第3讲_工件定位与夹紧
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目录
• 零件定位与夹紧概述 • 零件定位技术 • 零件夹紧技术 • 定位与夹紧系统设计 • 定位与夹紧技术在机械制造中的
应用 • 定位与夹紧技术发展趋势及挑战
01
零件定位与夹紧概述
定义与分类
零件定位
确定零件在加工或装配过程中的 正确位置。
零件夹紧
将零件固定在正确位置上，防止其 在加工或装配过程中发生移动。
分类
根据定位方式不同，可分为机械定 位、液压定位、气动定位等；根据 夹紧方式不同，可分为机械夹紧、 液压夹紧、气动夹紧等。
重要性及应用领域
重要性
保证加工精度和产品质量，提高 生产效率和安全性。
应用领域
广泛应用于机械制造、汽车制造 、航空航天、能源等领域。
发展历程及现状
发展历程
从传统的机械定位与夹紧到现代的液 压、气动等高精度定位与夹紧技术的 发展。
典型夹紧技术应用案例
车床夹具夹紧技术
铣床夹具夹紧技术
针对轴类零件的加工，采用三爪卡盘、四 爪卡盘等夹具进行夹紧，实现零件的精确 定位和稳定加工。
对于板类、盘类零件的加工，采用压板、 螺栓等夹紧装置将零件固定在铣床工作台 上，确保加工精度和效率。
磨床夹具夹紧技术
专用夹具夹紧技术
利用磁力吸盘、真空吸盘等特殊夹具对零 件进行夹紧，适用于高精度磨削加工，提 高加工质量和效率。
针对特定形状和加工要求的零件，设计制 造专用夹具进行夹紧，以满足特殊加工需 求。
04
定位与夹紧系统设计
系统组成及功能
定位元件
确定工件在夹具中的 正确位置，包括支撑 钉、定位销等。
夹紧元件
将工件固定在夹具中， 防止其在加工过程中 移动或振动，如夹紧 钳、压板等。
目录
• 零件定位与夹紧概述 • 零件定位技术 • 零件夹紧技术 • 定位与夹紧系统设计 • 定位与夹紧技术在机械制造中的
应用 • 定位与夹紧技术发展趋势及挑战
01
零件定位与夹紧概述
定义与分类
零件定位
确定零件在加工或装配过程中的 正确位置。
零件夹紧
将零件固定在正确位置上，防止其 在加工或装配过程中发生移动。
分类
根据定位方式不同，可分为机械定 位、液压定位、气动定位等；根据 夹紧方式不同，可分为机械夹紧、 液压夹紧、气动夹紧等。
重要性及应用领域
重要性
保证加工精度和产品质量，提高 生产效率和安全性。
应用领域
广泛应用于机械制造、汽车制造 、航空航天、能源等领域。
发展历程及现状
发展历程
从传统的机械定位与夹紧到现代的液 压、气动等高精度定位与夹紧技术的 发展。
典型夹紧技术应用案例
车床夹具夹紧技术
铣床夹具夹紧技术
针对轴类零件的加工，采用三爪卡盘、四 爪卡盘等夹具进行夹紧，实现零件的精确 定位和稳定加工。
对于板类、盘类零件的加工，采用压板、 螺栓等夹紧装置将零件固定在铣床工作台 上，确保加工精度和效率。
磨床夹具夹紧技术
专用夹具夹紧技术
利用磁力吸盘、真空吸盘等特殊夹具对零 件进行夹紧，适用于高精度磨削加工，提 高加工质量和效率。
针对特定形状和加工要求的零件，设计制 造专用夹具进行夹紧，以满足特殊加工需 求。
04
定位与夹紧系统设计
系统组成及功能
定位元件
确定工件在夹具中的 正确位置，包括支撑 钉、定位销等。
夹紧元件
将工件固定在夹具中， 防止其在加工过程中 移动或振动，如夹紧 钳、压板等。
工件的定位与夹紧
划线找正法示例Leabharlann 图2 划线找正装夹图3 套筒零件简图
1.快换钻套 2.导向套 3.钻模板 4.开口垫圈 5.螺母 6.定位销 7.夹具体
图 4 套筒钻夹具
二、工件的定位 工件的定位
◆六点定位原理
：任一刚体在空间都有六个自由度，为 使工件完全定位，必须有合理分布的 六个定位支承点分别限制其六个自由 度，使工件的位置唯一。
●基准
设计基准 工序基准 工序基准 定位基准（ 定位基准（大平面、长圆柱面或轴线） ） 三者重合，提高位置精度
●定位元件 定位元件
◆定位元件的基本要求 ①足够的精度 ②足够的硬度和耐磨性 ③足够的强度和刚度 ④工艺性好
◆平面定位 ◇主要支承 —限制自由度 ①固定支承 —支承钉
支承板 非标支承板 ②可调支承 —一批工件调一次
（原则上不允许）
zz
o
x
y
注：若不限制 y 等 为欠定位,不符要求
图7
完全定位
z
z
y
X
o y
不完全定位
X
图8
x y
后果:
1.心轴 2.支承凸台 3.工件 4.压板
1)机床心轴弯曲 2)工件翘曲变形 图9 插齿时齿坯的定位(过定位) 插齿时齿坯的定位(过定位)
x y
图10 齿坯过定位的影响
改变定位结构避免过定位
Z
x、 y、 z
( y (
z
O
(
z
x 、 y 、z
x ( x
X
(
(
Y y
y
5 4
Z
6
O
y Y
3 2
1
X
图5 长方体定位时支承点的分布
第三章工件的定位与夹紧
间隙配合心轴定位，工件装卸比较方 便，但是定心精度不高。采用间隙配合心轴 时，工件常以内孔和端面联合定位。
过盈配合心轴由引导部分、工作部分 以及与传动装置相联系的传动部分组成。这 种心轴制造简单、定心精度高，无须另设夹 紧装置，但装卸工件不便，易损坏工件定位 孔。多用于定心精度要求高的精加工场合。
花键心轴，用于以花键孔定位的工件。 设计花键心轴时，应根据工件不同定心方式 来确定定位心轴的结构。
图 工件以圆孔定位的定位套
c）半圆套 如图所示为两种半圆套定位装置，其下面的半 圆套起到定位作用，上面的半圆套部分起加紧 作用。半圆套定位装置主要适用于大型轴类工 件及以轴向进行装卸不方便的工件。
d）圆锥套 下图所示为通用的外拨顶尖。工件以圆柱面的端 部在外拨顶尖的锥孔中定位，限制工件的三个移 动自由度。锥孔内有齿纹，可带动工件旋转。圆 锥套不能单独使用，应和其它定位元件共同配合 使用。
注意： 在布置支承点时，底面上的三个支 承点不能在同一条直线上，且三个 支承点形成的三角形面积越大越好。 侧面上的两个支承点形成的连线不 能垂直于三点所形成的平面，且两 点之间的距离越远越好。
“六点定则”可用于任何形状、任何类 型的工件，具有普遍性。根据它来限 制工件自由度时，有时我们能够分清 哪个支承点限制了工件的哪个自由度， 但是有时我们分不清、也没必要分清 究竟哪个支承点限制了工件的哪个自 由度。重要的是，我们必须清楚：不 在一条直线上的三个支承点，可以限 制工件的三个自由度。工件具体定位 时，并不是用支承点，而是用各种不 同形状的定位元件，不同元件限制工 件的自由度数是不一样的。
4）工件以一面两孔定位
在加工箱体、杠杆、 盖板和支架等零件时， 工件常以两个轴线互相 平行的孔及与两孔轴线 相垂直的大平面作为定 位基准。
过盈配合心轴由引导部分、工作部分 以及与传动装置相联系的传动部分组成。这 种心轴制造简单、定心精度高，无须另设夹 紧装置，但装卸工件不便，易损坏工件定位 孔。多用于定心精度要求高的精加工场合。
花键心轴，用于以花键孔定位的工件。 设计花键心轴时，应根据工件不同定心方式 来确定定位心轴的结构。
图 工件以圆孔定位的定位套
c）半圆套 如图所示为两种半圆套定位装置，其下面的半 圆套起到定位作用，上面的半圆套部分起加紧 作用。半圆套定位装置主要适用于大型轴类工 件及以轴向进行装卸不方便的工件。
d）圆锥套 下图所示为通用的外拨顶尖。工件以圆柱面的端 部在外拨顶尖的锥孔中定位，限制工件的三个移 动自由度。锥孔内有齿纹，可带动工件旋转。圆 锥套不能单独使用，应和其它定位元件共同配合 使用。
注意： 在布置支承点时，底面上的三个支 承点不能在同一条直线上，且三个 支承点形成的三角形面积越大越好。 侧面上的两个支承点形成的连线不 能垂直于三点所形成的平面，且两 点之间的距离越远越好。
“六点定则”可用于任何形状、任何类 型的工件，具有普遍性。根据它来限 制工件自由度时，有时我们能够分清 哪个支承点限制了工件的哪个自由度， 但是有时我们分不清、也没必要分清 究竟哪个支承点限制了工件的哪个自 由度。重要的是，我们必须清楚：不 在一条直线上的三个支承点，可以限 制工件的三个自由度。工件具体定位 时，并不是用支承点，而是用各种不 同形状的定位元件，不同元件限制工 件的自由度数是不一样的。
4）工件以一面两孔定位
在加工箱体、杠杆、 盖板和支架等零件时， 工件常以两个轴线互相 平行的孔及与两孔轴线 相垂直的大平面作为定 位基准。
第3章工件的定位与夹紧
工件定位时.其自由度可分为以下两种:一种是影响加工要求 的自由度.称第一种自由度;另一种是不影响加工要求的自由 度.称第二种自由度。为了保证加工要求.所有第一种自由度 都必须严格限制.而某一个第二种自由度是否需要限制.要由 具体的加工情况(如承受切削力与加紧力及控制切削行程的需 要等)决定分析自由度的方法如下。
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第一节 概述
二、机床夹具的分类
机床夹具的种类繁多.可以从不同的角度对机床夹具进行分类。 常用的分类方法有以下几种。 1.按夹具的使用特点分类 (1)通用夹具已经标准化的.可加工一定范围内不同工件的夹 具.称为通用夹具. (2)专用夹具专为某一工件的某道工序设计制造的夹具.称为 专用夹具 (3)可调夹具。夹具的某些元件可调整或可更换.以适应多种 工件加工的夹具.称为可调夹具. (4)组合夹具。采用标准的组合夹具元件、部件.专为某一工 件的某道工序组装的夹具.称为组合夹具。 (5)拼装夹具。用专门的标准化、系列化的拼装夹具零部件 拼装而成的夹具.称为拼装夹具.
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第二节 工件定位原理
四、限制工件自由度与加工要求的关系
1.完全定位 工件在夹具体上六个自由度完全限制.称为完全定位。 2.不完全定位 这种根据加工要求.允许某些自由度不限制的定位称为“‘不 完全定位”。 3.欠定位 在满足加工要求的前提下.采用不完全定位是允许的。但是应 该限制的自由度.没有布置适当的支承点加以限制.这种定位 称为欠定位。 4.必须正确处理过定位 夹具上的定位元件重复限制工件的同一个或几个自由度.这种 重复限制工件自由度的定位称为过定位。
第一节 概述
一、夹具的功用
夹具是一种装夹工件的工艺装备.它的主要功用是实现工件定 位和夹紧.使工件加工时相对于机床、刀具有正确的位置.以 保证工件的加工精度。 机床夹具在零件的加工过程中其作用主要有以下五个方面。 (1)保证加工精度。用夹具装夹工件.减少对其他生产设备和 操作工人技术水平的依赖性.能稳定地保证加工精度。 (2)提高劳动生产率。用夹具装夹工件.无须找正便能使工件 迅速地定位和夹紧.显著地缩短辅助时间.提高劳动生产率.
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第一节 概述
二、机床夹具的分类
机床夹具的种类繁多.可以从不同的角度对机床夹具进行分类。 常用的分类方法有以下几种。 1.按夹具的使用特点分类 (1)通用夹具已经标准化的.可加工一定范围内不同工件的夹 具.称为通用夹具. (2)专用夹具专为某一工件的某道工序设计制造的夹具.称为 专用夹具 (3)可调夹具。夹具的某些元件可调整或可更换.以适应多种 工件加工的夹具.称为可调夹具. (4)组合夹具。采用标准的组合夹具元件、部件.专为某一工 件的某道工序组装的夹具.称为组合夹具。 (5)拼装夹具。用专门的标准化、系列化的拼装夹具零部件 拼装而成的夹具.称为拼装夹具.
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第二节 工件定位原理
四、限制工件自由度与加工要求的关系
1.完全定位 工件在夹具体上六个自由度完全限制.称为完全定位。 2.不完全定位 这种根据加工要求.允许某些自由度不限制的定位称为“‘不 完全定位”。 3.欠定位 在满足加工要求的前提下.采用不完全定位是允许的。但是应 该限制的自由度.没有布置适当的支承点加以限制.这种定位 称为欠定位。 4.必须正确处理过定位 夹具上的定位元件重复限制工件的同一个或几个自由度.这种 重复限制工件自由度的定位称为过定位。
第一节 概述
一、夹具的功用
夹具是一种装夹工件的工艺装备.它的主要功用是实现工件定 位和夹紧.使工件加工时相对于机床、刀具有正确的位置.以 保证工件的加工精度。 机床夹具在零件的加工过程中其作用主要有以下五个方面。 (1)保证加工精度。用夹具装夹工件.减少对其他生产设备和 操作工人技术水平的依赖性.能稳定地保证加工精度。 (2)提高劳动生产率。用夹具装夹工件.无须找正便能使工件 迅速地定位和夹紧.显著地缩短辅助时间.提高劳动生产率.
工件的定位与夹紧
工件装夹的方法
划线找正法
先根据工序简图划出位置线、加工线和找正线，装夹工件时， 先按找正线找正工件的位置，然后夹紧工件。
特点：
效率低������ 定位精度低（0.1mm) ������ 不需要其它专门设备，通用性好������ 适用于单件，批量小������ 形状复杂毛坯公差大，精度要求低������ 表面粗糙，大型工件的粗加工工序
三、定位误差的分析与计算
1）以下母线定位
定位基准与工序基准重合， 无定位误差
三、定位误差的分析与计算
工序尺寸：加工后所要保证的尺寸 调整尺寸：运用调整法，通过直接调整这个尺寸而能 间接获得所要加工的尺寸 定位尺寸：工序基准与定位基准之间的关联尺寸
三 个 尺 寸
三、定位误差的分析与计算
2）以内孔定位（不考虑定位副制造、装配误差） 基准不重合误差：由于定位基准与工序基准不重合引起 的，工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大 位置变动量。 ΔB
B d
2
Y
OO1
d
2 s in
2
D Y
思考：分析定位元件所限制的自由度
组合限制
组合限制
一、工件定位的基本原理
思考：分析定位元件所限制的自由度
一、工件定位的基本原理
思考：分析定位元件所限制的自由度
二、定位基准的选择
1、基准
基准：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所
依据的那些点、线、面。
未经机械加工的定位基准
设计基准
粗基准 经机械加工的
定位 误差
ΔD
基准不重合误差 ΔB 基准位移误差 ΔY
三、定位误差的分析与计算
理解定位误差注意：
工件定位与夹紧
第3章工件定位与夹紧一．简答题：3-1．工件在夹具中定位、夹紧的任务是什么？定位：把工件装好，就是在机床上使工件相对于刀具及机床有正确的位上加工置。
工件只有在这个位置上接受加工，才能保证被加工表面达到所要求的各项技术教育要求。
夹紧：把工件夹牢，就是指定位好的工件，在加工过程中不会受切削力、离心力、冲击、振动等外力的影响而变动位置。
3-2．一批工件在夹具中定位的目的是什么？它与一个工件在加工时的定位有何不同？3-3．何谓重得定位与欠定位？重复定位在哪些情况下不允许出现？欠定位产生的后果是什么？欠定位：按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。
欠定位是不允许的。
因为欠定位保证不了加工要求。
重复定位：工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。
当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该严禁采用。
但当过定位并不影响加工精度，反而对提高加工精度有利时，也可以采用。
3-4．辅助支承起什么作用？使用应注意什么问题？生产中，由于工件形状以及夹紧力、切削力、工件重力等原因可能使工件在定位后还产生变形或定位不稳定。
常需要设置辅助支承。
辅助支承是用来提高工件的支承刚度和稳定性的，起辅助作用，决不允许破坏主要支承的主要定位作用。
各种辅助支承在每次卸下工件后，必须松开，装上工件后再调整和锁紧。
由于采用辅助支承会使夹具结构复杂，操作时间增加，因此当定位基准面精度较高，允许重复定位时，往往用增加固定支承的方法增加支承刚度3-5．选择定位基准时，应遵循哪些原则？定位时据以确定工件在夹具中位置的点、线、面称为定位基准。
定位基准有粗基准和精基准之分。
零件开始加工时，所有的面均未加工，只能以毛坯面作定位基准，这种以毛坯面为定位基准的，称为粗基准，以后的加工，必须以加工过的表面做定位基准，以加工过表面为定位基准的称精基准。
在加工中，首先使用的是粗基准，但在选样定位基准时，为了保证零件的加工精度，首先考虑的是选择精基准，精基准选定以后，再考虑合理地选择粗基准。
工件定位与装夹
夹紧力作用点应在支撑面内
夹紧力应作用点应尽可能靠近加工表面
图a中，若压板直径过小，则对滚齿时的防振不利。图b中， 工件形状特殊，加工面距夹紧力FQ1作用点甚远，这时增设 辅助支撑，并附加夹紧力FQ2，以提高工件夹紧后的刚度。
一般来说，手 动夹紧时不必 算出夹紧力的 确切值，只有 机动夹紧时， 才进行夹紧力 计算，以便确 定动力部件尺 寸。
工件定位与装夹
目
一 工件的定位原理及方式
二 工件的夹紧原理及实现
录
三 工机件床的夹夹具紧的原选理用及实现
一 工件的定位原理及方式
二 工件的夹紧原理及实现
定位与夹紧的关系
夹紧力方向确定
夹紧力作用方向垂直于主要定位基准面
夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小
图a所需夹紧力最小，较为理想，图b夹紧力比图a大得多，图c完全靠摩擦力克服切 削力和重力，所需夹紧力最大。所以最为理想的夹紧力的作用方向与重力、切削力
方向一致。
夹紧力最小，可以使机 构轻便，紧凑，工件变 形小，对手动夹紧可减 轻工人劳动强度。
ห้องสมุดไป่ตู้
夹紧力应作用在刚度较好部位
如图所示的薄壁箱体， 将作用在壳体中部的单点改成在 工件外缘处的两点夹紧， 工件的变形大为改善，且夹紧 也更可靠。 该原则对刚度差的工件尤其重要。
三 机床夹具的选用
斜楔夹紧： 是铣床夹具中使用最普遍的是机械夹紧机构， 这类机构大多数是利用机械摩擦的原理来夹紧工件的。
偏心夹 紧机构
定心夹紧机构
工件定位与夹紧课件
05
工件定位与夹紧的实验操 作
实验设备与工具介绍
实验设备
夹具、定位器、夹紧装置、测量工具 等。
工具介绍
夹具是用来固定工件的工具，定位器 用于确定工件的位置，夹紧装置用于 固定工件，测量工具用于检测工件的 尺寸和位置。
实验步骤与操作方法
实验步骤
首先，将工件放置在夹具上，使用定位器确定工件的位置，然后使用夹紧装置固 定工件，最后使用测量工具检测工件的尺寸和位置。
01
02
03
04
基准不重合误差
由于工件和机床坐标系不重合 导致的误差。
定位元件误差
定位元件本身的制造误差和磨 损误差。
测量误差
测量基准与设计基准不重合产 生的误差。
工件残余应力误差
工件内部残余应力导致的变形 误差。
02
工件夹紧
夹紧原理
夹紧力方向
确定夹紧力的方向，确保工件在 加工过程中保持稳定。
夹紧力大小
定位元件选择
根据工件形状和加工要求 ，选择合适的定位元件， 如平面、圆柱面、孔等。
定位方法
划线定位
通过在工件上划线确定加 工界限，适用于毛坯件加 工。
夹具定位
使用专用夹具将工件固定 在机床上，适用于批量生 产。
找正定位
通过测量和调整工件相对 机床的位置进行定位，适 用于单件或小批量生产。
定位误差分析
工件定位与夹紧技术的发展趋势
1 2
智能化
采用传感器和智能算法实现工件定位与夹紧过程 的自动化和智能化，提高加工精度和效率。
高精度
随着制造业对产品精度要求的不断提高，高精度 定位与夹紧技术将得到更广泛的应用。
3
柔性化
适应多品种、小批量生产的需求，夹具和定位系 统需要具备更高的柔性，能够快速调整和适应不 同工件和加工要求。
第3章 工件的定位和夹紧
3.3 工件方式及定位元件
(a)平顶支承钉；(b)圆顶支承钉 ； (c)网纹顶支承钉； (d)带衬套支承钉 图3-8 几种常用支承钉
3.3 工件方式及定位元件
(a) 为平板式支承板；(b)斜槽式支承板 图3-9 两种常用的支承板
3.3 工件方式及定位元件
（2）可调支承。可调支承的顶端位置可以在一定的范围内调 整。如图3-10所示为几种常用的可调支承典型结构。
图3-6 常见的几种过定位实例
3.2 工件的定位
（ 复限制而出现过定位。此时可采取如下措施解决。
No Image
No Image
如图3-6(b)所示为孔与端面联合定位。由于大端面可以限制3个自由度 受到重 、 、 ），而长销可以限制 4 个自由度（ x 、 z 、 、 ），因此，、 z z z
此外，按使用机床类型可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹 具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。按 驱动夹具工作的动力源可分为气动夹具、液压夹具、气液夹具、 电动夹具、磁力夹具和真空夹具等。
3.1 机床夹具概述
四、机床夹具的组成
机床夹具通常由定位元件、夹紧装置、安装连接元件、导向 元件、对刀元件和夹具体等几个部分组成，如图3-1所示。
3.2 工件的定位
三、定位的类型
1．完全定位与不完全定位
（1）完全定位。工件的6个自由度完全被限制的定位情况， 如图3-4(c)所示。
（2）不完全定位。工件的6个自由度不需完全被限制的定位 情况，如图3-4(a)和图3-4(b)所示。
完全定位和不完全定位，这两种定位类型都是正确可行的， 生产中被广泛采用。
3.4 工件的夹紧
二、夹紧装置的组成
夹紧装置的组成，如图3-23所示，由以下3部分组成。
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。
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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
第3章_工件在夹具中的定位与夹紧
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
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
以斜楔为研究对象，夹紧时 根据静力平衡原理，有
FQ = F1+ FRX F1 = FJ tanΦ1 FRX = FJ tan(α＋Φ2) FJ = FQ / [tanΦ1＋tan(α＋Φ2)]
设Φ1 =Φ2 =Φ，当α≤10°，
可用下式近似计算 FJ = FQ / ( tanα＋2Φ)
斜楔夹紧的特点：
△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
3）圆偏心夹紧的夹紧力
3）圆偏心夹紧的夹紧力
第3讲工件定位与夹紧
第21页第/共217页3页
机械制造工程——
完全定位与不完全定位
如果在工序中，需对工件的六个自由度都进行限制，则称为 完全定位
如果某个自由度没有限制，但对加工不会产生影响，则称为 不完全定位
第22页第/共227页3页
机械制造工程——
第23页第/共237页3页
机械制造工程——
第24页第/共247页3页
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机械制造工程——
平面定位——支承钉
自定位支承：浮动支承
➢ 大尺寸、平面误差较大的毛坯面 ➢ 限制一个自由度
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机械制造工程——
平面定位——支承钉
辅助支承：不起限制自由度的作用，不破坏原来的定位
➢ 工件定位后，才起支承作用，以提高定位的稳定性
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机械制造工程——
定位误差的计算
计算方法一：直接找出一批工件定位可能出现的两个极端位 置，通过几何关系直接计算出工序尺寸的最大可能变动范围。
计算方法二：根据定位误差的组成来计算
➢ 基准不重合误差：工序基准相对定位基准的最大可能变动范围 ➢ 基准位移误差：定位基准的最大可能变动范围 ➢ 关键: 基准不重合误差：工序基准相对于定位基准
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机械制造工程——
圆孔定位——圆柱定位销
圆孔定位常用定位销、心轴等来定位 定位销分为圆柱销和圆锥销两种
➢ 圆柱销又可分为长销和短销
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机械制造工程——
圆孔定位——圆柱定位销
菱形销（削边销） 圆柱销与平面的组合定位
➢ 长销与小平面的组合 ➢ 短销与大平面的组合
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平面定位 圆孔定位 外圆柱面定位 圆锥孔定位
平面定位——支承钉
常见的平面定位元件有支承钉和支承板两种
用支承钉的平面定位方法：
平面定位——支承钉
支承钉可分为固定支承钉、可调支承钉、自定位支承钉和辅
助支承四种 固定支承钉：
A型：已加工表面 B型：毛坯表面
C型：防滑
三种基本夹紧机构
夹紧机构：利用斜面楔紧作用的原理来夹紧工件，有一定行
程并满足自锁条件。 斜楔夹紧机构：最基本的夹紧机构 螺旋夹紧机构 圆偏心夹紧机构 可看成是斜楔机构的变型
典型夹具举例
夹具的组成
定位元件：起定位作用，保证工件相对于夹具的位置，可用六点定位原
理来分析其所限制的自由度；
定位基准
测量基准
设计基准
设计基准是设计工作图上所采用的基准，常指零件
的那些点、线、面。
工艺基准
零件在加工、测量和装配时所采用的基准，包括工
序基准、定位基准、测量基准
工序基准：机械加工工序基准和装配工序基准。工序图
上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位 置的基准 定位基准：定位是加工前使工件相对于刀具有正确的位 置。加工时用于工件定位的基准。
工件定位与夹紧
工件定位及夹紧
工件定位的原理与实现
工件夹紧的原理与实现 定位误差分析与计算
工件定位及夹紧
工件定位的原理与实现
工件定位的原理 常用定位方法与定位元件 工件定位类型
工件夹紧的原理与实现
定位误差分析与计算
六点定位原理
六点定位原理
常用定位方法与定位元件
常用定位方法
平面定位——支承钉
可调支承钉：可调整支承面的高度
毛坯制造精度低，尺寸变化大，粗基准 一般与固定支承钉配合使用
平面定位——支承钉
自定位支承：浮动支承
大尺寸、平面误差较大的毛坯面 限制一个自由度
平面定位——支承钉
辅助支承：不起限制自由度的作用，不破坏原来的定位
工件定位后，才起支承作用，以提高定位的稳定性
定位方案可行性分析
定位方案可行的条件：
定位误差 ≤ 工序公差/3
定位误差分析与计算
A3 不 变
A3
定位基准位移误差
用V型块定位的定位误差分析
作业
零件如图所示，本工序
采用水平放置的定位销
A
以工件内孔为定位来加工
缺口AB，定位销直径为
d D B
d 3 0 1
0 .0 5 0 .1 0
夹紧装置：将工件夹紧，以保证在加工时保持所限制的自由度。根据动
力源的不同，可分为手动、气动、液压和电动等夹紧方式 导向元件和对刀装置：用来保证刀具相对于夹具的位置。 连接元件：用来保证夹具和机床工作台之间的相对位置 夹具体：将上述部件有机地连成一体的基础部件
z x
y x
工件定位及夹紧
寸方向上的最大可能变动范围
定位误差的计算
计算方法一：直接找出一批工件定位可能出现的两个极端位
置，通过几何关系直接计算出工序尺寸的最大可能变动范围。 计算方法二：根据定位误差的组成来计算
基准不重合误差：工序基准相对定位基准的最大可能变动范围 基准位移误差：定位基准的最大可能变动范围 关键: 基准不重合误差：工序基准相对于定位基准 基准位移误差：定位基准相对于理想定位基准
夹紧力方向（1）
有利于工件的准确定位，而不能破坏定位
夹紧力的方向（2）
夹紧力的方应向尽量减小工件变形
夹紧力的方向（3）
应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力
夹紧力的作用点（1）
夹紧力作用点（2）
夹紧力作用点（3）
主要夹紧力垂直作用于定位 基准，并增加辅助支撑，防 止加工时产生振动。
定位误差由基准不重合误差和基准位移误差组成
基准不重合误差：由于工序基准和定位基准不重合，而引起的同一 批工件的工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大可能变 动范围。 基准位移误差：由于定位基准本身的尺寸和形状误差，以及定位基
准与定位元件之间的间隙，所引起的同一批工件定位基准在加工尺
测量基准：在加工或加工后用来测量工件的形状、位置
和尺寸时所采用的基准。
不同基准的示例
设计基准 工序基准
通过粗加工工序 尺寸和精加工工 序尺寸，就可以 看出相应的加工 余量
零件图
工序图
定位基准
定位元件 定位方案图
定位误差的组成
定位误差是指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准
而引起工序尺寸的最大可能变化范围。
欠定位与过定位
欠定位：应该限制的自由度没有被限制，将引起加工尺寸无
法保证
大端平台与长销组合而产生过定位
过位定的消除
过定位的消除
一面两销的过定位
工件定位及夹紧
工件定位的原理与实现
工件夹紧的原理与实现
夹紧力的确定：方向、作用点、大小
典型夹紧机构
典型夹具
定位误差分析与计算
0 0 A2 0 , B 4 3 0 .1 0 .1
0 0 .1 D 5 0 , d 3 0 0 .2 0 试分析该定位方案能否满足加工要求
如果无法满足，请提出改进方案
定位误差
定位误差：由于定位不准而造成某一工序在
工序尺寸或位置要求方向的加工误差
产生原因：
工件本身的误差：一批零件，尺寸和位置上均有 着公差 定位元件本身有制造误差 定位元件之间有误差
基准概念与分类
基准是工件上不同的表面之间用以确定相互关系所依据的点、
线、面。
设计基准
基准
工序基准
工艺基准
平面定位——支承钉
平面定位——支承板
支承板根据其宽度与定位面大小的关系，分为窄板和宽板
窄板相当于二个支承钉：限制2个自由度 宽板相当于三个支承钉：限制3个自由度
平面定位——支承板
A型支承板
B型支承板：易于排屑
圆孔定位——圆柱定位销
圆孔定位常用定位销、心轴等来定位
定位销分为圆柱销和圆锥销两种
工件定位的原理与实现
工件夹紧的原理与实现 定位误差分析与计算
定位误差分析依据
加工误差 = 安装误差 + 对定误差 + 加工过程误差
满足精度要求：加工误差 ≤ 零件公差 安装误差 = (加工误差)/3 ≤ 零件公差/3
安装误差 = （定位误差 + 夹紧误差）≈ 定位误差
定位误差 ≤ 零件公差/3
外圆柱面常用V形块来定位
V形块分为短V形块和长V形块 V形块具有自动对中的功能
圆锥孔定位
圆锥孔定位：顶尖、锥度心轴
工件定位形式
工件定位形式主要分为以下几种：
不完全定位
完全定位
欠定位 过定位
完全定位与不完全定位
如果在工序中，需对工件的六个自由度都进行限制，则称为
完全定位 如果某个自由度没有限制，但对加工不会产生影响，则称为 不完全定位
圆柱销又可分为长销和短销
圆孔定位——圆柱定位销
菱形销（削边销）
圆柱销与平面的组合定位
长销与小平面的组合
短销与大平面的组合
圆孔定位——圆柱定位销
圆孔定位——圆锥销
圆锥销：一般限制3个移动自由度
圆孔定位——心轴
心轴可分为：长圆柱心轴、短圆柱心轴、小锥度心度
外圆柱面定位——V形块
平面定位——支承钉
常见的平面定位元件有支承钉和支承板两种
用支承钉的平面定位方法：
平面定位——支承钉
支承钉可分为固定支承钉、可调支承钉、自定位支承钉和辅
助支承四种 固定支承钉：
A型：已加工表面 B型：毛坯表面
C型：防滑
三种基本夹紧机构
夹紧机构：利用斜面楔紧作用的原理来夹紧工件，有一定行
程并满足自锁条件。 斜楔夹紧机构：最基本的夹紧机构 螺旋夹紧机构 圆偏心夹紧机构 可看成是斜楔机构的变型
典型夹具举例
夹具的组成
定位元件：起定位作用，保证工件相对于夹具的位置，可用六点定位原
理来分析其所限制的自由度；
定位基准
测量基准
设计基准
设计基准是设计工作图上所采用的基准，常指零件
的那些点、线、面。
工艺基准
零件在加工、测量和装配时所采用的基准，包括工
序基准、定位基准、测量基准
工序基准：机械加工工序基准和装配工序基准。工序图
上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位 置的基准 定位基准：定位是加工前使工件相对于刀具有正确的位 置。加工时用于工件定位的基准。
工件定位与夹紧
工件定位及夹紧
工件定位的原理与实现
工件夹紧的原理与实现 定位误差分析与计算
工件定位及夹紧
工件定位的原理与实现
工件定位的原理 常用定位方法与定位元件 工件定位类型
工件夹紧的原理与实现
定位误差分析与计算
六点定位原理
六点定位原理
常用定位方法与定位元件
常用定位方法
平面定位——支承钉
可调支承钉：可调整支承面的高度
毛坯制造精度低，尺寸变化大，粗基准 一般与固定支承钉配合使用
平面定位——支承钉
自定位支承：浮动支承
大尺寸、平面误差较大的毛坯面 限制一个自由度
平面定位——支承钉
辅助支承：不起限制自由度的作用，不破坏原来的定位
工件定位后，才起支承作用，以提高定位的稳定性
定位方案可行性分析
定位方案可行的条件：
定位误差 ≤ 工序公差/3
定位误差分析与计算
A3 不 变
A3
定位基准位移误差
用V型块定位的定位误差分析
作业
零件如图所示，本工序
采用水平放置的定位销
A
以工件内孔为定位来加工
缺口AB，定位销直径为
d D B
d 3 0 1
0 .0 5 0 .1 0
夹紧装置：将工件夹紧，以保证在加工时保持所限制的自由度。根据动
力源的不同，可分为手动、气动、液压和电动等夹紧方式 导向元件和对刀装置：用来保证刀具相对于夹具的位置。 连接元件：用来保证夹具和机床工作台之间的相对位置 夹具体：将上述部件有机地连成一体的基础部件
z x
y x
工件定位及夹紧
寸方向上的最大可能变动范围
定位误差的计算
计算方法一：直接找出一批工件定位可能出现的两个极端位
置，通过几何关系直接计算出工序尺寸的最大可能变动范围。 计算方法二：根据定位误差的组成来计算
基准不重合误差：工序基准相对定位基准的最大可能变动范围 基准位移误差：定位基准的最大可能变动范围 关键: 基准不重合误差：工序基准相对于定位基准 基准位移误差：定位基准相对于理想定位基准
夹紧力方向（1）
有利于工件的准确定位，而不能破坏定位
夹紧力的方向（2）
夹紧力的方应向尽量减小工件变形
夹紧力的方向（3）
应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力
夹紧力的作用点（1）
夹紧力作用点（2）
夹紧力作用点（3）
主要夹紧力垂直作用于定位 基准，并增加辅助支撑，防 止加工时产生振动。
定位误差由基准不重合误差和基准位移误差组成
基准不重合误差：由于工序基准和定位基准不重合，而引起的同一 批工件的工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大可能变 动范围。 基准位移误差：由于定位基准本身的尺寸和形状误差，以及定位基
准与定位元件之间的间隙，所引起的同一批工件定位基准在加工尺
测量基准：在加工或加工后用来测量工件的形状、位置
和尺寸时所采用的基准。
不同基准的示例
设计基准 工序基准
通过粗加工工序 尺寸和精加工工 序尺寸，就可以 看出相应的加工 余量
零件图
工序图
定位基准
定位元件 定位方案图
定位误差的组成
定位误差是指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准
而引起工序尺寸的最大可能变化范围。
欠定位与过定位
欠定位：应该限制的自由度没有被限制，将引起加工尺寸无
法保证
大端平台与长销组合而产生过定位
过位定的消除
过定位的消除
一面两销的过定位
工件定位及夹紧
工件定位的原理与实现
工件夹紧的原理与实现
夹紧力的确定：方向、作用点、大小
典型夹紧机构
典型夹具
定位误差分析与计算
0 0 A2 0 , B 4 3 0 .1 0 .1
0 0 .1 D 5 0 , d 3 0 0 .2 0 试分析该定位方案能否满足加工要求
如果无法满足，请提出改进方案
定位误差
定位误差：由于定位不准而造成某一工序在
工序尺寸或位置要求方向的加工误差
产生原因：
工件本身的误差：一批零件，尺寸和位置上均有 着公差 定位元件本身有制造误差 定位元件之间有误差
基准概念与分类
基准是工件上不同的表面之间用以确定相互关系所依据的点、
线、面。
设计基准
基准
工序基准
工艺基准
平面定位——支承钉
平面定位——支承板
支承板根据其宽度与定位面大小的关系，分为窄板和宽板
窄板相当于二个支承钉：限制2个自由度 宽板相当于三个支承钉：限制3个自由度
平面定位——支承板
A型支承板
B型支承板：易于排屑
圆孔定位——圆柱定位销
圆孔定位常用定位销、心轴等来定位
定位销分为圆柱销和圆锥销两种
工件定位的原理与实现
工件夹紧的原理与实现 定位误差分析与计算
定位误差分析依据
加工误差 = 安装误差 + 对定误差 + 加工过程误差
满足精度要求：加工误差 ≤ 零件公差 安装误差 = (加工误差)/3 ≤ 零件公差/3
安装误差 = （定位误差 + 夹紧误差）≈ 定位误差
定位误差 ≤ 零件公差/3
外圆柱面常用V形块来定位
V形块分为短V形块和长V形块 V形块具有自动对中的功能
圆锥孔定位
圆锥孔定位：顶尖、锥度心轴
工件定位形式
工件定位形式主要分为以下几种：
不完全定位
完全定位
欠定位 过定位
完全定位与不完全定位
如果在工序中，需对工件的六个自由度都进行限制，则称为
完全定位 如果某个自由度没有限制，但对加工不会产生影响，则称为 不完全定位
圆柱销又可分为长销和短销
圆孔定位——圆柱定位销
菱形销（削边销）
圆柱销与平面的组合定位
长销与小平面的组合
短销与大平面的组合
圆孔定位——圆柱定位销
圆孔定位——圆锥销
圆锥销：一般限制3个移动自由度
圆孔定位——心轴
心轴可分为：长圆柱心轴、短圆柱心轴、小锥度心度
外圆柱面定位——V形块