工件定位与装夹

心花 液 轴键 压
圆
柱
心
轴
圆锥心轴
数 控 铣 床 类 夹 具
平口虎钳
数 控 铣 床 类 夹 具
压板
数 控 铣 床 类 夹 具
分 度 头
工数 作控 台回 轴转
组 合 夹 具
孔 系 组 合 夹 具
组
合
槽系组合夹具
夹
具
l一长方形基础板； 2一方形支撑件； 3一菱形定位盘； 4一快换钻套； 5一叉形压板； 6一螺栓； 7一手柄杆； 8一分度合件
专用夹 具
专为某一项或类似的几 项加工设计制造的夹具
适用于定型 产品的成批
和大量生产
优点：在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用各种 专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。
缺点：设计周期较长、投资较大。
组合夹具
由一套结构已经标准化、尺 寸已经规格化的通用元件组
合元件所构成
主要用于中 小批量生产
数控回转 工作台
扩大了机床工艺范围
组合夹具
主要用于中小批量生产，是一种 较经济的夹具。
孔系组合夹具 槽系组合夹具
2.5.6 典型实例
例3－1 如图所 示零件 薄壁筒， 确定夹 装方式 和加工 顺序。
零件内部需要加工； 不需要掉头夹装； 零件内孔尺寸较大，粗加工时可以夹持内孔；
内外圆表面同轴度要求较高，相关表面的形状、 位置精度要求也较高，采用心轴定位加工外表 面； 零件的壁较薄，可用特制扇形卡夹紧。
2.夹紧力大小合适。
3.夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。
4.夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。
ห้องสมุดไป่ตู้
三、夹紧力的确定
夹紧力的作用方向应垂直于 主要定位基准面 。
夹紧力方 向的确定 原则
夹紧力应尽量与切削力、重 力方向一致，以减少夹紧力
夹紧力作用方向应使工件 变形最小
夹紧力作用 点的确定
准确 定位
精度、 刚度高
能够快 速重调
对夹具 的基本
要求
不干涉换刀、 切削和其它机 床辅助运动
二、数控机床夹具的分类 按夹具的使用特点分类
通用夹具
指已经标准化，无需调整或 稍加调整就可以用来装夹不
同工件的夹具
主要用于单 件小批量生
产
优点：适应性强，可用于装夹一定形状和尺寸范围内的 各种工件 。
缺点：夹具的精度不高，生产率也较低，且较难装夹形 状复杂的工件。
定位 夹紧
工件能准确地放在机床的合适位置上。 使工件相对于刀具和机床占有正确的加 工位置（保证加工进行和加工的精度）
工件定位后，还需对工件压紧夹牢。使 其在加工过程中不发生位置变化
2.5.1 工件定位的基本原理
一、六点定位原理
空间物体的六个自由度：
沿绕XX、、XYY,Y、、 ,ZZZ的轴 移转动动自 的由自度由
力
于A面。 (a) 合理 (b) 不合理
作
用
方
向
(a)
(b)
夹
紧
如图所示夹紧方向 图中（a）最合理（b）较合理（c）可行（d）
力
不合理（e）不合理（f）最不合理
作
用
方
向
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
夹
如图所示套筒，薄壁套的轴向刚性比径向刚性好，用卡爪径向夹
紧
紧时工件变形大，若沿轴向施加夹紧力，变形会小得多。 (a) 合
铣削外轮廓时，采用螺旋 压板机构夹紧工件。
过 定 位
消除过定位的措施 大端面加球面垫圈 大端面改为小端面
过定位示例 长销和大端面定位 平面和两短圆柱销定位
固 定 支 承
支承钉
支承板
可 主要用于毛坯、形状变化较大工件，以及粗加工 调 定位中 支 承
１－调整钉２－锁紧螺母
浮
动
支 承
三 点 式
（
a
销；11一圆柱销
组
合
夹
具
铣
削
钻孔 镗 铣
数
控
三
车
爪
床 类
卡 盘
夹
具
三爪卡盘的内部结构
液压 三爪卡盘
用于回转工件 的自动装卡
数 控 车 床 类 夹 具
四 爪 单 动 卡 盘
数 控 车 床 类 夹 具
花盘：1，7-工件 2， 6-平衡块 3-螺栓 4-压
板 5-花盘 8-弯板
数 控 车 床 类 夹 具
特点：使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复 多次使用，可减少专用夹具数量。
可调夹具
某些元件可调整或更换，以 适应多种工件加工的夹具
分类： ①通用可调夹具（通用范围比通用夹具更大） ②成组夹具（专用可调夹具 ） 特点：对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来
夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。
例 题 图
感谢下 载
完 全 定 位
不完全 定位
不需要限制六个自由度就能达到定 位的要求
限制5个自由度
限制4个自由度
欠定位
应该限制的自 由度没有被限 制的定位
不允许使用
限制自由度与加工要求的关系
过定位
工件的某一自 由度被定位元 件重复限制
过定位是否使用要 看能否减少工件的 变形或定位操作是 否方便
连 杆 的 装 夹
2.5.4 工件的夹紧
一、定位与夹紧的关系
工件在夹紧前，若定位元件与工件的接触关系 不变，工件有正确的位置，则工件就已经定位； 夹紧的作用是在加工过程中，使工件保持定位 位置。
二、夹紧装置应具备的基本要求 夹紧装置：产生夹紧力，把工件夹紧的装置。 对夹紧装置的基本要求：
1.夹紧过程中，不能改变工件定位占据的正确位置。
力
理 (b) 不合理
作
用
方
向
(a)
(b)
夹
如图(a)所示，夹紧力作用在支承面范围之外，会使工件倾斜或移
紧 力
动，而图(b)则是合理的。
作
用
点
(a)
(b)
夹 紧 力 作
如图所示的薄壁箱体，将作用在壳体中部的单点改成在工件外缘
处的两点夹紧，或改为在顶面上三点夹紧，工件的变形大为改善， 且夹紧也更可靠。该原则对刚度差的工件尤其重要。(a)不合理(b) 合理(C)合理
夹紧力大小 的确定
作用点应在定位元件支承的 范围内。
夹紧力作用点应落在工件刚 性好的部位。
作用点应尽量靠近加工面。
手动夹紧
机动夹紧
2.5.5 数控机床夹具介绍
一、夹具的作用及基本要求
夹具的作用是将工件定位，以使工件获得相对 的于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地 夹紧；应用夹具，有利于保证工件的加工精度、 稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低 成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生 产；有利于扩大机床工艺范围，实现“一机多 用”。
） 和 二 点 式 图 （
b
）
辅 助 支 承
１、５─ 滑柱 ２─弹簧 ３─滑块 ４─手轮 ６─斜楔
定
位
圆
销
柱 定
位
销
削 边 销
圆 柱 心 轴
过盈配合心轴
间隙配合心轴 弹 性 心 轴
圆
工作表面的锥度很小，常为1：1000～1：5000。工件
锥 装在心轴上楔紧后，靠孔产生的弹性变形而有少许过
心
盈，从而消除间隙并产生摩擦力带动工件回转，不需
三爪自定 心卡盘
常用的自动定心夹具，装夹面与加工面同轴。 适用于装夹轴类、盘套类零件。
四爪单动 卡盘
花盘
适用于非圆柱体，圆柱偏心等精度要求高的零 件。
适用于需要端面定位夹紧的工件。
心轴
主要用于套筒和盘类零件的装夹。
数控铣(加工中心)类夹具
虎钳
装夹方便，应用广泛，适于装夹形 状规则的小型工件
压板
装夹方便，应用广泛
轴
另行夹紧，但因传递的扭矩较小，所以仅适用于工件
定位孔精度不低于IT7的精车和磨削加工。
花 键
用于加工以花键孔定位的工件，其结构与配合应根据 工件的不同定心方式来确定
心
轴
圆
锥
图a用
销
于圆柱
孔为粗
基准的
定位，
图b用
于圆柱
孔为精
基准的
定位
V
V
常用类型
形 块
活 动
夹装方式
形
块
定 位 套
图a所示是工件以较长的外圆柱面在长定位套的孔中定位，限制 了工件四个自由度；同时工件以端面在定位套的小端面上定位， 限制了工件一个自由度，共限制了工件五个自由度。图b所示是 工件以较短的外圆柱面在短定位套的孔中定位，限制了工件的两
况。形状和尺寸适应性差。
用于加工以花键孔定位的工件
限制3个自由度。
三、工件以外圆柱面定位
常用定位元件： 三爪自动定心卡盘 V形块 定位套 半圆套
四、工件以一面两孔定位 以一个平面和两个圆柱孔组合定位。箱体类和 支架类零件的常用定位方式。 为了避免过定位，使安装方便，其中一个销采 用削棱结构。
一 面 两 孔 定 位
2.5 数控机床夹具与定位
概述 2.5.1 工件定位的基本原理 2.5.2 常见定位方式 2.5.3 定位与工件的夹紧 2.5.5 数控机床夹具介绍 2.5.6 典型实例
概述
夹具
在机械加工过程中，固定工件，使之占有确定位 置以接受加工或检测的装置称为机床夹具，简称 夹具 。 工件的装夹包含两个方面的内容：
用
点
(a)
(b)
(c)
夹 如图支承a
紧 尽量靠近被
力 作 用 点
加工表面， 同时给予夹 紧力Q2。这
样翻转力矩
小又增加了
工件的刚性，
既保证了定
位夹紧的可
靠性，又减
小了振动和
变形。
通
用 夹 具
三 爪 卡
盘
四 爪 卡 盘
平口虎钳
数控分度头
专 用 夹 具
连杆加工专用铣槽夹具 结构夹具
l一夹具体；2一压板； 3、7一螺母；4、5一垫 圈：6一螺栓；8一弹簧； 9一定位键；10一菱形
2.5.2 常见定位方式
一、工件以平面定位
面与面接触限制3个自由度。 常用定位元件： 固定支承 可调支承 浮动支承 辅助支承
二、工件以圆孔定位
定位销
短销限制2个自由度；长销限制4个自 由度；削边销限制1个自由度。
圆柱心轴
心 轴 圆锥心轴
花键心轴
圆锥销
常用于车削中外轮廓与内轮廓的同轴 度要求较高或尺寸精度要求较高的情
度 X ,Y ,Z
六点定位原理： 合理设置六个支承点，工件的定位基准与定位 元件保持接触，消除工件的所有六个自由度， 使工件在夹具中有确定的位置。
工 件 六 点 定 位 示 意 图
二、六点定位原理的应用
根据工件在夹具中被限制的自由度不同，定位方 式可分为以下几种 。
完全定位
工件的六个自由度全部被限制
按使用机床分类
夹具按使用机床不同，可分为车床夹具、铣床 夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、 数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹 具以及其他机床夹具等。
按夹紧的动力源分类
夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹 具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及 真空夹具等。
三、典型数控机床夹具 数控车床类夹具
个自由度；同时，工件以端面在定位套的大端面上定位，限制了
工件的三个自由度
半 圆 套
一
面
两
孔 定
一 面 两
位
孔 定
位
削边销结构
(a) d<3 (b) d=3～50 (c) d>50
削边销的形式
定 位 与 夹 紧 的 关 系
夹
如图所示直角支座以A、B面定位镗孔，要求保证孔中心线垂直
紧
于A面。为此应选择A面为主要定位基准，夹紧力Q的方向垂直
加工顺序可按以下进行：
（1）夹装外圆柱面，车削左端面。 （2）掉头夹装外圆柱面，车削右端面。 （3）钻内孔，粗、精镗内孔。 （4）心轴定位夹装，粗、精车外轮廓。
例3－2 铣 削加工如 图所示零 件，毛坯 尺寸为 68mm×4 0mm×6m m，确定 夹装方式 及夹具选 择。
铣削内轮廓时，以毛坯底 面为主要定位基面，侧面 用三个定位销定位，用螺 旋压板机构夹紧。