工件的定位夹紧与夹具设计
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第三章-工件在夹具中的夹紧
2．液压夹紧
液压夹紧是利用液压油为工作介质来传力的 一种装置。它与气动夹紧比较，具有夹紧力稳定、 吸收振动能力强等优点，但结构比较复杂、制造 成本高，因此适用于大量生产。液压夹紧的传动 系统与普通气压系统类似。
3、气-液组合夹紧
气-液组合夹紧的动力源为压缩空气，但要使用 特殊的增压器，比气动夹紧装置复杂。它的工作原理 如图所示，压缩空气进入气缸1的右腔，推动增压器 活塞3左移，活塞杆4随之在增压缸2内左移。因活塞 杆4的作用面积小，使增压缸2和工作缸5内的油压得 到增加，并推动工作缸中的活塞6上抬，将工件夹紧。
削扭矩M 将使工件绕中心旋转，当钻头的刃带进入切削时，
产生的钻削扭矩最大，此时应为工件夹紧的最不利情况。
2.按静力平衡原理列出平衡式并计算夹紧力W
由图可知，钻削扭矩M有使工件产生转动的趋势，这 需要由夹紧力W在夹紧点所产生的摩擦阻力矩及由钻削力P 和夹紧力W所产生的支承反力在工件和定位面间产生的摩 擦阻力矩相平衡，即有平衡式：
升角：是工件上受压面与旋转半径的法线行 程的夹角。从几何关系可知，它是由转轴中心O点 和偏心几何中心C点，分别与夹紧点的连线所形成 的夹角。
P
max
e r
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 αmax ≤ 1 + 2
1-圆偏心轮与工件处的摩擦角。 2-圆偏心轮与转轴处的摩擦角。 tgαmax ≤ tg e/r ≤ , 取μ=0.1~0.15,
M / Q/ l
/
QL Q/ l
M M/
Q/ Q L l
N N
H1
H2 F1
F2
W
W
Q// H2 F2 W H1
定位、夹紧、夹具设计步骤
因此，按照工件加工要求确定工件必须限制 的自由度数是工件定位中应解决的首要问题。
四、定位的分类
四、定位的分类 1、完全定位
大端面限制: X 方向的移动自由度 Y、Z的转动自由度 短销限制: Y、Z方向的移动自由度
防转销限制: X 方向转动自由度
四、定位的分类 1、完全定位 完全定位的概念: 六个自由度均被限制的定位方式称为完全定位。
夹紧和定位是两个概念
第六节：六点定位原则和定位基准的选择 一、六点定位原则：
一、六点定位原则：
六点定位原理 是指用六个适 当分布支承点来 分别限制工件的 六个自由度，从 而使工件在空间 得到确定定位的 方法。
六点定位原理的两点说明 1、六点支承点必须适当分布
三个支承点在一直线上， 没有限制三个自由度
四、定位的分类 3、过定位
重复限制: Y、Z 方向转动自由度
夹持较长卡盘相关于套筒限制: Y、Z方向的移动自由度 Y、Z的转动自由度
一夹一顶 夹持部分较长
顶尖限制: Y、Z 方向转动自由度
四、定位的分类 3、过定位的概念：
某一个自由度同时由多于一个的定位元件来 限制，这种定位方式称为过定位。
四、定位的分类 举一反三 考考你
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一、工件定位的概念： 定位 在加工前，先确定工件在工艺系统中的正确位置。
实际加工中，只要考虑作为设计基准的点、 线、面 是否在工艺系统中占有正确的位置。
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二、定位与夹紧： 夹紧 在加工过程中，为防止工件在切削力、重力、惯性 力等的作用下发生位移或振动，以免破坏工件定位。
（3）自位支承：定位支承点的位置随工件定 位基准位置变化而自动与之适应的定位元件， 称为自位支承。 自位支承一般只起一个定位支承点的作用。
第三章 工件的夹紧及夹紧装置(夹具设计)
2.偏心夹紧机构-夹紧特点 圆偏心夹紧机构结构简单，操作方便，动作迅
速，但自锁能力较差，增力比小，（取决于L/ρ的 比值）。常用在切削平稳且切削力不大的场合。
机械学院
第二节 基本夹紧机构
2.偏心夹紧机构-适用范围
几种常见偏心夹紧机构
机械学院
第二节 基本夹紧机构
3.螺旋夹紧机构-分类
直接夹紧式螺旋夹紧机构：拉紧式和压紧式 移动压板式螺旋夹紧机构：支点式和内嵌式 铰链压板式螺旋夹紧机构：遮盖式、杠杆式、翻转式、联动式 可拆卸压板式螺旋夹紧机构：直拆式和旋拆式
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移动式压板端面偏心轮夹紧机构
移动式压板端面偏心轮夹紧机构：主要由两个端面凸轮在不同的旋 转角度上产生的轴向位移来实现夹紧动作。它的结构简单、紧凑， 占用空间小，操作方便，但自锁性能差一些，因此，其夹紧行程受 到一定限制。
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转动式压板端面偏心轮夹紧机构
转动式压板端面偏心轮夹紧机构：主要由端面凸轮和滑动杆在转动 一定角度时产生的位移来实现夹紧动作。它的结构也比较简单，操 作方便，由于是利用杠杆原理进行夹紧，其夹紧力比较大，但占用 的空间要大一些。
夹紧力作用点的选择
2)作用在工件刚度高的部位
机械学院
第一节 夹紧机构原理
3.确定夹紧力的基本原则
夹紧力的作用点与工件变形 a）工件底面产生夹紧变形 b）改进方案
机械学院
第一节 夹紧机构原理
3.确定夹紧力的基本原则
夹紧力作用点的选择
3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件 切削部位的刚度和抗振性。
机械学院
第二节 基本夹紧机构
6.斜楔夹紧机构-适用范围
斜楔夹紧装置常用在尺寸公差较小的夹紧装置中，主要用 于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。
速，但自锁能力较差，增力比小，（取决于L/ρ的 比值）。常用在切削平稳且切削力不大的场合。
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第二节 基本夹紧机构
2.偏心夹紧机构-适用范围
几种常见偏心夹紧机构
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第二节 基本夹紧机构
3.螺旋夹紧机构-分类
直接夹紧式螺旋夹紧机构：拉紧式和压紧式 移动压板式螺旋夹紧机构：支点式和内嵌式 铰链压板式螺旋夹紧机构：遮盖式、杠杆式、翻转式、联动式 可拆卸压板式螺旋夹紧机构：直拆式和旋拆式
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移动式压板端面偏心轮夹紧机构
移动式压板端面偏心轮夹紧机构：主要由两个端面凸轮在不同的旋 转角度上产生的轴向位移来实现夹紧动作。它的结构简单、紧凑， 占用空间小，操作方便，但自锁性能差一些，因此，其夹紧行程受 到一定限制。
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转动式压板端面偏心轮夹紧机构
转动式压板端面偏心轮夹紧机构：主要由端面凸轮和滑动杆在转动 一定角度时产生的位移来实现夹紧动作。它的结构也比较简单，操 作方便，由于是利用杠杆原理进行夹紧，其夹紧力比较大，但占用 的空间要大一些。
夹紧力作用点的选择
2)作用在工件刚度高的部位
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第一节 夹紧机构原理
3.确定夹紧力的基本原则
夹紧力的作用点与工件变形 a）工件底面产生夹紧变形 b）改进方案
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第一节 夹紧机构原理
3.确定夹紧力的基本原则
夹紧力作用点的选择
3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件 切削部位的刚度和抗振性。
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第二节 基本夹紧机构
6.斜楔夹紧机构-适用范围
斜楔夹紧装置常用在尺寸公差较小的夹紧装置中，主要用 于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。
工件的装夹和夹具
B
Omax
O Omin
D
+TD 0
A
d
0 -Td
轴最细，孔最大
3） 当定位孔与心轴(或定位销)任意边接触时（心轴垂直放置）时。
ΔH3
=2 (Rmax-r1min)+rmax-rmin；
= Dmax-d1min+Td/2=TD+Td1+Δmin+Td/2
轴最细，内孔最 大，外圆最大
正确位置
b
轴最细，孔最大 ，外圆最小
1）、在长方体工件上铣通槽
2）、在长方体工件上铣不通槽
Z O
X Y
应 该限制 五个 自由度： Y; Z; X; Y; Z;
不完全定位
应该 限制六个自由度 ： X ;Y;Z; X ;Y;Z;
完全定位
3）、在球面上铣平面
4）、在车床上车外圆
Z O
X Y
应该限制一个自由度： Z
不完全定位
应该 限制四个自由度： Y ; Z ;Y ; Z ;
b)
Y;Z
Y;Z
c)
顶尖限制:
X Y、Z 方向转动自由度
4）连杆加工
Z X
Z X
X Y b） Z
X
X Y
Z X
b1）
X Y
X Y
b2） 图2-23b 过定位示例分析
b3）
5）圆柱件钻孔
Z
X
X Y c） X
X
Z X
X
Y
Z
c’）
Y c1）
图2-23c 过定位示例分析
六、 定位误差
1. 定位误差的概念
工序尺寸方向与接触点和销子中心连线方向相同，则其定
机械制造工艺学——工件的装夹及夹具设计
项合并使用，即： δ装夹+δ对定<= 2T/3
特点：易于保证定位精度，装夹所用时间短夹具装夹过程
（二）夹具装夹误差 因采用夹具装夹，而造成加工表面的尺寸、
位置误差称为夹具装夹误差。 夹具装夹误差由三个方面的误差组成：
工件装夹误差δ装夹
对定误差δ对定
过程误差δ过程
（1）工件装夹误差δ装夹：与工件在夹具中装 夹有关的加工误差。
包括：定位误差δ定位： 工件在夹具中定位不准确所造成的加工误差。
夹紧误差δ夹紧：夹紧时，因工件或夹具 变形所造成的加工误差。
（2）对定误差δ对定：与夹具相对于刀具及 切削成形运动有关的加工误差。
包括：对刀误差δ对刀：夹具相对于刀具位 置有关的加工误差。
夹具位置误差δ位置：夹具相对成形运动 位置有关的加工误差。
（一）直接装夹：工件定位基准面与机 床上的装夹面紧密帖合而定位，进而夹 紧的装夹方式称为直接装夹。
（二）找正装夹：以工件的有关表面或专 门划出的线痕作为定位的依据，然后夹 紧工件的装夹方式称为找正装夹。
（三）夹具装夹：先根据工件某一工序的加工 要求设计、制造夹具，工件定位基准面与夹 具上的定位面紧密帖合而定位，然后夹紧的 装夹方式称为夹具装夹。
第二章 工件的装夹及夹具设计 2-1 概述
一、装夹的概念 装夹：将工件在机床或夹具上定位、夹紧的
过程称为装夹。 定位：工件在机床或夹具上占据正确位置
的过程称为定位。 夹紧：为保持工件的正确定位而将工件夹
牢的过程称为夹紧。
工件夹紧时可以 先定位，后夹紧 也可以 定位和夹紧同时进行
二、装夹的方法：共有三种
（3）过程误差δ过程：与加工过程中一些因 素有关的加工误差。
加工误差不等式：为了得到合格产品，上述 各项误差之和应小于等于公差T，即：
六点定位原理
XZXZ
一个长定位套
XZ
XZXZX Z X Z
典型定位元件得定位分析
定位情 况
锥
圆顶
尖
锥
和 锥
图示
度
孔心
轴
限制的
自由度
固定顶尖
XYZ
浮动顶尖
锥度心轴
YZ
XY ZY Z
定位原理分析例一
解:定位分析 :
心轴得大端面限制得自由度为:
Y 、X 、Z
心轴得长銷限制得自由度为:
X 、Y 、X 、Y
支承板定位,限制工件得三个自由度: Y 、X (、保Z 证各孔
得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
小孔得位置尺寸H); 削边销定位,限制一个自由度: X(保证工件二小孔与大
孔中心得对称位置尺寸A)。
属于完全定位,且能保证工件得加工精度要求,方案正确。
未受约束得刚体,在空间得位置就是不确定得,它具有六
个自由度:
X
、Y
、Z
、X
、Y
、Z。为使刚体在空间具有确定得
位置,就必须限制其六个自由度。
定位就就是用各种形状不同得定位元件,来限制工件得
自由度。
六点定位原理:用六个支承点分别限制工件得六个自由
度从而使工件在夹具中得到正确加工位置得方法称为六点定 位原理、
过定位一般就是不允许得。
过定位分析
、Z X
X
Y
Z
a）
X
X Y
a2）
Z X
X Y
Z X
a1）
X Y
a3）
过定位
消除过定位及其干涉得途径:
1、 改变定位元件结构,消除对自由度得重复 限制,如长销改成短销;
工件在夹具中的定位与夹紧
1）选择不加工面为粗基准 2）合理分配加工余量的原则 3）便于工件装夹原则 4）同方向上粗基准不得重复使用
（3）精基准的选择
主要应保证加工精度和装夹方便
选择精基准一般应遵循以下原则：
1）基准重合原则
设计(工序)与定位
2）基准统一原则
各工序的基准相同
3）互为基准原则
两表面位置精度高
4）自为基准原则
加工余量小而均匀
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）
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。
(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。
向上的变动量。由工件定位面和夹具定位元件的制造误差 以及两者之间的间隙所引起。
（3）精基准的选择
主要应保证加工精度和装夹方便
选择精基准一般应遵循以下原则：
1）基准重合原则
设计(工序)与定位
2）基准统一原则
各工序的基准相同
3）互为基准原则
两表面位置精度高
4）自为基准原则
加工余量小而均匀
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）
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。
(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。
向上的变动量。由工件定位面和夹具定位元件的制造误差 以及两者之间的间隙所引起。
夹具定位方案
4.培训与指导
-对操作人员进行夹具使用和维护的专业培训，提升其操作技能和问题处理能力。
-提供操作手册和指导资料，帮助操作人员正确使用和维护夹具。
六、结论
本夹具定位方案结合了现代自动化制造的需求和实际生产条件，以合法合规为基础，追求高精度和高效率。通过精细化的管理、严格的实施流程和定期的维护，确保夹具定位系统的长期稳定运行，为企业带来持续的生产效益。
2.定位系统设计
-采用高精度的定位元件，如定位销、定位块等，确保定位精度。
-设计定位系统时，考虑工件的装夹和释放过程，优化操作流程。
-运用计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）技术，提高设计精度和加工效率。
3.定位误差分析
-对可能的定位误差源进行分析，包括夹具制造误差、装配误差、热变形等。
夹具定位方案
第1篇
夹具定位方案
一、项目背景
随着我国制造业的快速发展，自动化设备在生产过程中的应用越来越广泛。在生产线上，夹具作为重要的辅助设备，其作用是对工件进行定位、固定，保证工件在加工过程中位置准确，提高生产效率和产品质量。然而，在实际应用中，夹具的定位问题一直困扰着许多企业。为解决这一问题，本文将结合企业实际情况，制定一份合法合规的夹具定位方案。
（1）定位方式：根据工件特点，选择合适的定位方式，如点定位、线定位、面定位等。
（2）定位元件：选用高精度、高刚性的定位元件，如定位销、定位块、定位孔等。
（3）定位误差分析：分析夹具定位过程中可能出现的误差，如定位元件的制造误差、装配误差、工件本身的形状误差等，制定相应的补偿措施。
（4）定位精度检测：采用高精度的测量仪器，对夹具定位精度进行检测，确保其满足生产要求。
-通过有限元分析（FEA）等技术，模拟夹具在实际工作条件下的应力应变状态，制定相应的补偿措施。
-对操作人员进行夹具使用和维护的专业培训，提升其操作技能和问题处理能力。
-提供操作手册和指导资料，帮助操作人员正确使用和维护夹具。
六、结论
本夹具定位方案结合了现代自动化制造的需求和实际生产条件，以合法合规为基础，追求高精度和高效率。通过精细化的管理、严格的实施流程和定期的维护，确保夹具定位系统的长期稳定运行，为企业带来持续的生产效益。
2.定位系统设计
-采用高精度的定位元件，如定位销、定位块等，确保定位精度。
-设计定位系统时，考虑工件的装夹和释放过程，优化操作流程。
-运用计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）技术，提高设计精度和加工效率。
3.定位误差分析
-对可能的定位误差源进行分析，包括夹具制造误差、装配误差、热变形等。
夹具定位方案
第1篇
夹具定位方案
一、项目背景
随着我国制造业的快速发展，自动化设备在生产过程中的应用越来越广泛。在生产线上，夹具作为重要的辅助设备，其作用是对工件进行定位、固定，保证工件在加工过程中位置准确，提高生产效率和产品质量。然而，在实际应用中，夹具的定位问题一直困扰着许多企业。为解决这一问题，本文将结合企业实际情况，制定一份合法合规的夹具定位方案。
（1）定位方式：根据工件特点，选择合适的定位方式，如点定位、线定位、面定位等。
（2）定位元件：选用高精度、高刚性的定位元件，如定位销、定位块、定位孔等。
（3）定位误差分析：分析夹具定位过程中可能出现的误差，如定位元件的制造误差、装配误差、工件本身的形状误差等，制定相应的补偿措施。
（4）定位精度检测：采用高精度的测量仪器，对夹具定位精度进行检测，确保其满足生产要求。
-通过有限元分析（FEA）等技术，模拟夹具在实际工作条件下的应力应变状态，制定相应的补偿措施。
3第三章工件在夹具中的夹紧
3、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
(4) 弹簧筒夹式定心夹紧机构
弹性夹头和弹性心轴 1夹具体；2弹性筒夹；3锥套；4螺母；5心轴
(5) 波纹套定心夹紧机构
波纹套定心心轴 1螺母；2波纹套；3垫圈；4工件；5支承圈
(6) 液性塑料定心夹紧机构
液性塑料定心夹紧机构 1夹具体；2簿壁套筒；3液性塑料； 4滑柱；5螺钉；6限位螺钉
六、 联动夹紧机构 单件多位（联动）夹紧机构 多件多位（联动）夹紧机构
4、有效工作区域：一般常选下面两种工作区域： 1) β=±30°～±45°，为P点左右，楔角变化 小，工作较稳定，α大自锁性能差； 2) β=－15°～75°，楔角变化大，工作不稳 定，但夹紧时α小，自锁性能好。
e
L
P
B1 A
C贮 C间
A1
ρ
α Q 1x
α α
Q P C 垫块
工件
B Q1
T
图 6 . 47 圆偏心轮的设计
应用：广泛用在手动夹紧中。
图a)减力增大行程
图b)改变力向
图c) 增力减小行程
图3.18
万能可调节压板
三、圆偏心夹紧机构
工作原理：利用转动中心与几何中心偏移的圆盘 或轴作为夹紧元件 夹紧特点： • 结构简单，制造方便，夹紧迅速，操作灵活，行 程小，增力小，自锁能力差。适合夹紧力小、振 动小的场合。
五、 定心、对中夹紧机构
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。
第四章 机床夹具原理与设计
三、夹具的分类与组成 机床夹具按通用性程度分类： （1）机床附件类夹具 （2）可调夹具 （3）随行夹具 （4）组合夹具 （5）专用夹具
2、夹具的组成： （1）定位元件 （2）夹紧装置 （3）对刀元件 （4）导引元件 （5）联接元件 （6）夹具体 （7）其它装置
－、工件的自由度 －个尚未定位的工件，其位置是不确定的，它有 六个自由度。定位的实质就是消除工件的自由度。
3、圆锥销
4、圆锥心轴（小锥度心轴）
三、工件以外圆柱面定位时的定位元件 1、V形块
2、定位套
3、半圆套 下面的半圆套是定位元件，上面的半圆套起夹紧 作用。这种定位方式主要用于大型轴类零件及不 便于轴向装夹的零件。
4、圆锥套 常用的反顶尖，由顶尖体1、螺钉2和圆锥套3组 成
四、组合定位分析 ˉ • 实际生产中工件的形状千变万化各不相 同，往往不能用单一定位元件定位单个 表面就可解决定位问题的，而是要用几 个定位元件组合起来同时定位工件的几 个定位面。因此一个工件在夹具中的定 位，实质上就是把前面介绍的各种定位 元件作不同组合来定位工件相应的几个 定位面，以达到工件在夹具中的定位要 求，这种定位分析就是组合定位分析。
• 当某个自由度被重复限制是“过定位”， 过定位一般是不允许的，但当工件定位 面精度较高，位置已有保证时，过定位 往往可提高刚性，也是允许的。
• 值得注意的是，所限制自由度少于六个 时也可能是过定位，但不一定是欠定位。 若支承点分布不合理，欠定位、过定位 可能同时出现。
第二节 常用定位方法及定位元件
jw D d X min
四、定位误差的计算 通常，定位误差可按下述方法进行分析计算： • 一是先分别求出基准位移误差和基准不重合 误差，再求出其在加工尺寸方向上的代数和， 即△dw＝△jb+△jw； • 二是按最不利情况，确定一批工件设计基准 的两个极限位置，再根据几何关系求出此二 位置的距离，并将其投影到加工尺寸方向上， 便可求出定位误差。
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
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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
§4.2 工件在夹具中的定位
标准化，斜面夹角
有60°90°120°。 长V形块定位限制工
件四个自由度：短V
形块定位限制工件 二个自由度。
机械工程学院
机械制造技术——第四章 机床夹具原理与设计 §4.2 工件在夹具中的定位
定位套筒
结构简单，但定心精度不高，当工件外圆与定位孔配合较松时，
还易使工件偏斜，因而常采用套筒内孔与端面一起定位，以减少偏斜。若工 件端面较大，为避免过定位，定位套应做短些。长定位套限制工件四个自由 度；短定位套限制工件四个自由度。
如图所示，用六个定位支承点与工件接触，并保证定位支承点合理分布，
每个定位支承点限制工件的一个自由度，便可将工件六个自由度完全限制， 工件在夹具中的位置就被唯一确定，即要使工件完全定位，就必须限制工件
在空间的六个自由度——“六点定位原理”。
机械工程学院
机械制造技术——第四章 机床夹具原理与设计 §4.2 工件在夹具中的定位
4.2.3 组合定位分析
工件的形状千变万化各不相同，不能用单一定位元件定位单个表面就可解决定位 问题，而是要用几个定位元件组合起来同时定位工件的几个定位面。因此一个工件在 夹具中的定位，实质上就是把前面介绍的各种定位元件作不同组合来定位工件相应的 几个表面，以达到工件在夹具中的定位要求，对这种定位的分析就是组合定位分析。 组合定位分析要点 a）几个定位元件组合起来定位一个工件相应的几个定位面，该组合定位元件能 限制工件的自由度总数等于各个定位元件单独定位各自相应定位面时所能限制的 自由度的数目之和，不会因组合后而发生数目上的变化，但它们限制了哪些方向 的自由度却会随不同组合情况而改变。 b）组合定位中，定位元件在单独定位某定位面时原起限制工件移动自由度的作 用可能会转化成起限制工件转动自由度的作用。但一旦转化后，该定位元件就不
第四章第2、3节机床夹具及工件定位--- (2)
构，进一步提高劳动生产率。
3）能扩大机床的使用范围，实现一机多能
根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，
即可扩大机床原有的工艺范围。
例如在摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱
体零件的镗孔加工。
定位原理
学习要点：
定位是机械加工中一个极为重要的问题。
要深刻理解和牢固掌握定位原理，熟知常用的定
1、2、3点：
6点： x
z x y
4、5点：
y z
工件定位的任务就是根据加工要求限制工
件的全部或部分自由度。 工件的六点定位原理是指用六个支撑点来 分别限制工件的六个自由度，从而使工件
在空间得到确定定位的方法。
图
工件在空间的自由度与工件六点定位
几个需特别注意的问题
它用于加工 与端面J垂 直的孔、外 圆面及其他 端面，或两 端面有同轴 度(表面P与 内孔、外圆 面)要求的 工件。
压板座组件 KTl 可根据 工件大小在 槽内作径向 移动以调整 钩形螺栓夹 紧位置。钩 形螺栓 KH1 可视工件大 小更换。
根据工件 定位基准 不同，定 位元件 KH2也可 以更换。
2、机床夹具的分类
（1）按专门化程度分类
1）通用夹具
通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于 加工不同工件的夹具。 例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的 平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由 专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。 其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、 小批量的生产中。
由前述分析可知，球体上通铣平面只需限制 1个自由度，这是从定位分析角度得出的结 论，但是在决定定位方案的时候，为了使得 定位系统能够实现，承受切削力、夹紧力， 方便安排定位元件等原因，往往考虑限制2 个自由度(见图4-13a) ，或限制3个自由度(见 图4-13b)。在这种情况下，对第二类自由度 也加以了限制，不仅是允许的， 且是必要的。
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平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，
常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低， 主要适用于单件、小批量生产中。
②专用机床夹具
专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。 其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加 工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当 产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定 且批量较大的生产中。
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。
考虑工件的形状特点 完整的球形工件，可不必考虑消除绕三根轴的不定度问题； 光滑的轴、套及盘形工件，不必考虑消除其绕本身轴心线 的不定度问题
根据工序的加工要求确定必须消除的不定度
选择或设计适当的定位元件对工件进行定位，以保证不定
粗基准精基准Biblioteka 辅加基准 基准的分类
设计基准 设计者在设计零件时，很据零件在装配结构中的装 配关系以及零件本身结构要素之间的相互位臵关系，确 定标注尺寸（或角度）的起始位臵。 设计基准是设计工作图上所采用的基准.可通过零 件设计图上尺寸的标注方式看出。
工艺基准
工艺基准是加工过程中所采用的基准。又分为有工序
个自由度被完全限制，在空间得到唯一确定的位臵，此
即六点定位原理。
为了达到某一工序的加工要求，有时不一定要完全
限制工件的六个自由度，或工件加工不一定非要使工件
的位臵达到完全确定的程度 例如：在下图1-6所示工件上铣一个通槽。
按照铣槽工序的加工要求，就只需限制5个自由度就 足够了。工件在机床夹具上定位究竟需要限制哪几个自由
夹具体8：夹具的关键部件，保证各元件之间的相对位臵，
控制刀具相对于工件的位臵，用于连接或固定夹具上各元件
及装臵，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进 行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位臵。 其它元件和装臵：有些夹具根据加工要求，有分度机构，铣 床夹具还要有定位键（连接元件）等。 以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不 可的，但是任何夹具都必须有定位元件和夹紧装臵，它们是
如轴类零件上的键槽、箱体上的孔和各表面等
1）直接装夹：在机床上直接装夹工件，来保证加工面与
定位基面的位臵精度。。
• 应用:
（1）、工件批量小，采用专用夹具不经济； （2）、采用通用夹具装夹比较方便时。
2）、找正装夹：通过找正工件相对切削成形运动的准确
位臵，来保证加工面与定位基面之间的位臵精度。
a)直接找正装夹:用找正工具(划针,百分表,精密量具
等)在机床上直接找正工件位臵
• 效率低,用于单件小批生产,形状简单的零件
• 定位精度取决于找正工具和工人的技术水平
• 用划针找正定位精度0.5mm左右
• 用百分表达0.02mm左右 • 用精密量具可达0.01—0.005m b)按划线找正装夹: 按加工前在工件上划好的线找正工件在机床上位臵
钻床夹具
2
、铣床夹具
1
、镗床夹具、磨床夹具、
齿轮机床夹具和其他机床夹具等。
3．按夹具所用夹紧动力源：根据夹具所采用的夹紧
动力源不同，可分为：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气 液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。
五、加工误差的组成
安装误差
对定误差
刀具的导向或对刀误差即夹具与刀具的相对位臵误差； 夹具在机床上的定位和夹紧误差即夹具与机床的相对位臵误 差。
度，可根据工序的加工要求确定。
分析工件定位所限制的自由度数时，必须把定位与夹 紧区别开来，在上图中，工件限制了5个自由度，y自由度 可以不限制；但工件在夹紧后沿y轴确实是不能再移动了， 这能不能说自由度也被限制了呢？不能这样认为，因为工 件相对于机床的定位位臵是在夹紧动作之前就已确定了的， 夹紧的任务只是保持原先的定位位臵不变。
适用于成批大量生产
三、 基 准
在讨论工件的表面位臵精度或误差时，总是相对工件
本身的其他一些表面（点、线）而言，因此后者就成为 研究表面位臵精度或误差的出发点，即所谓基准。 基准就是确定生产对象上的某些点、线、面的位臵所 依据的那些点、线、面。
基 准
设计基准
工艺基准
工艺基准
定位基准
测量基准
装配基准
应用： （1）、单件小批量，形状复杂的铸件； （2）、尺寸和重量都很大的铸锻件；
（3）、毛坯的尺寸公差很大，表面很粗糙，一般无法
直接使用夹具时。
3、夹具装夹：先根据工件某一工序的加工要求设计、制
造夹具，工件定位基准面与夹具上的定位面紧密帖合而 定位，然后夹紧的装夹方式称为夹具装夹。
• 特点：精度高且稳定，效率高。
基准、定位基准和测量基准等。
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、 形状和位臵的基准。通常有两项相对位臵要求：一是加工 表面对工序基准的距离要求，即工序尺寸要求；二是加工 表面对工序基准的角度位臵要求，如平行度、垂直度等。
定位基准
定位基准是在加工中用作定位的基准。一般指与定位
度的消除
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。
工件定位是通过定位元件来实现的，在选择定位元件
时，原则上不允许出现几个定位元件同时限制工件某一自 由度的情况。 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。
四、机床夹具的分类
1.按夹具
机 床 夹 具
的应用分
① ② ③ ④ ⑤
通用夹具 专用机床夹具 组合夹具 成组夹具 随行夹具
2.按机床类型分
3.按夹具所用夹紧动力源分
1．按专门化程度分
①通用夹具
通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同 工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的
加工过程误差
加工方法的原理误差，工艺系统的受力变形、工艺系统的受
热变形、工艺系统各组成部分（如机床、刀具、量具等）的静 精度和磨损等。
4.2、工件在夹具上的定位
一、工件的安装
安装即定位和夹紧。
工件在机床上加工时，首先要把工件安放在机床
工作台上或夹具中，使它和刀具之间有相对正确的位
臵，这个过程成为定位；
③组合夹具
组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好通用性较 好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特 点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特 别适用于新产品的试制和单件小批生产。 ④通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装臵可以调整，以适 应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称 为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明 确，适用范围更广一些。
物体在空间具有六个自由度，即沿三个坐标轴的 移动和绕三个坐标轴的转动，如果完全限制了物体的 这六个自由度，则物体在空间的位臵就完全确定了。 工件的定位应使工件在空间相对于机床占有某一
正确的位臵，这个正确位臵是根据工件的加工要求确
定的。
合理布臵六个定位支承点，使工件上的定位基面与
其之接触，一个支承点限制工件一个自由度，使工件六
元件的表面相接触的工件表满，某些情况下可是工件的几 何中心、对称面或对称线。其位臵误差应该是诸表面中最 小的。
测量基准 此外还有装配过程中用于确定零、部件间相互位臵
的装配基准。
• 度量基准：在测量工件已加工表面的尺寸和位臵时所依据的
基准。
• 装配基准：在机器装配时，确定零件在部件或产品中的位臵
工件定位后，应将工件固定，使其在加工过程中
保持定位位臵不变，这个过程称为夹紧。
定位的任务：使工件相对于机床及刀具占有某一正确
的位臵。 夹紧的任务：是保持工件的定位位臵不变。 定位与夹紧的区别：定位是使工件占有一个正确的位 臵，夹紧是使工件保持这个正确位臵。
工件定位目的：使同批工件在机床或夹具上有正确位
定位元件：它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹
具中的正确位臵，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加
工运动间的相对正确位臵。如图的定位销7； 夹紧装臵：用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既
定位臵。如图的螺母5、开口垫圈4；
导向元件和对刀元件：这些元件的作用是保证工件与刀具之 间的正确位臵。用于确定刀具在加工前正确位臵的元件，称 为对刀元件，如对刀块。用于确定刀具位臵并导引刀具进行 加工的元件，称为导引元件。如图的钻套1； 连接元件：使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之 间的相互位臵关系。
显著地减少辅助工时；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性， 可加大切削用量；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可
采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。
扩大机床的加工范围
根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，
即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上 或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件 的镗孔加工。 减轻工人劳动强度 可用气动、电动夹紧。
注意的问题：
定位支撑与工件的定位基面保持紧密接触或配合，才 能起到限制自由度的作用； 注意区分“定位”与“夹紧”的概念； 从定位位臵的自由度数来判断是几点定位。
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。
4 工件的定位夹紧与夹具设计
本章提要
为保证工件的加工要求，必须使工件在机床上处于准 确的位臵，夹具就是用来实现这一要求的。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；