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1、第四章机床夹具原理与设计第四章机床夹具原理与设计第一节机床夹具概述第一节机床夹具概述第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位第三节第三节 定位误差分析定位误差分析第四节 工件在夹具中的夹紧第七节第七节 机床夹具设计的基本步骤机床夹具设计的基本步骤 第一节机床夹具概述第一节机床夹具概述 机床夹具机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠的夹紧。件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠的夹紧。一、工件的装夹方法一、工件的装夹方法
2、1.装夹装夹在机床上进行加工时，必须先把工件放在准确的加工位置上，并将其在机床上进行加工时，必须先把工件放在准确的加工位置上，并将其可靠固定，以确保工件在加工过程中不发生位置变化，才能保证加工出的表面可靠固定，以确保工件在加工过程中不发生位置变化，才能保证加工出的表面达到规定的加工要求（尺寸、形状和位置精度），这个过程叫装夹达到规定的加工要求（尺寸、形状和位置精度），这个过程叫装夹2.定位定位确定工件在机床上或夹具中占有准确加工位置的过程叫定位。确定工件在机床上或夹具中占有准确加工位置的过程叫定位。3.夹紧夹紧在工件定位后用外力将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变在工件定位后用外力将其固
3、定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作叫夹紧。的操作叫夹紧。4.装夹装夹定位和夹紧过程的总和叫装夹。定位和夹紧过程的总和叫装夹。第四章机床夹具原理与设计第四章机床夹具原理与设计（一）几个概念（一）几个概念 把工件直接放在机床工作台上或放在四爪单动卡盘、机用虎钳等机床附件把工件直接放在机床工作台上或放在四爪单动卡盘、机用虎钳等机床附件中，根据工件的一个或几个表面用划针或指示表找正工件准确位置后再进行夹中，根据工件的一个或几个表面用划针或指示表找正工件准确位置后再进行夹紧。也有先按加工要求加工面位置的画线工序，然后再按画出的线痕进行找正紧。也有先按加工要求加工面位置的画线工序，然后再按画出的线
4、痕进行找正实现装夹。实现装夹。特点：劳动强度大、生产率低，要求工人技术等级高、定位精度较低，生产特点：劳动强度大、生产率低，要求工人技术等级高、定位精度较低，生产成本高。成本高。应用：加工各种不同零件的各种表面，特别适合于单件、小批量生产。应用：加工各种不同零件的各种表面，特别适合于单件、小批量生产。2.用夹具装夹工件用夹具装夹工件 工件装在夹具上，不再进行找正，便能直接得到准确加工位置的装夹方式。工件装在夹具上，不再进行找正，便能直接得到准确加工位置的装夹方式。图图4-11.用找正法装夹工件用找正法装夹工件（二）工件的装夹方法工件的装夹方法二、机床夹具的工作原理和在机械加工中的作用二、机床夹
5、具的工作原理和在机械加工中的作用1.夹具的主要工作原理夹具的主要工作原理4-21）使工件在夹具中占有正确的加工位）使工件在夹具中占有正确的加工位置。这是通过工件各定位面与夹具的置。这是通过工件各定位面与夹具的相应定位元件的定位工作面接触、配相应定位元件的定位工作面接触、配合和对准来实现的。合和对准来实现的。2）夹具对机床应先保证有准确的相对）夹具对机床应先保证有准确的相对位置，而夹具结构又保证定位元件的位置，而夹具结构又保证定位元件的定位工作面对夹具与机床相连接的表定位工作面对夹具与机床相连接的表面之间的相对准确位置，这就保证了面之间的相对准确位置，这就保证了夹具定位工作面相对机床切削运动形夹
6、具定位工作面相对机床切削运动形成表面的准确几何位置，也就达到了成表面的准确几何位置，也就达到了工件加工面对定位基准的相互位置精工件加工面对定位基准的相互位置精度。度。3）使刀具相对有关的定位元件的定位）使刀具相对有关的定位元件的定位工作面调整到准确位置，这就保证了工作面调整到准确位置，这就保证了刀具在工件上加工出的表面对定位基刀具在工件上加工出的表面对定位基准的位置尺寸准的位置尺寸2.夹具的作用夹具的作用采用夹具装夹工件的用途：采用夹具装夹工件的用途：准确确定工件、机床和刀具三者的相对位置，降低对工人的技术要求，保准确确定工件、机床和刀具三者的相对位置，降低对工人的技术要求，保证加工表面的位置
7、精度。证加工表面的位置精度。减少工人装卸工件的时间和劳动强度，提高生产率。减少工人装卸工件的时间和劳动强度，提高生产率。有时还可扩大机床的使用范围。（所以机床夹具在生产中应用十分广泛）。有时还可扩大机床的使用范围。（所以机床夹具在生产中应用十分广泛）。三、夹具的分类与组成三、夹具的分类与组成1.1.夹具的分类夹具的分类机床夹具机床夹具检验夹具检验夹具装配夹具装配夹具焊接夹具焊接夹具其他工种夹具其他工种夹具机床夹具可根据使用范围分为：机床夹具可根据使用范围分为：）通用夹具）通用夹具 三爪或四爪卡盘、机械虎钳、万能分度头、磁力工作台、平三爪或四爪卡盘、机械虎钳、万能分度头、磁力工作台、平口钳、心轴
8、等。口钳、心轴等。特点：通用性强，使用时无需调整或稍加调整，就可适应多种工件的装夹，广特点：通用性强，使用时无需调整或稍加调整，就可适应多种工件的装夹，广泛应用于单件小批生产中。泛应用于单件小批生产中。）专用夹具）专用夹具 为加工某一另件的某一工序而设计，一般不能用于加工其它另为加工某一另件的某一工序而设计，一般不能用于加工其它另件或同一另件的其它工序，市场上买不到的（图件或同一另件的其它工序，市场上买不到的（图41），批量大，工序主要。），批量大，工序主要。特点：专用夹具具有结构紧凑、操作方便、生产效率较高、加工精度容易保证。特点：专用夹具具有结构紧凑、操作方便、生产效率较高、加工精度容易保
9、证。应用：定型产品的成批和大量生产。应用：定型产品的成批和大量生产。）通用可调夹具和成组夹具）通用可调夹具和成组夹具 共同特点是通过适当调整或更换夹具上的个别共同特点是通过适当调整或更换夹具上的个别元件后，即可用于加工形状、尺寸和加工工艺相似的多种工件。这两种夹具的元件后，即可用于加工形状、尺寸和加工工艺相似的多种工件。这两种夹具的不同之处在于前者的加工对象并不明确，适用范围较广，后者专为某一组另件不同之处在于前者的加工对象并不明确，适用范围较广，后者专为某一组另件的成组加工而设计，其加工对象明确，针对性强，结构更加紧凑。的成组加工而设计，其加工对象明确，针对性强，结构更加紧凑。）组合夹具）组
10、合夹具 组合夹具的零部件具有高度的通用性，可用来组装成各种不同组合夹具的零部件具有高度的通用性，可用来组装成各种不同的夹具，但一经组装成一个夹具后，其结构是专用的的夹具，但一经组装成一个夹具后，其结构是专用的，只适用于某个工件的某只适用于某个工件的某道工序的加工，目前，组合夹具已开始出现向结构通用化方向发展的趋势道工序的加工，目前，组合夹具已开始出现向结构通用化方向发展的趋势5 5）随行夹具）随行夹具 自动或半自动生产线上使用的夹具，虽然它只适合某一种工件，自动或半自动生产线上使用的夹具，虽然它只适合某一种工件，但毛坯装上随行夹具后，可从生产线开始一直到生产线终端在各个位置上进行但毛坯装上随行
11、夹具后，可从生产线开始一直到生产线终端在各个位置上进行各种不同工序的加工。随行夹具的结构也具有适用于各种不同工序加工的通用各种不同工序的加工。随行夹具的结构也具有适用于各种不同工序加工的通用性。性。根据所使用的机床分：根据所使用的机床分：根据产生夹紧力的动力源分：根据产生夹紧力的动力源分：除了少数通用三爪卡盘、四爪卡盘、虎钳、万能分度头及组合夹具可直除了少数通用三爪卡盘、四爪卡盘、虎钳、万能分度头及组合夹具可直接购买外，生产中所用的多数情况是专用夹具，要自行设计和制造。接购买外，生产中所用的多数情况是专用夹具，要自行设计和制造。2机床夹具的组成机床夹具的组成（）定位元件用于确定工件在夹具中的位
12、置，图（）定位元件用于确定工件在夹具中的位置，图41中的支承板中的支承板2、支承钉、支承钉3和，图和，图4-4中的中的3和和5都是定位元件。都是定位元件。（）夹紧装置用于夹紧工件。图（）夹紧装置用于夹紧工件。图41中的压板中的压板8和夹紧螺母和夹紧螺母9等组成的螺钉压等组成的螺钉压板部件，图板部件，图4-4中的螺母中的螺母7和开口垫圈和开口垫圈6都是将外力施加到工件上来克服切削力等都是将外力施加到工件上来克服切削力等外力作用，使工件保持在正确确定位置上不动的夹紧装置或元件。外力作用，使工件保持在正确确定位置上不动的夹紧装置或元件。（）对刀元件用于确定刀具相对夹具定位元件的位置。如图（）对刀元件
13、用于确定刀具相对夹具定位元件的位置。如图41中的对刀中的对刀块块5根据他来调整铣刀相对夹具的正确位置。根据他来调整铣刀相对夹具的正确位置。（5）连接元件和连接表面用于确定夹具本身在机床、主轴或工作台上的位置。）连接元件和连接表面用于确定夹具本身在机床、主轴或工作台上的位置。如图如图41中的定位键中的定位键1就是连接元件，就是连接元件，4-1和和4-4中与机床工作台面接触的夹具体的中与机床工作台面接触的夹具体的底面则是联接表面。底面则是联接表面。（6）夹具体用于将夹具上的各种元件和装置连接成一个有机的整体。如图）夹具体用于将夹具上的各种元件和装置连接成一个有机的整体。如图41中的夹具体和中的夹具
14、体和7，4-4中的中的10。（7）其它元件及装置如用于分度的分度装置）其它元件及装置如用于分度的分度装置4-4中的中的9和和3，用于自动上下料，用于自动上下料的上下料装置。的上下料装置。定位元件、对刀导引元件、夹紧装置和夹具体，是夹具的基本组成部分。定位元件、对刀导引元件、夹紧装置和夹具体，是夹具的基本组成部分。（4）导引元件）导引元件图图4-4的钻套的钻套4。他导引钻头加工，决定了刀具相对夹具的位置。他导引钻头加工，决定了刀具相对夹具的位置第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 定位的目的是使工件在夹具中相对于机床、刀具占有确定的位置，并且应定位的目的是使工件在夹具中相对于机床、
15、刀具占有确定的位置，并且应用夹具定位工件，还能使同一批工件在夹具中的加工位置一致性好用夹具定位工件，还能使同一批工件在夹具中的加工位置一致性好一、基准的概念一、基准的概念基准：用以确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的点、线、面（或为基准：用以确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的点、线、面（或为了确定一些点、线、面，所依据的点、线、面）了确定一些点、线、面，所依据的点、线、面）设计基准设计基准工艺基准在工艺过程中所采用的基准工艺基准在工艺过程中所采用的基准 定位基准在加工中使工件在机床夹具中有正确位置所采用的基准。定位基准在加工中使工件在机床夹具中有正确位置所采用的基准。度量基准度量基准
16、在检验时所使用的基准。在检验时所使用的基准。装配基准装配基准装配时用来确定零件或部件在机器中位置所采用的基准。装配时用来确定零件或部件在机器中位置所采用的基准。定位基面体现基准作用的表面称为基面。定位基面体现基准作用的表面称为基面。1）有时作为基准的点、线、面，在工件上不一定具体存在（例如：孔的中心）有时作为基准的点、线、面，在工件上不一定具体存在（例如：孔的中心线和对称中心平面等），其作用是由某些具体表面（如：内孔圆柱面）体现的。线和对称中心平面等），其作用是由某些具体表面（如：内孔圆柱面）体现的。说明：说明：2）作为基准，可以是没有面积的点或线，但是基准面总是有一定面积的，如代）作为基准，
17、可以是没有面积的点或线，但是基准面总是有一定面积的，如代表中心线的是中心孔。表中心线的是中心孔。3）基准的定义不仅是对尺寸之间的联系，对位置精度（平行度、垂直度等）也）基准的定义不仅是对尺寸之间的联系，对位置精度（平行度、垂直度等）也是同样的。是同样的。二、六点定位原理：二、六点定位原理：任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度。工件定位的任任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度。工件定位的任务就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。工件的六点定位原理是指务就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。工件的六点定位原理是指用六个支承点来分别限制工件的六个自由度，从而使
18、工件在空间得到确定位置用六个支承点来分别限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定位置的方法。如图的方法。如图4-5 理论上讲，工件的六个自由度可用至少六个支承点加以限制，前提是这六理论上讲，工件的六个自由度可用至少六个支承点加以限制，前提是这六个支承点在空间按一定规律分布，并保持与工件的定位基面相接触。如图所示：个支承点在空间按一定规律分布，并保持与工件的定位基面相接触。如图所示：在在XOY平面上布置三个支承点平面上布置三个支承点1、2、3。当六方体工件的底面与这三个支承点。当六方体工件的底面与这三个支承点接触时，工件的接触时，工件的 、三个自由度就被限制，然后在三个自由度就被限制，然后
19、在XOZ平面上布置两平面上布置两个支承点个支承点4、5。当工件侧面与之接触时，工件的。当工件侧面与之接触时，工件的 和和 两个自由度就被两个自由度就被限制，再在限制，再在ZOY平面上布置一个支承点平面上布置一个支承点6，使工件对面靠在这个支承点上，工，使工件对面靠在这个支承点上，工件的件的 自由度就被限制。自由度就被限制。（一）六点定位原理（一）六点定位原理用按一定规律设置的六个支承点，去分别限制工件的六用按一定规律设置的六个支承点，去分别限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定位置的方法，称为工件的六点定位原理。个自由度，从而使工件在空间得到确定位置的方法，称为工件的六点定位原理。在应
20、用工件在应用工件“六点定位原理六点定位原理”进行定位分析时，应注意如下几点：进行定位分析时，应注意如下几点：1）定位就是限制自由度，通常用合理布置定位支承点的方法来限制工件的自由）定位就是限制自由度，通常用合理布置定位支承点的方法来限制工件的自由度度。2）定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。若二者脱离，则意味着失去定位作用。始终保持紧贴接触。若二者脱离，则意味着失去定位作用。3）一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件仅有六个自由度，所设置的）一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工
21、件仅有六个自由度，所设置的定位支承点数目原则上不应超过六个。定位支承点数目原则上不应超过六个。4）分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。工件的某一自由度被限）分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。工件的某一自由度被限制，是指工件在这一方向上有确定的位置，并非指工件在受到使其脱离定位支制，是指工件在这一方向上有确定的位置，并非指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时，不能运动，欲使其在外力作用下不能运动，是夹紧的任务；反承点的外力时，不能运动，欲使其在外力作用下不能运动，是夹紧的任务；反之，工件在外力作用下不能运动，即被夹紧，也并非是说工件的所有自由度都之，工件在外力作用下不能运动，即
22、被夹紧，也并非是说工件的所有自由度都被限制了。所以，定位和夹紧是两个概念，不能混淆。被限制了。所以，定位和夹紧是两个概念，不能混淆。5）定位支承点是由定位元件抽象而来的，在夹具中，定位支承点总是通过具）定位支承点是由定位元件抽象而来的，在夹具中，定位支承点总是通过具体的定位元件体现，至于具体的定位元件应转化为几个定位支承点，需结合其体的定位元件体现，至于具体的定位元件应转化为几个定位支承点，需结合其结构进行分析。常见定位方式中的定位元件所限制的自由度和相当的支承点数结构进行分析。常见定位方式中的定位元件所限制的自由度和相当的支承点数见表表见表表4-1注意，一种定位元件转化成的支承点数目是一定的
23、，但具体限制的自由度与注意，一种定位元件转化成的支承点数目是一定的，但具体限制的自由度与支承点的布置有关。支承点的布置有关。（二）支承点与定位元件（二）支承点与定位元件支承点支承点把与工件为小平面接触的支承钉看作支承点把与工件为小平面接触的支承钉看作支承点（1）完全定位与不完全定位）完全定位与不完全定位）完全定位工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位，如图）完全定位工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位，如图46a 的定位即为完全定位。的定位即为完全定位。工件定位时，其六个自由度并非在任何情况下都要全部加以限制，要限制工件定位时，其六个自由度并非在任何情况下都要全部加以限制，要限制
24、的只是那些影响工件加工精度的自由度。的只是那些影响工件加工精度的自由度。）不完全定位按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位称）不完全定位按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位称为不完全定位。图为不完全定位。图46b、c在实际生产中，工件被限制的自由度数一般不少于三个。在实际生产中，工件被限制的自由度数一般不少于三个。（2）欠定位与过定位）欠定位与过定位）欠定位按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，）欠定位按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。称为欠定位。在确定工件定位方案时，欠定位是绝对不允许的。在确定工件定位方案时，欠定位是
25、绝对不允许的。）过定位工件的同一自由度被二个或二个以上的支承点重复限制的定）过定位工件的同一自由度被二个或二个以上的支承点重复限制的定位称为过定位。位称为过定位。在夹具中，当用一组定位元件限制工件的自由度时，就可能出现过定位。如在夹具中，当用一组定位元件限制工件的自由度时，就可能出现过定位。如图图47所示：所示：长销限制了工件的长销限制了工件的 、和和 四个自由度，支承板四个自由度，支承板 、，其中其中 、被两个定位元件重复限制，这就产生了过定位。被两个定位元件重复限制，这就产生了过定位。由于工件孔与其端面，长销与支承平面均有垂直度误差，工件装入夹具后，其由于工件孔与其端面，长销与支承平面均有
26、垂直度误差，工件装入夹具后，其端面与支承板平面不可能完全接触，造成工件定位误差，这现象称为定位干涉。端面与支承板平面不可能完全接触，造成工件定位误差，这现象称为定位干涉。消除过定位及其干涉一般有两种途径：消除过定位及其干涉一般有两种途径：一是改变定位元件的结构，一是改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度以消除被重复限制的自由度二是提高工件定位基面之间及夹具二是提高工件定位基面之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以定位元件工作表面之间的位置精度，以减小或消除过定位引起的干涉。减小或消除过定位引起的干涉。4-7中保证销与基面、孔与连杆端面的垂中保证销与基面、孔与连杆端面的垂直度。就可消
27、除过定位。直度。就可消除过定位。如在图如在图47中将长销改为短销，就可中将长销改为短销，就可消除过定位。消除过定位。三、常见的定位方式和定位元件三、常见的定位方式和定位元件 工件上的定位表面有各种形式，如平面、外圆、内孔等，对于这些表面，工件上的定位表面有各种形式，如平面、外圆、内孔等，对于这些表面，总是采用一定结构的定位元件，以保证定位元件的定位面和工件定位基准面相总是采用一定结构的定位元件，以保证定位元件的定位面和工件定位基准面相接触或配合，实现工件的定位接触或配合，实现工件的定位定位元件的设计应满足下列要求：定位元件的设计应满足下列要求：1）要有与工件相适应的精度；）要有与工件相适应的精
28、度；2）要有足够的刚度，不允许受力后发生变形）要有足够的刚度，不允许受力后发生变形3）要有耐磨性，以便在使用中保持精度。）要有耐磨性，以便在使用中保持精度。1.工件以平面定位工件以平面定位（1）固定支承）固定支承高度尺寸固定、不能调整的支承，包括固定支承钉和固定支承板两类。高度尺寸固定、不能调整的支承，包括固定支承钉和固定支承板两类。a)平头支承钉（适用于己加工表面的定位）平头支承钉（适用于己加工表面的定位）b)球头支承钉（适用于未加工平面定位，以便保证良好的接触）球头支承钉（适用于未加工平面定位，以便保证良好的接触）c)网纹头支承钉（用于未加工平面，可减小实际接触面积增大摩擦，使定网纹头支承
29、钉（用于未加工平面，可减小实际接触面积增大摩擦，使定位稳定可靠，但清除切屑不便，不宜用在水平面定位，用于工件的侧面位稳定可靠，但清除切屑不便，不宜用在水平面定位，用于工件的侧面定位。）定位。）d)带套筒的支承钉（用于大批大量生产、便于磨损快时更换）带套筒的支承钉（用于大批大量生产、便于磨损快时更换）A型型平板式支承板，结构简单、紧凑，但不易清除落入沉头螺钉孔内的碎平板式支承板，结构简单、紧凑，但不易清除落入沉头螺钉孔内的碎屑。用于工件侧面或顶面定位。屑。用于工件侧面或顶面定位。B型型斜槽式支承板，在支承面上开两个斜槽为固定螺钉用，使清屑容易又斜槽式支承板，在支承面上开两个斜槽为固定螺钉用，使清
30、屑容易又结构紧凑。主要用于工件的底面定位。结构紧凑。主要用于工件的底面定位。注意：两个以上支承钉或支承板同时使用时，为保证工作面在同一平面上，注意：两个以上支承钉或支承板同时使用时，为保证工作面在同一平面上，装人夹具体后，应将其顶面进行一次终磨。装人夹具体后，应将其顶面进行一次终磨。（2）可调支承）可调支承顶端位置可在一定高度范围内调整的支承，顶端位置可在一定高度范围内调整的支承，多用于未多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的差异。加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的差异。（3）自位支承）自位支承支承支承本身的位置在定位本身的位置在定位过程中，能自动适过程中，能自动适应定位基
31、准面的位应定位基准面的位置变化的一类支承。置变化的一类支承。使用自位支承可以使用自位支承可以增加接触点数而提增加接触点数而提高接触刚度，但不高接触刚度，但不会出现过定位。会出现过定位。上述各种浮动支承，只限制工件一个方向自由度，起一个支承点的作用。上述各种浮动支承，只限制工件一个方向自由度，起一个支承点的作用。（4）辅助支承）辅助支承为增加工件的为增加工件的刚性和稳定性，但又要避免过刚性和稳定性，但又要避免过定位，此时经常采用辅助支承。定位，此时经常采用辅助支承。无论采用哪一种辅助支承，都应注意，辅助支承不起定位作用，即不应限制无论采用哪一种辅助支承，都应注意，辅助支承不起定位作用，即不应限制
32、工件的自由度，同时更不能破坏基本支承对工件的定位，因此辅助支承的结工件的自由度，同时更不能破坏基本支承对工件的定位，因此辅助支承的结构都是可调并能锁紧的。构都是可调并能锁紧的。2.工件以圆孔定位工件以圆孔定位（1）定位销）定位销 主要用于直径小于主要用于直径小于50的中小的中小孔定位孔定位（2）圆锥销）圆锥销 常用于工件孔端的定位常用于工件孔端的定位（3）定位心轴）定位心轴3.工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位（1）V形块形块（2）定位套筒）定位套筒（3）半圆孔定位座）半圆孔定位座将同一圆周面的孔分成两半圆，下半圆部分装在夹将同一圆周面的孔分成两半圆，下半圆部分装在夹具体上，起定位作用，上半
33、圆部分装在可卸式或铰链式盖上，起夹紧作用。具体上，起定位作用，上半圆部分装在可卸式或铰链式盖上，起夹紧作用。工作表面是用耐磨材料制成的两个半圆衬套，并镶在基体上，以便更换。工作表面是用耐磨材料制成的两个半圆衬套，并镶在基体上，以便更换。半圆孔定位座适用于大型轴类件的定位。半圆孔定位座适用于大型轴类件的定位。（4）外圆定心夹紧机构）外圆定心夹紧机构:在实现定心的同时，能将工件夹紧的机构称为定心在实现定心的同时，能将工件夹紧的机构称为定心夹紧机构，如三爪卡盘、弹簧夹头等。夹紧机构，如三爪卡盘、弹簧夹头等。（1 1）组合定位分析要点）组合定位分析要点1 1）几个定位元件组合起来定位一个工件相应的几个
34、定位面，该组合定位元件）几个定位元件组合起来定位一个工件相应的几个定位面，该组合定位元件所限制的自由度总数等于各定位元件单独限制的自由度数之和，但具体限制所限制的自由度总数等于各定位元件单独限制的自由度数之和，但具体限制了哪些自由度却会随不同组合情况而改变。了哪些自由度却会随不同组合情况而改变。2 2）组合定位中，定位元件原来限制移动自由度的可能转化为限制转动自由度，）组合定位中，定位元件原来限制移动自由度的可能转化为限制转动自由度，但一旦转化后，该定位元件就不再起原来限制工件移动自由度的作用了。但一旦转化后，该定位元件就不再起原来限制工件移动自由度的作用了。3 3）单个表面的定位是组合定位分
35、析的基本单元）单个表面的定位是组合定位分析的基本单元4.组合定位分析组合定位分析几个定位元件组合起来同时定位工件的几个定位面叫组合定位几个定位元件组合起来同时定位工件的几个定位面叫组合定位每个短每个短V V型块限制两个自由度，型块限制两个自由度，三个短三个短V V型块共限制型块共限制6 6个自由度。个自由度。V V型块型块1 1限制了限制了 、。V V型块型块2 2也限制了也限制了 、，但转化为限制但转化为限制 、，也可，也可将将1 1、2 2看成是一个长看成是一个长V V型块。型块。V V型块型块3 3限制限制 、，但，但 转化为限制了转化为限制了 。这是一个完全定位，不存在这是一个完全定位
36、，不存在过定位现象。过定位现象。（2 2）组合定位中的重复定位现象及消除方法）组合定位中的重复定位现象及消除方法组合定位时，经常会出现重复定组合定位时，经常会出现重复定位现象，必要时应予以消除。位现象，必要时应予以消除。1 1）使定位元件沿某一坐标轴可移动，来消除其限制沿该轴方向移动自由度）使定位元件沿某一坐标轴可移动，来消除其限制沿该轴方向移动自由度的作用。的作用。消除组合定位时重复定位（过定位）影响的措施：消除组合定位时重复定位（过定位）影响的措施：（1）一个平面和两个与其垂直的孔的组合）一个平面和两个与其垂直的孔的组合（2）一个平面和两个与其垂直的外圆柱面的组合）一个平面和两个与其垂直的
37、外圆柱面的组合（3）一个孔和一个平行于孔中心线的平面的组合）一个孔和一个平行于孔中心线的平面的组合 2 2）采用自位支承结构，消除定位元件限制绕某个（或两个）坐标轴转动方向）采用自位支承结构，消除定位元件限制绕某个（或两个）坐标轴转动方向自由度的作用，如图自由度的作用，如图4-114-11。3 3）改变定位元件的结构形式（例如）改变定位元件的结构形式（例如“一面两销一面两销”定位）。定位）。（3 3）几种不同组合形式的定位分析）几种不同组合形式的定位分析第三节第三节 定位误差分析定位误差分析一、一、调刀基准的概念调刀基准的概念 在加工中用以调整加工刀具位置所采用的基准。在加工中用以调整加工刀具
38、位置所采用的基准。在零件加工前对机床在零件加工前对机床进行调整时，为了确进行调整时，为了确定刀具的位置，还要定刀具的位置，还要用到调刀基准，由于用到调刀基准，由于最终目的是为了确定最终目的是为了确定刀具相对工件的位置，刀具相对工件的位置，所以调刀基准往往选所以调刀基准往往选在夹具上定位元件的在夹具上定位元件的某个工作面。因此他某个工作面。因此他与其他各类基准不同，与其他各类基准不同，不是体现在工件上，不是体现在工件上，而是体现在夹具中，而是体现在夹具中，是由夹具定位元件的是由夹具定位元件的定位工作面体现。定位工作面体现。1.设计基准和定位基准都是体现在工件上，而调刀基准是由夹具上定位元件设计基
39、准和定位基准都是体现在工件上，而调刀基准是由夹具上定位元件的定位工作面来体现的。的定位工作面来体现的。由上面的分析可知：由上面的分析可知：2.调刀基准的特点及其与相应定位基准的对应关系如图所示调刀基准的特点及其与相应定位基准的对应关系如图所示工件工件定位面定位面定位基准定位基准定位工作面定位工作面定位元件定位元件调刀基准调刀基准二、定位误差及其产生原因二、定位误差及其产生原因1.定位误差定位误差指一批工件采用调整法加工时因定位不准确而引起的尺寸或位置指一批工件采用调整法加工时因定位不准确而引起的尺寸或位置的最大变动量。（设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量，称为定位误的最大变动量。（设计基
40、准在工序尺寸方向上的最大位置变动量，称为定位误差，以差，以dw 表示。）表示。）2.定位误差产生的原因定位误差产生的原因（1）定位基准与设计基准不重合产生的定位误差（图）定位基准与设计基准不重合产生的定位误差（图4-26）联系尺寸联系尺寸:定位基准到设计基准间的尺寸定位基准到设计基准间的尺寸jb等于联系尺寸的公差等于联系尺寸的公差工序工序1 1：加工顶面：加工顶面2 2 定位基准与设计基准重合定位基准与设计基准重合无定位误差无定位误差工序工序2 2：加工台阶面：加工台阶面1 1 定位基准与设计基准不重合定位基准与设计基准不重合有定位误差有定位误差工序工序2改进方案使基准重合了，这种方案虽然提高
41、了定位精度，但夹具结构复改进方案使基准重合了，这种方案虽然提高了定位精度，但夹具结构复杂，工件安装不便，并使加工稳定性和可靠性变差，因而有可能产生更大的杂，工件安装不便，并使加工稳定性和可靠性变差，因而有可能产生更大的加工误差。因此，从多方面考虑，在满足加工要求的前提下，基准不重合的加工误差。因此，从多方面考虑，在满足加工要求的前提下，基准不重合的定位方案在实践中也可以采用。定位方案在实践中也可以采用。（2）定位副制造不准确误差）定位副制造不准确误差当心轴水平放置时，工件孔与心轴始终在上母线当心轴水平放置时，工件孔与心轴始终在上母线A A单边接触。则定位基准单边接触。则定位基准O O与与调刀基
42、准调刀基准O O1 1间的最大和最小距离分别为间的最大和最小距离分别为若心轴垂直放置，则工件孔与心轴可能在任意边接触，此时定位误差为：若心轴垂直放置，则工件孔与心轴可能在任意边接触，此时定位误差为：jw=D+d+定位副定位副:工件定位基准与夹具定位元件合称为定位副工件定位基准与夹具定位元件合称为定位副基准位移误差基准位移误差:jw 由于定位副制造不准确，使得定位基准相对夹具的调由于定位副制造不准确，使得定位基准相对夹具的调刀基准发生位移而产生的定位误差，称为基准位移误差刀基准发生位移而产生的定位误差，称为基准位移误差 根据上面的分析，可以看出：在用夹具装夹加工一批工件时，一批工件根据上面的分析
43、，可以看出：在用夹具装夹加工一批工件时，一批工件的设计基准相对夹具调刀基准发生最大位置误差是产生定位误差的原因，包的设计基准相对夹具调刀基准发生最大位置误差是产生定位误差的原因，包括两个方面：一是由于定位基准与设计基准不重合，引起一批工件的设计基括两个方面：一是由于定位基准与设计基准不重合，引起一批工件的设计基准相对于定位基准发生位置变化；二是由于定位副的制造误差，引起一批工准相对于定位基准发生位置变化；二是由于定位副的制造误差，引起一批工件的定位基准相对夹具的调刀基准发生位置变化。而前面有关定位误差的定件的定位基准相对夹具的调刀基准发生位置变化。而前面有关定位误差的定义可进一步概括为：义可进
44、一步概括为：一批工件某加工参数（尺寸、位置）的设计基准相对调刀基准在该加工一批工件某加工参数（尺寸、位置）的设计基准相对调刀基准在该加工参数方向上的最大位置变化量参数方向上的最大位置变化量dw，称为该加工参数的定位误差。，称为该加工参数的定位误差。设计基准设计基准定位基准定位基准调刀基准调刀基准基准不重合误差基准不重合误差jb基准位移误差基准位移误差jw定位误差定位误差dw关于定位误差及其产生的原因，可以用下图表示：关于定位误差及其产生的原因，可以用下图表示：三、定位误差的计算三、定位误差的计算定位误差可按下述方法进行分析计算：定位误差可按下述方法进行分析计算：1.先分别求出基准位移误差和基准
45、不重合误差，再求出其在加工尺寸方向上先分别求出基准位移误差和基准不重合误差，再求出其在加工尺寸方向上的代数和，即的代数和，即dw=jb+jw2.按最不利的情况，确定一批工件设计基准的两个极限位置，再根据几何关系按最不利的情况，确定一批工件设计基准的两个极限位置，再根据几何关系求出此两位置的距离，并将其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位误差。求出此两位置的距离，并将其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位误差。例例1 工件用工件用V形块定位时的定位误差计算。形块定位时的定位误差计算。图图4-28所示，直径为所示，直径为 的轴在的轴在V形块上定位铣平面，加工表面的工序尺寸有形块上定位铣平面，加工表面的
46、工序尺寸有三种不同的标注方式：三种不同的标注方式：1）要求保证上母线到加工表面的尺寸）要求保证上母线到加工表面的尺寸H1，即设计基准为，即设计基准为B，见图，见图a)2）要求保证上母线到加工表面的尺寸）要求保证上母线到加工表面的尺寸H2，即设计基准为，即设计基准为C，见图，见图b)3）要求保证上母线到加工表面的尺寸）要求保证上母线到加工表面的尺寸H3，即设计基准为，即设计基准为O，见图，见图c)（1）尺寸）尺寸H1的定位误差的定位误差 这时设计基准的最大位置变动量为这时设计基准的最大位置变动量为 ，即定位误，即定位误差：差：（2）尺寸）尺寸H2的定位误差的定位误差 这时设计基准的最大位置这时设
47、计基准的最大位置变动量为变动量为 ，即定位，即定位误差：误差：（3）尺寸）尺寸H3的定位误差的定位误差 这时设计基准的最大位置变这时设计基准的最大位置变动量为动量为 ，即定位误差：，即定位误差：对于前两种情况：对于前两种情况：对于第三种情况：对于第三种情况：结论：结论：1）dw d，即定位误差随工件误差的增大而增大；，即定位误差随工件误差的增大而增大；2）dw与与V形块夹角形块夹角有关，随有关，随增大而减小，但定位稳定性变差，故一般取增大而减小，但定位稳定性变差，故一般取=903）dw与工序尺寸标注方式有关，本例中与工序尺寸标注方式有关，本例中dw1dw3dw2说明：这种按极限尺寸计算的定位误
48、差通常偏大，与实际情况不完全符合，这说明：这种按极限尺寸计算的定位误差通常偏大，与实际情况不完全符合，这是因为加工中获得极限尺寸的概率很小。是因为加工中获得极限尺寸的概率很小。例例2 有一批图示工件，有一批图示工件，外圆、外圆、内孔和两端面均已加内孔和两端面均已加工合格，并保证外圆对内孔的同轴度误差工合格，并保证外圆对内孔的同轴度误差T T(e e)=0.015mm)=0.015mm。按图示的定位方案，。按图示的定位方案，用用 的心轴定位，在立式铣床上用顶尖顶住心轴，铣宽为的心轴定位，在立式铣床上用顶尖顶住心轴，铣宽为 的键槽。的键槽。除槽宽要求外，还应满足下列要求：除槽宽要求外，还应满足下列
49、要求：1 1）槽的轴向位置尺寸）槽的轴向位置尺寸2 2）槽底位置尺寸）槽底位置尺寸3 3）槽两侧面对）槽两侧面对5050外圆轴线的对称度公差外圆轴线的对称度公差1 1）加工）加工 时的定位误差时的定位误差设计基准为工件左端面，定位基准也是工件左端面，基准重合，因此设计基准为工件左端面，定位基准也是工件左端面，基准重合，因此 2 2）加工加工 时的定位误差时的定位误差设计基准为外圆的下母线，定位基准是内孔轴线，定位基准与设计基准不重设计基准为外圆的下母线，定位基准是内孔轴线，定位基准与设计基准不重合，两者的联系尺寸是外圆半径合，两者的联系尺寸是外圆半径d d/2/2和外圆对内孔的同轴度误差和外圆
50、对内孔的同轴度误差T T(e e)，并且，并且二者与二者与 H H 的方向相同。因此的方向相同。因此工件内孔轴线是定位基准，心轴轴线是调刀基准，二者之间为间隙配合。因工件内孔轴线是定位基准，心轴轴线是调刀基准，二者之间为间隙配合。因此，一批工件的定位基准相对于夹具上的调刀基准在此，一批工件的定位基准相对于夹具上的调刀基准在 H H 方向上的基准位置方向上的基准位置（移）误差为（按调整螺母时内孔与心轴在任意边接触的一般情形考虑）（移）误差为（按调整螺母时内孔与心轴在任意边接触的一般情形考虑）因此定位误差为因此定位误差为 3 3）槽两侧面对外圆轴线的对称度槽两侧面对外圆轴线的对称度 的定位误差的定