机床夹具设计-第二章-第2节-定位元件设计1、2
第二章工件装夹和机床夹具
第四节 工件在机床夹具中的定位
例2.在圆柱体上钻孔，保证孔尺寸及与外圆柱的同轴度。
第四节 工件在机床夹具中的定位
影响加工要求的自由度，必须限制；不影响加工要求
的自由度可限制，可不限制。
例及与3.图底示面，的在平一行工度件两上项铣要通求槽，。必为须保限证制尺Z寸, X6,0Y00.20mm
为保证尺寸30±0·1mm及槽侧面与B面的平行度，必须限制
第三节 专用机床夹具的组成及其分类
第三节 专用机床夹具的组成及其分类
2．夹紧元件或夹紧装置 夹紧工件，并使其在加工时在外 力作用下仍然保持工件在夹具中 正确位置的元件或装置称为夹紧 元件或夹紧装置。它一般由动力 装置（如气缸、油缸等）、中间 传力机构（如杠杆、螺纹传动副、 斜楔、凸轮等）和夹紧元件（如 卡爪、压板、压块等）组成。
X
,Leabharlann Z两个自由度，至于 Y 则可限制可不限制。
图1-12
第四节 工件在机床夹具中的定位
5.正确处理过定位： 1） 改变定位元件的结构避免过定位
如图示，把长圆柱销改成短圆柱销，即可避免了过定位。
第四节 工件在机床夹具中的定位
2. 去掉多余的定位支承，消除过定位
如图示，定位支承销3重复限制了Y 把定位支承销3撤消，
第二章 工件装夹与机床夹具
主要讲述内容： 第一节 基准的概念 第二节 工件的装夹方法 第三节 专用机床夹具的组成及其分类 第四节 工件在机床夹具中的定位 第五节 定位误差的分析与计算 第六节 工件的夹紧及夹紧装置 第七节 夹具设计的基本要求和步骤 第八节 夹具设计实例
第一节 基准的概念
一、基本概念： 1. 定位：
图1-7
第四节 工件在机床夹具中的定位
第二章 工件在夹具中的定位
Z
Y
X
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。
Z
Z
Y
Y
X X
a） b）
ox方向上没有原始尺寸要求， 因此沿这个方向移动的自由 度。可以不加限制，工件只 要限制五个自由度就够了。 图2-3
只有oz方向上有原始尺寸， 但要保 证此尺寸必须限制三个 自由度，即沿Z轴的移动和绕X 轴、Y轴的转动
“一面两销”的两圆柱销重复限制了沿 x 方向的移动自 由度，属于过定位。由于工件上两孔的孔心距和夹具上两销 的销心距均会有误差，因而会出现上图所示的相互干涉现象。
解决“一面两孔”的定位干涉问题的途径： (1)减小一个销的直径； (2)将一个销做成削边销。
3）定位心轴
主要用于盘套类零 件的定位。心轴定心精 度高，但装卸费时，有 时易损伤工件孔，多用 于定心精度要求高的情 况。定位时，工件楔紧 在心轴上，多用于车或 磨同轴度要求高的盘类 零件，小锥度心轴实际 上起不到定位的作用
2-1. 工件定位原理
(1)六点定位原理
一个自由的物体，它对三 个相互垂直的坐标系来说，有 六个活动可能性，其中三种是 移动，三种是转动。习惯上把 这种活动的可能性称为自由度， 因此空间任一自由物体共有六 个自由度。
图2-1 工件自由度示意图
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 六点定位原理。
AO AC AO2 AB
' 2
2 2
2
2
2
2
D2 b 1 D 2 min b Tlk Tlx 2 2 2 2 2 2
机床夹具定位机构的设计
z x 2次重复限制， 3次重复限制
V3
限制了：x z 限制了： x z 限制了： y z
xz
OO
' "
O ' A' sin
2
O " A" sin
TD 2 sin
2
0.707TD
2
Y 0.707 TD
3.以外圆在V形块上定位时的定位误差：
对于尺寸H1：
3.以外圆在V形块上定位时的定位误差：
对于尺寸H2：
3.以外圆在V形块上定位时的定位误差：
对于尺寸H3：
例 ：如图2.52加工通槽，已知d1= 250 0.021 、d2= 40 0.025 、两圆同 0 轴度0.02，保证对称度0.1、A= 34.80.17 ，分析计算定位误差。
三、单个典型表面 定位误差计算：
1. 以平面定位时的定位误差：
工件以平面定位时，定位基面的位置可以看成 是不变动的，因此基准位移误差为零，即工件以平 面定位时 Δ Y=0
例 如下图所示，以A 面定位加工φ 30H7孔，求加 工尺寸32±0.05mm的定位误差。
例：如图2.43两种方案铣平面，试分析定位误差。
小结
1、平面定位
支承钉 支承板
2、圆孔定位
圆柱销
圆锥销
心轴
3、外圆定位
V形块 4、圆锥孔定位
顶尖
组合定位中各定位元件限制 自由度分析
组合定位：
工件以两个或两个以上定位基准的定位， 称为组合定位。
一、判断准则
1）转动不变 2）移动
若不重复，则不变
若重复，则重新判断 ① 根据限制自由度的多少，选定首参和次参 ② 首参不变 ③ 移动次参，看工件能否转动。若工件不能转 动，则该移动不能转换；若工件能转动，则该移 动转换为转动。
机床夹具设计-第二章-第2节-定位元件设计1、2
性分布特点。
一个较大的粗基准平面与定位支承平面接触时，必为随机分布的三个点，定位不稳定。
为了控制这三个定位点的位置，通常要采用呈点接触的定位元件，如支承钉（见图ｂ），以获得较满意的固定定位点。
粗基准平面定位常用的定位元件有支承钉、可调支承和浮动支承。
ａ）Ｂ型（球头）支承钉ｂ）Ｃ型（齿纹）支承钉ｃ）Ａ型（平头）支承钉）可换支承钉a)）可调支承浮动支承的特点是增加与定位工件的接触点，而不发生过定位。
使用浮动支承可提高工件的定位刚度。
ａ）摆动式浮动支承ｂ）移动式浮动支承ｃ）球形浮动支承ａ）Ａ型光面支承板：用于垂直布置的定位场合ｂ）Ｂ型带斜槽支承板：用于水平布置的定位场合2)支承钉直接在夹具体的一个平面上定位ｂ）、ｃ）非标准支承板、设计示例图所示为开合螺母的零件简图，使用夹具加工螺纹Tr44×12至图样要求。
工件的主要定位基准为B平面，限制自由度（图中定位符号见附表1）；第二定位基准为A平面，限制自由度；第三定位基准为C平面，限制自由度。
、辅助支承的应用图ａ所示为已标准化的自动调节支承（JB/T8026.7-1999由弹簧3的作用自动与工件保持接触，锁紧顶销2即可起支撑作用。
装夹工件时，要注意上述操作步骤。
如图b所示，工件在支承板、定位销、菱形销上定位、铣削下端由辅助支承支撑。
辅助支承由斜楔作用，保持自锁。
新课小结（10分钟）：、粗基准平面定位常用的定位元件、精基准平面定位常用的定位元件作业布置：定位销是多个定位基准定位中最常用的定位元件之一，在以孔作为第二定位基准、第三定位基准时使用。
a所示为圆形A型固定式定位销(JB/T8014.2-1999)，可限制工件的两个自ａ）圆形可换定位销ｂ）菱形可换定位销（５）定位插销图所示为定位插销(JB/T8015-1999)的结构。
A型定位插销可限制工件的型定位插销则限制工件的一个自由度。
定位插销常用于不便装卸的部位和工件，以被加工孔作为定位基准的定位中。
机床夹具设计 第二章 第1节 工件定位的基本原理1、2
2．定位的实质就是使同一批工件在夹具中占有正确的加工位置讨论题：定位与夹紧的关系是什么？基准的概念基准：零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的要素(点、线、面)。
3．定位基准：是定位设计的一个关键问题是制订工艺规程的依据4．自由度：任何一个自由刚体，在空间均有六个自由度，即沿空间坐标轴X、Y、Z三个方向的移动和绕此三坐标轴的转动。
由刚体运动学可知，一个自由刚体，在空间有且仅有六个自由度。
工件在空间的位置是任意的，即它既能沿Ox、Oy、Oz三个坐标轴移动，称为移动自由度，分别表为；又能绕Ox、Oy、Oz三个坐标轴转动，称为转动自由度，分别表示为。
图 2.2 工件自由工件定位的实质就是限制工件的自由度5．六点定则工件定位时，用合理分布的六个支承点与工件的定位基准相接触来限制工件的六个自由度，使工件的位置完全确定，称为“六点定则”在与机床工作台面平行的平面上“合理”布置三个支承钉与工件底面接触，限制了三个自由度，在与机床进给方向平行的平面上“合理”布置两个支承钉与工件侧面接触，限制了两个自由度，综合结果：限制了五个自由度。
[例2.2]如图2.4所示在工件上铣槽，保证槽在三个方向上的位置要求，试确定定位方案。
①分析满足加工要求必须限制的自由度，也简称理限。
保证槽的上下位置要求：必须限制保证槽的左右位置要求：必须限制保证槽的前后位置要求：必须限制综合结果：必须限制六个自由度。
②用定位元件来限制理论上应该限制的自由度。
用长V形块与工件外圆面接触限制；用定位支承钉与工件端面接触限制；用定位销与工件槽面接触限制；综合结果：限制了。
注意问题：1) 定位元件限制自由度的作用表示它与工件定位面接触，一旦脱离接触就失去限制自由度的作用。
六点定则1．六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。
2．平面几何体的定位3．圆柱几何体的定位件以外圆定位，最常见的定位元件有V形架、半圆弧定位等装置。
第2章 工件的定位和机床夹具
定位心轴
轮加工。
主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿
圆柱心轴 图a为间隙配合圆柱心轴，其定位精度不高，但装卸工件较方便； 图b为过盈配合圆柱心轴，常用于对定心精度要求高的场合； 图c为花键心轴，用于以花键孔为定位基准的场合。当工件孔的长径 比L/D>1时，工作部分可略带锥度。 短圆柱心轴限制工件两个自由度，长圆柱心轴限制工件的四个自由度
支承板：用于精基准，工件重，较大平面支承，相当2个支承点
固定式V形块
图a用于较短的精基准定位； 图b用于较长的粗基准(或门路轴)定位； 图c用于两段精基准面相距较远的场合； 图d中的V形块是在铸铁底座上镶淬火钢垫而成， 用于定位基准直径与长度较大的场合。
活动V形块应用实例
活动式V形块限制工件在Y方向上的移动自由度。 它除定位外，还兼有夹紧作用。
垂直度
长柱销限制 X、X、Z、 Z四个自由 度
Φ8
Z O Y
0.08 14±0.1
A
3.2
中心线 位置
X
A
基准重合原 则选基准孔 基准重合原 则选基准面
小端面限 制Y自由度 靠销限制 Y自由度
需进行定位 误差计算
图2-48 需保证的工序尺寸
夹具设计举例
(2) 确定导向装置。 采用快换钻套，用固定钻模板支撑钻套。
(1) 应标注的尺寸及配合
① 工件与定位元件的联系尺寸； ② 夹具与刀具的联系尺寸； ③ 夹具与机床的联系尺寸； ④ 夹具内部的配合尺寸； ⑤ 夹具的外廓尺寸。
(2) 应标注的技术条件
① 定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的位置要求； ② 定位元件与连接元件间的位置要求； ③ 对刀元件与连接元件间的位置要求； ④ 定位元件与导引元件的位置要求。
第二章：机床夹具的定位原理和定位元件
机械工程系
判断工件在某一方向的自由度是 否被限制，唯一的标准是看同一批 工件先后定位后，在该方向上的位 置是否一致。
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机械工程系 二、定位方式 1.完全定位 工件的六个自由度完全被限制的定位称为
完全定位。
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❖ 2.不完全定位 按加工要求，允许有一个或几 个自由度不被限制的定位称为不完全定位。
❖ ⑤限制了理论上应该限制的自由度，使一批工件定 位位置一致。
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三、定位元件
布置原则
(1) 一平面上布置的三个定位支承钉应相互 远离，且不能共线；
(2) 窄长面上布置的二个定位支承钉应相互
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4、辅助支撑 生产中,由于工件形状以及加紧力、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.为了 提高工件的安装刚性和稳定性,常需要设置辅助支撑.用来提 高工件的装夹刚度和稳定性,不起定位作用.常见的有螺旋式 辅助支撑、自定位辅助支撑、推引式辅助支撑、弹簧自引 式气动锁紧辅助支撑。
❖
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❖ 3.欠定位 按工序的加工要求，工件应该限制的自由 度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工件定 位方案时，欠定位时绝对不允许的。
❖ 4.过定位 工件的同一自由度被二个或二个以上的支 撑点重复限制的定位，称为过定位或重复定位。如 图 为减少或消除重复定位造成的不良后果，可采取以 下措施：1提高工件和夹具有关表面的位置精度；2 改变定位装置结构。
第二章机床夹具设计 共235页PPT文档
的不定度，才可满足该工序的加工精度要求 。
24
二、根据加工精度要求，确定工件必须限制 的自由度数目
【例1 】在球面上加工平面：如下图
应限制
Z 3.2
φS
Y
X
25
【例2 】球面上加工不通孔：如图2-8 应限制
图2-8
26
【例3 】铣平面，如图2-9 应限制
z h±△h x
y 图2-9 铣平面
27
【例4 】车光轴，如图2-10 应限制
x 图2-10 车光轴
z y φD
28
【例5 】铣沟槽 b由铣刀保证，如图2-11
应限制
b：由刀具保证
L：
h：
29
【例6 】铣不通槽 如图2-12 应限制
30
（三）定位元件限制工件自由度
64
部分定位可能有两种情况：
1）由于工件结构特点，不必限制所有自由度
不必限制绕自身回转轴线或球心的自由度！
65
2）由于加工精度要求，不必限制所有自由度
66
3、欠定位
B
Z Y
X
B
a）
b）
欠定位示例
67
4、过定位
1）如果工件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。因为合 理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强 工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。
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：Z
故 定位性质：为完全定位。
62
2、部分定位（不完全定位）
第二章 2.1工件的定位和定位元件
§2-1
基准的概念
加工表面为孔，要求其中心线与 A面垂直，并与B、C面有尺寸要 求，因此表面A、B、C均为本工 序的工序基准。
工序基准
工序图上用来确定本工序加工表面的尺寸和位置时所依据的基准。
§2-1
基准的概念
定位基准
加工时使工件在 机床或夹具上占 有正确位置所依 据的基准。
*定位夹紧
定位+夹紧=装夹
为满足上述要求工件的装夹方法有 找正装夹法和
专用机床夹具装夹法两种
§2-2
工件的装夹方法
一、找正装夹法 (1) 直接找正装夹
以工件的实际表面作为定位 的依据，用找正工具（如划 针、指示表）找正工件的正 确位置以实现定位，然后将 工件装夹的方法，称为直接 找正装夹。
二、专用机床夹具的分类
1）专用夹具：针对某一道工序要求专门设计的夹具。 特点：定位准确，拆装方便，效率高，加工质量好， 适于产品相对稳定，生产量大的情况。例图2-7 2）组合夹具：由夹具标准件组合而成。可根据零件加 工工序的需要拼装。用于单件、小批量生产。例图2-9 3）成组夹具：适于一组零件加工的夹具。一般是同类 零件，经调整（如更换、增加元件）可用来定位、夹 紧一组零件。例图2-10 4）随行夹具：工件在随行夹具上由运输装置输送到各 机床，并在机床夹具或工作台上进行定位夹紧。
B球头 用于支承 粗基准面
C齿纹 用于侧面支承 /增大摩擦力
§ 2-4 工件在夹具中的定位
（一）工件以平面定位时常用的定位元件
（2）支承板（用于光面）
限制2个自由度（1移动/1转动），同一平面 两个支承板限制3个（1移动/2转动）
A平面沉头 切屑不易清除； 用于侧面、顶面的定位 B斜凹槽 切屑易清除； 用于底面的定位
《机床夹具设计》课件(2)
工件定位时，用合理
分布的六个支承点与工 件的定位基准相接触来 限制工件的六个自由度， 使工件的位置完全确定， 称为“六点定则”。六 点定则是工件定位的基 本法则，用于实际生产 时，起支承作用的是一 定形状的几何体，这些 用来限制工件自由度的 几何体就是定位元件。
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9
2.2 定位原理 2、定位点分布规律
如车削细长轴时，工件装夹在两顶尖间，已经限制了所 必须限制的五个自由度（除了绕其轴线旋转的自由度以外）， 但为了增加工件的刚性，常采用跟刀架，这就重复限制了除 工件轴线方向以外的两个移动自由度，出现了过定位现象。 此时应仔细调整跟刀架，使它的中心尽量与顶尖的中心一致。
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32
跟刀 架
2.4 欠定位与过定位
➢ 工序基准: 在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,称为工序基准。
➢ 定位基准: 在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。
➢ 测量基准: 在加工中或加工后测量工件形状、位置和尺寸误差时
所采用的基准，称为测量基准。
➢ 装配基准: 在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采
b、c）可以沿Y轴移动；
d）可以沿Y轴移动和旋转； e）可以沿X、Y轴移动，绕Z轴旋转
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2.4 欠定位与过定位
1、欠定位：应该限制的自由度 而没有限制 。
2、过定位：有重复限制的自由 度。
不正确的 定位形式
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2.4 欠定位与过定位 欠定位实例
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《机床夹具设计》课件
第二部分 工件在夹具中的定位
2020/7/1
第二章机床夹具设计基础1.1
欠定位与过定位
•欠定位——应该消除的自由度没有 消除，不允许。 •过定位——几个支承点重复限制某个 自由度，一般不允许，应用是有条件的。
正确处理过定位
•提高工件定位表面与定位元件之间的 位置精度； •改变定位元件的结构。
正确配置支承点
•一般按三、二、一布置。 •主要定位表面受力面积越大越好。
二、定位方法及定位元件 工件上的定位基准面与相应的定位元件合称为定位副。 定位方案的确定
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。定位与 夹紧在夹具设计中是两个非常重要的概念,两者既有 紧密联系,缺一不可,但在概念上又有严格区别: 定 位的作用是确定工件在夹具中相对于刀具处于一个 正确的加工位置,而夹紧的作用是保证工件在加工过 程中始终保持由定位所确定的正确加工位置, 夹紧 不能代替定位
（一）工件以平面定位
1、定位方式
根据平面所限制自由度的数目分为三种：
主要支承面
导向支承面 止推支承面
限制工件的三个自由度的定位平面，常用于精度比较高 的工件定位表面。
限制工件的两个自由度的定位平面，常做成窄长面。 限制一个自由度的平面，为了确保定位准确，往往将 平面面积作的尽可能小。
2、定位元件 常用支承钉和支承板作定位元件；定位基准为平面本身。
3、工件定位中的几种情况 1）完全定位 指工件的六个自由度全部被限制。
2）不完全定位 根据加工要求，并不需要限制工件的全部自由度。
在车床上加工轴的通孔，使用三爪卡盘夹外圆，限制工件的4个自由度，采 用四点定位可以满足加工要求。
工件在平面磨床上采用电磁工作台装夹磨平面，且只有厚度及平行度要求， 故只用三点定位。
Z
限制3个 自由度 X Y X a）
机床夹具设计第二节——常用定位元件
2. 定位套筒 1）圆柱面定位套 a. 整体式 与工件之间有间隙，定心精度 不高,用于小型工件。（图6-9） b. 剖分式 为无间隙配合，接触面积大， 定位误差小，用于中、大型工件。 （图6-9） 消除自由度数视与工件接触长短而定。
图6-9
返回
2）锥套（图6-9） 与工件接触为一圆环，消除三个移动 自由度。 3）半圆定位套 装卸工件方便，消除自由度数视与工 件接触长短而定。
1.固定式: （图6-7）
2.可换式:（6-7）
3.组合式定位销： 4.削边销：（图6－8） 5.锥销：（图6－8）
6-7
返回
（二） 定位心轴 相对而言，定心精度高，装卸工件方便， 但轴向误差较大（图6-6），圆柱心轴 限 制4点，锥度心轴 限制5点。 采用间隙配合工件装卸方便（图6-6）， 但定心精度低。 而过盈配合（图6-6）定心精度高，工件 装卸不方便。
6-6
返回
（三）小锥度心轴 定位时工件楔紧在心轴上再Lk长度上工件与心轴 产生过盈配合，加工时靠过盈配合带动工件。
l
锥度 K
Dd l
通常取 K 1 / 5000 ～1 / 1000
小锥度心轴的优点： 1.消除了工件与心轴的配合间隙，提高了 定心定位精度． ２.装卸工件方便（敲击），定位元件结构 简单 ３.靠过盈带动工件，不需另外夹紧，又可 避免工件在心轴上定位时的倾斜
（四） 自动定心机构 三爪卡盘；弹性心轴（图）靠压紧 锥套使弹性套变大胀紧工件； 液性 塑料心轴（图）靠挤压液体塑料使 薄壁套变形挤紧工件; 碟形弹性心轴 靠碟形弹簧胀紧工件。
返回
三、 工件以外圆定位
1. V形块 1)V形块的形式 a 短V形块：限制工件2个自由度。 （图6-10） b 长V形块 ：限制工件4个自由度。 （图6-10）
机床夹具设计_夹具组成和定位元件
作 用
(3)可扩大机床的使用范围
(4)可以减轻劳动强度，保证安全生产
L±δ 1
1
2
3
4
5
夹
具
6
的
7
组
成
工件
图6.1 钻床夹具 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
机 床 夹 具 的 组 成
3.1.2.2 夹具的组成
(1)定位元件：与工件的定位基准相接触，确定工件在夹
图示是几种常用的圆柱型定位销。
图(a)、(c) 固定式定位销，结构简单，采用H7/r6与 定 夹具体直接配合；
位
元 图(b)、(d) 带村套的可换式定位销，用于大批量生产;
件
图 (e) 可换的支承垫圈销，用于凸肩端面易磨损的场 合，可以在销子未装入之前，将垫圈支承面与其它 支承面磨成同一平面。
(b)
专用夹具是专门为某工件的某工序设计和制造的专用夹具,
机 其结构简单、紧凑、操作迅速方便，专用夹具适用于产品固定 床 的成批或大量生产中。
夹 具
3.1.2
夹具的作用和组成夹具组成.wmv
的 下面以钻床夹具和铣床夹具为例进行分析。
分 3.1.2.1 夹具的作用
类 (1)可以缩短辅助时间，提高劳动生产率
及 (2)易于保证加工精度的稳定
定 服了不易清屑的缺点，但结构不紧凑；
位 元 件
(c) 斜糟式支承板，在支承面上开两个斜糟为固定螺钉用，使 清屑容易又结构紧凑。
不论采用支承钉或支承板作为定位元件，装人夹具体后，
为使各支承面在一个水平面内，应再修磨一次。
(a)
定
位
元
(b)
件
夹具基本元件的设计.
2.1 定位元件的设计
图2-30
A型小定位销
2.1 定位元件的设计
图2-31 B型小定位销
2.1 定位元件的设计
图2-32
A型定位销
2.1 定位元件的设计
图2-33
B型定位销
(2)可换式定位销 可换式定位销也分为A型和B型两种结构形式。
2.1 定位元件的设计
图2-34 A型可换定位销
2.1 定位元件的设计
布置的支承钉、呈线性布置的支承板或大平面体等作为定位基准。 以平面作为定位基准，还分为粗基准定位和精基准定位两种情况。 粗基准一般是指尚未加工的铸造件、锻造件或焊接件等毛坯体； 精基准是指已加工过的工件表面。对粗基准定位和精基准定位两 种情况应设计不同的定位元件。 1.粗基准平面定位元件
2.1 定位元件的设计
图2-4
平头支承钉实体模型
2.1 定位元件的设计
图2-5 绘制方格轮廓曲线
2.1 定位元件的设计
图2-6
齿纹支承钉
(3)圆柱头调节支承钉的设计 可参照《机床夹具零件及部件 圆
2.1 定位元件的设计
柱头调节支承》(JB/T 8026.3—1999)，仍采用上面的方法进行设计。
图2-7
圆柱头调节支承钉实体造型和工程图
第2单元 夹具基本元件的设计
2.1 定位元件的设计
2.2 导向元件的设计 2.3 夹紧元件的设计 2.4 紧固元件的设计 2.5 夹具体的设计
2.1 定位元件的设计
2.1.1 以平面定位的定位元件设计 在装备制造中，多数工件都是以平面作为主要定位基准，如机座、 箱体、支架、圆盘等。以平面定位的定位元件通常采用呈三角形
粗基准平面的定位通常采用两种形式，即固定式支承钉和可调节 支承钉。前者是将其安装到夹具体上固定不动，后者则是在轴线 方向上设计成可调节移动后再固定形式。无论是固定式或可调节
汽车制造工艺学课件——第2章 工件的装夹和机床夹具
§2-6 工件的夹紧和夹紧装置
二、夹紧力的确定 1、夹紧力作用点的选择原则 （1）夹紧力的作用点应正对定位元件或作用在定位元件所形成
的支承面内 （2）夹紧力的作用点应位于工件刚性较强的部位上。 （3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。
§2-6 工件的夹紧和夹紧装置
2、夹紧力作用方向的选择原则 （1）夹紧力的作用方向应垂直
体现假想的定位基准的表面。
※ 用未经加工过的表面作为定位基准，称为粗基准。 ※ 用已加工过的表面作为定位基准，称为精基准。
§2-1 基准的概念
3、测量基准
测量基准 用来确定被测量尺寸、形 状和位置的基准。 测量基面 实际存在的测量基准的表 面亦称为测量基面。
※ 测量基准可以实际存在，也可以是假想，假想基准一
§2-6 工件的夹紧和夹紧装置
二、常用的典型夹紧机构 不论何种动力源，一切外加作用力都要转换成夹紧力。 1、螺旋夹紧机构 采用螺旋夹紧或与其他元件 组合夹紧工件的机构。 （1）单螺旋夹紧机构 结构简单，容易制造。自锁性好， 夹紧力大，夹紧行程较大。 手动机床夹具中应用较多。
螺旋夹紧力的计算公式
PL Q r 'tg 1 r平均 tg (a 2 )
于主要定位基面
（2）夹紧力的作用方向应与工 件刚度最大的方向一致。
（3）夹紧力方向应尽量与切削
力、重力等力的方向一 致。
§2-6 工件的夹紧和夹紧装置
3、夹紧力大小的估算 1）在静力平衡条件下，求出理论夹紧力，再乘以安全系数K 。 2）如FJ实=K×FJ理通常情况下， 一般粗加工：K=2.5~3， 精加工： K=1.5~2.5 当夹紧力与切削力方向相反时：K=2.5~3。
第一类自由度 为保证加工要求应限制 的自由度。
机床夹具设计思考题与习题参考答案
机床夹具设计思考题与习题参考答案《机床夹具设计》思考题与习题参考答案（仅说明解答要点，供使⽤者参考）第1章1-1 在机械加⼯中，机床夹具能起到哪些作⽤？有哪些局限性？（参见第1章之1.2.1）机床夹具在机械加⼯中起着⼗分重要的作⽤，归纳起来，主要表现在以下⼏⽅⾯：⑴缩短辅助时间，提⾼劳动⽣产率，降低加⼯成本。
⑵保证加⼯精度，稳定加⼯质量。
⑶降低对⼯⼈的技术要求，减轻⼯⼈的劳动强度，保证安全⽣产。
⑷扩⼤机床的⼯艺范围，实现“⼀机多能”。
⑸在⾃动化⽣产和流⽔线⽣产中，便于平衡⽣产节拍。
不过，机床夹具的作⽤也存在⼀定的局限性：⑴专⽤机床夹具的设计制造周期长。
⑵对⽑坯质量要求较⾼。
⑶专⽤机床夹具主要适⽤于⽣产批量较⼤、产品品种相对稳定的场合。
1-2 机床夹具通常由哪些部分组成？各组成部分功能如何？（参见第1章之1.2.3）虽然机床夹具的种类繁多，但它们的⼯作原理基本上是相同的。
将各类夹具中，作⽤相同的结构或元件加以概括，可得出夹具⼀般所共有的以下⼏个组成部分，这些组成部分既相互独⽴⼜相互联系。
⑴定位⽀承元件。
定位⽀承元件的作⽤是确定⼯件在夹具中的正确位置并⽀承⼯件，是夹具的主要功能元件之⼀。
定位⽀承元件的定位精度直接影响⼯件加⼯的精度。
⑵夹紧装置。
夹紧元件的作⽤是将⼯件压紧夹牢，并保证在加⼯过程中⼯件的正确位置不变。
⑶连接定向元件。
这种元件⽤于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、⼯作台或导轨的相互位置。
⑷对⼑元件或导向元件。
这些元件的作⽤是保证⼯件加⼯表⾯与⼑具之间的正确位置。
⽤于确定⼑具在加⼯前正确位置的元件称为对⼑元件；⽤于确定⼑具位置并引导⼑具进⾏加⼯的元件称为导向元件。
⑸其它装置或元件。
根据加⼯需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、⼯件顶出机构、电动扳⼿和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。
⑹夹具体。
夹具体是夹具的基体⾻架，⽤来配置、安装各夹具元件使之组成⼀整体。
上述各组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。
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粗基准平面通常
是指经过清理的锻、铸
毛坯工件的平面。
其表
面较粗糙，且有较大的
平面度误差。
粗基准平
面定位的特点如右图
所示。
图ａ所示为粗基
准平面定位点的随机
性分布特点。
一个较大的粗基准平面与定位支承平面接触时，必为随机分布的三个点，定位不稳定。
为了控制这三个定位点的位置，通常要采用呈点接触的定位元件，如支承钉（见图ｂ），以获得较满意的固定定位点。
粗基准平面定位常用的定位元件有支承钉、可调支承和浮动支承。
1）支承钉
ａ）Ｂ型（球头）支承钉
ｂ）Ｃ型（齿纹）支承钉
ｃ）Ａ型（平头）支承钉
2）可换支承钉
ａ）具有两种定位面的可换支承钉
ｂ）磨损后可更换支承钉
用于批量较大的生产中，可以降低夹具成本
3）可调支承可调支承的定位点是可调整的。
a)调节支承
(JB/T8026.4-1999
)
b) 圆柱头调节承
(JB/T8026.3-1999)
c) 六角头支承
(JB/T8026.1-1999)
4）可调支承
浮动支承的特点是增加与定位工件的接触点，而不发生过定位。
使用浮动支承可提高工件的定位刚度。
ａ）摆动式浮动支承
ｂ）移动式浮动支承
ｃ）球形浮动支承
3、工件以精基准平面定位
工件的基准平面经切削加工后，可直接放在平面上定位。
经过刮削、精铣、磨削的平面具有较小的表面粗糙度值和平面度误差，可获得较精确的定位。
常用的定位元件有支承板和平头支承钉等，这类是呈面接触的定位元件。
1)支承板
ａ）Ａ型光面支承板：用于垂直布置的定位场合
ｂ）Ｂ型带斜槽支承板：用于水平布置的定位场合
2)支承钉
图所示为平头（Ａ型）支承钉，其定位面经过磨削。
Ａ型支承钉主要规格与Ｂ型、Ｃ型支承钉相同。
3)其他定位方法和元件
ａ）直接在夹具体的一个平面上定位
ｂ）、ｃ）非标准支承板
3、设计示例
图所示为开合螺母的零件简图，使用夹具加工螺纹Tr44×12至图样要求。
工件的主要定位基准为B平面，限制自由度
（图中定位符号见附表1）；第二定位基准为A平面，限制自由度；第三定位基准为C平面，限制自由度。
4、辅助支承的应用
在加工大型机体和箱体零件时，为了克服因支承面的不足而引起的变形和振动，通常需要考虑提高工件的定位刚度。
在加工刚度较低的零件时，也要注意定位刚度的问题。
提高工件定位刚度常用的方法是采用辅助支承，以减小工件的变形和振动。
辅助支承不限制工件自由度，设计时要注意辅助支承与定位支承的区别。
辅助支承只起支撑作用，使用完毕需将其放松，待工件重新定位后再支撑。
图ａ所示为已标准化的自动调节支承（JB/T8026.7-1999）。
工件定位后，支承1由弹簧3的作用自动与工件保持接触，锁紧顶销2即可起支撑作用。
装夹工件时，要注意上述操作步骤。
如图b所示，工件在支承板、定位销、菱形销上定位、铣削A平面，其下端由辅助支承支撑。
辅助支承由斜楔作用，保持自锁。
新课小结（10分钟）：
1、粗基准平面定位常用的定位元件
2、精基准平面定位常用的定位元件
作业布置：
课题名称：定位元件设计2
课型：新授课教学方法：讲授、讨论所需学时：2教具：无
教学目的：
1、掌握工件以圆柱孔定位方法
2、掌握工件以外圆柱面定位方法
3、培养学生分析问题解决问题的能力
教学重点与难点：重点：工件以圆柱孔定位及工件以外圆柱面定位方法难点：工件以圆柱孔定位及工件以外圆柱面定位方法
教学过程及内容：考勤、组织教学（3分钟）：点名考勤、稳定学生情绪、宣布上课；
导入新课：以复习提问的方式导入新课（10分钟）；
讲授新课：（60分钟）
二、工件以圆柱孔定位
1、工件以圆柱孔定位的特点
通常，工件以圆柱孔定位是一种中心定位，即定位面为圆柱孔表面，定位基准为圆柱中心轴线。
工件中心定位的方法是用定位轴、定位销、定位插销和心轴等与孔的配合实现的（见图ａ），故通常要求内孔基准面有较高的精度。
有时，采用自动定心定位。
粗基准内孔的定位很少采用。
图ｂ所示为铣削尾座底平面的定位方法，在毛坯孔的两端用顶尖支承，以保证镗孔工序的余量均匀。
圆柱孔定位的特点
ａ）精基准的中心定位示意图
ｂ）粗基准的中心定位示意图
2、工件以精基准孔定位
（1）定位轴
通常，定位轴为专用结构，其圆柱定位面可限制工件的四个自由度。
图所示为钻模所用定位轴的结构，图中2为中心定位部分，通常需最小间隙为0.005mm，直径公差带按设计确定；引导部分的倒角为15°；定位轴与夹具体连接，连接部分有多种结构。
钻模所用定位轴的结构
１—与夹具体的连接部分
２—中心定位部分
３—引导部分
４—夹紧部分
５—排屑槽
６—台阶定位面
（２）固定式定位销
定位销是多个定位基准定位中最常用的定位元件之一，在以孔作为第二定位基准、第三定位基准时使用。
图a所示为圆形A型固定式定位销(JB/T8014.2-1999)，可限制工件的两个自
由度。
图b所示为B型固定式菱形定位销，只能限制工件的一个自由度。
（３）小定位销
如图所示，小定位销（JB/T8014.1-1999）也分A型、B型两种。
主要参数 D为1~3mm，其功能与固定式定位销相同。
小定位销
(JB/T 8014.1-1999)
a) 圆形小定位销
b) 菱形小定位销
（４）可换定位销
ａ）圆形可换定位销ｂ）菱形可换定位销
（５）定位插销
图所示为定位插销(JB/T8015-1999)的结构。
A型定位插销可限制工件的两个自由度，B型定位插销则限制工件的一个自由度。
定位插销常用于不便装卸的部位和工件，以被加工孔作为定位基准的定位中。
其主要规格d为3ｍｍ，4ｍｍ，…，78ｍｍ。
d的公差带为f7。
a)圆形可换定位销
b)菱形可换定位销
（６）心轴
心轴常用于套类、盘类零件的车削、铣削、磨削和齿轮的加工中，以保证加工面对内孔的同轴度公差等精度要求。
心轴的结构较紧凑，心轴以柄部或中心孔作为连接表面与机床连接。
心轴的专用化程度很高，故许多企业都制订了有关心轴的企业标准，如外圆磨床、车床、滚齿机、插齿机、刨齿机、磨齿机等机床心轴的标准。
各类心轴示例
ａ）、ｃ）、ｄ）、ｅ）、ｆ）间隙配合定心ｂ）定心夹紧
三、工件以外圆柱面定位
1、工件以外圆柱面定位的特点
通常，工件以外圆柱面定位是一种中心定位。
工件的定位基准为中心
要素。
常用的定位元件有V形块、定位套等。
有时采用自动定心定位，如定心夹紧机构。
2、定位元件
1）V形块
Ｖ形块有多种结构，主要有长Ｖ形块、短Ｖ形块和活动Ｖ形块等，分别可实现四点、二点、一点定位。
Ｖ形块的特点是能实现较精确的中心定位，装卸工件方便，应用也很广泛。
Ｖ形块能用于粗基准或精基准的定位。
V形块两斜面间的夹角α，可选用60°、90°或120°，其中，90°夹角的V形块应用最广。
图所示为标准化的Ｖ形块(JB/T 8018.1-1999)。
V形块的材料用20钢，渗碳淬硬至58~64HRC。
V形块主要规格N为9mm，14mm，18mm，…，85mm。
V形块的中心高度T可按下式计算(α=90°)
T=H+0.707D-0.5N
式中 D--V形块理论圆直径(mm)；N--V形块开口尺寸(mm)；T--V形块理论圆的中心高度(mm)。
2）定位套
讨论：自由度如何限制？？
图所示为几种常用的定位套。
通常，定位套的圆柱面及端面为定位工作面。
图ａ所示为短定位套圆柱面；
图ｂ所示的长定位套圆柱面。