工件在夾具中的定位與夾緊

工件在夾具中的定位與夾緊第1頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.1工件的定位工件定位目的：使同批工件在機(jī)床或夾具上有正確位置工件的定位方法(1)直接找正定位

效率低，適于單件小批生產(chǎn)和定位精度要求較高的情況(2)劃線找正定位適于單件小批生產(chǎn)或毛坯精度較低、大型工件粗加工

(3)夾具中定位效率高，易保證質(zhì)量，廣泛用于批量生產(chǎn)第2頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.工件的定位

(1)六點(diǎn)定位原理

未定位工件在空間有六個(gè)自由度，定位就是限制其自由度。合理布置六個(gè)定位支承點(diǎn)，使工件上的定位基面與其接觸，一個(gè)支承點(diǎn)限制工件一個(gè)自由度，使工件六個(gè)自由度被完全限制，在空間得到唯一確定的位置，此即六點(diǎn)定位原理。

第3頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

實(shí)際中一個(gè)定位元件可體現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)支承點(diǎn)，

視具體工作方式及其與工件接觸范圍大小而定定位與夾緊的區(qū)別：

定位是使工件占有一個(gè)正確的位置，夾緊是使工件保持這個(gè)正確位置。(2)完全定位與不完全定位工件的六個(gè)自由度被完全限制的定位稱完全定位，允許少于六點(diǎn)的定位稱為不完全定位。都是合理的定位方式。第4頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一考慮定位方案時(shí)，先分析必須消除哪些自由度，再以相應(yīng)定位點(diǎn)去限制。第5頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(3)欠定位與過(guò)定位工件應(yīng)限制的自由度未被限制的定位，為欠定位，在實(shí)際生產(chǎn)中是絕對(duì)不允許的。工件一個(gè)自由度被兩個(gè)或以上支承點(diǎn)重復(fù)限制的定位稱為過(guò)定位或重復(fù)定位。一般來(lái)說(shuō)也是不合理的。第6頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一過(guò)定位造成的后果：（1）使工件或夾具元件變形，引起加工誤差；（2）使部分工件不能安裝，產(chǎn)生定位干涉（如一面兩銷）過(guò)定位一般是不允許的，但在精加工時(shí)也可看到。第7頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一消除過(guò)定位及其干涉的途徑：1.改變定位元件結(jié)構(gòu)，消除對(duì)自由度的重復(fù)限制，如長(zhǎng)銷改成短銷；2.提高工件定位基面之間的位置精度，提高夾具定位元件之間的位置精度，減少或消除過(guò)定位引起的干涉，精加工時(shí)可增加剛度和定位穩(wěn)定性。

第8頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.常見定位方法與定位元件

(1)工件以平面定位1)固定支承（支承釘、支承板）第9頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1)固定支承（支承釘、支承板）第10頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2)可調(diào)支承多用于毛面定位，每批調(diào)整一次，以補(bǔ)償各批毛坯誤差第11頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3)自位支承支承本身可隨工件定位基準(zhǔn)面的變化而自動(dòng)適應(yīng)，一般只限制一個(gè)自由度，即一點(diǎn)定位。第12頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4)輔助支承

在工件定位后才參與支承的元件，不限制自由度，主要用于提高工件的剛度和定位穩(wěn)定性。第13頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(2)工件以圓孔定位1）定位銷

分固定式和可換式，圓柱銷和菱形銷第14頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）圓錐銷

常用于工件孔端的定位，可限制三個(gè)自由度

第15頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3）定位心軸

主要用于盤套類零件的定位圓孔定位分析第16頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(3)工件以外圓表面定位1）定位套筒

第17頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）半圓定位座

常用于大型軸類工件的定位第18頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3）V形塊定位

結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，斜面夾角有60°90°120°第19頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4）外圓定心夾緊

三爪卡盤、雙V形鐵定心夾緊、彈簧夾頭外圓定位分析第20頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圓錐孔定位分析第21頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(5)組合表面定位

1）一個(gè)平面和與其垂直的兩個(gè)孔組合第22頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一這種定位屬于過(guò)定位第23頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一解決辦法是：將銷2做成削邊銷

第24頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）一平面和與其垂直的兩外圓柱面組合第25頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3）一孔和一平行于孔中心線的平面組合第26頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（1）基準(zhǔn)分類1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)4.定位基準(zhǔn)的選擇第27頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）工藝基準(zhǔn)

①工序基準(zhǔn)

工序圖上用來(lái)確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn)

②定位基準(zhǔn)

a.粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)b.附加基準(zhǔn)③測(cè)量基準(zhǔn)

④裝配基準(zhǔn)第28頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一基準(zhǔn)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)測(cè)量基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)精基準(zhǔn)輔加基準(zhǔn)基準(zhǔn)分類歸納如下：第29頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

在保證得到所選精基準(zhǔn)的前提下確定粗基準(zhǔn)選擇粗基準(zhǔn)一般應(yīng)遵循以下原則：

1）選擇不加工面為粗基準(zhǔn)2）合理分配加工余量的原則

3）便于工件裝夾原則

4）同方向上粗基準(zhǔn)不得重復(fù)使用

（2）粗基準(zhǔn)的選擇第30頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一主要應(yīng)保證加工精度和裝夾方便選擇精基準(zhǔn)一般應(yīng)遵循以下原則：

1）基準(zhǔn)重合原則設(shè)計(jì)(工序)與定位2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則各工序的基準(zhǔn)相同3）互為基準(zhǔn)原則兩表面位置精度高4）自為基準(zhǔn)原則加工余量小而均勻

（3）精基準(zhǔn)的選擇第31頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5.定位誤差的分析計(jì)算定位誤差概念

指一批工件在夾具中定位時(shí)，工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（或工序基準(zhǔn)）在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以△dw

表示。

成批加工工件時(shí)，夾具相對(duì)機(jī)床的位置及切削運(yùn)動(dòng)的行程調(diào)定后不再變動(dòng)，可認(rèn)為加工面的位置是固定的。但因一批工件中每個(gè)工件在尺寸形狀及表面相互位置上均存在差異，所以定位后各表面有不同的位置變動(dòng)。

第32頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

定位誤差包括基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差1）基準(zhǔn)不重合誤差△B

其大小等于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)間聯(lián)系尺寸在加工尺寸方向上的變動(dòng)量（公差）。一次安裝加工兩孔A和B，孔B在X方向定位基準(zhǔn)C與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)A不重合，基準(zhǔn)不重合誤差為聯(lián)系尺寸22的公差0.2第33頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）基準(zhǔn)位移誤差△Y

是指工件的定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的變動(dòng)量。由工件定位面和夾具定位元件的制造誤差以及兩者之間的間隙所引起。第34頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一常見定位方式定位誤差計(jì)算(1)以平面定位時(shí)的定位誤差計(jì)算(2)以圓孔定位時(shí)的定位誤差計(jì)算平面度誤差很小，定位副制造不準(zhǔn)確誤差可忽略，所以定位誤差主要由基準(zhǔn)不重合引起。①工件孔與定位心軸無(wú)間隙配合，不存在定位副制造不準(zhǔn)確誤差，定位精度較高。②工件單向靠緊定位，如定位心軸水平放置，或在夾緊力作用下單向推移工件靠緊定位。第35頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一定位心軸水平放置單向推移工件靠緊定位第36頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一A孔Dmax=D+TD

Dmin=D軸dmax=d

dmin=d-TdO1Omax=OA-O1A=(D+TD)/2-(d-Td)/2

O1Omin=D/2-d/2因基準(zhǔn)位移造成的加工誤差為：△jw=O1Omax-O1Omin=(TD+Td)/2第37頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一③工件進(jìn)行回轉(zhuǎn)加工孔Dmax=D+TD

Dmin=D軸dmax=d

dmin=d-Td影響同軸度的基準(zhǔn)位移誤差為：△jw=O1Omax

=OA-O1A=(D+TD)/2-(d-Td)/2=(TD

+Td+Xmin)/2A第38頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一④工件孔與垂直放置的心軸間隙配合

△jw=TD

+Td+Xmin第39頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(3)以外圓定位時(shí)的定位誤差計(jì)算工件在V形塊上定位④定位誤差分析：a)定位誤差Δd隨毛坯誤差Td的增大而增大；b)定位誤差Δd隨V形塊夾角α

增大而減小，但穩(wěn)定性變差；c)定位誤差Δd

與工序尺寸標(biāo)注方式有關(guān)，Δd2＞Δd1＞

Δd3③工序尺寸以H3標(biāo)注，其定位誤差為：Δd3=B1B2=O2B2+O1O2-O1B1

==sinα21Td2d-Td2d2+－sinα21Td2－1②工序尺寸以H2標(biāo)注，其定位誤差為：Δd2=A1A2=A1O1+O1O2-A2O2

==d2+Td2sinα21－d-Td2sinα21Td2+

1①工序尺寸以H1標(biāo)注，其定位誤差為：Δd1=O1O2=O1C-O2C

=

=d2sinα21－d-Td2sinα21sinα21Td2第40頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(4)以一面兩銷定位時(shí)的定位誤差計(jì)算1）在平面內(nèi)任意方向的位移誤差

孔O1中心偏移在直徑為△dw1圓內(nèi)，△dw1=TD1

+Td1

+X1min孔O2在X方向偏心與孔O1相同（不限位），為△dw1在Y方向偏心在直徑為△dw2，△dw2=TD2

+Td2

+X2min2）轉(zhuǎn)角誤差△θ=arctan(TD1

+Td1

+X1min+TD2

+Td2

+X2min)/2L要減小角度定位誤差，①提高孔銷精度，減小配合間隙；②增大孔（銷）中心距第41頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一保證加工精度實(shí)現(xiàn)的條件

若規(guī)定工件的加工允差為δ工件，以Δ夾具表示與采用夾具有關(guān)的誤差，以Δ加工表示除夾具外與工藝系統(tǒng)其它因素（如機(jī)床誤差、刀具誤差、受力受熱變形等）有關(guān)的加工誤差，為保證工件的加工精度要求，必須滿足誤差計(jì)算不等式：

δ工件≥Δ夾具＋Δ加工

制訂夾具公差時(shí)，應(yīng)保證夾具的定位、制造和調(diào)整誤差的總和不超過(guò)零件公差的三分之一。第42頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.2工件的夾緊夾緊裝置的組成及基本要求組成（1）力源裝置（2）中間傳力機(jī)構(gòu)（3）夾緊元件作用1）改變作用力的方向；2）改變作用力的大小；3）使夾緊實(shí)現(xiàn)自鎖。1）夾緊時(shí)不破壞工件定位后的正確位置；

穩(wěn)2）夾緊力大小要適當(dāng)；牢3）夾緊動(dòng)作要迅速、可靠；

快4）結(jié)構(gòu)緊湊，易于制造與維修?；疽蟮?3頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.夾緊力的確定必須合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點(diǎn)

(1)夾緊力方向的確定

1）主要夾緊力方向應(yīng)垂直于主要定位面第44頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

2）夾緊力的作用方向應(yīng)使所需夾緊力最小第45頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

3）夾緊力的作用方向應(yīng)使工件變形盡可能小第46頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(２)夾緊力作用點(diǎn)的確定

1）夾緊力應(yīng)作用在剛度較好部位第47頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

2）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)支承元件或位于支承元件

形成的支承面內(nèi)3）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近加工表面第48頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

(３)夾緊力大小的估算

夾緊力的大小根據(jù)切削力、工件重力的大小、方向和相互位置關(guān)系具體計(jì)算，并乘以安全系數(shù)K

，一般精加工K=1.5～2，粗加工K=

2.5～3。第49頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.常用夾緊機(jī)構(gòu)（1）斜楔夾緊機(jī)構(gòu)第50頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一以斜楔為研究對(duì)象，夾緊時(shí)根據(jù)靜力平衡原理，有

FQ=F1+FRXF1=FJtanΦ1FRX=FJtan(α＋Φ2)FJ=FQ/[tanΦ1＋tan(α＋Φ2)]設(shè)Φ1=Φ2=Φ，當(dāng)α≤10°，可用下式近似計(jì)算FJ=FQ/(

tanα＋2Φ)夾緊力FQ去除，斜楔受到F1、FRX作用，要能自鎖，必須滿足下式

F1＞FRXF1=FJtanΦ1FRX=FJtan(α－Φ2)tanΦ1＞tan(α－Φ2)即Φ1＞(α－Φ2)或α＜Φ1＋Φ2一般Φ1=Φ2=Φ=5～7°，故當(dāng)α＜10～14°時(shí)自鎖，一般取α=6～8°第51頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

斜楔夾緊的特點(diǎn)：

1）有增力作用，擴(kuò)力比i=FJ/FQ

，約等于3；2）夾緊行程小,h/s=tanα，故h遠(yuǎn)小于s；3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但操作不方便。主要用于機(jī)動(dòng)夾緊，且毛坯質(zhì)量較高的場(chǎng)合。第52頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（2）偏心夾緊機(jī)構(gòu)常見的偏心輪—壓板夾緊機(jī)構(gòu)第53頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

1）圓偏心夾緊原理及其幾何特性偏心夾緊實(shí)質(zhì)是一種斜楔夾緊，但各點(diǎn)升角不等，M、N處升角為為0，P處升角最大。第54頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

2）圓偏心夾緊的自鎖條件

P點(diǎn)夾緊時(shí)能自鎖，則可保證其余各點(diǎn)均可自鎖自鎖條件

αp≤

Φ1＋Φ2

tanαp=2e/D≈αp為安全起見取Φ1=02e/D≤Φ2≈μ2,取μ2=0.1~0.15,D/e≥14～20自鎖,D/e叫偏心輪的偏心特性，表示偏心輪的工作可靠性第55頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

3）圓偏心夾緊的夾緊力

第56頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3）圓偏心夾緊的夾緊力

M=Pl=Q1ρ或Q1＝Pl/ρ

因?yàn)棣羛很小，

Q1≈Q1cosαp=FQ

根據(jù)斜楔夾緊原理，得P點(diǎn)產(chǎn)生的夾緊力為Q＝FJ＝Pl/〔ρ(tanΦ1+tan（αp＋Φ2））〕

一般取

l=(2～2.5)D，ρ≈D/2

擴(kuò)力比約為12～13第57頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4）圓偏心的夾緊行程

確定夾緊行程hPE需考慮如下因素：

夾緊工件尺寸公差、裝卸間隙、夾緊變形及磨損貯備量等

hPE≥T+Δ間+Δ貯偏心距e為e=hPE/(cosγP-cosγE)

若取P點(diǎn)左右各45°圓弧作為工作段，則

e=hPE/(cos45°

-cos135°)=hPE/1.1414

圓偏心輪夾緊力小，行程小，自鎖性不太好，用于切削力小，無(wú)振動(dòng)，工件尺寸公差不大的場(chǎng)合。第58頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（3）螺旋夾緊機(jī)構(gòu)螺旋夾緊特點(diǎn)：

1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自鎖性好，夾緊可靠；2）擴(kuò)力比約為80,遠(yuǎn)比斜楔夾緊力大；3）夾緊行程不受限制；4）夾緊動(dòng)作慢，輔助時(shí)間長(zhǎng)，效率低第59頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（4）其它夾緊機(jī)構(gòu)1）螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)第60頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）螺旋定心夾緊機(jī)構(gòu)第61頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3）聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)第62頁(yè)，共91頁(yè)，2023年，2月