第3章 工件在夹具中的定位与夹紧

(2) 工件以圆孔定位 1）定位销
分固定式和可换式，圆柱销和菱形销
2）圆锥销 常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度
3）定位心轴 主要用于盘套 类零件的定位
圆孔定位分析
(3) 工件以外圆表面定位 1）定位套筒
2）半圆定位座 常用于大型轴类工件的定位
3）V形块定位 结构尺寸已标准化，斜面夹角有60°90°120°
升角为为0， P处升角最大。
2）圆偏心夹紧的自锁条件
P点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁
自锁条件 αp ≤ Φ1＋Φ2
tanαp=2e/D≈αp 为安全起见取Φ1 =0
2e/D ≤Φ2≈μ2, 取μ2=0.1~0.15, D/e≥14～20自锁, D/e叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮的工作 可靠性
过定位一般是不允许的，但在精加工时也可看到。
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。
3. 常见定位方法与定位元件
本 2）夹紧力大小要适当；
牢
要 3）夹紧动作要迅速、可靠；
快
求 4）结构紧凑，易于制造与维修。
2.夹紧力的确定
必须合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点
(1)夹紧力方向的确定 1）主要夹紧力方向应垂直于主要定位面
2）夹紧力的作用方向应尽可能小
适于单件小批生产或毛坯精度较低、大型工件粗加工
(3)夹具中定位
效率高，易保证质量，广泛用于批量生产
2. 工件的定位
(1)六点定位原理
未定位工件在空间有六个自由度， 定位就是限制其自由度。
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
5. 定位误差的分析计算
定位误差概念
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。
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。
δ工件≥Δ夹具＋Δ加工
制订夹具公差时，应保证夹具的定位、制造和调整误差 的总和不超过零件公差的三分之一。
3.2 工件的夹紧 1.夹紧装置的组成及基本要求 组 （1）力源装置 成 （2）中间传力机构
（3）夹紧元件 1）改变作用力的方向；
作 2）改变作用力的大小； 用 3）使夹紧实现自锁。
基 1）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置； 稳
② 工件单向靠紧定位，如定位心轴水平放置，或在夹 紧力作用下单向推移工件靠紧定位。
定位心轴水平放置
单向推移工件靠紧定位
A
孔 Dmax=D+TD Dmin=D
轴 dmax=d dmin=d- Td
O1Omax= OA-O1A=(D+TD)/2-(d- Td) /2 O1Omin= D/2-d/2 因基准位移造成的加工误差为：
3.常用夹紧机构
（1）斜楔夹紧机构
夹紧力FQ去除，斜楔受到F1、
FRX作用，要能自锁，必须满 足下式 F1 ＞FRX
F1 = FJ tanΦ1 FRX = FJ tan(α－Φ2) tanΦ1 ＞ tan(α－Φ2) 即 Φ1 ＞ (α －Φ2) 或 α＜Φ1 ＋Φ2 一般Φ1 =Φ2 =Φ =5～7°， 故当α＜10～14°时自锁， 一般取α=6～8°
2）工艺基准 ① 工序基准 工序图上用来确定本工序所加工
表面加工后的尺寸、形状、位置的基准
② 定位基准
a.粗基准和精基准 b.附加基准
③ 测量基准 ④ 装配基准
基准分类归纳如下：
基准
设计基准
工艺基准
工序基准
定位基准
粗基准
精基准
测量基准 辅加基准
装配基准
（2）粗基准的选择
在保证得到所选精基准的前提下确定粗基准 选择粗基准一般应遵循以下原则：
(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。
圆偏心轮夹紧力小，行程小，自锁性不太好，用于 切削力小，无振动，工件尺寸公差不大的场合。
（3）螺旋夹紧机构
螺旋夹紧特点： 1）结构简单，自锁性好，夹紧可靠； 2）扩力比约为80,远比斜楔夹紧力大； 3）夹紧行程不受限制； 4）夹紧动作慢，辅助时间长，效率低
（4）其它夹紧机构 1）螺旋压板夹紧机构
④ 工件孔与垂直放置的心轴间隙配合
△jw =TD + Td + Xmin
(3)以外圆定位时的定位误差计算
工件在V形块上定位
④③②①定位工误序差尺分寸析以：H321标注，其定位误差为：
a)Δ定d321位=BAO误1BA差O22Δ==dOAO随121OB毛C21-坯+OO2误C1O差2T-OAd 的21OB增12 大而增大；
1）有增力作用，扩力比 i = FJ / FQ ，约等于3； 2）夹紧行程小,h/s =tanα，故 h 远小于 s ； 3）结构简单，但操作不方便。
主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。
（2）偏心夹紧机构
常见的偏心轮—压板夹紧机构
1）圆偏心夹紧原理及其几何特性
偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，但各点升角不等， M、N处
2）螺旋定心夹紧机构
3）联动夹紧机构
4）多件夹紧机构
（5）夹紧动力装置
气动、液压、电磁、真空等 气—液压组合夹紧
3.3 夹具的连接元件、对刀装置和引导元 件 1. 连接元件
2. 对刀装置
3. 引导元件
3.4 常见机床夹具
1. 钻床夹具
2 铣床夹具
3 车床夹具
4 成组夹具
b) c)
定定位位=误误d差2差d-2TΔΔ+sdddinT1与随+2αd2工VT2s形d－序ins1块iα尺dn21-2α夹寸T2－角d标－dsαi-2注nT1增2dαd方2大=式=而T有2减Td2关d小s，si，in1n1Δαα但2d22 稳＞－+定Δ11d性1 ＞变Δ差d3；
(4)以一面两销定位时的定位误差计算
4）圆偏心的夹紧行程
确定夹紧行程hPE需考虑如下因素： 夹紧工件尺寸公差、装卸间隙、夹紧变形及 磨损贮备量等
hPE≥T+Δ间+ Δ贮 偏心距e为 e = hPE / (cosγP - cosγE )
若取P点左右各45°圆弧作为工作段，则
e = hPE / (cos 45° - cos 135°) = hPE / 1.1414
第3章
工件在夹具中的 定位与夹紧
3.1 工件的定位 3.2 工件的夹紧 3.3 夹具的连接元件、对刀装置和引导元件 3.4 常见机床夹具
3.1 工件的定位
工件定位目的：使同批工件在机床或夹具上有正确位置
1. 工件的定位方法
(1)直接找正定位
效率低，适于单件小批生产和定位精度要求较高的情况
(2)划线找正定位
△jw= O1Omax- O1Omin=(TD + Td) /2
③ 工件进行回转加工
A
孔 Dmax=D+TD Dmin=D
轴 dmax=d dmin=d- Td
影响同轴度的基准 位移误差为：
△jw= O1Omax
= OA-O1A =(D+TD)/2-(d- Td) /2 = (TD + Td + Xmin) /2
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）
1） 2）在转平角面误内差任意方向的位移误差
孔△O1θ中=a心rc偏ta移n(在TD直1 +径T为d1 +△Xdw1m1 i圆n+内TD，2 +△Tdwd21+=TXD21m+in T)/d21L+ X1min
孔要O2减在小X角方度向定偏位心误与差孔，O1①相提同高（孔不销限精位度），减为小△配dw1合间隙；
5 组合夹具
6 随行夹具
定位误差包括基准不重合误差和基准位移误差 1）基准不重合误差△B 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0.2
2）基准位移误差△Y 是指工件的定位基准在加工尺寸方
在Y方向偏心在直径为△②dw2增，大△孔dw（2 =销TD）2 中+ T心d2距+ X2 min