机械制造基础冯之敬 工件定位夹紧与夹具设计

定位方案限定自由度的选择原则：
采用完全定位还是部分定位，主要根据工件的形状特点和 工序加工要求来确定，一般应遵循以下几条原则： ①由于工件的形状特点，限制工件某些方向的自由度没有必 要，也无法限制，则可不必限制该方向的自由度。 ②由于加工特点，工件某些方向自由度的存在并不影响加工 精度要求，则该方向的自由度可以不必限制。 ③在保证加工要求的条件下，限制自由度的数目应尽量少， 使夹具结构简单。 ④在实际加工中，对工件限制的自由度数目一般不少于三个。 ⑤欠定位是不允许的。 ⑥应尽量避免重复定位，但在有利于减小加工误差时可采用 重复定位方式定位的。
1 设计基准 设计图样上标注设计尺寸所依据的基准，称为设计基准。
A与B互为设计基准
?40 外圆是? 60外圆的设计基准
平面1是平面2与孔的设计基准， 孔3是孔 4和 5的设计基堆
中心线是内孔、齿轮分度圆 和顶圆 的设计基难。
2 工艺基准 在生产过程中凡属直接改变生产对象的尺寸、形状、物理
化学性能以及相对位置关系的过程，统称为工艺过程。 工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、
按使用机床分： 车床夹具、铣床夹具、 钻床夹具、镗床夹具 按动力源分： 手动夹具、气动夹具、液压夹具、 电动夹具、磁力夹具、真空夹具等
3.机床夹具的功用
（1）保证加工精度 零件加工精度包括尺寸精度、几何形状和表面相互
位置精度。夹具的最大功用是保证加工表面的位置精度。
（2）提高生产率，降低生产成本 快速将工件定位夹紧，免除了找正、对刀等，缩短
第4章 机床夹具原理与设计
4.1 工件的装夹 4.2 机床夹具概述 4.3 典型定位方式及定位元件 4.4 定位误差分析 4.5 工件在夹具中的加紧 4.6 典型机床夹具 4.7 机床夹具设计的基本步骤
第1节 工件的安装
1.1 工件的安装
必须使工件在机床上相 对刀具的切削运动处于准 确的相对位置
确定工件在机床上或夹 具中占有准确加工位置的 过程叫定位。
1.六点定位原理 任一物体在空间都有六个自由度，即 x、 y、 z三个坐标
轴的移动自由度，以及绕此三个坐标轴的转动自由度。如果 完全限制了物体的这六个自由度，则物体在空间的位置就完 全确定了。
自由度示意图
限制工件在空间的六个 自由度，使工件完全正确 定位即工件的 “六点定位 原理”。
l 应用六点定位原理时的注意事项：
端面C是端面T的工序基准，端面T是 端面A、B的工序基准，孔中心线为 外圆D和内孔d的工序基准。为减少 基准转换误差，应尽量使工序基准 和设计基准重合。
2）定位基准 在加工中用作定位的基准，称为定位基准。作为定位基 准的点、线、面．在工件上有时不一定具体存在(例如:孔 的中心线、轴的中心线、平面的对称中心面等)，面常由某 些具体的定位表面来体现，这些定位表面称为定位基面。
工件被夹持在三爪卡盘上 车外圆D和镗内孔d，此时 D和d的设计基准与定位基 准皆为中心线，而定位基 面则为外圆面E。
3）测量基准 工件在加工中或加
工后，测量尺寸和形 位误差所依据的基准， 称为测量基准.
4）装配基准 装配时用来确定零件
或部件在产品中相对位置 所依据的基准．称为装配 基准。
1.3 定位原理
第2节 机床夹具概述
在机床上用于装夹工件或 引导刀具，具有使工件在机床 上相对刀具占有正确的位置功 能的辅助装置。
1. 夹具的组成
（1）定位元件 （2）夹紧元件 （3）导向元件（钻套、对刀块） （4）夹具体
此外有连接元件、分度机构、 操作元件等。
2.机床夹具的分类
按使用特点分： （1）通用夹具 （2）专用夹具 （3）成组夹具 （4）组合夹具 （5）随行夹具
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）
过定位一般是不允许的，但在精加工时也可看到。 消除过定位及其干涉的途径：
1. 改变定位元件结构，消除对自由度的重复
限制，如长销改成短销；
2. 提高工件定位基面之间的位置精度，提高夹具定位元 件之间的位置精度，减少或消除过定位引起的干涉，精加 工时可增加刚度和定位稳定性。
在工件定位后用外力将其固定，使其在加工过程中保持定 位位置不变的操作叫夹紧。
工件的安装就是定位和夹紧过程的总和。主要有用找正法装 夹和用夹具装夹(大批量,调整法)工件
1.2 基准
用来确定生产对象几何要素间几何关系所依据的那些点、 线、面，称为基准。基准可分为设计基准和工艺基准两大类； 工艺源自文库准又可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准 等。
1） 定位支承点与工件的定位基准面必须始终保持紧 贴；
2） 一个定位支承点只能限制工件一个自由度，同时 一个自由度原则上不得有多个支承点重复限制，（支 承点数不应超过六个）；
3） 工件应限制几个自由度，由工件加工技术条件来 确定；
4） 工件的定位不是由夹紧力作用获得的。
5）工件的六个自由度被完全限制的定位称完全定位。
热处理、装配等工艺过程。
工艺过程中所使用的基准，称为工艺基准。按其用途之不 同，又可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。
1）工序基准 在工序图上用来确定本工序加工表面尺寸、形状和位置
所依据的基准，称为工序基准(又称原始基准)。
一个工人或一组工人，在一个工作地对同一工件或同时对 几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。
辅助时间，提高了成品率，降低了成本。
（3）扩大机床的加工范围 如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。
（4）减轻工人劳动强度
第3节 典型定位方式及定位元件
定位元件的设计要求：
要有与工件相适应的精度； 足够的刚度，受力后不允许变形； 耐磨性好，使用中保持精度。
1 工件以平面定位
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 不完全定位 允许少于六点的定位称为不完全定位。
完全定位和不完全定位都是合理的定位方式。
3 欠定位 限制自由度数少于加工技术要求限制的最少自由度数。
在实际生产中是绝对不允许的。
4 过定位/重复定位
工件的某一个或几 个自由度被多个定位 元件限制。