装入 工件定位孔。主要用于直径小于50mm的中小 孔定位。
第二节
(2)锥销
工件在夹具中的定位
常用于工件孔端的定位可限制工件三个自由度
第二节
工件在夹具中的定位
(3)定位心轴 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。
第二节
工件在夹具中的定位
定位的目的是使工件在夹具中相对于机床、刀 具占有确定的正确位置，并且应用夹具定位工 件，还能使同一批工件在夹具中的加工位置一
致性好。
在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工
精度就无法保证。工件定位方案的确定是夹具
设计中首先要解决的问题。
第二节
工件在夹具中的定位
一.六点定位原理 任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具 有六个自由度,即沿三个坐标轴的移动自由 和绕三个坐标轴的转动自由度。 、 度 、y
第二节
工件在夹具中的定位
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。不完全定位是合理的 定位方式，在实际生产中，工件被限制的自由 度数一般不少于三个。
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。 如：加工槽
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。
第二节
工件在夹具中的定位
(3)自Байду номын сангаас支承 支承本身的位置在定位过程中，能自动适应 工件定位基准面位置变化的一类支承。自位支承 能增加与工件定位面的接触点数目，使单位面积 压力减小，故多 用于刚度不足的 毛坯表面或不连 续的平面的定位。
第二节
工件在夹具中的定位
(1)固定支承：包括固定支承钉、固定支承板。
a为平头支承钉，用于已加工表面
B为球头支承钉，用于未加工表面，以便保证良好的接 触 C为网纹头支承钉，用于未加工平面，用于侧面定位 D为带套筒的支承钉，用于大批大量生产，便于磨损后 更换。
第二节
工件在夹具中的定位
固定支承板
固定支承板多用于工件上已加工表面的定位， 有时可用一块支承板代替两个支承钉。左图 A型结 构简单，但埋头螺钉处易堆积切屑，故用于工件 侧面或顶面定位。而右图B型支承板可克服这一缺 点，主要用于工件的底面定位。
外圆柱面
V形块
常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度
定位基准面 定位元件的定位方式及所限制的自由度 定位套
外圆柱面
半圆孔
常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度 定位基准面 定位元件的定位方式及所限制的自由度 锥套 外圆柱面
顶尖 锥孔
锥心轴
第二节
工件在夹具中的定位
完全定位与不完全定位
1)完全定位：工件的六个自由度完全被限制的定 位。
常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度
定位基准面 定位元件的定位方式及所限制的自由度 支承钉 支承板
平面
固定支承与自位支承
固定支承与辅助支承
常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度
定位基准面 定位元件的定位方式及所限制的自由度 定位销（短销）
圆孔
锥销
常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度
定位基准面 定位元件的定位方式及所限制的自由度 支承板或支承钉
第二节
工件在夹具中的定位
(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
2.工件以圆孔定位 有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以孔作 为定位基准，此时采用的定位元件有定位销、定 位心轴等。