工件在夾具中的定位概要課件

第二節(jié)工件在夾具中的定位一、工件定位的基本原理

在夾具設計的定位分析中，常用X、Y、Z分別表示沿X軸、Y軸和Z軸的移動自由度；圖X、Y、Z分別表示繞X軸、Y軸和Z軸的轉動自由度。未定位前的工件即相當于自由剛體，是無法進行加工的。要使工件在夾具中有一個正確位置，必須對影響工件加工面位置精度的自由度加以限制。在這里用定位支承點來約束工件運動自由度以達到工件定位的目的。第二節(jié)工件在夾具中的定位11.六點定位原則要使工件在空間有確定的位置，就必須約束六個自由度。

在機械加工中，要完全確定工件的正確位置，必須用六個相應的支承點來限制工件的六個自由度，稱為工件的“六點定位原則”。主定位面XOY---三個支承點限制了X、Y、Z三個自由度。導向定位面XOZ--兩個支承點限制了Y、Z兩個自由度止推定位面ZOY--一個支承點限制了X最后一個自由度

六點分布的合理配置：

主定位面上的三點不能位于同一直線，否則三點只能限制兩個自由度的作用。同時三個支承點構成的三角形越大，則工件定位愈穩(wěn)定，也就更好的保證工件表面間的位置精度。1.六點定位原則2

導向定位面上的兩個支承點不能在垂直于主定位面的同一條直線上，否則Z的自由度沒被限制，而X的自由度卻同時被XOY與XOZ上的支承點同時限制，使工件位置反而不能確定。同時兩支承點的距離愈遠則工件愈穩(wěn)固可靠。一般選取工件上窄長表面作為導向定位面。

(１)完全定位---有六個支承點，將工件的六個自由度全部限制住，使工件在夾具中占有完全確定的位置，這種定位方式稱為“完全定位”。

要保證尺寸H及槽底與A面間的平行度為δa，就要以A面定位約束住Z．X．Y三個自由度。要保證尺寸b及槽側面與B面的平行度為δb，要以B面為定位面，需要約束住X．Z自由度。要保證尺寸L，就要約束住Y．自由度。綜合起來，圖ｂ所示夾具定位方案。導向定位面上的兩個支承點不能在垂直于主定位面3夾具Ａ面為主定位面:約束了Ｚ、Ｘ、Ｙ三個自由度窄長面Ｂ為導向定位面:約束了Ｘ和Ｚ兩個自由度端面Ｃ為止推定位面:約束了Ｙ這樣工件的六個自由度完全受到約束，使工件在夾具中處于完全確定的位置。例:在鏈桿上鉆大孔工件在夾具中的定位概要課件4

(２)準定位工件在夾具中定位，如果支承點不是六個，但完全約束了按加工要求需要約束的工件自由度數目時，這種定位方式稱為“準定位”。

如圖4-5-9ａ所示工件，在加工上表面時，要求保證工件的厚度尺寸Ｈ及平行度δa，由分析可知，工件的三個自由度Z．X．Y對加工要求有直接影響，因此在加工前必需予以約束。如圖的定位方式限制了工件三個自由度，剩下X．Y．Z雖然未加以限制，但對保持工序所規(guī)定的尺寸Ｈ和平行度δ要求而言，則無絲毫影響?；脽羝?(２)準定位工件在夾具中定位，如果支承點不5

注意：在限制工件自由度時，是以未被夾緊為前提的。

因此這時工件除了純粹在其自重力作用下，而使其與定位面保持接觸外，別無任何其它外力作用其上。簡而言之，在分析工件定位問題時，是不考慮夾緊力的影響。通過上例的分析，還可以看出，工件在定位中究竟需要限制幾個自由度，完全是由工件的加工技術要求所決定。例：圖4－5－10ａ工件，在臥式銑床上銑階梯面時，要求如圖所示。要保證尺寸ｈ和平行度δc，需要約束Z．X．Y三個自由度要保證尺寸ｂ和平行度δd，需要約束X．Y．Z自由度共需約束X．X．Y．Z．Z五個自由度夾具定位方式：A面約束Z．X．Y自由度B面約束X．Z自由度注意：在限制工件自由度時，是以未被夾緊為前提的。6圖4-5-11ａ是在一光軸上銑出一鍵槽。要求保證尺寸Ｈ+ΔH以及鍵槽與軸線的平行度ΔP?X。按此加工要求，工件可以放在Ｖ型鐵上定位。V型鐵定位與四個支撐點定位效果相同如圖V型鐵約束了X．Z．X．Z四個自由度剩下未限制，但對銑此鍵槽所規(guī)定的技術要求并無影響。圖4-5-11ａ是在一光軸上銑出一鍵槽。要求保證尺寸7（3）欠定位工件在夾具中定位，如果根據加工要求應該消除的自由度未被支撐點限制時，稱為：“欠定位”因此，欠定位方式進行加工，必然無法保證工序所規(guī)定的加工技術要求。如圖4－5－12(4)過定位指工件上起各種不同定位作用的定位表面，在定位時，實際所采用的定位支撐點數目，超過規(guī)定的數目，因而使工件的位置反而不確定。稱謂:“過定位”。如圖4－5－13所示用了四個定位支承點去限制上述三個自由度，則必然會出現同一個自由度同時被兩個或兩個以上的定位支承點所重復限制的矛盾。這一矛盾便造成工件定位的不確定違反了工件定位的目的。這是所不希望出現的。但在實際生產中常常遇到。幻燈片6幻燈片5（3）欠定位工件在夾具中定位，如果根據加工要幻燈片8例：在滾齒機（或插齒機）上加工齒輪時，見圖4-5-14工件孔套在長心軸上，限制X．Y．X．Y．自由度工件靠住支撐凸臺平面，限制三個自由度Z．X．Y這屬于超定位。是被心軸和支承凸臺所重復限制的。因此，這里發(fā)生重復限制同一自由度的矛盾。過定位方式實際上能否允許采用，也主要是從這一矛盾所造成的后果來判斷和取舍的。

ａ雖然形式上屬于過定位，但是重復限制相同自由度的定位支承點之間，并未互相干涉或沖突，則這種過定位方式仍屬可用。例，圖4－5－14齒輪坯上作為定位基準的內孔和端面，往往是在一次裝夾中一同加工出來的，內孔和端面具有很高的垂直度。雖然X．Y被重復限制，但因為定位基準之間保證了較高的位置精度，并不會引起相干涉和沖突?；脽羝?0例：在滾齒機（或插齒機）上加工齒輪時，見圖4-5-14幻燈片9實質上，這時所限制的自由度，仍然只有五個X．Y．Z．X．Y并非七個。由此可見，象這種只不過是形式上的過定位，實際上是完全可用的。

ｂ根據定位基本定律的分析已屬過定位，而且重復限制相同自由度的定位支承點之間，又存在嚴重的干涉和沖突，以致造成工件或夾具的變形，從而明顯影響定位精度，則對這種類型的過定位，嚴禁采用。例圖4－5－15所示，圖4－5－16所示幻燈片9實質上，這時所限制的自由度，仍然只有五個X．Y．Z．X．Y幻102.定位分析小結

(1)工件在夾具中定位正確與否，可先將各式各樣的定位元件轉化成支承點，然后按定位基本原理來分析。

(2)工件應該消除的自由度數目，由工件在該工序的加工要求所決定。但是，有時為了安全可靠或減少夾緊力等，定位元件實際限制工件自由度數目可多于按工序要求必需消除的自由度數目，如圖4-5-17但不包括重復定位情況。

(3)根據加工要求，采用“完全定位”、“準定位”都是合理的，“欠定位”是不允許的。當支承點數目雖然等于或多于需要消除的自由度數目，但并未完全限制應消除的自由度時，仍屬于“欠定位”，甚至即是“欠定位”又是“過定位”。2.定位分析小結11例圖4-5-18

(4)正確處理過定位過定位一般應避免，但在設計定位方案時，不能簡單地肯定或否定，應根據具體情況作具體分析。如果需要采用過定位，應該使其所產生的不良后果減小到允許的程度。

(5)當定位元件本身能沿某方向移（或轉）動時，則將失去限制工件在該方向上移（或轉）動的能力。如圖4-5-18ａ所示，本來一般短Ｖ形塊具有兩個支承點的作用，限制工件的兩個自由度，但這里因活動Ｖ形塊能沿Ｘ軸向移動，失去限制的能力，而只保留了限制工件自由度的能力課件4-5-2-1.ppt-1例圖4-5-18課件4-5-2-1.ppt-112二、常見的定位方式及定位元件

1.工件以平面定位

例如，一般箱體、機座、支架、杠桿、園盤、板狀等零件，在加工平面和孔時，都要用平面作為定位基準

(1)工件以粗基準定位時用的球頭支承或滾花支承釘如圖4-5-19所示的球頭支承釘(2)工件以精基準定位時用的平頭支承釘和支承板常用圖4-5-20所示二、常見的定位方式及定位元件13

(3)可調支承是指這種支承的高度可調。可調支承結構主要用于毛坯，而又以粗定位時，尤其在中、小批生產。例圖4-5-22所示，例圖4-5-23(3)可調支承是指這種支承的高度可14

(4)自位支承（或稱浮動支承）指支承本身在定位過程中所處的位置，是隨工件定位基準面位置的變化而自動適應的。如圖4-5-24所示。2.工件以圓孔定位套筒、輪盤等零件常以圓孔作為主要定位基準，與之相應的定位元件，常用定位銷和定位心軸以及定心夾緊裝置等.常用的剛性心軸有三種形式見圖4-5-25所示。(4)自位支承（或稱浮動支承）15

定位銷一般可分為固定式和可換式兩種。圖4-5-26所示,為固定式定位銷的幾種典型結構。圖4-5-27所示,為可換式定位銷，以便定期維修更換。注意:

工件以圓孔定位時，與上述心軸或定位銷等元件的接觸，可以看成是圓柱面與圓柱面的接觸。這時，接觸面的長短不一樣,所限制自由度的數目也不一樣.(1)接觸面較長如圖4-5-28中（ａ），Ｈ≈Ｈa這時算作長銷，相當于四個定位支承點，限制四個自由度X．YX．Y定位銷一般可分為固定式和可換式兩種。注意:16

(2)接觸較短如圖4-5-28中（ｂ），Ｈ＜＜Ｈb,這時算作短銷，相當于兩個定位支承點，限制兩個自由度X．Y圖4－5－29所示的套筒、空心軸等工件是以圓孔在菊花頂針（用于粗基準），錐形悶頭（用于精基準）等錐形定位元件上定位。在某些鉆孔工序中，工件常以圓孔在圖4－5－30所示的平頭錐錐上定位?；脽羝?(2)接觸較短如圖4-5-28中（ｂ），幻燈片8173.工件以圓錐孔定位(1)接觸較長的圖(ａ)，相當于五個定位支承點，限制五個自由度X．Y．Z．Y．Z．(2)接觸面較短（ｂ）相當三個定位支承點，限制三個自由度X．Y．Z這里要注意，一個頂針可以轉化為三個定位支承點，而兩個頂針組合使用時，并不等于可轉化為六個定位支承點。4.工件以外圓定位有許多工件在加工時，是以其外圓作為定位基準來定位的。根據外圓表面的完整程度和加工要求，可在圓孔或Ｖ型鐵中定位3.工件以圓錐孔定位18

圓柱面與一平面接觸的情形：（1）接觸線較長時，圖中（ａ）相當于兩個定位支承點，限制兩個自由度Z．X（2）接觸線較短時，圖中（ｂ）相當于一個定位支承點，限制一個自由度Z外圓面與Ｖ型鐵接觸：（1）接觸線較長時，圖中（ａ）相當于四個定位支承點，限制四個自由度X．Z．X．Z（2）接觸線較短時，圖中（ｂ）相當于兩個定位支承點，限制兩個自由度X．Y圓柱面與一平面接觸的情形：19圓柱面與圓錐面接觸方式，如圖4－5－35圓柱面與圓錐面接觸方式，如圖4－5－3520

三.常用典型夾緊機構1.斜楔夾緊機構

圖４-５-３６所示。2.偏心夾緊機構圓偏心夾緊結構,如圖4-5-37所示偏心－壓板夾緊結構，如圖4-5-38所示.三.常用典型夾緊機構21

3.螺旋夾緊機構如圖４-５-３９所示4.螺釘－壓板型夾緊機構如圖４-５-４０所示3.螺旋夾緊機構如圖４-５-３９22第二節(jié)工件在夾具中的定位一、工件定位的基本原理

在夾具設計的定位分析中，常用X、Y、Z分別表示沿X軸、Y軸和Z軸的移動自由度；圖X、Y、Z分別表示繞X軸、Y軸和Z軸的轉動自由度。未定位前的工件即相當于自由剛體，是無法進行加工的。要使工件在夾具中有一個正確位置，必須對影響工件加工面位置精度的自由度加以限制。在這里用定位支承點來約束工件運動自由度以達到工件定位的目的。第二節(jié)工件在夾具中的定位231.六點定位原則要使工件在空間有確定的位置，就必須約束六個自由度。

在機械加工中，要完全確定工件的正確位置，必須用六個相應的支承點來限制工件的六個自由度，稱為工件的“六點定位原則”。主定位面XOY---三個支承點限制了X、Y、Z三個自由度。導向定位面XOZ--兩個支承點限制了Y、Z兩個自由度止推定位面ZOY--一個支承點限制了X最后一個自由度

六點分布的合理配置：

主定位面上的三點不能位于同一直線，否則三點只能限制兩個自由度的作用。同時三個支承點構成的三角形越大，則工件定位愈穩(wěn)定，也就更好的保證工件表面間的位置精度。1.六點定位原則24

導向定位面上的兩個支承點不能在垂直于主定位面的同一條直線上，否則Z的自由度沒被限制，而X的自由度卻同時被XOY與XOZ上的支承點同時限制，使工件位置反而不能確定。同時兩支承點的距離愈遠則工件愈穩(wěn)固可靠。一般選取工件上窄長表面作為導向定位面。

(１)完全定位---有六個支承點，將工件的六個自由度全部限制住，使工件在夾具中占有完全確定的位置，這種定位方式稱為“完全定位”。

要保證尺寸H及槽底與A面間的平行度為δa，就要以A面定位約束住Z．X．Y三個自由度。要保證尺寸b及槽側面與B面的平行度為δb，要以B面為定位面，需要約束住X．Z自由度。要保證尺寸L，就要約束住Y．自由度。綜合起來，圖ｂ所示夾具定位方案。導向定位面上的兩個支承點不能在垂直于主定位面25夾具Ａ面為主定位面:約束了Ｚ、Ｘ、Ｙ三個自由度窄長面Ｂ為導向定位面:約束了Ｘ和Ｚ兩個自由度端面Ｃ為止推定位面:約束了Ｙ這樣工件的六個自由度完全受到約束，使工件在夾具中處于完全確定的位置。例:在鏈桿上鉆大孔工件在夾具中的定位概要課件26

(２)準定位工件在夾具中定位，如果支承點不是六個，但完全約束了按加工要求需要約束的工件自由度數目時，這種定位方式稱為“準定位”。

如圖4-5-9ａ所示工件，在加工上表面時，要求保證工件的厚度尺寸Ｈ及平行度δa，由分析可知，工件的三個自由度Z．X．Y對加工要求有直接影響，因此在加工前必需予以約束。如圖的定位方式限制了工件三個自由度，剩下X．Y．Z雖然未加以限制，但對保持工序所規(guī)定的尺寸Ｈ和平行度δ要求而言，則無絲毫影響?；脽羝?(２)準定位工件在夾具中定位，如果支承點不27

注意：在限制工件自由度時，是以未被夾緊為前提的。

因此這時工件除了純粹在其自重力作用下，而使其與定位面保持接觸外，別無任何其它外力作用其上。簡而言之，在分析工件定位問題時，是不考慮夾緊力的影響。通過上例的分析，還可以看出，工件在定位中究竟需要限制幾個自由度，完全是由工件的加工技術要求所決定。例：圖4－5－10ａ工件，在臥式銑床上銑階梯面時，要求如圖所示。要保證尺寸ｈ和平行度δc，需要約束Z．X．Y三個自由度要保證尺寸ｂ和平行度δd，需要約束X．Y．Z自由度共需約束X．X．Y．Z．Z五個自由度夾具定位方式：A面約束Z．X．Y自由度B面約束X．Z自由度注意：在限制工件自由度時，是以未被夾緊為前提的。28圖4-5-11ａ是在一光軸上銑出一鍵槽。要求保證尺寸Ｈ+ΔH以及鍵槽與軸線的平行度ΔP?X。按此加工要求，工件可以放在Ｖ型鐵上定位。V型鐵定位與四個支撐點定位效果相同如圖V型鐵約束了X．Z．X．Z四個自由度剩下未限制，但對銑此鍵槽所規(guī)定的技術要求并無影響。圖4-5-11ａ是在一光軸上銑出一鍵槽。要求保證尺寸29（3）欠定位工件在夾具中定位，如果根據加工要求應該消除的自由度未被支撐點限制時，稱為：“欠定位”因此，欠定位方式進行加工，必然無法保證工序所規(guī)定的加工技術要求。如圖4－5－12(4)過定位指工件上起各種不同定位作用的定位表面，在定位時，實際所采用的定位支撐點數目，超過規(guī)定的數目，因而使工件的位置反而不確定。稱謂:“過定位”。如圖4－5－13所示用了四個定位支承點去限制上述三個自由度，則必然會出現同一個自由度同時被兩個或兩個以上的定位支承點所重復限制的矛盾。這一矛盾便造成工件定位的不確定違反了工件定位的目的。這是所不希望出現的。但在實際生產中常常遇到?；脽羝?幻燈片5（3）欠定位工件在夾具中定位，如果根據加工要幻燈片30例：在滾齒機（或插齒機）上加工齒輪時，見圖4-5-14工件孔套在長心軸上，限制X．Y．X．Y．自由度工件靠住支撐凸臺平面，限制三個自由度Z．X．Y這屬于超定位。是被心軸和支承凸臺所重復限制的。因此，這里發(fā)生重復限制同一自由度的矛盾。過定位方式實際上能否允許采用，也主要是從這一矛盾所造成的后果來判斷和取舍的。

ａ雖然形式上屬于過定位，但是重復限制相同自由度的定位支承點之間，并未互相干涉或沖突，則這種過定位方式仍屬可用。例，圖4－5－14齒輪坯上作為定位基準的內孔和端面，往往是在一次裝夾中一同加工出來的，內孔和端面具有很高的垂直度。雖然X．Y被重復限制，但因為定位基準之間保證了較高的位置精度，并不會引起相干涉和沖突?；脽羝?0例：在滾齒機（或插齒機）上加工齒輪時，見圖4-5-14幻燈片31實質上，這時所限制的自由度，仍然只有五個X．Y．Z．X．Y并非七個。由此可見，象這種只不過是形式上的過定位，實際上是完全可用的。

ｂ根據定位基本定律的分析已屬過定位，而且重復限制相同自由度的定位支承點之間，又存在嚴重的干涉和沖突，以致造成工件或夾具的變形，從而明顯影響定位精度，則對這種類型的過定位，嚴禁采用。例圖4－5－15所示，圖4－5－16所示幻燈片9實質上，這時所限制的自由度，仍然只有五個X．Y．Z．X．Y幻322.定位分析小結

(1)工件在夾具中定位正確與否，可先將各式各樣的定位元件轉化成支承點，然后按定位基本原理來分析。

(2)工件應該消除的自由度數目，由工件在該工序的加工要求所決定。但是，有時為了安全可靠或減少夾緊力等，定位元件實際限制工件自由度數目可多于按工序要求必需消除的自由度數目，如圖4-5-17但不包括重復定位情況。

(3)根據加工要求，采用“完全定位”、“準定位”都是合理的，“欠定位”是不允許的。當支承點數目雖然等于或多于需要消除的自由度數目，但并未完全限制應消除的自由度時，仍屬于“欠定位”，甚至即是“欠定位”又是“過定位”。2.定位分析小結33例圖4-5-18

(4)正確處理過定位過定位一般應避免，但在設計定位方案時，不能簡單地肯定或否定，應根據具體情況作具體分析。如果需要采用過定位，應該使其所產生的不良后果減小到允許的程度。

(5)當定位元件本身能沿某方向移（或轉）動時，則將失去限制工件在該方向上移（或轉）動的能力。如圖4-5-18ａ所示，本來一般短Ｖ形塊具有兩個支承點的作用，限制工件的兩個自由度，但這里因活動Ｖ形塊能沿Ｘ軸向移動，失去限制的能力，而只保留了限制工件自由度的能力課件4-5-2-1.ppt-1例圖4-5-18課件4-5-2-1.ppt-134二、常見的定位方式及定位元件

1.工件以平面定位

例如，一般箱體、機座、支架、杠桿、園盤、板狀等零件，在加工平面和孔時，都要用平面作為定位基準

(1)工件以粗基準定位時用的球頭支承或滾花支承釘如圖4-5-19所示的球頭支承釘(2)工件以精基準定位時用的平頭支承釘和支承板常用圖4-5-20所示二、常見的定位方式及定位元件35

(3)可調支承是指這種支承的高度可調?？烧{支承結構主要用于毛坯，而又以粗定位時，尤其在中、小批生產。例圖4-5-22所示，例圖4-5-23(3)可調支承是指這種支承的高度可36

(4)自位支承（或稱浮動支承）指支承本身在定位過程中所處的位置，是隨工件定位基準面位置的變化而自動適應的。如圖4-5-24所示。2.工件以圓孔定位套筒、輪盤等零件常以圓孔作為主要定位基準，與之相應的定位元件，常用定位銷和定位心軸以及定心夾緊裝置等.常用的剛性心軸有三種形式見圖4-5-25所示。(4)自位支承（或稱浮動支承）37

定位銷一般可分為固定式和可換式兩種。圖4-5-26所示,為固定式定位銷的幾種典型結構。圖4-5-27所示,為可換式定位銷，以便定期維修更換。注意:

工件以圓孔定位時，與