第四章 工件的定位和機床夾具

第四章工件的定位和機床夾具內(nèi)容簡介：

本章將圍繞工件的裝夾問題，介紹有關基準概念、工件的裝夾方法、工件的定位的基本規(guī)律和機床夾具等方面的知識。第四章工件定位和機床夾具基本概念：定位：確定工件在機床上或夾具中占有正確位置的過程。夾緊：工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作

將工件在機床上或夾具中定位、夾緊的過程稱為裝夾。夾具：就是能迅速把工件定位并固定在準確位置或同時確定操作工具位置的一種輔助裝置。而在金屬切削機床上采用的夾具稱為機床夾具。第四章工件定位和機床夾具為什么要專門講裝夾呢？

工件裝夾的是否正確、迅速、方便和可靠，將直接影響工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、制造成本和操作安全。

第一節(jié)基準的概念和工件的安裝一、基準的概念基準：用來確定工件（零件）上幾何要素間的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面?；鶞拾雌渥饔玫牟煌?，可分為兩大類：

第一節(jié)基準的概念和工件的安裝（一）設計基準

設計基準：在設計圖紙上確定幾何要素之間相互位置關系的那些點、線、面。第一節(jié)基準的概念和工件的安裝關于設計基準的注意點：可以是實際存在的，也可以是假想的；對實際存在的表面之間，可以互稱設計基準；

尺寸標注上，是標注的起始點；位置公差標注上，是關聯(lián)面、點、線。第一節(jié)基準的概念和工件的安裝（二）工藝基準定義：零件在加工、檢驗和裝配過程中所使用的基準。1．工序基準：在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置和形狀的基準。在工藝過程中采用的基準。工序基準可以是輪廓要素，也可以是中心要素。是工序圖上標注的起始點。工序尺寸是有方向性的，由工序基準指向被加工表面。零件加工時，應盡量使工序基準與設計基準重合，否則就要進行尺寸換算。法蘭盤工序圖第一節(jié)基準的概念和工件的安裝2、

定位基準：工件在機床上或夾具中裝夾時，使工件占有正確位置所采用的基準。

定位基面：虛擬的定位基準是由實際存在的表面來體現(xiàn)的，這些表示定位基準的表面稱為定位基面。

粗基準、精基準、輔助基準。

在機械加工過程中，應盡量使定位基準、工序基準和設計基準重合，否則將產(chǎn)生基準不重合誤差。第一節(jié)基準的概念和工件的安裝3、測量基準：測量時所采用的基準，即用來確定被測量尺寸、形狀和位置的基準。4、裝配基準：裝配時用來確定零件或部件在產(chǎn)品中相對位置所采用的基準。5、對刀基準：在加工過程中調(diào)整刀具與機床夾具相對位置所采用的基準。第一節(jié)基準的概念和工件的安裝

（三）多基準統(tǒng)一（基準重合）原則基準重合：工藝過程中，有些幾何要素，由于其作用不同而給予不同的基準名稱。

（1）盡量把裝配基準作為零件圖樣上的設計基準，以便直接保證裝配精度要求；（2）在零件加工時，應使工序基準與設計基準重合，以便能直接保證加工精度要求；（3）設計機床夾具時應使工件的定位基準、工序基準與夾具的對刀基準重合，可避免產(chǎn)生基準不重合誤差，提高加工精度。（4）基準重合還可以避免復雜的尺寸換算?；鶞手睾鲜纠治?/p>

a）零件圖b)c)d)e)定位簡圖f)g)h)測量簡圖1－設計基準2－工序基準3－定位基準4測量基準第一節(jié)基準的概念和工件的安裝二、工件的安裝與安裝方式（一）工件的安裝

正確安裝的基本要求：１、加工之前，工件必須正確定位（保證工件相對于機床和刀具有一正確位置）２、加工過程中，工件必須合理夾緊（保持定位所確定的位置）第一節(jié)基準的概念和工件的安裝（二）工件的安裝方式１、找正裝夾法

找正裝夾法分為直接找正裝夾和劃線找正裝夾。特點：簡便易行，效率較低，勞動強度大，找正精度不穩(wěn)定。適用場合：產(chǎn)品試制、單件生產(chǎn)、產(chǎn)量不大的加工場合。直接找正裝夾和劃線找正裝夾

直接找正裝夾劃線找正裝夾第一節(jié)基準的概念和工件的安裝2、機床專用夾具裝夾法（為某零件的某道工序?qū)ｉT設計制造的夾具）

特點：定位精度高、裝卸方便迅速、生產(chǎn)效率高、工人勞動強度低。適用場合：適合于大批大量生產(chǎn)，是汽車零件生產(chǎn)最常用的裝夾方法。第一節(jié)基準的概念和工件的安裝（三）工件位置公差的保證1、工件在機床夾具中必須正確定位2、夾具定位元件與夾具安裝基準應有正確位置關系3、機床夾具應正確定位4、應正確對刀

（使刀具切削刃相對于工件或夾具定位元件具有正確位置關系的過程稱為對刀。）第二節(jié)機床夾具的組成及其分類一、機床夾具的組成夾具的組成定位裝置

夾緊裝置夾具體其它裝置或元件作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力作用時不離開已經(jīng)占據(jù)的正確位置將夾具上的所有組成部分，聯(lián)接成為一個整體的基礎件包含對刀元件、導向元件、分度裝置、連接元件等第二節(jié)機床夾具的組成及其分類1、機床專用夾具：專為某一工件的某道工序而設計制造的夾具。

特點：定位準確、裝卸迅速、效率高、加工質(zhì)量好等。

適用場合：產(chǎn)品品種相對穩(wěn)定產(chǎn)量較大的場合。2、組合夾具：在夾具零件、部件完全標準化的基礎上，根據(jù)積木化原理，針對不同的加工對象和加工要求，拼裝組合而成的專用夾具。適用場合：單件、小批生產(chǎn)。3、成組夾具：可使用于一組同類零件的加工。加工完一批工件后，經(jīng)調(diào)整或更換個別元件，既可加工另一種工件的夾具。

特點：組裝周期短，可重復使用，所以裝備成本降低。

適用場合：中小批生產(chǎn)。二、機床夾具的分類1夾具體2定位元件3導向元件4工件第二節(jié)機床夾具的組成及其分類第二節(jié)機床夾具的組成及其分類固定式鉆模第三節(jié)工件的定位原理一、工件定位的六自由度規(guī)則

第一類自由度：影響加工要求的自由度。（工件定位時必須全部限制，不能遺漏）第二類自由度：不影響加工要求的自由度。（按照加工系統(tǒng)所承受的切削力、夾緊力等因素，決定是否加以限制）1、自由度一個在空間處于自由狀態(tài)的物體具有六個自由度。移動自由度沿X、Y、Z軸移動轉(zhuǎn)動自由度繞X、Y、Z軸轉(zhuǎn)動第三節(jié)工件的定位原理二.六點定位原理是指用六個適當分布支撐點來分別限制工件的六個自由度，從而使工件在空間得到確定定位的方法。

應用六點定位原理需要注意的幾個問題：(1)六個支承點的位置必須合理分布;第三節(jié)工件的定位原理(2)注意區(qū)分定位與夾緊的概念;

(3)六點定位原理中“點”的含義是限制自由度，不能機械地理解成接觸點。3、工件定位中的幾種情況1）完全定位指工件的六個自由度全部被限制。第三節(jié)工件的定位原理第三節(jié)工件的定位原理2）不完全定位根據(jù)加工要求，并不需要限制工件的全部自由度。在車床上加工軸的通孔，使用三爪卡盤夾外圓，限制工件的4個自由度，采用四點定位可以滿足加工要求。工件在平面磨床上采用電磁工作臺裝夾磨平面，且只有厚度及平行度要求，故只用三點定位。第三節(jié)工件的定位原理3）欠定位根據(jù)工件的加工要求，應該限制的自由度沒有完全被限制，無法保證加工要求，是不允許的。第三節(jié)工件的定位原理4）過定位夾具上的兩個或兩個以上的定位元件，重復限制工件的同一個或幾個自由度。大端平面與長銷組合產(chǎn)生的過定位第三節(jié)工件的定位原理欠定位與過定位欠定位——應該消除的自由度沒有消除，不允許。過定位——幾個支承點重復限制某個自由度，一般不允許，應用是有條件的。正確處理過定位提高工件定位表面與定位元件之間的位置精度；改變定位元件的結構。

正確配置支承點一般按三、二、一布置。主要定位表面受力面積越大越好。常見加工形式應限制的自由度常見加工形式應限制的自由度常見加工形式應限制的自由度第四節(jié)常用定位元件和工件在夾具中定位誤差分析工件的自由度是通過工件的定位基準（或基面）與機床或夾具定位接觸或配合而被限制的。不同的定位基準與不同的定位元件接觸或配合所能限制的自由度是不同的。本節(jié)主要內(nèi)容：

結合定位元件，介紹其限制自由度的情況。第四節(jié)常用定位元件和工件在夾具中定位誤差分析定位方式概述：工件上常見的定位基準（或基面）：平面、內(nèi)圓面、外圓面、內(nèi)錐面、外錐面及成形面等。夾具中常用的定位元件：支承釘、支承板、定位銷（心軸）、定位套、V形塊等。第四節(jié)常用定位元件和工件在夾具中定位誤差分析夾具定位元件的設計要求：1、要有一定的精度2、要有良好的耐磨性

3、要有足夠的剛度第四節(jié)常用定位元件和工件在夾具中定位誤差分析一、工件以平面定位

與工件相接觸的定位元件主要有：支承釘、支承板、可調(diào)支承、自位支承、輔助支承等。1、支承釘：常見支承釘?shù)慕Y構形式有三種。通常一個支承釘能限制一個自由度。第四節(jié)常用定位元件和工件在夾具中定位誤差分析支承釘限制的自由度：2、支承板：支承板的結構形式有兩種。通常一個支承板能限制二個自由度（一個移動，一個轉(zhuǎn)動）。第四節(jié)常用定位元件和工件在夾具中定位誤差分析支承板的結構形式：第四節(jié)常用定位元件和工件在夾具中定位誤差分析3、可調(diào)支承：支承高度可以調(diào)節(jié)的支承，它多用來支承工件的粗基準面。

可調(diào)支承示例：第四節(jié)常用定位元件和工件在夾具中定位誤差分析可調(diào)支承應用：4、自位支承：不管通過浮動機構與工件有多少個支承點的接觸，自位支承也只限制一個自由度。既要求增加支承點數(shù)目，以減少工件變形或減小接觸應力，又要求只限制一個自由度時，最好采用自位支承。第四節(jié)常用定位元件和工件在夾具中定位誤差分析自位支承結構形式：第四節(jié)常用定位元件和工件在夾具中定位誤差分析5．輔助支承：為了增加工件在加工過程中的剛度和提高工件的穩(wěn)定性，需要增加支承點數(shù)以防止工件在加工中變形，故須采用輔助支承。第四節(jié)常用定位元件和工件在夾具中定位誤差分析二、工件以內(nèi)孔定位1、心軸：有三種典型結構：錐形心軸、過盈配合圓柱心軸、間隙配合心軸。

（1）錐形心軸：錐度既可以防止工件在軸上傾斜，也可以提高定位精度。錐形心軸能限制五個自由度。（2）過盈配合圓柱心軸：定心精度較高，能傳遞一定扭矩。能限制除沿心軸軸線的移動和繞心軸線的轉(zhuǎn)動以外的四個自由度。（3）間隙配合心軸：限制除繞心軸軸線轉(zhuǎn)動的五個自由度。第四節(jié)常用定位元件和工件在夾具中定位誤差分析錐形心軸過盈配合心軸間隙配合心軸1-導向部分2-傳動部分3-定位部分第四節(jié)常用定位元件和工件在夾具中定位誤差分析2、圓柱定位銷：分為兩類：固定式和可換式，采用可換式是為了方便更換。當L/D＜1時（短圓柱銷）限制兩個自由度;當L/D≥1時（長圓柱銷）限制四個自由度。固定式可換式第四節(jié)常用定位元件和工件在夾具中定位誤差分析三、工件以外圓定位---V形塊

工件以外圓面定位常用的定位元件有V形塊、半圓定位塊、定位套、自動定心機構等。常用的V形塊結構：1）整體式，常用于精基準且定位圓柱面為等直徑的定位系統(tǒng)中；2）組合式，常用于定位面較長或兩段定位基面距離較遠以及粗基準的定位系統(tǒng)中。長V形塊——限制4個自由度；短V形塊——限制2個自由度。V形塊兩斜面的夾角一般選用60°、90°和120°，其中最常用的是90°。V形塊的結構和基本尺寸，均已標準化。第四節(jié)常用定位元件和工件在夾具中定位誤差分析常用V形塊結構：整體式組合式第四節(jié)常用定位元件和工件在夾具中