工件定位与夹紧

作
在加工过程中将A面 放在机床工作台上加 工B、C、D、E、F表 面，在装配时将A面与 其他零件连接。试说明： ①A面是那些表面的尺寸 和相互位置的设计基准？ ②哪个表面是装配基准和 定位基准？
业
1.简述基准、设计基准、工艺基准的概念。 2.什么是定位基准？精基准与粗基准的选择各有何原则？ 3. 如图所示的零件，
图2 -9 加工零件通槽工序图
5.1.2 工件定位的基本原理
（4）过定位（重复定位）：是指定位时几个定位支 承点重复限制工件的同 一个自由度。有时是必要 的。
图2 -11 工件过定位及改进措施
3.常见定位方式及定位元件
1) 工件以平面定位 固定支承 主要支承 可调支承 辅助支承 浮动支承
支承钉 支承板
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第5章 金属切削机床夹具
工件的夹紧
（1）夹紧装置的组成及要求 夹紧装置主要结构由动力装置、传力机构和夹紧元件三 部分组成。 夹紧装置的基本要求： ①夹紧过程可靠，不改变工件定位后所占据的正确位置。 ②夹紧力的大小适当，既要保证工件在加工过程中其位置 稳定不变、振动小，又使工件不会产生过大的夹紧变形。 ③操作简单方便、省力、安全。 ④结构性好，夹紧装置的结构力求简单、紧凑，便于制造 和维修。
常用定位元件所能限制的自由度
表7-2 常用定位元件所能限制的自由度
表7-2 常用定位元件所能限制的自由度
表7-2 常用定位元件所能限制的自由度
机床夹具：在机床上用来完成工件定位、夹紧任务的装置，称 为机床夹具。 1.机床夹具的组成 （1）定位装置 ：是由定位元件及其组合构成的，用于确定 工件在夹具中的正确位置，常见的定位方式是以平面、圆孔、 外圆定位。圆柱销5、菱形销9、支承板4 （2）夹紧装置 ： 保持工件在夹具中的确定位置，保证定位 可靠，使工件在切削力的作用下不产生移动。包括夹紧元件、 传动装置及动力装置等。螺杆8、螺母7、开口垫圈6 （3）夹具体 ： 连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体 基础件，以保证夹具精度、强度和刚度。
夹具用一个支承点限制工件的一个自由度，用合 理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件 在夹具中的位置完全确定。这就是六点定位原则。
5.1.2 工件定位的基本原理
图2 -8 工件定位时支承点的分布
5.1.2 工件定位的基本原理 2.工件的定位方式
（1）完全定位： 工件的六个支承点全部被限制， 工件在空间占有完全确定的惟一位置，称完 全定位。 （2）不完全定位： 有些工件，根据加工要求，并 不需要限制其全部自由度。 （3）欠定位： 工件的实际定位所限制的自由度数 少于按其加工要求所必须限制的自由度数目。 欠定位的结果将会导致工件应该被限制的自 由度不被限制的不合理现象，在夹具中的位 置不能满足加工要求。
图2-62 活动V型块的应用
3.常见定位方式及定位元件
3) 工件以外圆表面定位 定位套：内孔轴线是限位基准，内孔面是限位表面， 为了限制工件沿轴向的自由度，常与端面联合定 位。
图2-63 工件以圆孔定位的定位套
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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。主要用于：大型轴类零件及不便于轴向装夹的 零件。
第5章 金属切削机床夹具
（2）夹紧力的确定
夹紧力的确定包括夹紧力的方向、作用点和大小三要素，必 须依据工件的结构特点、加工要求、切削力和其他外力作 用工件的情况以及定位元件的结构和布置方式等综合考虑。 夹紧力方向： ①夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主 要定位基面。
图5-19 夹紧力方向示意图
件。因此，这类支承
在结构上均需设计成 活动或浮动的。
图5-8 几种常用的自位支承结构 1—钢球;2—心轴;3—支承销
3.常见定位方式及定位元件
1) 工件以平面定位
辅助支承
辅助支承
3.常见定位方式及定位元件
2) 工件以圆孔定位 定位销 定位心轴 定心夹紧装置
3.常见定位方式及定位元件
2) 工件以圆孔定位 定位销 圆柱销 圆锥销 长定位销 短定位销
2. 常见定位分析
1） 完全定位：
侧挡销 短圆柱销
平面支承
图2-54 连杆钻孔定位方案
5.1.2 工件定位的基本原理
不完全定位例子： 为保证槽底面与A面的平行度和尺寸60mm两项加工要求， 必须限制 、 、 三个自由度;为保证槽侧面与B面的平 行度及尺寸30±0.1 mm两项加工要求，必须限制 两 个自由度;至于 ，从加工要求的角度看， 可以不限制
3.常见定位方式及定位元件
1) 工件以平面定位
支承钉：工件以粗基准（毛面）定位时，对于作为主
要定位面的粗基准，一般采用三点支承方式，使用的是球 头支承钉或锯齿头支承钉。
3.常见定位方式及定位元件
1) 工件以平面定位 支承板： 工件用精基准定 位时，不能采用与工件上的 精基准全面接触的整体大平 面的定位元件来定位。实际 上使用的是小平面式的定位 元件、平头支承钉或支承板。
图5-26 简单螺旋夹紧机构 1—螺母套;2—螺栓; 3—摆动压块;4—工件
第5章 金属切削机床夹具
实际生产中使用较多的是螺旋压板夹紧机构， 利用杠杆原理实现对工件的夹紧。
图5-27 螺旋压板夹紧机构
第5章 金属切削机床夹具
③偏心夹紧机构: 用偏心件直接或间接夹紧工件的机构。常 用的偏心件有圆偏心轮、偏心轴和偏心叉。一般用于没有振 动或振动较小、夹紧力要求不大的场合。
第5章 金属切削机床夹具
②夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。 ③夹紧力方向：工件刚性较好的方向，以减小工件变形。
图5-20 夹紧力与重力的关系
图5-21 夹紧力与工件刚性的关系
第5章 金属切削机床夹具
• 夹紧力作用点： ①夹紧力作用点应落在定位元件的支承范围内。
图5-22 夹紧力作用点示意图
第5章 金属切削机床夹具
2) 工件以圆孔定位 过盈配合心轴 间隙配合心轴
H7 g 6( f 7)
H7
r6
图2-66 圆柱心轴
3.常见定位方式及定位元件
3) 工件以外圆表面定位 V形块 半圆环 定位套 支承定位
3.常见定位方式及定位元件
3) 工件以外圆表面定位 V形块
图2-61
Ｖ型块
3.常见定位方式及定位元件
3) 工件以外圆表面定位 V形块
第5章 金属切削机床夹具
可调支承：主要用于工件的毛坯制造精度不高，以未加工 过的毛面作为定位基准的工序中。可调支承点的位置一经适 当调节后，便通过锁紧螺母锁紧，以防止夹具在使用过程中 由于定位支承螺钉的松动而使支承点的位置发生变化。
图5-7 可调支承结构
第5章 金属切削机床夹具
浮动支承：也称为 自位支承，是指支承 点的位置在工件定位 过程中，随工件定位 基准面位置变化而自 动与之适应的定位元
第5章 金属切削机床夹具
• 教学重点：
– 掌握定位基准的概念及分类； – 掌握工件定位的基本原理； – 理解常用定位原件所能限制的自由度； – 掌握定位基准的选择原则。
• 教学难点：
– 常用定位元件所能限制的自由度； – 定位基准的选择原则。
第5章 金属切削机床夹具 定位：加工前，使工件在机床上或夹具上 占有正确的加工位置的过程，称为定位。 夹紧：用施加外力的形式，把工件已确定 的定位位置固定下来的过程，称为夹紧。 这个定位、夹紧的过程，称为装夹或安 装。
装夹或安装：工件定位、夹紧的全过程，称 为装夹或安装。
定位 + 夹紧 = 安装
小结： 定位在前，夹紧在后 定位是首要的
x
5.1.2 工件定位的基本原理 2.4.2 工件定位的基本原理
1. 六点定位原则
工件定位的实质，就是使工件在夹具中占有某一个 正确的加工位置。一个空间处于自由状态的刚体，具 有六个自由度。要使工件在夹具中占有正确的位置， 就是要对工件的 六个自由度加以 必要的限制——即约束。
图5-28 偏心夹紧机构
图5-25 斜楔夹紧机构
1—斜楔;2—滑柱;3—浮动压板;4—工件
第5章 金属切削机床夹具
②螺旋夹紧机构 采用螺旋直接夹紧 或采用螺旋与其他元件 组合实现夹紧的机构称 为螺旋夹紧机构。它结 构简单、夹紧力大、自 锁性好、制造方便，很 适用于手动夹紧。 螺旋夹紧机构分为 简单螺旋夹紧机构和螺 旋压板夹紧机构。
常见的圆柱销结构：
图2-64 工件以圆柱孔定位的定位套
常见的圆锥销结构：
图2-65
锥销定位
3.常见定位方式及定位元件
2) 工件以圆孔定位
定位心轴 锥度心轴 圆柱心轴
过盈配合心轴 间隙配合心轴
3.常见定位方式及定位元件
2) 工件以圆孔定位 锥度心轴
图2-67
锥度心轴
3.常见定位方式及定位元件
3.常见定位方式及定位元件
4) 工件以组合表面定位
图2-68
一面两销定位
一面两孔：在加工箱体类零件时经常采用一面两孔 组合(一个大平面及与该平面相垂直的两个圆孔组合) 定位、夹具上相应的定位元件是一面两销。为了避 免由于过定位而引起的工件安装时的干涉，两销中 一个应采用菱形销。菱形销的宽度可以通过简单的 几何关系导出。
(4)其它——导向元件和对刀装置 • 用来保证刀具相对于夹具的位置，对于钻头、扩孔钻、 铰刀、镗刀等孔加工刀具用导向元件，对于铣刀、刨刀等用 对刀装置。钻模板2、钻套1
1、机床夹具的组成
图一：钻孔夹具 例子：○10孔尺寸由钻套1保证，距后端面距离由支承板4, ○10与○30 孔轴线垂直由钻套与圆柱销5保证， ○10与○5.8孔轴线同在一平面上由 菱形销9保证
②夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的部位。 这一原则对刚性较差的工件尤为重要。 ③夹紧力作用点应尽量靠近工件加工表面。
图5-23 将单点夹紧改为三点夹紧 图5-24 夹紧力作用点靠近加工表面
第5章 金属切削机床夹具
（3）典型夹紧机构 夹紧机构的种类很多，其中斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构和 偏心夹紧机构称为基本夹紧机构。 ①斜楔夹紧机构 采用斜楔作为传力元件或者夹紧元件的夹紧机构