工件的安装与夹具

（二） 工件以圆孔定位
1）定位销 一般可分为固定式和可换式两种。
图为常用圆柱销的结构。圆柱销的结构和尺 寸已标准化，不同直径的定位销有其相应的结构 形式，可根据工件定位内孔的直径选用。其工作 表面的直径尺寸与相应工件定位孔的基本尺寸相 同，精度可根据工件的加工精度、定位孔的精度 和工件装卸的方便，按h5、h6、g5、g6、f6、f7 制造。
Y;Z
Y;Z
c)
X
第三节 定位误差
一、定位误差的概念 定位误差是指一批工件在夹具中定位时，工件的 设计基准（或工序基准）在加工尺寸方向上的最大
变动量，以△dw 表示。
成批加工工件时，夹具相对机床的位置及切削运动 的行程调定后不再变动，可认为加工面的位置是固定的。 但因一批工件中每个工件在尺寸形状及表面相互位置上 均存在差异，所以定位后各表面有不同的位置变动。
工件在夹具上定位时，理论上定位基准与限位基准应重合， 定位基面与限位基面应接触。定位基面与限位基面合称为定位 副。
基准与基面
一、定位原理和定位类型
1、六点定位原理 未定位工件在空间有六个自由度，工件在夹具
中定位的实质就是限制其工件的自由度，即用定位 元件来阻止工件的移动和旋转。
物体的六个自由度
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。
柴油机机体
这种定位属于过定位
解决办法是： 将销2做成 削边销
如图所示，所用的定位元件为一支承板， 它限制了工件的三个自由度；一个短圆柱销，它 限制了工件的两个自由度；一个菱形销（或称削 边销），它可限制工件绕圆柱销转动的一个自由 度。
一面两销定位
分析下列定位方案中各定位元件限制了那些自由度？
此外有连接元件、分度机构、 操作元件等。
2）机床夹具的分类
按使用特点分： （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
按使用机床分： 车床夹具、铣床夹具、 钻床夹具、镗床夹具 按动力源分： 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）机床夹具的功用
(三) 工件以外圆表面定位 1）定位套筒
定位套其结构如图所示。它装在夹具体上，用以支承外 圆表面，其定位作用。这种定位方式，元件结构简单，但定 心精度不高，一般适用于精基准定位。为了限制工件的轴向 移动自由度，定位套常与其端面配合使用。
2）半圆套
如图所示为半圆套定位装置，主要适用于大型轴类零件 及轴向装卸不便的工件，不宜以整个圆孔定位的情况，其下 面的半圆套是定位元件，上面的半圆套起夹紧作用。采用半 圆套定位时，限制工件自由度的情况与定位套相同，但工件 定位基准面的精度不应低于IT8～IT9，半圆套的最小内径应 取定位基准面的最大直径。
O1Omin= D/2-d/2 因基准位移造成的加工误差为：
△jw= O1Omax- O1Omin=(⊿D + ⊿d) /2 =(TD + Td)/2
即定位误差为内孔公差TD与心轴Td公差之和的一半。
3)以外圆定位时的定位误差计算
工件在V形块上定位
④②③定①位工工工误序序序差尺尺尺分寸寸寸析以以以：HHH23标1标标注注注，，，其其其定定定位位位误误误差差差为为为：：：
（1）保证加工精度 零件加工精度包括尺寸精度、几何形状和表面相互
位置精度。夹具的最大功用是保证加工表面的位置精度。 （2）提高生产率，降低生产成本
快速将工件定位夹紧，免除了找正、对刀等，缩短 辅助时间，提高了成品率，降低了成本。
（3）扩大机床的加工范围 如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。
（4）减轻工人劳动强度
六点定位简图
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。 工件的六个自由度并没有完全被限制，但已能满足加工要求的 定位称为不完全定位。 都是合理的定位方式。
完全定位：
短圆柱销
侧挡销
连杆钻孔定位方案
平面支承
不完全定位：
短圆柱销
侧挡销
连杆钻孔定位方案
平面支承
3、欠定位与过定位
第二节 工件的定位
工件的定位是通过工件上的定位表面与夹具上的定位元件 的配合或接触来实现的。
定位基准是确定工件位置时所依据的基准，它通过定位基 面所体现。如图所示，轴套工件以圆孔在心轴上定位，工件的 内圆面称为定位基面，它的轴线称为定位基准；与此对应，定 位元件心轴的外圆柱面称为限位基面，心轴的轴线称为限位基 准。工件以平面与定位元件接触时，工件上实际存在的面是定 位基面，它的理想状态是定位基准。如果工件上实际存在的平 面形状误差很小，可认为定位基面与定位基准重合。同样，定 位元件以平面限位时，如果形状误差很小，也可以认为限位基 面与限位基准重合。
3）V形块定位
V形块工作面间的夹角常取60°、90°、120°三种，其 中90°V形块应用的最多。90°V形块的典型结构和尺寸已标 准化，使用时可根据定位圆柱面的长度和直径进行选择。V 形块结构有多种形式，图a）用于较短的经过加工的外圆面 定位；图b）用于较长的未经加工的圆柱面定位；图c）用于 较长的加工过的圆柱面定位；如图d）用于工件较长、直径 较大的重型工件的圆柱面定位，这种V形块一般做成在铸铁 底座上镶淬硬支承板或硬质合金板的结构形式。
a) Δ定ΔΔdd2位d3=1==误ABO1差1A1BO2Δ2=2=d=A随OO12O毛1BC1坯2+-+O误O211差COO2T2--dAO的21O增B21大而增大；
欠定位：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。
过定位：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）
定位销是以H7/r6或H7/n6配合直接压入夹具 体孔中。销与中间套的配合取H7/h6，中间套以 H7/n6与夹具体配，以便于更换。
图中a、b、c）所示是固定式定位销，可直接用过盈配合装 配在夹具体上，当定位销的工作表面直径d＞3～10mm时，为增 加强度，避免定位销因撞击而折断或热处理时淬裂，通常采用图 a）的形式。图d）所示为可换式定位销，便于定位销磨损后进行 更换，用于大批量生产中。为便于工件的顺利装入，定位销的头 部应有15°倒角。
定位销
2）圆锥销
常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度。
如图所示。图a）所示的结构用于未经加工的孔 定位；图b）所示的结构用于已加工孔的定位；图c） 所示形式为浮动圆锥销，用于工件需平面和圆孔同时 定位的情况。
3）定位心轴
常用的心轴有圆柱心轴和小锥度心轴。 图为常用心轴的结构形式。它主要用于套类、 盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中。为了 便于夹紧和减小工件因间隙造成的倾斜，常 以孔和端面联合定位。因此，工件定位内孔 与基准端面应有较高的垂直度。
1）支承钉 支承钉有平头、球头、齿纹头三种。其中平 头支承钉用于面积较小、且经过加工的平面定位，如图 所示；球头支承钉用于未经加工的平面定位，网状支承 钉用于侧面定位或未经加工的平面定位，如图所示。
2）支承板 支承板用于面积较大、经过加工的平 面定位，有不带斜槽和带斜槽两种。如图所示。 其中带斜槽的支承板，便于清除切屑，采用较 多；不带斜槽的支承板，则主要用于侧面定位。
△dw = △jb=2 ⊿H
基准不重合误差△jb 其大小等于设计基准与定位基
准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）。
一次安装加工两孔A和B，孔B在X方向定位基准C与设计基
准A不重合，基准不重合误差为联系尺寸22的公差，△jb =0.2
解： 由于工件以B面为定 位基准，而加工尺寸 （20±0.15）mm的工 序基准为A面，两者不 重合，所以存在基准不 重合误差。工序基准和 定位基准之间的联系尺 寸是40±0.14mm，因
V形块有固定式和活动式之分。固定式V形块在 夹具体上的装配，一般用两个定位销和2—4个螺钉 联接，活动式V形块的应用如图所示。活动V形块限 制工件一个转动自由度，还兼有夹紧作用。
图 活动V型块的应用
V形块定位
结构尺寸已标准化，斜面夹角有60°90°120°
(四) 工件以其它方式定位
在加工箱体、杠杆、盖板和支架等工件时，工件 常以两个互相平行的孔及与两孔轴线垂直的大平面为 定位基准面。
1、直接找正法：是用百分表、划针或用目测， 在机床上直接找正工件，使工件获得正确位置 的方法。
B A
直接找正法示例 a）磨内孔时工件的找正 b）刨槽时工件的找正
2、划线找正法：当零件形状很复杂时，可先用划 针在工件上画出中心线、对称线或各加工表面 的加工位置，然后再按划好的线来找正工件在 机床上的位置的方法。
划线找正法示例
3、使用夹具安装工件
工件在未安装前 钻套 已预先调整好机床、 夹具、与刀具间正确 的相对位置，工件则 支承板 安装在夹具中，就能 保证加工的技术要求。 支承钉
支承钉
支承板 支承钉
用专用夹具安装工件
1） 机床夹具的组成
（1）定位元件 （2）夹紧元件 （3）导向元件（钻套、对刀块） （4）夹具体
定位分析
（2) 可调支承：是指支承钉的高度可以进行调节
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，每批毛配调整一次。
（3）自位支承： 又称浮动支承， 在定位过程中能 自动调整位置。 自位支承虽有两 个或三个支承点， 由于自位和浮动 作用，只相当于 一个支承点。
2、 辅助支承
在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由 度，主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。
图a）为间隙配 合心轴，装卸方便， 但定心精度不高。
图b）所示为小 锥度心轴，采取过盈 配合，制造简单，定 位准确，不用另设夹 紧装置，但装卸不便， 适于工件定位精度不 低于IT7的精车和磨 削加工，不能加工端 面。
图c）为花键心 轴，用于以花键孔定 位的工件。
圆孔定位分析
• 图5.9 定位心轴
• 1—引导部分；2—工作部分；3—传动部分
工序基准的位置变动将对加工精度有直接影响
定位误差：包括基准不重合误差△jb和基准位移误差△jw
1）基准不重合误差△jb
如图，加工台阶面1时，工序基准为顶面2，定位基准为底面3。 即使本工序刀具以底面为基准调整得绝对准确，且无其它加工误 差，都会导致加工尺寸A±⊿A的误差，为2⊿H，此误差是由于定 位基准与工序基准不重合引起的，称基准不重合误差。
此基准不重合误差△jb
=0.28mm。
2）基准位移误差△jw 是指工件的定位基准在加工尺寸方
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。
A
孔 Dmax=D+⊿D Dmin=D
轴 dmax=d
dmin=d- ⊿d
O1Omax= OA-O1A=(D+ ⊿D)/2-(d- ⊿d) /2
1）车光轴外圆
起传动作用，不起定位作用
2）车套筒外圆

X ;Y;Z

Y;Z
wk.baidu.com
起夹紧作用，不 起定位作用


X
Y ; Z;Y ; Z
分析下列定位方案中各定位元件限制了那些自由度？
3）车光轴外圆的三种安装方式。
a)
Y ; Z;Y ; Z


Y;Z
Y;Z
Z
O X
Y
b)


第十五章 工件的安装与夹具
第一节 工件的安装
机床夹具：在机床上用来完成工件定位、夹紧任务 的装置，称为机床夹具。如各式压板、台虎钳、 三爪自定心卡盘和专用夹具等
装夹或安装：工件定位、夹紧的全过程，称为装夹 或安装。
定位 + 夹紧 = 安装
小结： 定位在前，夹紧在后，定位是 首要的。
二、工件的安装方式
过定位一般是不允许的，但在精加工时也可看到。
过定位：
滚、插齿时工件的过定位
消除过定位及其干涉的途径：
1. 改变定位元件结构，消除对自由度的重复 限制，如长销改成短销；
2. 提高工件定位基面之间的位置精度，提高 夹具定位元件之间的位置精度，减少或消 除过定位引起的干涉，精加工时可增加刚 度和定位稳定性。
二、 常见定位方式及定位元件
(一) 工件以平面定位 常用的定位元件分为主要支承和辅助支承两大类。 主要支承是指能够限制工件自由度，具有独立定位作用的定
位元件；辅助支承是不起限制工件自由度作用的支承。
1、主要支承：固定支承、可调支承、自位（浮动）支承
（1）固定支承：有支承钉和支承板两种形式。其结构和尺 寸均已标准化。