工件定位与装夹——机械工程

孔用涨紧套
1、圆柱销：又称定位销。有短销和长销之分 圆柱销：又称定位销。 2、圆柱心轴 (1)间隙配合心轴 (1)间隙配合心轴 (2)过盈配合心轴 (2)过盈配合心轴 3、圆锥销：限制3个移动自由度 圆锥销：限制3 4、圆锥心轴：限制5个移动自由度 圆锥心轴：限制5
组合表面定位
• 最常用的就是“一面两孔”定位。 最常用的就是“一面两孔”定位。 • 一平面和一圆柱销及削边销 一平面和一圆柱销及削边销 • 其它组合定位方式还有以一孔及其端面定
导向定位支承与转角误差的关系
双导向定位基准面： 限制四个自由度的圆柱定位面 双支承定位基准面： 限制二个移动自由度的圆柱定位面
止推定位基准面： 限制一个移动自由度的定位基准面。 限制一个移动自由度的定位基准面。 要求： 要求：应选窄小且与切削力相对的表 支承方向平行于导向方向。 面；支承方向平行于导向方向。 防转定位基准面： 限制一个旋转自由度的定位表面。 限制一个旋转自由度的定位表面。 要求： 要求：支承点布置应离回转线尽可能 远。
c.心轴：工件与心轴为间隙配合，心轴采用h6、g6、f7制 心轴：工件与心轴为间隙配合，心轴采用 、 、 制 心轴 同心度不高，装卸方便，端部夹紧。 造，同心度不高，装卸方便，端部夹紧。
d.花键心轴 花键心轴
3）内圆定心夹紧机构 ） 用于内孔的定心夹紧机构， 用于内孔的定心夹紧机构，其作用原理与外圆定位 时是一样的。区别仅在于孔定位时， 时是一样的。区别仅在于孔定位时，支承等速远离中心 移动，与工件孔表面接触。 移动，与工件孔表面接触。
(a )
(b )
(c )
(d)
定 位 销
另外还有一种定位销：圆锥销 另外还有一种定位销： 特点：定心好，轴向定位精度不高， 特点：定心好，轴向定位精度不高，常用于浮动定位中
削边销
圆锥销
2）刚性心轴 ）
根据工件的形状和用途的不同， 根据工件的形状和用途的不同，定位心轴的结论形式 很多，常用的有下列几种形式： 很多，常用的有下列几种形式： a.带小锥度的心轴（1/5000～1/1000）：限5个自由度， 带小锥度的心轴（ ～ ）：限 个自由度， 带小锥度的心轴 ）： 个自由度 定心精度高，可达0.005～0.01mm，但轴向位移大，传 定心精度高，可达 ～ ，但轴向位移大， 递扭矩小，使用于精加工中。 递扭矩小，使用于精加工中。 b.圆柱形心轴：工件与心 圆柱形心轴： 圆柱形心轴 轴定位部分为过盈配合采 配合， 用r6、s6配合，轴向位置 、 配合 较固定（通过限位套） 较固定（通过限位套）前 编加有导向部分， 编加有导向部分，与工件 为间隙配合的保证工件用 手能自由套入
四、定位种类及含义
通常，自由度限制大于 ，小于、等于6。 通常，自由度限制大于3，小于、等于 。 完全定位： 完全定位：不重复地限制了工件的六个自由度 的定位。 的定位。 不完全定位：根据实际加工要求，并不需要限 不完全定位：根据实际加工要求， 制工件全部自由度的定位。 制工件全部自由度的定位。 欠定位：定位点少于应消除的自由度、 欠定位：定位点少于应消除的自由度、工件定 位不足的定位。 位不足的定位。
（ 二 ） 常用定位元件所能限制的自由 度
常用定位元件可按工件典型定位基准面 分为： 分为： 用于平面定位的 用于外圆柱面定位的 用于孔定位的
常用定位元件所能限制的自由度见表5 常用定位元件所能限制的自由度见表5-1
工件常用定位表面

以平面定位 以内孔定位 以外圆表面定位
以平面定位

工件以外圆柱定位 当工件对称度要求较高时，选用 当工件对称度要求较高时， V形块 当工件定位圆柱面精度较高时， 当工件定位圆柱面精度较高时， 可选用定位套或半圆形定位座
1、V形块 *长V形块限制4个自由度； 形块限制4个自由度； 形块限制2个自由度； 短V形块限制2个自由度； *结构形式有固定式和活动式， 结构形式有固定式和活动式， 其中活动式兼有夹紧作用 *具有良好的对中性 *工件的定位面可以是完整的或局部的圆柱面 2、定位套
一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件仅有 一个定位支承点仅限制一个自由度， 六个自由度，所设置的定位支承点数目， 六个自由度，所设置的定位支承点数目，原则上不 应超过六个。 应超过六个。
三、常用定位元件及选用 (一)对定位元件的基本要求
足够的精度； 足够的精度； 较好的耐磨性； 较好的耐磨性； 足够的强度和刚度； 足够的强度和刚度； 较好的工艺性； 较好的工艺性； 便于清除切屑。 便于清除切屑。
50
0.1
A
B
6 .3 6.3
Y
0 .1 B
6 0 - 0 .2
0
完全定位源自文库例分析
6.3
2 0 ± 0 .0 5
A
3 0 ± 0 .1
X
磨平面
在车床上加工通孔
不完全定位
欠定位示例
是否所有的工件加工时在夹具中都必须完全定位呢？ 是否所有的工件加工时在夹具中都必须完全定位呢？ 不一定。究竟应该限制哪几个自由度， 不一定。究竟应该限制哪几个自由度，根据零件 的具体加工要求来定。 的具体加工要求来定。因我们讨论的是调整法定程切 削加工，即刀具或工作台的行程调整至规定的距离为 削加工， 这样，在哪一个方向上有尺寸要求， 止，这样，在哪一个方向上有尺寸要求，就必须限制 与此尺寸方向有关的自由度，否则用定程切削， 与此尺寸方向有关的自由度，否则用定程切削，就得 不到该工序所要求的加工尺寸。 不到该工序所要求的加工尺寸。
定位基准按自由度分类
主要定位基准面： 设置三个支承点， 设置三个支承点，限制了工件的三 个自由度的定位表面。要求： 个自由度的定位表面。要求：支承 面积大；三个支承点要对称配置。 面积大；三个支承点要对称配置。
导向定位基准面： 设置二个支承点， 设置二个支承点，限制了工件的 二个自由度的定位表面。要求： 二个自由度的定位表面。要求： 应选狭长表面； 应选狭长表面；支承点布置应尽 可能远。 可能远。
机械制造基础
第五章 机床夹具简介
第一节 机床夹具的分类与组成 第二节 工件定位与装夹 第三节 夹紧装置与夹紧力 第四节 常见机床夹具
第二节 工件定位与装夹
一、工件的安装方法
工件常用的安装方法 ： (1) 直接找正安装 概念：用划针、 概念：用划针、百分表等工具直接找正工件位 置并加以夹紧的方法称直接找正安装法。 置并加以夹紧的方法称直接找正安装法。 特点：生产率低， 特点：生产率低，精度取决于工人的技术水平 和测量工具的精度 (2) 划线找正安装 概念：先用划针画出要加工表面的位置， 概念：先用划针画出要加工表面的位置，再按 划线用划针找正工件在机床上的位置并加以夹紧。 划线用划针找正工件在机床上的位置并加以夹紧。 特点：费时，又需要技术高的划线工 特点：费时，
3．六点定位原则
定位的实质： 就是限制自由度。 定位的实质 ： 就是限制自由度 。 工件的六个自由度如果都加以限 制了， 制了 ， 工件在空间的位置就完全 被确定下来了。 被确定下来了。
六点定位法则 通常， 通常，一个支承点限制工件的一个 自由度。 自由度。 使用合理设置的六个支承点，与工 使用合理设置的六个支承点， 件的定位基准相接触， 件的定位基准相接触，以限制工件 的六个自由度， 的六个自由度，使工件在夹具中的 位置完全被确定的方法， 位置完全被确定的方法，称为六点 定位法则。 定位法则。
定位基准——在机械加工中用作定 定位基准——在机械加工中用作定 位的基准。 位的基准。 定位基面——工件定位时 定位基面——工件定位时，作为定 工件定位时， 位基准的点和线， 位基准的点和线，往往由某些具体 表面体现出来，这种表面称为定位 表面体现出来， 基面。 基面。
2．自由度的概念
所谓自由度， 所谓自由度，即空间位置的不确 定性 一个位于空间自由状态的物体， 一个位于空间自由状态的物体， 对于空间直角坐标系来说， 对于空间直角坐标系来说，具有 六个自由度： 六个自由度：三个位移自由度和 三个旋转自由度。 三个旋转自由度。
工件以内孔定位 工件上定位内孔较小时，常选定 工件上定位内孔较小时， 位销 在套类、盘类零件的车削、磨削 在套类、盘类零件的车削、 和齿轮加工中， 和齿轮加工中，大都选用心轴
工件以内孔定位时，常用的有：定位销、定位心轴、自动定 工件以内孔定位时，常用的有：定位销、定位心轴、 心机构（如三爪卡盘、弹簧心轴等〕 心机构（如三爪卡盘、弹簧心轴等〕。 1）定位销：通常结合端面定位 ）定位销： 结构形式： 结构形式： a. d＜10 d太小，不宜开退刀槽， 太小， ＜ 太小 不宜开退刀槽， 轴肩下埋； 轴肩下埋； b. d＞10 带有台肩，端面定位可 ＞ 带有台肩， 避免夹具体磨损； 避免夹具体磨损； c. d＞16 凸肩与退刀槽合二为一； 凸肩与退刀槽合二为一； ＞ d. 可换式：用于大量生产中，易于 可换式：用于大量生产中， 更换， 更换，更换时为避免 破坏夹具体 加上衬套， 加上衬套，定位销与衬套配合 H7/js6、H7/n7 、
定位时应注意的几个主要问题
定位支承点限制工件自由度的作用， 定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位 支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。 支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。
分析定位支承点的定位作用时， 分析定位支承点的定位作用时 ， 不考虑力的影 响； 定位支承点是定位元件抽象而来的。 定位支承点是定位元件抽象而来的。
位（齿轮加工中常用），有时还会采用V形 齿轮加工中常用），有时还会采用 形 ），有时还会采用 导轨、 导轨、燕尾导轨等组合成形表面作为定位 基面。 基面。
第二个销子采用削边 因为要加工基本是毛坯 销结构，两孔位置精度绝对低， 销结构，两孔位置精度绝对低， 料 ，即采取在过 定位方向上， 定位方向上，将第二 如果按照图纸上的相对位置 个圆柱销削边， 个圆柱销削边，如图 ，可能导 确定定位销的位置， 确定定位销的位置 b所示。平面限制 ，或远或近， 所示。 所示 致工件装不上， 致工件装不上 三或远或近， 个自由度， 个自由度，短圆柱销 如果使用1个圆柱销 个圆柱销1个削边 如果使用 个圆柱销 个削边 两个自由度， 限制 销，削边销的两侧被削去一 两个自由度，短 的削边销（菱形销） 的削边销（菱形销） 部分安装时就有了更大装夹 一个自由度。 限制 空间，易于装夹 一个自由度。它 空间，易于装夹. 不需要减小第二个销 使用时， 使用时，要使他的横截 子直径，因此转角误 平面 子直径，a)1、2—孔 b)1—平面 2—短圆柱销 3—短削边销 面长轴垂直于两销的轴心连 、 孔 短圆柱销 短削边销 差较小。 差较小。 图 一面两孔组合定位情况 线，否则削边销不但不起应 用的作用， 用的作用，还有可能使工件 无法装夹
基本支承

固定支承 支承钉、支承板 可调支承 自位支承
辅助支承
基本支承： 基本支承：限制自由度，真正起定位作用 辅助支承： 辅助支承：不限制自由度，起预定位、增加工件和夹具刚性等作用
（三）常用定位元件的选用
工件以平面定位 面积较小的基准平面选用支承钉 面积较大、 面积较大、平面度精度较高的基准平面 定位选用支承板 毛坯面、 毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平 面定位时， 面定位时，选用自位支承 毛坯面作基准平面， 毛坯面作基准平面，调节时可按定位面 质量和面积大小分别选用可调支承 当工件定位基准面需提高定位刚度、 当工件定位基准面需提高定位刚度、稳 定性和可靠性时， 定性和可靠性时，可选用辅助支承
(3) 用夹具安装 概念： 概念： 将工件直接安装在夹具的定位元件上的方法 特点： 特点： 工件在夹具中的正确定位， ①工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位 基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的。因 基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的。 不再需要找正便可将工件夹紧。 此，不再需要找正便可将工件夹紧。 由于夹具预先在机床上已调整好位置，因此， ②由于夹具预先在机床上已调整好位置，因此，工 件通过夹具相对于机床也就占有了正确的位置 通过夹具上的对刀装置， ③通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相 对于刀具的正确位置。 对于刀具的正确位置。
二、工件定位的基本原理
1．定位基准的基本概念 工件定位——按照加工工艺要求，将工件 按照加工工艺要求， 工件定位 按照加工工艺要求 置于夹具中， 置于夹具中，使工件在夹紧前相对于机床 和刀具就占有一个预定的位置， 和刀具就占有一个预定的位置，或者是使 同一批工件逐次放置到夹具中时都能占据 同一位置。 同一位置。