工件的定位夾緊與夾具設(shè)計(jì)

4工件的定位夾緊與夾具設(shè)計(jì)本章提要

為保證工件的加工要求，必須使工件在機(jī)床上處于準(zhǔn)確的位置，夾具就是用來(lái)實(shí)現(xiàn)這一要求的。用夾具定位涉及到三層關(guān)系：

（1）工件在夾具上的定位；

（2）夾具相對(duì)于機(jī)床的定位；

（3）工件相對(duì)于機(jī)床的定位——間接通過(guò)夾具來(lái)保證的。本章主要討論工件在夾具上的定位原理。工件定位以后必須通過(guò)一定的裝置產(chǎn)生夾緊力，使工件保持在準(zhǔn)確的位置上。這種產(chǎn)生夾緊力的裝置就是夾緊裝置。夾緊裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算也是本章所討論的主題。

內(nèi)容提綱

機(jī)床夾具概述工件的定位工件的夾緊夾具的基本要求和設(shè)計(jì)步驟4.14.24.34.44.1夾具的基本概念一、定義定位：工件在機(jī)床上加工時(shí)，為保證加工精度和提高生產(chǎn)率，必須使工件在機(jī)床上相對(duì)刀具占有正確的位置，這個(gè)過(guò)程稱為定位。夾緊：為克服切削過(guò)程中工件受外力的作用而破壞定位，必須對(duì)工件施加夾緊力，這個(gè)過(guò)程稱為夾緊。裝夾：定位和夾緊綜合稱為裝夾。機(jī)床夾具：完成裝夾的工藝設(shè)備稱為機(jī)床夾具。二、夾具的組成圖為用于鉆軸套工件上φ6H7孔的鉆床夾具，工件以內(nèi)孔及端面為定位基準(zhǔn)，在夾具的定位銷6及其端面上定位，即確定了工件在夾具中的正確位置。擰緊螺母5，通過(guò)開(kāi)口墊圈4可將工件夾緊，然后由裝在鉆模板3上的快換鉆套1導(dǎo)引鉆頭進(jìn)行鉆孔。

定位元件：它與工件的定位基準(zhǔn)相接觸，用于確定工件在夾具中的正確位置，從而保證加工時(shí)工件相對(duì)于刀具和機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)間的相對(duì)正確位置。如圖的定位銷7；夾緊裝置：用于夾緊工件，在切削時(shí)使工件在夾具中保持既定位置。如圖的螺母5、開(kāi)口墊圈4；導(dǎo)向元件和對(duì)刀元件：這些元件的作用是保證工件與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對(duì)刀元件，如對(duì)刀塊。用于確定刀具位置并導(dǎo)引刀具進(jìn)行加工的元件，稱為導(dǎo)引元件。如圖的鉆套1；連接元件：使夾具與機(jī)床相連接的元件，保證機(jī)床與夾具之間的相互位置關(guān)系。夾具體8：夾具的關(guān)鍵部件，保證各元件之間的相對(duì)位置，控制刀具相對(duì)于工件的位置，用于連接或固定夾具上各元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件。它與機(jī)床有關(guān)部件進(jìn)行連接、對(duì)定，使夾具相對(duì)機(jī)床具有確定的位置。其它元件和裝置：有些夾具根據(jù)加工要求，有分度機(jī)構(gòu)，銑床夾具還要有定位鍵（連接元件）等。以上這些組成部分，并不是對(duì)每種機(jī)床夾具都是缺一不可的，但是任何夾具都必須有定位元件和夾緊裝置，它們是保證工件加工精度的關(guān)鍵，目的是使工件定準(zhǔn)、夾牢。

三、夾具的作用保證加工精度零件加工精度包括尺寸精度、幾何形狀和表面相互位置精度。夾具的最大功用是保證加工表面的位置精度，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致

。提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要?jiǎng)澗€找正，可顯著地減少輔助工時(shí)；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，可加大切削用量；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

擴(kuò)大機(jī)床的加工范圍根據(jù)加工機(jī)床的成形運(yùn)動(dòng)，附以不同類型的夾具，即可擴(kuò)大機(jī)床原有的工藝范圍。例如在車床的溜板上或搖臂鉆床工作臺(tái)上裝上鏜模，就可以進(jìn)行箱體零件的鏜孔加工。減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度

可用氣動(dòng)、電動(dòng)夾緊。

機(jī)床夾具1.按夾具的應(yīng)用分2.按機(jī)床類型分四、機(jī)床夾具的分類3.按夾具所用夾緊動(dòng)力源分

①通用夾具②專用機(jī)床夾具③組合夾具④成組夾具⑤隨行夾具

1．按專門化程度分①通用夾具通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。例如，車床上三爪卡盤和四爪單動(dòng)卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。這類夾具一般由專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機(jī)床附件提供給用戶。其特點(diǎn)是適應(yīng)性廣，生產(chǎn)效率低，主要適用于單件、小批量生產(chǎn)中。②專用機(jī)床夾具專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設(shè)計(jì)的夾具。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設(shè)計(jì)制造周期較長(zhǎng)、制造費(fèi)用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，夾具將由于無(wú)法再使用而報(bào)廢。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。

③組合夾具組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好通用性較好的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝而成的夾具。由專業(yè)廠家制造，其特點(diǎn)是靈活多變，萬(wàn)能性強(qiáng)，制造周期短、元件能反復(fù)使用，特別適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批生產(chǎn)。

④通用可調(diào)夾具和成組夾具其特點(diǎn)是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。用于相似零件的成組加工所用的夾具，稱為成組夾具。通用可調(diào)夾具與成組夾具相比，加工對(duì)象不很明確，適用范圍更廣一些。⑤隨行夾具隨行夾具是一種在自動(dòng)線上使用的夾具。該夾具既要起到裝夾工件的作用，又要與工件成為一體沿著自動(dòng)線從一個(gè)工位移到下一個(gè)工位，進(jìn)行不同工序的加工。

2．按機(jī)床類型分：由于各類機(jī)床自身工作特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)形式各不相同，對(duì)所用夾具的結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地提出了不同的要求。按所使用的機(jī)床不同，夾具又可分為：車床夾具、鉆床夾具、銑床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機(jī)床夾具和其他機(jī)床夾具等。

3．按夾具所用夾緊動(dòng)力源：根據(jù)夾具所采用的夾緊動(dòng)力源不同，可分為：手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具等。示例21安裝誤差對(duì)定誤差

刀具的導(dǎo)向或?qū)Φ墩`差即夾具與刀具的相對(duì)位置誤差；夾具在機(jī)床上的定位和夾緊誤差即夾具與機(jī)床的相對(duì)位置誤差。

加工過(guò)程誤差

加工方法的原理誤差，工藝系統(tǒng)的受力變形、工藝系統(tǒng)的受熱變形、工藝系統(tǒng)各組成部分（如機(jī)床、刀具、量具等）的靜精度和磨損等。五、加工誤差的組成4.2、工件在夾具上的定位一、工件的安裝

安裝即定位和夾緊。工件在機(jī)床上加工時(shí)，首先要把工件安放在機(jī)床工作臺(tái)上或夾具中，使它和刀具之間有相對(duì)正確的位置，這個(gè)過(guò)程成為定位；工件定位后，應(yīng)將工件固定，使其在加工過(guò)程中保持定位位置不變，這個(gè)過(guò)程稱為夾緊。

定位的任務(wù)：使工件相對(duì)于機(jī)床及刀具占有某一正確的位置。夾緊的任務(wù)：是保持工件的定位位置不變。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。工件定位目的：使同批工件在機(jī)床或夾具上有正確位置。

定位過(guò)程與夾緊過(guò)程都可能使工件偏離所要求的正確位置而產(chǎn)生定位誤差與夾緊誤差。裝夾誤差：定位誤差與夾緊誤差之和。工件定位時(shí)應(yīng)解決的兩個(gè)問(wèn)題：解決工件位置“定與不定”的問(wèn)題；解決工件位置定得“準(zhǔn)與不準(zhǔn)”得問(wèn)題。二、工件的定位方法(1)直接找正定位

由操作工人直接在機(jī)床上利用千分表、劃線盤等工具，找正某些有相互位置要求的表面，然后夾緊工件的過(guò)程。

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)劃線找正定位按圖紙要求在工件表面上劃出位置線以及加工線和找正線，安裝工件時(shí)，先在機(jī)床上按找正線找正工件的位置，然后夾緊工件。

適于單件小批生產(chǎn)或毛坯精度較低、大型工件粗加工。(3)夾具中定位不再需要?jiǎng)澗€和找正，直接由夾具來(lái)保證工件在機(jī)床上的正確位置，并在夾具上直接夾緊工件。

效率高，易保證質(zhì)量，廣泛用于批量生產(chǎn)。一次裝夾獲得法在工件的同一次裝夾中將加工面連同其設(shè)計(jì)基面（如需加工)一并加工出來(lái)?？色@得很高的位置精度。多次裝夾獲得法如軸類零件上的鍵槽、箱體上的孔和各表面等二、工件的定位方法1）直接裝夾：在機(jī)床上直接裝夾工件，來(lái)保證加工面與定位基面的位置精度。。應(yīng)用:（1）、工件批量小，采用專用夾具不經(jīng)濟(jì)；（2）、采用通用夾具裝夾比較方便時(shí)。2）、找正裝夾：通過(guò)找正工件相對(duì)切削成形運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確位置，來(lái)保證加工面與定位基面之間的位置精度。a)直接找正裝夾:用找正工具(劃針,百分表,精密量具等)在機(jī)床上直接找正工件位置效率低,用于單件小批生產(chǎn),形狀簡(jiǎn)單的零件定位精度取決于找正工具和工人的技術(shù)水平用劃針找正定位精度0.5mm左右用百分表達(dá)0.02mm左右用精密量具可達(dá)0.01—0.005mb)按劃線找正裝夾:按加工前在工件上劃好的線找正工件在機(jī)床上位置應(yīng)用：（1）、單件小批量，形狀復(fù)雜的鑄件；（2）、尺寸和重量都很大的鑄鍛件；（3）、毛坯的尺寸公差很大，表面很粗糙，一般無(wú)法直接使用夾具時(shí)。3、夾具裝夾：先根據(jù)工件某一工序的加工要求設(shè)計(jì)、制造夾具，工件定位基準(zhǔn)面與夾具上的定位面緊密帖合而定位，然后夾緊的裝夾方式稱為夾具裝夾。特點(diǎn)：精度高且穩(wěn)定，效率高。適用于成批大量生產(chǎn)三、基準(zhǔn)在討論工件的表面位置精度或誤差時(shí)，總是相對(duì)工件本身的其他一些表面（點(diǎn)、線）而言，因此后者就成為研究表面位置精度或誤差的出發(fā)點(diǎn)，即所謂基準(zhǔn)。

基準(zhǔn)就是確定生產(chǎn)對(duì)象上的某些點(diǎn)、線、面的位置所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面?；鶞?zhǔn)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)工藝基準(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)的分類設(shè)計(jì)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)零件時(shí)，很據(jù)零件在裝配結(jié)構(gòu)中的裝配關(guān)系以及零件本身結(jié)構(gòu)要素之間的相互位置關(guān)系，確定標(biāo)注尺寸（或角度）的起始位置。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是設(shè)計(jì)工作圖上所采用的基準(zhǔn).可通過(guò)零件設(shè)計(jì)圖上尺寸的標(biāo)注方式看出。工藝基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)是加工過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)。又分為有工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)等。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、形狀和位置的基準(zhǔn)。通常有兩項(xiàng)相對(duì)位置要求：一是加工表面對(duì)工序基準(zhǔn)的距離要求，即工序尺寸要求；二是加工表面對(duì)工序基準(zhǔn)的角度位置要求，如平行度、垂直度等。

定位基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)是在加工中用作定位的基準(zhǔn)。一般指與定位元件的表面相接觸的工件表滿，某些情況下可是工件的幾何中心、對(duì)稱面或?qū)ΨQ線。其位置誤差應(yīng)該是諸表面中最小的。

測(cè)量基準(zhǔn)

此外還有裝配過(guò)程中用于確定零、部件間相互位置的裝配基準(zhǔn)。度量基準(zhǔn)：在測(cè)量工件已加工表面的尺寸和位置時(shí)所依據(jù)的基準(zhǔn)。裝配基準(zhǔn)：在機(jī)器裝配時(shí)，確定零件在部件或產(chǎn)品中的位置時(shí)所依據(jù)的基準(zhǔn)。注意作為基準(zhǔn)的點(diǎn)、線、面在工件上不一定存在，如中心、對(duì)稱面或?qū)ΨQ線等。體現(xiàn)工藝基準(zhǔn)的具體表面稱為基面。作為基準(zhǔn)，可以是沒(méi)有面積的點(diǎn)和線，但體現(xiàn)該基準(zhǔn)具體表面總是有一定面積的。對(duì)表面位置精度的關(guān)系同樣具有基準(zhǔn)問(wèn)題?；鶞?zhǔn)不重合，產(chǎn)生定位誤差。四、定位原理1、六點(diǎn)定位原理物體在空間具有六個(gè)自由度，即沿三個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)和繞三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，如果完全限制了物體的這六個(gè)自由度，則物體在空間的位置就完全確定了。工件的定位應(yīng)使工件在空間相對(duì)于機(jī)床占有某一正確的位置，這個(gè)正確位置是根據(jù)工件的加工要求確定的。合理布置六個(gè)定位支承點(diǎn)，使工件上的定位基面與其之接觸，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。為了達(dá)到某一工序的加工要求，有時(shí)不一定要完全限制工件的六個(gè)自由度，或工件加工不一定非要使工件的位置達(dá)到完全確定的程度例如：在下圖1-6所示工件上銑一個(gè)通槽。按照銑槽工序的加工要求，就只需限制5個(gè)自由度就足夠了。工件在機(jī)床夾具上定位究竟需要限制哪幾個(gè)自由度，可根據(jù)工序的加工要求確定。分析工件定位所限制的自由度數(shù)時(shí)，必須把定位與夾緊區(qū)別開(kāi)來(lái)，在上圖中，工件限制了5個(gè)自由度，y自由度可以不限制；但工件在夾緊后沿y軸確實(shí)是不能再移動(dòng)了，這能不能說(shuō)自由度也被限制了呢？不能這樣認(rèn)為，因?yàn)楣ぜ鄬?duì)于機(jī)床的定位位置是在夾緊動(dòng)作之前就已確定了的，夾緊的任務(wù)只是保持原先的定位位置不變。注意的問(wèn)題：定位支撐與工件的定位基面保持緊密接觸或配合，才能起到限制自由度的作用；注意區(qū)分“定位”與“夾緊”的概念；從定位位置的自由度數(shù)來(lái)判斷是幾點(diǎn)定位。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。

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?？紤]工件的形狀特點(diǎn)完整的球形工件，可不必考慮消除繞三根軸的不定度問(wèn)題；光滑的軸、套及盤形工件，不必考慮消除其繞本身軸心線的不定度問(wèn)題根據(jù)工序的加工要求確定必須消除的不定度選擇或設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)亩ㄎ辉?duì)工件進(jìn)行定位，以保證不定度的消除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。工件定位是通過(guò)定位元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在選擇定位元件時(shí)，原則上不允許出現(xiàn)幾個(gè)定位元件同時(shí)限制工件某一自由度的情況。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。過(guò)定位造成的后果：使接觸點(diǎn)（定位點(diǎn)）不穩(wěn)定，增加了同批工件在夾具中位置的不同一性增加了工件和夾具的夾緊變形導(dǎo)致部分工件不能順利地與定位件配合干擾了設(shè)計(jì)意圖的實(shí)現(xiàn)（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。在一定條件下，重復(fù)定位不僅是允許的，而且還會(huì)帶來(lái)一定的好處。

條件：工件定位基準(zhǔn)和夾具定位元件都具有較高的形狀和位置精度。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。出現(xiàn)過(guò)定位情況，通常會(huì)使加工誤差增大。在研究確定定位方案時(shí)，原則上不允許出現(xiàn)某一自由度出現(xiàn)重復(fù)限制的情況；只有在需要增強(qiáng)工件系統(tǒng)的剛度而各定位面間又具有較高位置精度的條件下才允許采用過(guò)定位定位方案。四、典型定位元件平面定位常用定位元件

支承板可調(diào)支承自位支承輔助支承

平面型支承板：側(cè)面和頂面定位帶斜槽型支承板：適于作底面定位準(zhǔn)面平頭支承釘：用于支承精基準(zhǔn)面球頭支承釘：用于支承粗基準(zhǔn)面網(wǎng)紋頂面支承釘：用在工件以粗基準(zhǔn)定位且要求較大摩擦力的表面定位支承釘固定支承（支承釘、支承板、定位分析）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)，是活動(dòng)的或是浮動(dòng)的，只起一個(gè)支承點(diǎn)的作用，只限制一個(gè)自由度?？烧{(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；支承工件的粗基準(zhǔn)面，限制一個(gè)自由度。

輔助支承：不作定位元件，不限制自由度，只用以增加工件在加工過(guò)程中的剛性。

用定位銷定位時(shí)，短圓柱銷限制兩個(gè)自由度；長(zhǎng)圓柱銷可以限制四個(gè)自由度；端圓錐銷限制三個(gè)自由度。工件以孔定位常用定位元件

1．定位銷

下圖是幾種常用固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式圓錐銷常用于工件孔端的定位，可限制三個(gè)自由度

2．心軸幾種常用的心軸結(jié)構(gòu)形式如下圖：

定位心軸

主要用于盤套類

零件的定位圓孔定位分析

過(guò)盈配合心軸，限制工件四個(gè)自由度；間隙配合心軸，限制工件五個(gè)自由度（心軸外圓部分限制四個(gè)自由度，軸肩面限制一個(gè)自由度）；小錐錐度心軸，裝夾工件時(shí)，通過(guò)工件孔和心軸接觸表面的彈性變形夾緊工件，使用小錐度心軸定位可獲得較高的定位精度，它可以限制五個(gè)自由度。

工件以外圓定位常用定位元件

l．V形塊結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，斜面夾角有60°90°120°

用V形塊定位，工件的定位基準(zhǔn)始終在V形塊兩定位面的對(duì)稱中心平面內(nèi)，對(duì)中性能好。一個(gè)短V形塊限制兩個(gè)自由度；兩個(gè)短V形塊組合或一個(gè)長(zhǎng)V形塊限制四個(gè)自由度；浮動(dòng)式V形塊只限制一個(gè)自由度。在工件以端面為主要定位基面的場(chǎng)合，短定位套孔限制工件的兩個(gè)自由度；在工件以外圓柱表面為主要定位基面的場(chǎng)合，長(zhǎng)定位套孔限制工件的四個(gè)自由度；工件以圓柱面端部輪廓為定位基面，椎孔限制工件的三個(gè)自由度。

2．定位套

常用的定位套結(jié)構(gòu)形式如下圖：

當(dāng)工件尺寸較大，用圓柱孔定位不方便時(shí)，可將圓柱孔改成兩半，下半孔用作定位，上半孔用于壓緊工件。短半圓孔定位限制工件的二個(gè)自由度；長(zhǎng)半圓孔定位限制工件的四個(gè)自由度。3.

半圓孔下圖所示是半圓孔定位裝置，常用于大型軸類工件的定位。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5.工件以其它表面定位6.工件以組合表面定位常用定位元件

在實(shí)際生產(chǎn)中，為滿足加工要求，有時(shí)采用幾個(gè)定位面相組合的方式進(jìn)行定位。常見(jiàn)的組合形式有：兩頂尖孔、一端面一孔、一端面一外圓、一面兩孔等，與之相對(duì)應(yīng)的定位元件也是組合式的。1）一個(gè)平面和與其垂直的兩個(gè)孔組合這種定位屬于過(guò)定位解決辦法是：將銷2做成削邊銷

2）一平面和與其垂直的兩外圓柱面組合3）一孔和一平行于孔中心線的平面組合

幾個(gè)表面同時(shí)參與定位時(shí)，各定位基準(zhǔn)（基面）在定位中所起的作用有主次之分。例如，軸以兩頂尖孔在車床前后頂尖上定位的情況，前頂尖孔為主要定位基面，前頂尖限制三個(gè)自由度，后頂尖只限制兩個(gè)自由度。

工件在定位時(shí)要解決兩個(gè)問(wèn)題：①工件位置的“定與不定”。根據(jù)六點(diǎn)定位原理，通過(guò)消除工件相應(yīng)的“不定度”來(lái)解決；②工件位置的”準(zhǔn)與不準(zhǔn)”.通過(guò)選擇合適的定位基準(zhǔn)和選擇、設(shè)計(jì)相應(yīng)的定位元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

四、定位誤差的分析與計(jì)算

為了保證加工精度的要求，我們加工時(shí)應(yīng)滿足如下關(guān)系式：△總≤δ

其中△總為多種原因產(chǎn)生的誤差總和，δ是工件被加工尺寸的公差，△總包括夾具在機(jī)床上的裝夾誤差，工件在夾具中的定位誤差和夾緊誤差，機(jī)床調(diào)整誤差，工藝系統(tǒng)的彈性變形和熱變形誤差，機(jī)床和刀具的制造誤差及磨損誤差等。

△定+ω≤δ

其中，ω除定位誤差外，其他因素引起的誤差總和，可按加工經(jīng)濟(jì)精度查表確定。

△定≤δ-ω

（是驗(yàn)算加工工件合格與否的公式）

或△定≤1/3δ（也是驗(yàn)算加工工件合格與否的公式）1、定位誤差概念定位誤差是工件在夾具中定位，由于定位不準(zhǔn)造成的加工面相對(duì)于工序基準(zhǔn)沿加工要求方向上的最大位置變動(dòng)量。

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))。工序基準(zhǔn)的位置變動(dòng)將對(duì)加工精度有直接影響。2、定位誤差的組成基準(zhǔn)不重合誤差

定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不一致所引起的定位誤差。工序基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)的理想位置的最大位置變動(dòng)量。

設(shè)e面已加工好，今在銑床上用調(diào)整法加工f面和g面。在加工f面時(shí)若選e面為定位基準(zhǔn)，則f面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)都是e面，基準(zhǔn)重合，沒(méi)有基準(zhǔn)不重合誤差，尺寸A的制造公差為TA。加工g面時(shí)，定位基準(zhǔn)有兩種不同的選擇方案：一種方案（方案Ⅰ）加工時(shí)選用f面作為定位基準(zhǔn)，定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，沒(méi)有基準(zhǔn)不重合誤差，尺寸B的制造公差為TB；但這種定位方式的夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾緊力的作用方向與銑削力方向相反，不夠合理，操作也不方便。另一種方案（方案Ⅱ）是選用e面作為定位基準(zhǔn)來(lái)加工g面，此時(shí)，工序尺寸C是直接得到的，尺寸B是間接得到的，由于定位基準(zhǔn)e與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)f不重合而給g面加工帶來(lái)的基準(zhǔn)不重合誤差等于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)f面相對(duì)于定位基準(zhǔn)e面在尺寸B方向上的最大變動(dòng)量TA。

定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)所產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差，只有在采用調(diào)整法加工時(shí)才會(huì)產(chǎn)生，在試切法加工中不會(huì)產(chǎn)生。

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。基準(zhǔn)位置誤差定位基準(zhǔn)面和定位元件本身的制造誤差所引起的定位誤差，定位基準(zhǔn)相對(duì)于其理想位置的最大位置變動(dòng)量。

工件的孔裝夾在水平放置的心軸上銑削平面，要求保證尺寸h，由于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，故無(wú)基準(zhǔn)不重合誤差；但由于工件的定位基面（內(nèi)孔D）和夾具定位元件（心軸d1）皆有制造誤差，如果心軸制造得剛好為d1min，而工件得內(nèi)孔剛好為Dmax（如圖示），當(dāng)工件在水平放置的心軸上定位時(shí)，工件內(nèi)孔與心軸在P點(diǎn)接觸，工件實(shí)際內(nèi)孔中心的最大下移量△ab＝（Dmax－d1min）/2，△ab就是定位副制造不準(zhǔn)確而引起的誤差。

基準(zhǔn)不重合誤差的方向和定位副制造不準(zhǔn)確誤差的方向可能不相同，定位誤差取為基準(zhǔn)不重合誤差和定位副制造不準(zhǔn)確誤差的矢量和。

結(jié)論：1）定位誤差是基準(zhǔn)位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差的代數(shù)和。如果與工序尺寸方向不一致，用在工序尺寸方向上的投影來(lái)計(jì)算,基準(zhǔn)重合時(shí)，基準(zhǔn)位置沒(méi)有變動(dòng)時(shí)；

2）按可能產(chǎn)生最大定位誤差的兩種極限情況來(lái)計(jì)算；3）定位誤差產(chǎn)生的原因是基準(zhǔn)不重合和工件、定位元件的加工誤差；4）定位誤差應(yīng)控制在工序公差的1/3～1/5之內(nèi)；5）定位誤差僅出現(xiàn)在調(diào)整法加工當(dāng)中。3、常見(jiàn)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)算定位基準(zhǔn)：平面

；定位元件工作面：平面

====>易加工平整，接觸良好===>

所以△基=0

△定=△不

注：若為毛坯面，則仍有△基。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。(2)以V型塊定位①對(duì)H2尺寸：△不=0，△基為定位基準(zhǔn)線0的在加工方向的最大變動(dòng)量，即OO'

所以△基=OO'=OE-O'E=[dmax/2sin（α/2）]-[dmin/2sin(α/2)]=δd/2sin(α/2）

即：△定=△不+△基=0+δd/2sin(α/2）=δd/2sin(α/2）②對(duì)H1尺寸：△不=δd/2，△基=δd/2sin(α/2）

或：△定=AA'=AO+OO'-A'O'=dmax/2+δd/2sin(α/2）-dmin/2

=δd/2{1+[1/sin(α/2）]}③對(duì)H3尺寸：△定=BB'=B'O'+OO'-OB=(dmin/2)+[δd/2sin(α/2）]-dmax/2

=δd/2{[1/sin(α/2）]-1}綜上所述：△定（H3)<△定(H2)<△定(H1)

，所以標(biāo)注尺寸H3最好。

(2)以V型塊定位對(duì)于這個(gè)例子

定位誤差的分析方法有兩種：

a）定位基準(zhǔn)看做是與V形塊相接觸的母線，即看做支承定位；

b）定位基準(zhǔn)看做是工件外園表面的中心，即看做定心定位。

兩種方法分析的結(jié)果完全相同。下面根據(jù)定心定位來(lái)分析定位誤差：1、以工件的中心為工序基準(zhǔn)

定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合

所以2、以下母線為工序基準(zhǔn)3、以上母線為工序基準(zhǔn)分析可知定位心軸水平放置單向推移工件靠緊定位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)/2③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)/2A④工件孔與垂直放置的心軸間隙配合△jw=TD

+Td+Xmin(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(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。4、定位誤差計(jì)算實(shí)例

在套筒零件上銑槽，如圖（a）所示，要求保持尺寸10－0.08、8-0.12，其它尺寸已在前工序完成。若采用圖（b）的定位方案，孔與銷子配合按H7／g6，問(wèn)能否保持加工精度要求？否則應(yīng)如何改進(jìn)？解:按的配合精度H7／g6，則銷子的直徑應(yīng)為，因銷子為水平放置，故有：①對(duì)于尺寸8-0.12

得：

在銑床上加工，其平均經(jīng)濟(jì)精度為10級(jí)，查表得w＝0.05，所以：即可滿足尺寸8-0.12的要求。②對(duì)于尺寸10-0.08，又因：

得

所以

即不能滿足尺寸10-0.08的要求。③改進(jìn)方案：

以端面A和右端孔為定位基準(zhǔn)，銷子與孔的配合仍然按H7／g8。