第1章 定位误差分析及机床夹具

较长）：
X
、Y
、X
、Y
左顶尖限制工件三个自由度：X
、Y
、Z
右顶尖限制工件二个自由度：X
、Y
分析可知，这属于过定位。 改进方案：去掉三爪定位，采用双顶尖定位。（部分定位）
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定位原理分析例三
例三：分析下图所示加工零件，加工两个小孔时必须限制的
自由度，选择定位基准和定位元件，并在图中用示意图 画出；确定夹紧力作用点的位置和作用方向，用规定的 符号在图中标出。
还有：组合夹具、随行夹具； 如按机床类型可分为：车床夹具、铣床夹具等 。
机床夹具的组成：由定位元件、夹紧机构、导向装置和夹
具体组成。（如下图所示）
2
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 此外有连接元件、
分度机构、操作 元件等
3
基本概念
3、 装夹的基本概念
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2、多件单向联动夹紧机构
联动机构：
45
3、单件单向联动夹紧机构
46
4、单件双向联动夹紧机构
47
5、杠杆孔钻模
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可见，选择夹紧力方向时，应尽量使所需夹紧力最小。
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⑶夹紧力的方向应选择在工件刚度较大的方向上 ➢ 夹紧力的方向应选择在工件刚度较大的方向上，以减小
工件夹紧变形。
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H
⑵夹紧力作用点的选择
力的作用点：指夹紧元件与工件相接触的部位 ①夹紧力的作用点应正对支承元件或应位于由支承元件所组
成的支承面内，防止工件翻转
支承板定证
各孔的轴心线垂直于工件底面）；
两支承销定位，限制工件二个自由度：Z 、Y (保证工件
二小孔的位置尺寸H）；
削边销定位，限制一个自由度： X (保证工件二小孔
与大孔中心的对称位置尺寸A)。
属于完全定位，且能保证工件的加工精度要求，方案正
确。
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四、工件在夹具中的夹紧
Z
Z
削边销
支承板
X
AA
H
YX
图：定位方案分析三
Y
支承销
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定位原理分析例三
提示：解此类题目，要把握二点：一是定位方案必须合理
（无重复定位和欠定位）；二是该定位方案必须能够保证加 工精度（尺寸精度和位置精度），如不能同时满足以上二点， 则该定位方案是错误的。
解:必须限制的自由度：
X
、Z 、X
、Y
、Z
机床夹具
一、基本概念 二、工件在夹具中的定位（重点和难点） 三、定位误差的分析与计算 四、工件在夹具中的夹紧 五、常用的典型夹紧机构 六、机床夹具的设计方法
1
2、夹具的分类和组成
夹具的分类：
按机床的应用范围分类：通用夹具(通用性很强的夹具，如： 三爪卡盘、台虎钳等)
专用夹具(专门为某个加工工序设计 制造的夹具，一般不通用)
工件在夹具中相对于刀具的六个自由度全部被限 制的定位方法称为完全定位。
举例：连杆工件在由定位支承板、短銷和挡銷组成的夹具中
定位，试对此定位方案进行定位分析。（如下图所示）
解：写出各定位元件所限制的自由度：
支承板限制工件三个自由度：
Z 、X 、Y
短銷限制工件二个自由度：
X 、Y
挡銷限制工件一个自由度：
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2、偏心夹紧机构
常采用偏心轮— 压板夹紧机构：
夹紧迅速方便； 夹紧力、行程小； 用于切削力小、 振动小的场合。
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3、螺旋夹紧
特点：结构简单、夹紧力大，自锁好，夹紧行程大
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螺旋夹紧
42
螺旋压板夹紧机构
a.移动压板 b.转动压板 c.翻转压板
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4、多点联动夹紧机构
1、单件双向多点联动夹紧机构
装夹：将工件安放在机床上或夹具上进行定位和 夹紧的操
作过程。
定位：使一批工件在机床上或夹具上相对于刀具处在正确的
加工位置的操作过程。
夹紧：工件在夹具中定位后，将其压紧、夹牢，使工件在加
工过程中，始终保持定位时所取得的正确加工位置。
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。
在XOY平面内布置了3个支承点，工件被限制的自由度为
三个：Z
、X
、Y
Z
在XOZ平面内布置了
5 6
4
2
3
1
2个支承点，工件被
限制的自由度为二
Y
个：Y
、Z
;
在YOZ平面内布置了
支承元件
1个支承点，工件被
限制的自由度为一
X
图： 六点定位原理
个：X 。
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2、各种定位元件和定位方法
工件定位基准面： 粗基准――未经机械切削加工的工件表面（如：铸造面、 锻造面等）。 精基准――经过机械切削加工的工件表面。
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④大锥度心轴定位
大锥度心轴定位 Y
Z X
大锥度心轴定位限制工件五个自由度： X 、Y 、Z 、X 、Y
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⑤双顶尖定位
Y
Z
X
固定顶尖
活顶尖
图： 双顶尖定位
固定顶尖限制工件三个自由度：
X
、Y
、Z
活顶尖限制工件二个自由度：
X 、Y
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⑥工件在圆锥套中定位
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3、 生产中的实际定位
⑴ 完全定位
Z
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完全定位举例
故定位性质：为完全定位。
Z 短销
挡销
Y
支承板
Y 图:连杆工件的定位方案
X
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⑵部分定位
部分定位(也称不完全定位)：
仅仅限制影响工件加工精度的自由度，且又少于六 点定位的定位方法称为部分定位。
重要概念：
➢ 不能片面地理解为“少于六点定位的定位方法称为部分
定位”。因为下面讲到的“欠定位”也是少于六点的定 位，两者不能混淆。
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三、定位原理分析举例
例一：工件上的孔与端面联合定位。试对下图所示工件的定
位方案进行定位分析，指出定位性质。如不合理，提出改进
意见。（如下图所示）
Y
Y
Y
Z
Z
Z
X
X
心轴
心轴
例一题图
改进方案一
图: 定位方案分析一
X 心轴
改进方案二
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定位原理分析例一
解：定位分析 ：
心轴的大端面限制的自由度为：Y
、X
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2.夹紧装置的组成及基本要求
组阿 成
（1）力源装置 （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；
本 2）夹紧力大小要适当； 要 3）夹紧动作要迅速、可靠； 求 4）结构紧凑，易于制造与维修。
X
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生产中的实际定位
⑶欠定位
按工序加工要求，影响工件加工表面加工精度的自由度没 有被限制的错误定位称为欠定位。（欠定位将使工件出现废 品，这是一种错误定位）
⑷过定位（又称重复定位）：工件的同一个自由度
被两个或两个以上的支承点重复限制的错误定位称为过定位。 （过定位将影响工件的加工精度，有时甚至无法对工件进行 安装定位，故应避免）
➢ 影响该加工表面加工精度的自由度也称必须限制的自由
度。换句话说, 必须限制的自由度如果不限制的话，必将 影响工件的加工精度而出现废品工件，这是绝对不允许 的。
不影响工件加工精度的自由度允许不被限制。
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必须限制的自由度分析 举例1：在长方形工件毛坯上，用铣刀铣槽、铣台阶面和
铣平面。试分析必须限制的自由度有哪些？允许不限制 的自由度又有哪些？（如下图举例1所示）
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定位原理分析例二
例二：如图所示为一长轴工件在双顶尖和三爪卡盘上定位。
试分析此定位方案：写出各定位元件所限制的自由度；属于 何种性质的定位？如有不合理之处，提出改进意见。
Y
三爪卡盘（相对夹持长度为长）
Z
固定顶尖 可移动活顶尖 X
图： 双顶尖定位方案分析二
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定位原理分析例二
解：定位分析：
三爪卡盘限制工件四个自由度（三爪与工件的相对夹持长度
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二、工件在夹具中的定位（重点和难点）
工件定位目的：使同批工件在机床或夹具上
有正确的加工位置。
用夹具定位涉及到三层关系：（1）工件在
夹具上的定位；（2）夹具相对于机床的定位；（3） 工件相对于机床的定位——间接通过夹具来保证的。 本章主要讨论工件在夹具上的定位原理。
工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力， 使工件保持在准确的位置上。这种产生夹紧力的装 置就是夹紧装置。
工件
图：工件容易翻转
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②夹紧力的作用点应位于工件刚度较大的部位 ➢ 夹紧力的作用点应位于工件刚度较大的部位，防止工件
产生变形：
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③夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面
夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面
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五、常用的典型夹紧机构
1、斜楔夹紧机构
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其它楔夹紧
利用斜面作用改变力的方向、大小 夹紧力小，需与机械、汽动、液压机构联动
b) 图表示：夹紧力和工件重力的方向与切削力方向
垂直时所需切削力为 F W Z f G ;(较小）
c) 图表示：当夹紧力的方向与工件重力和切削力的方向相反
时，所需夹紧力较大，为 W F G ;（较大）
d)图表示：当夹紧力方向与切削力、重力方向垂直时，所需 夹紧力最大，为 W (F G) / f 。（最大）
X 、Y
长銷定位限制工件四个自由度：