第8章(12)机床夹具的基本概念和工件的定位与定位误差PPT课件
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第一节 机床夹具的基本概念
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
（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、定位元件的选择
定位表面不同，应选择不同的定位元件
（一）平面定位元件
1、主要支承：工件定位时起主要定位支承作 用
（1）固定支承：定位支承点的位置固定不变 的定位元件，称为固定支承。
（2）可调支承：定位支承点的位置可以调节 的定位元件，称为可调支承。
主要用于以制造精度不高的毛坯面定位的场合。
（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。
特点：易于保证定位精度，装夹所用时间短， 利于提高生产效率。
完全定位 部分定位 欠定位 重复定位
在工件定位分析中，常将定位元件抽象 为定位支承点。
（一）完全定位：工件在夹具中定位时，六个 自由度均被限制，称为完全定位。
完全定位
（二）部分定位：工件在夹具中定位时，六个 自由度没有被全部限制，称为部分定位。
此时可能有两种情况：
1、由于工件结构特点，不必限制所有自由度
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。 （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。
（四）锥面定位元件；当轴类零件要求精确定 心时，可以工件上的锥孔作为定位基准。
长锥心轴限制五个自由度：
两个顶尖配合使用，限制五个自由度。
三、定位误差的分析与计算
（一）定位误差及其计算方法
1、定位误差的概念及产生原因：
*定位误差：指由于工件定位不准确，而造成 工序尺寸或位置要求方面的加工误差。
2、由于加工精度要求，不必限制所有自由度
（三）欠定位：工件在夹具中定位时，若定位 支承点数目少于工序加工所要求的数目，工 件定位不足，称为欠定位。
（四）重复定位：工件在夹具中定位时，若几 个定位支承点重复限制一个或几个自由度， 称为重复定位（超定位）。
*当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允 许重复定位。
三、夹具装夹及其误差 （一）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。
固定式定位销：
可换式定位销：
锥面定位销
削边定位销：
D<3mm； 3< D<50mm； D > 50mm
标准菱形定位销
2、刚性心轴：常用于套类零件的定位元件 刚性心轴一般由导向、定位及传动三部分组成
3、小锥度心轴：小锥度心轴可消除工件与心
轴之间的配合间隙，提高定心精度。锥度一
般取
K=1/5000~1/1000
（三）外圆表面定位元件：常用的有三类 定位套：实现定心定位 支承板：给外圆定位 V型块：实现外圆表面定心、对中定位
（1）定位套： 长套限制四个自由度，短套限制二个自由度， 锥套限制三个自由度，半圆套长四、短二。
2、支承板： 长板限制二个自由度，短板限制一个自由度。
3、V型块：长V型块限制四个自由度； 短V型块限制二个自由度。
*为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面 定位时，可以出现重复定位。
超定位
当以两个或两个以上的组合表面定位时，重 复定位可能造成不良后果。
为减少重复定位造成的加工误差，可采取如 下措施：
（1）改变定位元件结构
（2）撤消重复定位的定位元件：
（3）提高工件定位基准之间、定位元件定位 面之间的位ห้องสมุดไป่ตู้精度
（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。
2、辅助支承：只起提高工件支承刚性或辅助 定位作用的定位元件，称为辅助支承。
（二）圆孔表面定位元件 主要有：定位销、刚性心轴和小锥度心轴 1、定位销
第二节 工件的定位
一、六点定位原理
任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具 有六个自由度。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。
工件六个自由度
实现六点定位
工件定位一般有下述四种情况：
一般V 形块两斜面间夹角 有60°、90°和120°三种， 在定位设计中多采用夹角为90°的V 形块。
V 形块定位的优点是：定位对中性好。即零件定位 基准轴线总在V 形块对称面上，不受零件定位面尺寸 变化的影响；适应面广，不但可用于粗基准定位，也 可以用于精基准定位，不但可用于圆柱面定位，也可 用于局部圆弧面定位；零件装夹方便。
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：
δ装夹+δ对定+ δ过程<= T
公差的分配：一般对于三项误差平均分配公差，即
δ装夹<= T/3 δ对定<= T/3 δ过程<= T/3
也可将与夹具设计、使用、调整有关的前两项合并
使用，即： δ装夹+δ对定<= 2T/3
*产生原因：
（1）工件有关表面本身及它们之间在尺寸、 位置上存在着公差范围内的差异。
（2）夹具定位元件本身及各定位元件之间 存在尺寸和位置公差。
分析：机床保证 了小孔与销的轴线 之间的尺寸，但因 销孔之间存在间隙， 销、孔、外圆均存 在尺寸误差，均会 引起尺寸H的变化。
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
（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、定位元件的选择
定位表面不同，应选择不同的定位元件
（一）平面定位元件
1、主要支承：工件定位时起主要定位支承作 用
（1）固定支承：定位支承点的位置固定不变 的定位元件，称为固定支承。
（2）可调支承：定位支承点的位置可以调节 的定位元件，称为可调支承。
主要用于以制造精度不高的毛坯面定位的场合。
（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。
特点：易于保证定位精度，装夹所用时间短， 利于提高生产效率。
完全定位 部分定位 欠定位 重复定位
在工件定位分析中，常将定位元件抽象 为定位支承点。
（一）完全定位：工件在夹具中定位时，六个 自由度均被限制，称为完全定位。
完全定位
（二）部分定位：工件在夹具中定位时，六个 自由度没有被全部限制，称为部分定位。
此时可能有两种情况：
1、由于工件结构特点，不必限制所有自由度
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。 （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。
（四）锥面定位元件；当轴类零件要求精确定 心时，可以工件上的锥孔作为定位基准。
长锥心轴限制五个自由度：
两个顶尖配合使用，限制五个自由度。
三、定位误差的分析与计算
（一）定位误差及其计算方法
1、定位误差的概念及产生原因：
*定位误差：指由于工件定位不准确，而造成 工序尺寸或位置要求方面的加工误差。
2、由于加工精度要求，不必限制所有自由度
（三）欠定位：工件在夹具中定位时，若定位 支承点数目少于工序加工所要求的数目，工 件定位不足，称为欠定位。
（四）重复定位：工件在夹具中定位时，若几 个定位支承点重复限制一个或几个自由度， 称为重复定位（超定位）。
*当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允 许重复定位。
三、夹具装夹及其误差 （一）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。
固定式定位销：
可换式定位销：
锥面定位销
削边定位销：
D<3mm； 3< D<50mm； D > 50mm
标准菱形定位销
2、刚性心轴：常用于套类零件的定位元件 刚性心轴一般由导向、定位及传动三部分组成
3、小锥度心轴：小锥度心轴可消除工件与心
轴之间的配合间隙，提高定心精度。锥度一
般取
K=1/5000~1/1000
（三）外圆表面定位元件：常用的有三类 定位套：实现定心定位 支承板：给外圆定位 V型块：实现外圆表面定心、对中定位
（1）定位套： 长套限制四个自由度，短套限制二个自由度， 锥套限制三个自由度，半圆套长四、短二。
2、支承板： 长板限制二个自由度，短板限制一个自由度。
3、V型块：长V型块限制四个自由度； 短V型块限制二个自由度。
*为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面 定位时，可以出现重复定位。
超定位
当以两个或两个以上的组合表面定位时，重 复定位可能造成不良后果。
为减少重复定位造成的加工误差，可采取如 下措施：
（1）改变定位元件结构
（2）撤消重复定位的定位元件：
（3）提高工件定位基准之间、定位元件定位 面之间的位ห้องสมุดไป่ตู้精度
（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。
2、辅助支承：只起提高工件支承刚性或辅助 定位作用的定位元件，称为辅助支承。
（二）圆孔表面定位元件 主要有：定位销、刚性心轴和小锥度心轴 1、定位销
第二节 工件的定位
一、六点定位原理
任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具 有六个自由度。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。
工件六个自由度
实现六点定位
工件定位一般有下述四种情况：
一般V 形块两斜面间夹角 有60°、90°和120°三种， 在定位设计中多采用夹角为90°的V 形块。
V 形块定位的优点是：定位对中性好。即零件定位 基准轴线总在V 形块对称面上，不受零件定位面尺寸 变化的影响；适应面广，不但可用于粗基准定位，也 可以用于精基准定位，不但可用于圆柱面定位，也可 用于局部圆弧面定位；零件装夹方便。
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：
δ装夹+δ对定+ δ过程<= T
公差的分配：一般对于三项误差平均分配公差，即
δ装夹<= T/3 δ对定<= T/3 δ过程<= T/3
也可将与夹具设计、使用、调整有关的前两项合并
使用，即： δ装夹+δ对定<= 2T/3
*产生原因：
（1）工件有关表面本身及它们之间在尺寸、 位置上存在着公差范围内的差异。
（2）夹具定位元件本身及各定位元件之间 存在尺寸和位置公差。
分析：机床保证 了小孔与销的轴线 之间的尺寸，但因 销孔之间存在间隙， 销、孔、外圆均存 在尺寸误差，均会 引起尺寸H的变化。