机床夹具设计基础——例题解析

Y Z
的限制。以避免重复
三爪卡盘夹持较短
X Y Z Y Z
Y Z
属于不完全定位， 如果只加工工件的外圆表面，而无轴向尺寸方面的要求，则定位是合理的， 如果工件有轴向尺寸要求时，则应该增加限制X方向移动的定位支撑点。
三爪卡盘夹持较短
X Y Z Y Z
Y Z
X
图示工件以底面及与其垂直的两圆柱孔为定位基准。若采用一个平面和两 个短圆柱销定位（如图a所示），则平面限制3个自由度 1限制2个自由度 ，短圆柱销2限制 2个自由度 ，短圆柱销 。其中自由度 被重
复限制，属过定位。此时，由于工件孔心距的误差和两定位销中心距的误差， 可能导致两定位销无法同时进入工件孔内。为解决这一过定位问题，可将两定 位销之一在定位干涉方向（Y向）上削边，做成菱形销（图b），以避免干涉。
已知：外径d为: 500 mm 0.03
0.05 内径D为: 300 mm
内外圆同轴度为0.02mm，
试计算用调整法加工这批工件时，
工序尺寸H的定位误差是多少？
解： 基准不重合误差： 基准位移误差：
同轴度误差：
w
c
0.05 0.025mm 2
TD 2 sin
2

0.03 0.021mm 90 2 sin 2
组合定位
1.几个定位元件组合起来定位时,限制的自由度是每个定位元件限 制的自由度数之和. 2.组合定位中的每个定位元件改变它单独定位所限制的自由度. 3.组合定位中,定位元件单独起限制移动自由度转为限制转动自由 度,不再起限制移动自由度,但是限制自由度数量不变. 消除组合定位中的过定位,把限制移动方向的自由度定位元件改 为能移动的定位元件. 消除组合定位中的过定位,也可以改变定位元件的结构.比如:一面 两孔中菱形销
改进办法
应改为下图所示的结构，即右边的V型块2沿着X方向可以移动。
Y Z
X Y Z
X Y Z Y Z
Y Z
Y Z
不完全定位
Y Z Y Z
X Y
Z X Y
三爪卡盘夹持较长
X Y Z Y Z
Y Z
三爪卡盘夹持较长限制5个自由度，
后顶尖限制2个自由度，是重复定位， 改进措施;三爪夹持短点去掉对 定位造成的干涉。
如果轴向有尺寸要求时，就属于欠定位 则应该增加限制
X 方向移动的定位支撑点。
X Y Z Y Z
Y Z
属于不完全定位。
Y Z
X Y Z Y Z
属于重复定位。
改进：三爪夹持短点。消除重复限制的自由度 Y Z
。
第四章 作业题
第3题 第6题 第16题 第17题
补充作业题： 如图所示工件以外圆柱面在V型 块上定位，对内孔进行插键槽工 序，
欠定位分析
过定位
如果工件的某一个自由度被定位元件重复限制，称为过定位。 的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、位置精度均较高， 则过定位是允许的。合理的过定位起到加强工艺系统刚度和 增加定位稳定性的作用。反之，如果工件的定位面是毛坯面， 或虽经过机械加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不 允许的，因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发 生定位干涉等情况。
以消除过定位。
工件以底平面定位，要求限制3个自由度
。图a 采用了4个
支承钉，属过定位。若工件定位面较粗糙，则该定位面实际只能与3个支承钉 接触，造成定位不稳定。如施加夹紧力强行使工件定位面与4个支承钉均接触， 则必然导致工件变形而影响加工精度。
为避免过定位，可将支承钉改为3个。也可将4个支承钉中的1个改为辅助 支承，辅助支承只起支承作用而不起定位作用。 4个支承钉，而 不会影响定位精度，反而能增强支承刚度，有利于减小工件的受力变形。此时， 还可用支承板代替支承钉（如图b所示），或用一个大平面代替支承钉（如平面 磨床的磁性工作台）。
夹具——例题和习题
完全定位与不完全定位
工件定位时6个自由度完全被限制，称为完全定位。工件定位时6个自由度中有1个 或1个以上自由度未被限制，称为不完全定位。
2-34a所示为铣削长方体工件上平面工序，要求保证Z方向上的高度尺寸及上平 面与底面的平行度，只需限制 、、3个自由度即可。而图2-34b所示为铣削一个通槽， 需限制除了外的其他5个自由度。图中c所示在同样的长方体工件上铣削一个键槽，在 三个坐标轴的移动和转动方向上均有尺寸及相互位置的要求，因此，这种情况必须限 制全部的6个自由度，即完全定位。 2-34中的e与b相比较，图e为圆柱体的工件，而图b为长方体工件。虽然， 它们均是铣一个通槽，加工内容、要求相同。但是，加工定位时，图b的定位基面是一 个底面与一个侧面，而图e只能采用外圆柱面作为定位基面。因此，图e对于 的限制就 无必要，则限制4个自由度就可以了。再如图2-34d所示过球体中心打一通孔，定位基 面为球面，则对三个坐标轴的转动自由度均无必要限制，所以，限制 、2个移动就够 了。 2-34的f与e对照：均是在圆柱体工件上铣通槽，但图f的加工要求增加了一 条，被铣通槽与下端槽需对中。虽然，它们的定位基面仍是外圆面，但图f需增加对 自由度的限制，共需限制5个自由度才正确。
过定位分析
如果工件孔与端面垂直度保证很好，则此过定位是允许的。
但若工件孔与端面垂直度误差较大，且孔与销的配合间隙又很小时，定位后
会造成工件歪斜及端面接触不好的情况，压紧后就会使工件产生变形或圆柱销歪 斜。结果将导致加工后的小头孔与大头孔的轴线平行度达不到要求。这种情况下
应避免过定位的产生。最简单的解决办法是将长圆柱定位销改成短圆柱销，就可
作业参考答案：
欠定位 无法进行外圆切削， 夹具上加个台阶面 定位工件的左端面 和夹具台阶面接触， 消除
相当于锥度心轴
Q
Fx
图所示零件以平面3和两个短V形块1、2进行定位，试分析该定位方案 是否合理？各定位元件应分别限制哪些自由度？如何改进？
Z X Y
X Y X Z源自X方向的移动自由度被V型块1、2重复限制，属于重复定位 将可能出现连杆套不进去或间隙过大， 改进办法：应该将V型块2改为沿X方向可以浮动的结构，解决X方向的移动 被重复限制