《机床夹具设计》课件
第二部分 工件在夹具中的定位
2
2.1 概述
2.2 定位原理
2.3 完全定位与不完全定位
2.4 欠定位与过定位
2.5 定位方式与定位元件
2.6 工件的组合定位
3
2.1 概述
1,工件在夹具中定位的任务
使同一批工件在夹具中占据正确的位置。
2,定位与夹紧的关系
定位与夹紧是装夹工件的两个有联系的过程，
不能等同。
3,定位基准
选择时尽可能遵循基准重合原则。当用多个
表面定位时，应选择其中一个较大的表面为主要
定位基准。
4
?基准的定义,基准是用来确定生产对象上几何要素之间的
几何关系所依据的哪些点、线或面。
?基准的类型
设计基准
工艺基准
工序基准
定位基准
测量基准
装配基准
2.1 概述
5
? 设计基准,设计者在设计零件时，根据零件在装配结构中的装配关
系以及零件本身结构要素之间的相互关系，确定标注尺寸（或角度）的
起始位置。这些尺寸（或角度）的起始位置称作设计基准。
? 工艺基准,零件在加工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。
? 工序基准, 在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、
形状、位置的基准,称为工序基准。
? 定位基准,在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。
? 测量基准,在加工中或加工后测量工件形状、位置和尺寸误差时
所采用的基准，称为测量基准。
? 装配基准,在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采
用的基准。
2.1 概述
6
定位基准
a）,b） 基准为实际表面； c） 基准为表面的几何中心（中心要素）
2.1 概述
7
4,工件的自由度
2.1 概述
8
2.2 定位原理
9
1、六点定则
工件定位时，用合理
分布的六个支承点与工
件的定位基准相接触来
限制工件的六个自由度，
使工件的位置完全确定，
称为,六点定则,。六
点定则是工件定位的基
本法则，用于实际生产
时，起支承作用的是一
定形状的几何体，这些
用来限制工件自由度的
几何体就是 定位元件 。
基准轴
第二定位基准面 第三定位基准面
主定位基准面
基准轴
基准轴
2.2 定位原理
10
2、定位点分布规律
平面几何体的定位
2.2 定位原理
11
圆柱几何体的定位
2.2 定位原理
12
圆柱几何体的定位
a） 与轴线位置无关的两个自由度； b） 防转支承的布置
2.2 定位原理
13
圆盘几何体的定位
2.2 定位原理
14
典型单一定位基准的定位特点
2.2 定位原理
15
2.3 完全定位与不完全定位
2、不完全定位,根据加工要求，
仅限制工件部分自由度的定位。
1、完全定位,加工时，工件的
六个自由度被完全限制了的定位
正确的
定位形式
16
实例一：球体上通铣平面，如何定位？
2.3 完全定位与不完全定位
17
2.3 完全定位与不完全定位
18
2.3 完全定位与不完全定位
19
实例二：长方体上铣通槽，采用不完全定位。
2.3 完全定位与不完全定位
20
实例三：长方体上铣不通槽，采用完全定位。
2.3 完全定位与不完全定位
21
不完全定位
a） 可以绕 y轴旋转； b,c） 可以沿 Y轴移动；
d） 可以沿 Y轴移动和旋转； e） 可以沿 X,Y轴移动，绕 Z轴旋转
2.3 完全定位与不完全定位
22
2.4 欠定位与过定位
2、过定位,有重复限制的自由
度。
1、欠定位,应该限制的自由度
而没有限制 。
不正确的
定位形式
23
欠定位实例
2.4 欠定位与过定位
24
过定位实例一
2.4 欠定位与过定位
25
过定位实例二
2.4 欠定位与过定位
26
2.4 欠定位与过定位
27
2.4 欠定位与过定位
28
2.4 欠定位与过定位
29
过定位实例三
2.4 欠定位与过定位
30
2.4 欠定位与过定位
31
连杆的定位分析
1－定位销； 2－支承板； 3－圆柱销； 4－工件
（ a） 正确的定位 （ b） 过定位
2.4 欠定位与过定位
32
过定位的合理性分析
在某些条件下, 过定位的现象不仅允许, 而且是必要的 。
此时应当采取适当的措施提高定位基准之间及定位元件之间
的位置精度, 以免产生干涉 。
如车削细长轴时, 工件装夹在两顶尖间, 已经限制了所
必须限制的五个自由度 （ 除了绕其轴线旋转的自由度以外 ）,
但为了增加工件的刚性, 常采用跟刀架, 这就重复限制了除
工件轴线方向以外的两个移动自由度, 出现了过定位现象 。
此时应 仔细调整跟刀架, 使它的中心尽量与顶尖的中心一致 。
2.4 欠定位与过定位
33
跟刀
架
跟刀架
2.4 欠定位与过定位
34
2.5 定位方式与定位元件
一, 以平面定位
二, 以圆柱孔定位
三, 以外圆柱面定位
四, 以锥面定位
五, 以特殊表面定位
六, 工件的组合定位
35
一、以平面定位
在机械加工中, 大多数工件都以平面作为
主要定位基准, 如箱体, 机体, 支架, 圆盘等
零件 。 当工件进入第一道工序时, 只能使用粗
基准定位；在进入后续工序时, 则可使用精基
准定位 。
2.5 定位方式与定位元件
36
1、工件以粗基准平面定位
2.5 定位方式与定位元件
37
（ 1） 粗基准平面定位的特点
支承点随机分布。
（ 2） 粗基准平面定位的定位元件
支承钉、浮动支承和调节支承等，属
于点接触的定位元件。
2.5 定位方式与定位元件
38
固定支承钉
2.5 定位方式与定位元件
39
可换支承钉
2.5 定位方式与定位元件
40
可调支承钉
2.5 定位方式与定位元件
41
可调节支承的应用示例
2.5 定位方式与定位元件
42
支承钉定位情况
2.5 定位方式与定位元件
43
2、工件以精基准平面定位
工件的基准平面经切削加工后，可直
接放在平面上定位。经过刮削、磨削的平
面具有较小的表面粗糙度和平面度误差，
故可获得按精确的定位。常用的 定位元件
有支承扳和平头支承钉 等，它们属于 面接
触的定位元件 。
2.5 定位方式与定位元件
44
支承板
2.5 定位方式与定位元件
45
平头支承钉
2.5 定位方式与定位元件
46
支承板定位情况
2.5 定位方式与定位元件
47
3、提高平面支承刚度的方法
A,辅助支承
2.5 定位方式与定位元件
48
辅助支承与可调支承的区别
2.5 定位方式与定位元件
49
B,浮动支承
2.5 定位方式与定位元件
50
二、以圆柱面定位
定位元件
1,V型块
2、定位套
3、支承板
2.5 定位方式与定位元件
51
1,V型块
V型块结构形式
a） b) c) d)
2.5 定位方式与定位元件
52
V型块定位情况
2.5 定位方式与定位元件
53
V型块结构尺寸
2.5 定位方式与定位元件
54
2、定位套
定位套结构
2.5 定位方式与定位元件
55
3、支承板
支承板对工件外圆表面的定位
2.5 定位方式与定位元件
56
三、以圆柱孔定位
1、圆柱孔定位的特点,属于中心定位，定位面为
圆柱孔，定位基准为中心轴线（中心要素），通常
要求内孔基准面有较高的精度。
2、定位元件,圆柱销、圆锥销和心轴。
2.5 定位方式与定位元件
57
A 型圆柱销
（ 1） 圆柱销
① 圆柱销的结构
2.5 定位方式与定位元件
58
B 型圆柱销－菱形销结构
2.5 定位方式与定位元件
59
② 圆柱销的定位情况
2.5 定位方式与定位元件
60
圆柱销的定位情况
2.5 定位方式与定位元件
61
① 圆锥销的结构
（ 2） 圆锥销
2.5 定位方式与定位元件
62
② 圆锥销的定位情况
2.5 定位方式与定位元件
63
（ 3）心轴
心轴常用于套类, 盘类零件的车削, 磨削和齿轮
加工中, 以保证加工面 （ 或齿轮分度圆 ） 对内孔的同
铀度公差 。 心轴是夹具中一种结构较紧凑的单元体,
心轴以柄部或中心孔与机床连接 。 心轴在定位过程中
一般限制工件四个自由度 。
心轴的专业化程度很高，许多工厂都制订了自己
的标准，如磨床、车床、滚齿、插齿、刨齿、磨齿等
心轴的标准。
2.5 定位方式与定位元件
64
① 心轴的结构
心轴结构示意图
a） 磨床心轴； b） 车床心轴； c） 滚齿心轴； d） 插齿心轴； e） 磨齿心轴； f） 刨齿心轴
2.5 定位方式与定位元件
65
② 心轴的定位情况
2.5 定位方式与定位元件
66
四、以锥面定位
2.5 定位方式与定位元件
67
工件在锥度心轴上定位
2.5 定位方式与定位元件
68
工件在顶尖孔上定位
2.5 定位方式与定位元件
69
五、以特殊表面定位
工件以导轨面定位
2.5 定位方式与定位元件
70
工件以键槽孔定位
2.5 定位方式与定位元件
71
工件以螺纹孔定位
2.5 定位方式与定位元件
72
工件以花键孔定位
2.5 定位方式与定位元件
73
六,工件的组合定位
1、组合定位应考虑的问题
（ 1）合理选择定位元件，实现工件的正确定位。
（ 2）按基准重合原则选择定位基准。
（ 3）定位元件限制的自由度方向会发生变化。
（ 4）选择定位元件时，应考虑加工精度的要求。
74
2、一面两孔定位
连杆盖工序图
（ 1）定位方式
2.6 工件的组合定位
75
2.6 工件的组合定位
76
2.6 工件的组合定位
77
（ 2）菱形销的设计
b
O 1
d X / 22 m i n
2 m i n
d 2 m a x
B
D
O O
C
2 2
'
L d / 2L - T
/ 2L DL + T
X / 22 m i n
D
1 m a x
D1 m i n
2.6 工件的组合定位
78
b
O 1
d X / 22 m i n
2 m i n
d 2 m a x
B
D
O O
C
2 2
'
L d / 2L - T
/ 2L DL + T
X / 22 m i n
D
1 m a x
D1 m i n
2.6 工件的组合定位
79
菱形销的结构
2.6 工件的组合定位
80
表 5-1 削边销的尺寸
2.6 工件的组合定位
81
设计示例
连杆盖工序图
2.6 工件的组合定位
82
2.6 工件的组合定位
第二部分 工件在夹具中的定位
2
2.1 概述
2.2 定位原理
2.3 完全定位与不完全定位
2.4 欠定位与过定位
2.5 定位方式与定位元件
2.6 工件的组合定位
3
2.1 概述
1,工件在夹具中定位的任务
使同一批工件在夹具中占据正确的位置。
2,定位与夹紧的关系
定位与夹紧是装夹工件的两个有联系的过程，
不能等同。
3,定位基准
选择时尽可能遵循基准重合原则。当用多个
表面定位时，应选择其中一个较大的表面为主要
定位基准。
4
?基准的定义,基准是用来确定生产对象上几何要素之间的
几何关系所依据的哪些点、线或面。
?基准的类型
设计基准
工艺基准
工序基准
定位基准
测量基准
装配基准
2.1 概述
5
? 设计基准,设计者在设计零件时，根据零件在装配结构中的装配关
系以及零件本身结构要素之间的相互关系，确定标注尺寸（或角度）的
起始位置。这些尺寸（或角度）的起始位置称作设计基准。
? 工艺基准,零件在加工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。
? 工序基准, 在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、
形状、位置的基准,称为工序基准。
? 定位基准,在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。
? 测量基准,在加工中或加工后测量工件形状、位置和尺寸误差时
所采用的基准，称为测量基准。
? 装配基准,在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采
用的基准。
2.1 概述
6
定位基准
a）,b） 基准为实际表面； c） 基准为表面的几何中心（中心要素）
2.1 概述
7
4,工件的自由度
2.1 概述
8
2.2 定位原理
9
1、六点定则
工件定位时，用合理
分布的六个支承点与工
件的定位基准相接触来
限制工件的六个自由度，
使工件的位置完全确定，
称为,六点定则,。六
点定则是工件定位的基
本法则，用于实际生产
时，起支承作用的是一
定形状的几何体，这些
用来限制工件自由度的
几何体就是 定位元件 。
基准轴
第二定位基准面 第三定位基准面
主定位基准面
基准轴
基准轴
2.2 定位原理
10
2、定位点分布规律
平面几何体的定位
2.2 定位原理
11
圆柱几何体的定位
2.2 定位原理
12
圆柱几何体的定位
a） 与轴线位置无关的两个自由度； b） 防转支承的布置
2.2 定位原理
13
圆盘几何体的定位
2.2 定位原理
14
典型单一定位基准的定位特点
2.2 定位原理
15
2.3 完全定位与不完全定位
2、不完全定位,根据加工要求，
仅限制工件部分自由度的定位。
1、完全定位,加工时，工件的
六个自由度被完全限制了的定位
正确的
定位形式
16
实例一：球体上通铣平面，如何定位？
2.3 完全定位与不完全定位
17
2.3 完全定位与不完全定位
18
2.3 完全定位与不完全定位
19
实例二：长方体上铣通槽，采用不完全定位。
2.3 完全定位与不完全定位
20
实例三：长方体上铣不通槽，采用完全定位。
2.3 完全定位与不完全定位
21
不完全定位
a） 可以绕 y轴旋转； b,c） 可以沿 Y轴移动；
d） 可以沿 Y轴移动和旋转； e） 可以沿 X,Y轴移动，绕 Z轴旋转
2.3 完全定位与不完全定位
22
2.4 欠定位与过定位
2、过定位,有重复限制的自由
度。
1、欠定位,应该限制的自由度
而没有限制 。
不正确的
定位形式
23
欠定位实例
2.4 欠定位与过定位
24
过定位实例一
2.4 欠定位与过定位
25
过定位实例二
2.4 欠定位与过定位
26
2.4 欠定位与过定位
27
2.4 欠定位与过定位
28
2.4 欠定位与过定位
29
过定位实例三
2.4 欠定位与过定位
30
2.4 欠定位与过定位
31
连杆的定位分析
1－定位销； 2－支承板； 3－圆柱销； 4－工件
（ a） 正确的定位 （ b） 过定位
2.4 欠定位与过定位
32
过定位的合理性分析
在某些条件下, 过定位的现象不仅允许, 而且是必要的 。
此时应当采取适当的措施提高定位基准之间及定位元件之间
的位置精度, 以免产生干涉 。
如车削细长轴时, 工件装夹在两顶尖间, 已经限制了所
必须限制的五个自由度 （ 除了绕其轴线旋转的自由度以外 ）,
但为了增加工件的刚性, 常采用跟刀架, 这就重复限制了除
工件轴线方向以外的两个移动自由度, 出现了过定位现象 。
此时应 仔细调整跟刀架, 使它的中心尽量与顶尖的中心一致 。
2.4 欠定位与过定位
33
跟刀
架
跟刀架
2.4 欠定位与过定位
34
2.5 定位方式与定位元件
一, 以平面定位
二, 以圆柱孔定位
三, 以外圆柱面定位
四, 以锥面定位
五, 以特殊表面定位
六, 工件的组合定位
35
一、以平面定位
在机械加工中, 大多数工件都以平面作为
主要定位基准, 如箱体, 机体, 支架, 圆盘等
零件 。 当工件进入第一道工序时, 只能使用粗
基准定位；在进入后续工序时, 则可使用精基
准定位 。
2.5 定位方式与定位元件
36
1、工件以粗基准平面定位
2.5 定位方式与定位元件
37
（ 1） 粗基准平面定位的特点
支承点随机分布。
（ 2） 粗基准平面定位的定位元件
支承钉、浮动支承和调节支承等，属
于点接触的定位元件。
2.5 定位方式与定位元件
38
固定支承钉
2.5 定位方式与定位元件
39
可换支承钉
2.5 定位方式与定位元件
40
可调支承钉
2.5 定位方式与定位元件
41
可调节支承的应用示例
2.5 定位方式与定位元件
42
支承钉定位情况
2.5 定位方式与定位元件
43
2、工件以精基准平面定位
工件的基准平面经切削加工后，可直
接放在平面上定位。经过刮削、磨削的平
面具有较小的表面粗糙度和平面度误差，
故可获得按精确的定位。常用的 定位元件
有支承扳和平头支承钉 等，它们属于 面接
触的定位元件 。
2.5 定位方式与定位元件
44
支承板
2.5 定位方式与定位元件
45
平头支承钉
2.5 定位方式与定位元件
46
支承板定位情况
2.5 定位方式与定位元件
47
3、提高平面支承刚度的方法
A,辅助支承
2.5 定位方式与定位元件
48
辅助支承与可调支承的区别
2.5 定位方式与定位元件
49
B,浮动支承
2.5 定位方式与定位元件
50
二、以圆柱面定位
定位元件
1,V型块
2、定位套
3、支承板
2.5 定位方式与定位元件
51
1,V型块
V型块结构形式
a） b) c) d)
2.5 定位方式与定位元件
52
V型块定位情况
2.5 定位方式与定位元件
53
V型块结构尺寸
2.5 定位方式与定位元件
54
2、定位套
定位套结构
2.5 定位方式与定位元件
55
3、支承板
支承板对工件外圆表面的定位
2.5 定位方式与定位元件
56
三、以圆柱孔定位
1、圆柱孔定位的特点,属于中心定位，定位面为
圆柱孔，定位基准为中心轴线（中心要素），通常
要求内孔基准面有较高的精度。
2、定位元件,圆柱销、圆锥销和心轴。
2.5 定位方式与定位元件
57
A 型圆柱销
（ 1） 圆柱销
① 圆柱销的结构
2.5 定位方式与定位元件
58
B 型圆柱销－菱形销结构
2.5 定位方式与定位元件
59
② 圆柱销的定位情况
2.5 定位方式与定位元件
60
圆柱销的定位情况
2.5 定位方式与定位元件
61
① 圆锥销的结构
（ 2） 圆锥销
2.5 定位方式与定位元件
62
② 圆锥销的定位情况
2.5 定位方式与定位元件
63
（ 3）心轴
心轴常用于套类, 盘类零件的车削, 磨削和齿轮
加工中, 以保证加工面 （ 或齿轮分度圆 ） 对内孔的同
铀度公差 。 心轴是夹具中一种结构较紧凑的单元体,
心轴以柄部或中心孔与机床连接 。 心轴在定位过程中
一般限制工件四个自由度 。
心轴的专业化程度很高，许多工厂都制订了自己
的标准，如磨床、车床、滚齿、插齿、刨齿、磨齿等
心轴的标准。
2.5 定位方式与定位元件
64
① 心轴的结构
心轴结构示意图
a） 磨床心轴； b） 车床心轴； c） 滚齿心轴； d） 插齿心轴； e） 磨齿心轴； f） 刨齿心轴
2.5 定位方式与定位元件
65
② 心轴的定位情况
2.5 定位方式与定位元件
66
四、以锥面定位
2.5 定位方式与定位元件
67
工件在锥度心轴上定位
2.5 定位方式与定位元件
68
工件在顶尖孔上定位
2.5 定位方式与定位元件
69
五、以特殊表面定位
工件以导轨面定位
2.5 定位方式与定位元件
70
工件以键槽孔定位
2.5 定位方式与定位元件
71
工件以螺纹孔定位
2.5 定位方式与定位元件
72
工件以花键孔定位
2.5 定位方式与定位元件
73
六,工件的组合定位
1、组合定位应考虑的问题
（ 1）合理选择定位元件，实现工件的正确定位。
（ 2）按基准重合原则选择定位基准。
（ 3）定位元件限制的自由度方向会发生变化。
（ 4）选择定位元件时，应考虑加工精度的要求。
74
2、一面两孔定位
连杆盖工序图
（ 1）定位方式
2.6 工件的组合定位
75
2.6 工件的组合定位
76
2.6 工件的组合定位
77
（ 2）菱形销的设计
b
O 1
d X / 22 m i n
2 m i n
d 2 m a x
B
D
O O
C
2 2
'
L d / 2L - T
/ 2L DL + T
X / 22 m i n
D
1 m a x
D1 m i n
2.6 工件的组合定位
78
b
O 1
d X / 22 m i n
2 m i n
d 2 m a x
B
D
O O
C
2 2
'
L d / 2L - T
/ 2L DL + T
X / 22 m i n
D
1 m a x
D1 m i n
2.6 工件的组合定位
79
菱形销的结构
2.6 工件的组合定位
80
表 5-1 削边销的尺寸
2.6 工件的组合定位
81
设计示例
连杆盖工序图
2.6 工件的组合定位
82
2.6 工件的组合定位
