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1、第五章第五章 夹具夹具 第一节 概述 机床夹具： 在机床上能实现安装任务的工艺装备称 为机床夹具。 定位的概念定位的概念 在机床上对工件进行切削加工时，为 了保证加工精度，必须使工件相对于机床 和刀具占有正确的位置，这一过程称为定 位。 夹紧的概念夹紧的概念 为了保证工件的正确位置在加工过程 中稳定不变，就必须对工件施加一定的夹 紧力，这一过程称为夹紧。 安装的概念安装的概念 定位和夹紧这两个过程总称为安装。 机床夹具应满足的基本要求：机床夹具应满足的基本要求： 1.保证工件或刀具能准确、迅速、可靠地定位 和夹紧。 2.保证工件或刀具拆卸方便、快捷，其结构应 简单，并有足够的刚度和精度，以防止

2、工 件变形和振动，操作应安全省力。 一、机床夹具的分类一、机床夹具的分类 机床夹具按所使用的机床分类： 车床夹具、 铣床夹具、 钻床夹具、 镗床夹具、 磨床夹具等。 一、机床夹具的分类一、机床夹具的分类 机床夹具按通用特性分类： 通用夹具、 专用夹具、 可调夹具、 组合夹具、 自动线夹具等。 1.通用夹具 是指结构、尺寸已标准化的，在一定范 围内可用于加工不同工件的夹具。 如：三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、 台虎钳、回转工作台、万能分度头、顶尖、 中心架、跟刀架、电磁吸盘等。 通用夹具的特点： 适应性强，不需调整或稍加调整就可以装夹 一定形状和尺寸范围内的多种工件。 缺点： 加工精度不高、生产

3、率也较低，且较难装夹 形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产。 此类夹具都由专业厂家生产，作为机床附件 供给用户。 2.专用夹具专用夹具 是针对某一工件的某道工序的加工要求而专 门设计和制造的夹具。 专用夹具的特点： 结构紧凑，操作迅速方便，针对性极强，没 有通用性。在产品相对稳定、批量较大的生产中， 常用各种专用夹具，可以获得较高的生产率和加 工精度。 缺点： 设计和制造周期较长，随着现代多品种、中 小批量生产的发展，专用夹具的适应性和经济性 等方面已出现许多不足之处。 3.可调夹具可调夹具 是根据不同类型、不同尺寸的工件，调 整或更换个别定位元件和夹紧元件而形成 的专用夹具。 分类： 通用

4、可调夹具、 成组夹具。 3.可调夹具可调夹具 特点： 1.通用可调夹具的通用范围比通用夹具 更广泛。 2. 成组夹具是一种专用可调夹具，它是 根据成组技术设计，用于装夹一族相似的 工件，故在多品种，中小批量生产中使用 具有较好的经济性。 4.组合夹具组合夹具 是根据某一工件的某道工序的加工要求，由 一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的专 用夹具。 特点： 此类夹具用完之后可以拆卸存放，或供给重 新组装新夹具时使用。 由于组合夹具具有生产准备周期短，元件能 重复多次使用，组装迅速等优点，因此，在单件、 中小批生产和数控加工中应用较多。 5.自动线夹具自动线夹具 自动线夹具分为两类： 固定式夹

5、具、 随行夹具。 特点： 固定式夹具，它与一般专用夹具相似。 随行夹具除装夹工件外，并随自动线一 起移动，即载着工件从一个工位移到下一 个工位。 二、机床夹具的组成二、机床夹具的组成 机床夹具虽有不同的类型和结构，但 它们的工作原理基本上是相同的。 为此，可以把各类夹具中的元件或机 构，按其功能相同的原则归类，从而得出 组成夹具的几个主要的部分。 1.定位元件和定位装置定位元件和定位装置 作用： 主要用于确定工件在夹具中的正确位置。 定位元件如： 支承钉、支承板、V形块、定位销等。 当工件定位基准面的形状确定后，定 位元件的结构也就基本确定了。 2.夹紧装置夹紧装置 作用： 用于夹紧工件，使工

6、件在受到外力作用 时，仍能保持其正确的位置。 组成： 通常是一种机构，包括夹紧元件（如 夹爪、压板等），增力和传动装置（如杠 杆、螺纹传动副、凸轮等）以及动力装置 （如气缸、油缸等）。 3.夹具体夹具体 作用： 主要用于连接夹具上的各种元件和装 置，使之成为一个整体，并与机床的有关 部位连接，以确定夹具相对机床的正确位 置。 4.对刀元件和引导元件对刀元件和引导元件 作用： 主要用于确定或引导刀具，使其与夹 具有一个正确的相对位置。 如： 对刀块、钻套、镗套等。 5.其他元件及装置其他元件及装置 主要包括定向件、操作件以及根据夹具 特殊功能需要而设置的一些装置。 如： 分度装置、工件顶出装置、

7、上下料装置 等。 总结总结 机床夹具的组成并非上述每一个部分都 缺一不可，但其中的定位元件、夹紧装置、 夹具体，则是构成机床夹具最主要的组成 部分。 在现代生产中，机床夹具是一种不可缺 的工艺装备，它直接影响着加工的精度、 劳动的效率和产品的成本等。必须引起我 们的足够重视。 三、机床夹具的作用三、机床夹具的作用 在机械加工过程中，使用机床夹具的目 的主要有五个方面，但在不同的生产条件 下，应该有不同的侧重点。 1.保证加工精度保证加工精度 用夹具装夹工件后，工件在加工中的 正确位置就由夹具来保证，不会受操作者 的操作习惯和技术差别等因素的影响，每 一批零件基本上都能达到相同的精度，使 产品质

8、量稳定。 2.提高生产效率提高生产效率 采用机床夹具后，能使工件迅速地定位 和夹紧，既可以提高工件加工时的刚度， 有利于选用较大的切削量，又可以省去划 线找正等辅助工作，因而提高了劳动生产 率。 3.改善劳动条件改善劳动条件 用夹具装夹工件方便、省力、安全、 降低了对操作者的技术要求。当采用气动 或液动等夹紧装置后，可以减轻操作者的 劳动强度，保证生产安全。 4.降低生产成本降低生产成本 在成批生产中使用夹具时，由于生产效 率的提高和对操作者要求的降低，故可明 显地降低生产成本，批量越大，生产成本 降低越明显。 5.扩大工艺范围扩大工艺范围 在单件小批生产时，零件品种多而数量少， 又不可能为了

9、满足所有的加工要求而购买相应的 机床，采用夹具就可以扩大机床的加工范围。 如： 在车床上安装镗孔夹具后，就可以进行箱体 的孔系加工； 安装磨头后，就可以进行磨削加工等。 采用夹具是在生产条件有限的企业中，常用 的一种技术改造措施。 第二节第二节 工件的定位工件的定位 工件在夹具中的定位，对保证加工精度 起着决定性的作用。 为此必须选择和设计合理的定位方法及 相应的定位元件或定位装置，同时，要保 证有一定的定位精度。 工件在夹具中定位的目的： 就是使同一批工件在夹具中占有一致的 正确的加工位置。 一、工件的定位原理一、工件的定位原理 1.六点定位原理 一个尚未定位的工件，其空间位置是不 确定的，

10、即在空间可以任意的移动和转动。 此时，我们称工件处于自由状态，无任 何约束，是自由体。 一、工件的定位原理一、工件的定位原理 1.六点定位原理 六点定位原理就是将自由体的自由度 约束，使其按我们机械加工的要求约束相 关的自由度。 定位的任务就是要消除工件的自由度。 一、工件的定位原理一、工件的定位原理 1.六点定位原理 在三维空间中，一个自由体的自由度 我们经过分析，从而得到了在空间直角坐 标系中，工件的六个自由度。 即：分别沿着X、Y、Z三个坐标轴的移动; 和分别以X、Y、Z轴的转动。 一、工件的定位原理一、工件的定位原理 1.六点定位原理 X Z Y 工件的六个自由度 主要定位基准主要定位

11、基准 在满足加工表面位置精度的前提下，一 般应选择工件上定位关联密切而定位准确 容易保证的面、线、点作为主要的定位基 准。 如：在一般的情况下常选择大而平整的 表面作为主要定位基准。 主要与导向定位基准举例主要与导向定位基准举例 1 1 1 2 2 3 Y X Z 如图所示1 支承即为主 要定位基准 导向定位基准导向定位基准 只限制了工件的某个方向的移动或转 动的极少的自由度。 1 1 1 2 2 3 Y X Z 如图中的 2支承即 是导向定 位基准 止推定位基准止推定位基准 只限制了工件的一个自由度的定位基准。 1 1 1 2 2 3 Y X Z 如图所示 支承 3即 为止推定 位基准 定位

12、与夹紧应严格区分定位与夹紧应严格区分 在机械加工过程中，定位和夹紧是两 个不同的概念。 定位是使工件在机床或夹具中占据一 个正确的位置。 夹紧是使工件的这一正确的位置在加 工过程中保持不变。 所以夹紧不能代替定位。 2.应用六点定位原理应注意的问题应用六点定位原理应注意的问题 1）正确的定位形式 就是在满足加工要求的情况下，适当 地限制工件的自由度数目。 压板上导向槽的加工压板上导向槽的加工 B Z X A2 C B Z X A2 C Y A1 导向槽导向槽 完全定位 完全定位完全定位 完全定位就是将工件的六个自由度全 部限制。 上图中压板导向槽的加工即是完全定位。 压板上平面的磨削加工压板上

13、平面的磨削加工 B Z X A2 C B Z X A2 C Y A1 导向槽导向槽 不完全定位 不完全定位（对应定位）不完全定位（对应定位） 在加工工件时，只限制了部分自由度 的定位。 上图中压板上平面的磨削只限制了部分 自由度的定位是不完全定位。 2.应用六点定位原理应注意的问题应用六点定位原理应注意的问题 2）明确定位支承点所限制的自由度数目 通常可以按定位接触处的形态确定所限 制的自由度数目。 典型单一定位形态的特点典型单一定位形态的特点 定位接触形态 限制自 由度数 自由度类别特点 长圆锥面接触5三个移动、两个转动可作主要定 位基准 长圆柱面接触4两个移动、两个转动 大平面接触3一个移

14、动、两个转动 短圆柱面接触2两个移动不可作主要 定位基准， 但可与主要 基准组合定 位 线接触2一个移动、一个转动 点接触1一个移动或转动 2.应用六点定位原理应注意的问题应用六点定位原理应注意的问题 3）防止产生欠定位 根据零件的加工要求，而未能满足应该 限制的自由度数目时，称为欠定位。 如：加工压板的导向槽时，若减少限制 任何一个自由度都是欠定位。 在机加时欠定位时不允许的，将不可能 保证加工精度的要求。 2.应用六点定位原理应注意的问题应用六点定位原理应注意的问题 4）正确处理过定位 如果工件的同一个自由度被多于一个 的定位元件来限制，称为过定位（也称重 复定位） 2.应用六点定位原理应

15、注意的问题应用六点定位原理应注意的问题 X Z A 过定位示意图 2.应用六点定位原理应注意的问题应用六点定位原理应注意的问题 在过定位的一端加上 圆柱体即变无过定位 X Z A 过定位应用时注意的问题过定位应用时注意的问题 过定位一般是不允许的，因为它可能 产生破坏定位、工件不能装入、工件变形 或夹具变形等后果，导致同一批工件在夹 具中位置的不一致性，影响加工精度。 但如果工件与夹具定位面的精度都较 高时，过定位又是允许的，因为它可以提 高工件的安装刚度和加工和稳定性。 二、限制自由度与加工要求的关系二、限制自由度与加工要求的关系 按照限制自由度与加工要求的关系，可 把自由度分为： 1. 与

16、加工技术要求有关的自由度 2. 与加工技术要求无关的自由度。 二、限制自由度与加工要求的关系二、限制自由度与加工要求的关系 在加工6H7孔时，根据工件的加工技术要 求，只需限制自由度X、Y的移动，X 、Y的转动， 而夹具却限制了工件的自由度X、Y、Z的移动和 X、Y的转动。 A B 50f7 6H7 A B 0.01 0.04 二、限制自由度与加工要求的关系二、限制自由度与加工要求的关系 在上一图中显然，其中沿加工孔轴线 方向和移动自由度Z可以不必限制，但是， 台阶面在限制其他自由度的同时，也限制 了这一与加工技术要求无关的自由度，这 是可行的。 在夹具设计时，应特别注意限制与工件 加工技术要

17、求有关的自由度。 1.与尺寸公差有关的自由度与尺寸公差有关的自由度 61 0.01 + _ B X Z O 20 0.03 + _ Tr162 A B 0.08 0.02 A 螺母简图 1.与尺寸公差有关的自由度与尺寸公差有关的自由度 加工尺寸公称直径20mm时，定基面所 需要限制的自由度为X、Y轴的转动和Z轴 的移动均与加工尺寸有关。 通常可以用公差带图形分析法来进行分析。 上图中公称尺寸20mm的定位基准的公差带形状为 两个平行平面，因而自由度Z的移动和X、Y的转动 会影响加工公称尺寸20mm的精度。 公差带图形分析法示例公差带图形分析法示例 定位基准定位基准 加工平面加工平面 辅助平面辅

18、助平面 X Y Z O Z X h 1.与尺寸公差有关的自由度与尺寸公差有关的自由度 在上图中，当定位基准为直线时，需 要限制的有关自由度为X轴的转动和Z轴的 移动，以控制加工尺寸h的公差。 分析时，以基准直线作一个辅助平面， 则有关的自由度必然处在此平面内。 2.与位置有关的自由度与位置有关的自由度 用公差带图形分析法也可以求出与位置 公差有关的自由度。 常见基准要素与加工要素的位置关系有 线对线、线对面、面对面、面对线等几种 情况。 2.与位置有关的自由度与位置有关的自由度 加工的轴线 X Y Z O 定位基准 辅助平面 线对面的平行度 X 与平行度有关的自由度 是X轴的转动 2.与位置有

19、关的自由度与位置有关的自由度 X Y Z 加工的轴线 定位基准面 X Y 0 Z 线对面的对称度 自由度是X轴的移动和 此图为与对称度有关的 Y、Z轴的转动。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 定位方法与定位元件的选择： 包括定位元件的结构、形状、尺寸和布 置形式等; 定位方法与定位元件的选择，主要决 定于工件的加工要求、工件定位基准和外 力的作用状况等因素。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 一、工件以平面定位 在机械加工过程中，大多数工件是以 平面作为主要定位基准，如箱体、机座、 支架等。 在初始加工时，工件只能以粗基准平 面定位，进入后续加工时，工件才

20、能以精 基准平面定位。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 1.工件以粗基准平面定位 粗基准平面通常是指经清理后的铸、锻 件毛坯表面，其表面粗糙，且有较大的平 面度误差。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 当该面与定位支承面接触时，必然是随 机分布的三个点接触。 这三个点所围的面积越小，其支承的 稳定性越差。 为了控制这三个点的位置，就应采用呈 点接触的定位元件，以获得较稳定的定位。 如下面的图示。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 支承点的随机性分布支承点的随机性分布 A B C A B C 支承点的合理分布支承点的合理分布 粗基准平面定位

21、的特点 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 三角形定位的注意问题： 三角形定位并非在任何情况下都是合 理的。 例如，定位基准为狭窄平面时，就很难 布置呈三角形的支承，而应采用面接触定 位。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 粗基准平面常用的定位元件： 固定支承钉、 可调支承钉等。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 1）固定支承钉 固定支承钉已标准化，主要有以下三种： A型（平头） B型（球头） C型（齿纹） 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 A型平头支承钉 B型球头支承钉C型齿纹支承钉 固定支承钉的形式种类 第三节第三节 定

22、位方法与定位元件定位方法与定位元件 固定支承钉的应用： 粗基准平面常用B型和C型支承钉。支承钉通 过过盈压入夹具体中。 B型支承钉能与定位基准面保持良好的接触。 C型支承钉的齿纹能增大摩擦系数，可防止工 件在加工时滑动，常用于较大型工件的定位。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 2）可调支承钉 可调支承钉的高度可以根据需要进行 调节，其螺钉的高度调整后用螺母锁紧。 它以标准化。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 可调支承钉的结构： 可调支承钉 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 可调支承钉的应用： 主要用于毛坯质量不高，而且是以粗 基准平面定

23、位，特别是用于不同批次的毛 坯差别较大时，往往在加工每批毛坯的最 初几件时，需要按划线来找正工件的位置， 或者在产品系列化的情况下，可用同一夹 具装夹结构相同而尺寸规格不同的工件。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 可调支承钉的应用示例 H H2 H1 工件以箱体的底面为工件以箱体的底面为 粗基准定位，铣削顶面，粗基准定位，铣削顶面， 由于毛坯的误差，将使由于毛坯的误差，将使 后续镗孔工序的余量偏后续镗孔工序的余量偏 向一边（如向一边（如H1H1或或H2H2），）， 甚至出现余量不足的现甚至出现余量不足的现 象。象。 为此，定位时应按划线为此，定位时应按划线 找正工件的位置，

24、以保找正工件的位置，以保 证同一批次的毛坯有足证同一批次的毛坯有足 够而均匀的加工余量。够而均匀的加工余量。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 3）可换支承钉 可换支承钉的两端面都可作支承面，但 一端为齿面，另一端为球面或平面。 主要用于批量较大的生产中，以降低夹 具的制造成本。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 可换支承钉的结构： 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 2.工件以精基准平面定位 工件切削加工后的平面可作精基准平 面，定位时可直接放在已加工的平面上。 此时的精基准平面具有较小的表面粗糙 度值和平面度误差，可获得较高的定位精 度。

25、 定位元件有平头支承钉和支承板。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 平头支承钉和支承板结构示意图 d 1.6 L H 1.6 D 0.8 配研配研 A A型平头支承钉型平头支承钉 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 平头支承钉和支承板结构示意图 A型支承板B型支承板 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 1）平头支承钉 它用于工件接触面较小的情况，多件使 用时，必须使高度尺寸相等，故允许产生 过定位，以提高安装刚度和稳定性。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 2）支承板 它们都已标准化，A型为光面支承板， 用于垂直方向布置的场合

26、；B型为带斜槽的 支承板，用于水平方向布置的场合，其上 斜槽可防止细小切屑停留在定位面上。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 支承钉与支承板的应用： 工件以精基准平面定位时，所用的平头支承 钉或支承板在安装到夹具体上后，其支承面须进 行磨削，以使位于同一平面内的各支承钉或支承 板等高。且与夹具体底面保持必要的位置精度 （如平行度或垂直度）。 对于中小型零件的定位，可直接利用夹具体 上的有关平面定位；有时也可用非标准结构的支 承板定位;还可根据工件定位基准面的形状设计相 应的支承板。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 3.提高平面支承刚度的方法 在加工大型机体

27、或箱体零件时，为了避 免因支承面的刚度不足而引起工件的振动 和变形，通常需要考虑提高平面的支承刚 度。 对刚度较低的薄板状零件进行加工时， 也需考虑这一问题。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 3.提高平面支承刚度的方法 常用的方法： 采用浮动支承或辅助支承。 特点： 可减小工件加工时的振动和变形，又不 致产生过定位。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 1）浮动支承 是指支承本身在对工件的定位过程中 所处的位置，可随工件定位基准面位置的 变化而自动与之适应。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 球面三点式浮动支承 第三节第三节 定位方法与定位

28、元件定位方法与定位元件 摆动二点式浮动支承 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 浮动支承特点： 浮动支承是活动的，一般具有两个以上 的支承点，其上放置工件后，若压下其中 一点，就迫使其余各点上升，直至各点全 部与工件接触为止，其定位作用只限制一 个自由度，相当于一个固定支承钉。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 浮动支承的应用： 由于浮动支承与工件接触点数的增加， 有利于提高工件的定位稳定性和支承刚度。 通常用于粗基准平面、断续平面和阶 台平面的定位。 采用浮动支承时，夹紧力和切削力不要 正好作用在某一支承点上，应尽可能位于 支承点的几何中心。 第三节第三节

29、定位方法与定位元件定位方法与定位元件 2）辅助支承 辅助支承是在夹具中对工件不起限制自 由度作用的支承。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 自动调节的辅助支承 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 辅助支承应用： 主要用于提高工件的支承刚度，防止工 件因受力而产生振动或变形。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 辅助支承应用时注意问题： 辅助支承不能确定工件在夹具中的位 置，因此，只有当工件按定位元件定好位 以后，再调节辅助支承的位置，使其与工 件接触。 这样每装卸一次工件，必须重新调节辅 助支承。 凡可调节的支承都可用作辅助支承。 第三节第三节

30、 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 二、工件以圆柱孔定位 工件以圆柱孔定位是一种中心定位， 通常要求圆柱孔基准面有一定的精度。 工件中心定位的方法是用定位销或定位 心轴与孔配合实现的。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 1.定位销 定位销分类： 固定式、 可换式。 它是组合定位中最常用的定位元件之一。 当它与端面组合定位时，应该加上支承垫板 或支承垫圈。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 1）固定式定位销 A型固定圆形定位销 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 1）固定式定位销 B型固定式菱形定位销 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方

31、法与定位元件 固定式定位销的应用： A型固定圆形定位销，它可限制工件的两个 自由度。 B型固定菱形定位销，它只能限制工件的一个 移动自由度，当两孔中心距误差较大时，则其中 一孔应用菱形定位销。 固定式定位销大多采用过盈配合直接压入夹 具体中使用的。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 2）可换式定位销 对于大量生产中所用的定位销，由于工 件装卸次数频繁，定位销容易磨损而降低 定位精度，所以应采用可换式定位销，以 便定期维修更换，降低夹具的制造成本。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 可换式定位销结构示意图 A型可换式定位销B型可换式定位销 第三节第三节 定位方

32、法与定位元件定位方法与定位元件 定位销应用时注意事宜： 定位销与定位基准孔接触的相对长度，对自 由度的限制是有区别的。 当接触面的相对长度较长，此时定位销应当 作长销，相当于四个定位支承点，可限制工件的 四个自由度，即X、Y轴的移动和转动。 当接触面的相对长度较短时，则此时定位销 应当作短销，相当于两个定位支承点，故只能限 制工件的两个自由度，即X、Y轴的移动。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 3）圆锥销 为了保证后续孔加工余量的均匀，常 以圆孔用圆锥销定位的方式。 这种定位方式是圆柱面与圆锥面的接触， 所以，两者的接触迹线是在某一高度上的 圆。 第三节第三节 定位方法与定

33、位元件定位方法与定位元件 圆孔用圆锥定位销结构示意图 粗基准用圆锥销精基准用圆锥销 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 圆锥销定位应用： 圆锥面定位方式较之短圆柱销定位，多 限制了一个高度方向的移动自由度，即共 限制了工件的三个自由度，即X、Y、Z轴 的移动。 圆锥销定位常和其他定位元件组合使 用，这是由于圆柱孔与圆锥销只能在圆周 上作线接触，定位时工件容易倾斜。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 2.定位心轴 定位心轴的结构形式很多，如刚性心轴、胀 套心轴、液性塑料心轴等。 定位心轴用途： 常用于盘类、套类零件及齿轮加工中的定位， 以保证加工面（外圆柱面、圆

34、锥面或齿轮分度圆） 对内也的同轴度。 它的主要定位面可限制工件的四个自由度， 若再设置防转支承等，即可实现组合定位。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 1）圆柱心轴 圆柱心轴与工件的配合形式： 间隙配合 过盈配合两种。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 间隙配合 圆柱心轴 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 间隙配合心轴特点： 装卸方便，但定心精度不高。 为了减小因配合间隙造成的工件倾斜， 工件常以孔和端面组合定位。故要求工件 定位孔与定位端面之间、心轴的圆柱工作 表面与其端面之间有较高的垂直度。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定

35、位元件 传动部分 引导部分 工作部分 过盈配合 圆柱心轴 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 过盈配合圆柱心轴： 它由引导部分、工作部分、传动部分 组成。 这种心轴制造简单，定心精度高，不 用另外设置夹紧装置，但装卸工件比较费 时，且容易损伤工件定位孔，故多用于定 心精度要求较高的精加工中。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 2）锥度心轴 锥度心轴的锥度一般都很小，通常锥度 为1：10001：8000。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 1:1000 锥度心轴 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 锥度心轴的应用： 装夹时以轴向

36、力将工件均衡推入，依 靠孔与心轴接触表面的均匀弹性变形，使 工件楔紧在心轴的锥面上，加工时靠摩擦 力带动工件旋转，故传递的转矩较小，装 卸工件不方便，且不能加工工件的端面。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 锥度心轴的特点： 定位方式的定心精度高，同轴度公差 值为0.020.01mm，工件轴向位移误差较 大，一般只用于工件定位孔的精度高于IT7 级的精车和磨削加工。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 锥度心轴应用时注意事宜： 锥度心轴的锥度越小，定心精度越高，夹紧 越可靠。 当工件长径比较小时，为避免因工件倾斜而 降低加工精度，锥度应取较小值，但减小锥度后，

37、 工件轴向位移误差会增大。同时，心轴增长，刚 度下降，为保证心轴有足够的刚度，当心轴长径 比大于8时，应将工件定位孔的公差范围分成23 组，每组设计一根心轴。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 三、工件以外圆柱面定位 工件以外圆柱面作为定位基准，是生产 中常见的定位方法之一。 盘类、套类、轴类等工件就常以外圆 柱面作为定位基准。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 工件以外圆柱面定位应用的元件： 根据工件外圆柱面的完整程度、加工要 求等，可以采用： V形块、 半圆套、 定位套等定位元件。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 1.V形块 V形块已

38、标准化，它的两半角对称布置， 定位精度较高，当工件用长圆柱面定位时， 可以限制四个自由度；若是以短圆柱面定 位时则只是限制工件的两个自由度。 V形块的结构形式较多。应用时根据需 要进行选择。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 V形块的结构形式 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 用于较短的精基准定位的V形块 V形块的结构形式 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 用于较长的精基准或两个相 距较远的定位基准面的定位 V形块的结构形式 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 在铸铁底座上镶淬硬支承板 或硬质合金板的V形块 用于较长的精基准

39、或两个相 距较远的定位基准面的定位 V形块的结构形式 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 V形块的结构形式 用于较长的粗基准或阶梯轴的定位 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 V形块有活动和固定式之分。 活动V形块 为加工轴承座孔时的定位方式， 此时活动V形块 除限制工件的一个自由度以外， 还兼有夹紧的作用 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 活动V形块只起定位作用， 限制工件的一个自由度。 若固定V形块与夹具体连接在一起， 可限制工件的两个自由度。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 总结： 不论定位基面是否经过加工，也不论外

40、圆柱面是否完整，都可用V形块定位。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 V形块定位特点： 对中性好，即能使工件定位基准的轴线 对中在V形块两斜面的对称平面上，而不受 定位基准直径误差的影响，并且安装方便， 生产中应用很广泛。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 2.半圆套 半圆套常用于不便轴向安装的大型轴 套类零件的精基准定位中，其稳定性比V形 块更好。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 半圆套定位结构示意图 下半部分 半圆套 如图，下半部 分半圆套装在夹 具体上，其定位 面置于工件的下 方，上半部分半 圆套起夹紧作用。 第三节第三节 定位方法

41、与定位元件定位方法与定位元件 半圆套定位特点： 半圆套与定位基准面的接触面积较大， 夹紧力均匀，可减小工件基准面的接触变 形，特别是空心圆柱定位基准面的变形。 工件定位基准面的精度不应低于IT9级， 半圆套的最小内径应取工件定位基准面的 最大直径。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 3.定位套 定位套主要是工件以外圆柱面作为定位 基准面在定位套中定位时，其定位元件常 做成钢套装在夹具中使用。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 短定位套 长定位套 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 定位套的应用： 1. 短定位套用于工件端面为主要定位基准时，

42、短定位套只限制工件的两个移动自由度。 2. 长定位套用于工件以外圆柱面为主要定位基 准时应考虑垂直度误差与配合间隙的影响，必要 时应采取工艺措施，以避免重复定位引起的不良 后果。可限制工件的四个自由度。此定位方式为 间隙配合的中心定位，故对定位基准面的精度要 求较高，不低于IT8级。 3.定位套应用较少，常用于小型的形状简单的 轴类零件的定位。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 四、工件以特殊表面定位 工件除用上述几种典型表面作定位基 准以外，有时还采用某些特殊表面作定位 基准。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 1.工件以内外圆锥面定位 外圆锥面常用的定位

43、方法： 1）外圆锥在V形块上定位 2）外圆锥用锥套定位 3）外圆锥用圆锥心轴定位 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 外圆锥面在V形 块上定位，与挡销 E一起限制工件的 五个自由度即X、Y、 Z的移支和Y、Z的转 动。 锥形面工件 V形块元件 E 外圆锥在V形块上定位 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 圆锥面的锥套定位 具有锥面的工件 锥面定位套 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 定位圆锥心轴 具有内锥 面的工件 圆锥心轴定位 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 圆锥面配合的中心定位方式，也可限 制工件的五个自由度。当工件的圆

44、锥面用 涂色法检验接触面大于85时，可获得很高 的定位精度。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 2.工件以V形导轨面定位 车床滑板以底部的V形导轨面作为定位基准 的短圆柱与V形座定位装置。 它是在一个导轨槽中设置两个短圆柱，以限 制工件的四个自由度，其转动自由度由设置在活 动V形座上的短圆柱限制，支承钉限制工件的一 个自由度。 设计短圆柱与V形座时，其短圆柱直径要适应， 应保证工件与V形座之间有一定的间隙，以免发 生碰撞。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 具有燕尾槽 的工件 具有燕尾槽 的定位元件 短圆柱的定 位元件 短圆柱与燕尾槽组合定位 第三节第三节

45、定位方法与定位元件定位方法与定位元件 3.工件以燕尾形导轨面定位 工件以燕尾形导轨面定位时，与上述V 形槽相似的短圆柱与支座与一平面作为定 位元件，可限制工件的五个自由度，这种 定位方式结构简单，定位稳定。 另一种为一边燕尾槽可移动的，但制造 麻烦，定位精度不高。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 工件以燕尾形导轨面与短圆柱组合定位 具有 燕尾 形导 轨的 工件 具有 燕尾 形导 轨的 定位 元件 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 工件以燕尾形导轨面定位 活动 燕尾 定位 元件 固定 燕尾 定位 元件 具有 燕尾 形的 工件 第三节第三节 定位方法与定位元件

46、定位方法与定位元件 4.工件以齿形表面定位 齿轮经整体淬火后，要对其内孔和齿面 进行磨削加工。为了保证磨齿面时余量均 匀，先以齿槽两侧齿形表面定位磨内孔， 再以内孔定位磨齿面。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 4.工件以齿形表面定位 齿轮在以齿槽两侧齿形表面定位磨内孔时， 用三个精度很高的定位滚柱均匀布置在齿槽内， 再一起安装在定心夹紧装置进行磨孔。 另一种为简单的弹性薄壁套磨孔夹具，将齿 轮和三个定位滚柱一起安装在薄壁套内，其中一 个定位滚柱削平，便于安装。当转动此滚柱时， 利用薄壁套的均匀弹性变形，使齿轮定心并夹紧。 第三节第三节 定位方法与定位元件定位方法与定位元件

47、齿轮以齿面与短圆柱组合定位 磨削内时， 以齿轮的齿面 与短圆柱组合 定位 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 夹紧的目的就是保证工件在加工过程 中，不致因外力的作用而改变原来的正确 定位位置，同时，夹紧过程中也不能使工 件产生变形。 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 一、夹紧装置的组成及基本要求 1.夹紧装置的组成 它由以下三部分组成： 1）动力源 2）中间传力机构 3）夹紧元件 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 夹紧装置的组成示例 工件 压板滚子斜楔气缸活塞 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 1）动力源 是指产生原始夹紧作

48、用力的部分。 如用人力对工件进行夹紧，称为手动夹 紧。 如用气动、液动和电动等动力装置来代 替人力进行夹紧，称为机动夹紧。 在上图中的气缸、活塞等是气动装置元 件。 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 2）中间传力机构 是介于动力源和夹紧元件之间的机构。 它把动力源的夹紧作用力传递给夹紧元 件，然后由夹紧元件最终完成对工件的夹 紧。 一般中间传力机构在传递夹紧力的过 程中，能改变夹紧力的大小和方向，并可 根据需要而具有一定的自锁性能。 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 3）夹紧元件 是夹紧装置的最终执行元件。 通过它与工件的受压表面直接接触而实 现对工件的夹紧

49、。 中间传力机构和夹紧元件合称为夹紧 装置。 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 2.夹紧装置的基本要求 夹紧装置的设计和选用是否正确合理， 对于保证加工质量、提高生产效率、降低 生产成本和减轻劳动强度都有着很大的影 响。 为此，在设计和选用夹紧装置时，必须 满足以下基本要求： 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 1）在夹紧过程中应能保持工件的既定位置，更好地 使工件定位，而不是破坏定位。 2）夹紧应可靠和适当。既要保证工件在加工过程中 不产生振动或位移，又不能使工件产生不允许的 变形和表面损伤。 3）夹紧装置应操作安全、方便、省力。 4）夹紧结构应尽量简单，容

50、易制造、调整及维修。 5）夹紧装置的自动化程度应与生产批量和生产条件 相适应。 6）夹紧装置应具有良好的自锁性能。 夹具应满足的要求 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 二、夹紧力的确定 夹紧装置是用来装夹工件的，而要把工 件夹紧，就必须对工件施加一定的夹紧力， 所以，设计和选用夹紧装置的核心问题， 就是如何正确的施加夹紧力。 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 影响夹紧力的因素： 夹紧力的大小、方向、作用点。 它们的确定是一个综合性问题，应该根 据工件的形状、尺寸、重量和加工要求， 定位元件的结构及其布置方式，切削条件 及切削力的大小等具体情况确定。 第四节第

51、四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 1.夹紧力的方向 夹紧力的方向与工件的定位方案、夹具 定位支承的配置状况及工件在加工过程中 受外力的作用方向等因素有关，它将直接 影响工件的定位精度和所需夹紧力的大小。 为此，夹紧力方向的确定应遵循以下原 则： 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 夹紧力方向的确定原则： （1）夹紧力的方向应有助于定位准确稳定 （2）夹紧力的方向应有利于减小夹紧力 （3）夹紧力的方向应是工件刚性好的方向 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 A H D t 2 A F夹紧力的方向 轴承座孔的加工 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具

52、中的夹紧 Fw夹紧力 F切削力 W重力 Fw F W W F Fw Fw夹紧力F切削力 W重力 夹紧力的方向与夹紧力大小的关系 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 夹紧力方向与夹紧力大小的关系 F Fw w F Fw w F Fw w 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 夹紧力方向与工件刚性的关系 工件 工件 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 2.夹紧力的作用点 就是在夹紧力的方向已确定的情况下，确定 夹紧元件与工件接触处（即力的作用点）的位置 和数目。 一般注意以下几点： （1）夹紧力作用点的数目应适当 （2）夹紧力作用点应落在定位支承点的范

53、围内 （3）夹紧力作用点应选在工件刚性好的部位 （4）夹紧力作用点应尽量靠近被加工表面 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 （1）夹紧力作用点的数目应适当 对刚性较差的工件，夹紧力作用点应 增多，力求避免单点集中夹紧，以减小工 件的夹紧变形。 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 薄壁套筒的多点夹紧 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 （2）夹紧力作用点应落在定位支承点的范围 内 当夹紧力作用点的位置不当时，夹紧 过程中，将使工件偏转或移动，从而破坏 了工件的既定位置。 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 夹紧力作用点不在定位支承点

54、范围内 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 工件 夹具体 夹紧力不在定位支承点范围内示例 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 （3）夹紧力作用点应选在工件刚性好的部位 主要防止在夹紧时工件产生弹性变形或 塑性变形，影响加工的精度。 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 夹紧力作用点与夹紧变形的关系 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 （4）夹紧力作用点应尽量靠近被加工表面 主要可以防止或减小工件切削时的振动 及弯曲变形。所以在夹紧时要求夹紧力作 用点应尽量靠近被加工表面的位置。 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 夹具 刀具 工件 夹紧力作用点离被加工位置较远，装夹不合理 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 3.夹紧力的大小 夹紧力的大小从理