43常见的定位方式与定位元件

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在分析多个表面定位情况下各表面限制的自由度时,分 清主次定位面很重要。如图4-28所示工件在两顶尖上的定 Y Z 。然 位,应首先确定前顶尖限制的自由度,他们是 X、、 后再分析后顶尖限制的自由度。此时,应与前顶尖一起综 Y。 合考虑,可以确定其限制的自由度是 X 、
X Z
Y
图4-28 工件在两顶尖上定位
(B)可调支承
在工件定位过程中,支承钉的高度需要调整的场合
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4.3. 常见的定位方式与定位元件
(C)自位支承 自位支承(浮动支承)—自动调整位置的支承。其作用相当于一 个固定支承,只限制一个自由度,适于工件以粗基准定位或刚 性不足的场合。
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4.3. 常见的定位方式与定位元件
B.辅助支承
辅助支承—用来提高工件的装夹刚度和稳定性,不起定位作用
测量基准:在加工中或加工后用来测量工件的尺寸误差、 形状、位置时所采用的基准,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,称为测量基准。
2
4.3 常见的定位方式与定位元件
工艺基准
在工艺过程中所采用的基准。又可分为:工序基准、定 位基准、测量基准与装配基准。
4.3.4 组合定位
X Y
Z a)
X Y
Z a1)
X Y
Z a2) 图2-23a 过定位示例分析
X Y
Z a3)
33
4.3.4 组合定位
Z
X X
Z
X Y Z X b)
X Y Z X b1)
X Y b2)
X Y b3)
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图2-23b 过定位示例分析
4.3.4 组合定位
Z Z X X
X
Y c) Z
图2-33 外圆表面在V型 块上的定位误差
H
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补充1 定位误差
以微小增量代替微分,并将尺寸误差视为微小增量,且考虑 到尺寸误差可正可负,各项误差均取最大值,得到工序尺寸 H的定位误差:
DW d cos Td 2T 2 2sin 4sin 2 2
刚性差,加 辅助支承
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4.3. 常见的定位方式与定位元件
2.工件以外圆柱面定位时的定位元件 (1) V形块 适用于较短 定位面 用于较长的或 阶梯轴定位面 ;精基准
工件较长且定 位基面直径较 大的场合
用于较长的或 阶梯轴定位面 ;粗基准
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4.3. 常见的定位方式与定位元件
(2)定位套
常与端面联合定位。以端面作为主要限位面限制三个自由度 时,要用短套,以避免过定位。 定位套结构简单,易制造;定心精度不高,只适用于精定位基 面。
图2-9a 支座零件第1工序(车削)
3
4.3 常见的定位方式与定位元件
图2-9b 支座零件第1工序(钻孔)
4
4.3 常见的定位方式与定位元件
图2-9c 支座零件第3工序(钻、锪 4 分布孔)
5
4.3 常见的定位方式与定位元件
图2-9d 支座零件第4工序 (磨内孔、端面)
图2-9e 支座零件第5工序 (磨外圆、台阶面)
ΔDW
H
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补充1 定位误差
定位误差的来源
1)由于工件定位表面或夹具定位元件制作不准确引起的 定位误差,称为基准位置误差,如图2-29所示例子。
2)由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位 误差,称为基准不重合误差。 图 2-30 所示工件以底面 定位铣台阶面,要求保证 尺寸a,即工序基准为工件 顶面。如刀具已调整好位 置,则由于尺寸b的误差会 定位基准 使工件顶面位置发生变化, 图2-30 由于基准不重合引起 的定位误差 从而使工序尺寸a产生误差。
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4.3 常见的定位方式与定位元件 附加基准(辅助基准)
零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准,称为 附加基 准。 如用作轴类零件定位的顶尖孔, 用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台等。
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基准分类归纳如下:
基 准
设计基准
工艺基准
工序基准
定位基准
测量基准
装配基准
粗基准
精基准
附加基准
8
9
10
③ 工序尺寸以 H 标注,其定位误差为: ④② 定位误差分析: ① 工序尺寸以 工序尺寸以 H 标注,其定位误差为: 3 H 标注,其定位误差为: 1 2 Δ = B B = O B + O OT O B1 a) Δ 定位误差 Δ 随毛坯误差 的增大而增大; Δ = O O O C O C d3 1 2 2 2 1 61 d= d = A A = A O + O A O d1 1 2 1 2 d2 1 2 1 1 1 6- 2 2 11 1 T T 1 T d-T 1 d-T 1 b) 定位误差 Δ 随 V 形块夹角 α 增大而减小,但稳定性变差; d d 1 T d d d d T d d d-T d d - 1 d - - = = α = d +sin = + 1 + α α α = = - α α sin α 2 sin sin sin sin 2 2 2 sin 2 2d 与工序尺寸标注方式有关, 2 c) 定位误差 Δ Δd2 >Δd1 > Δd3 2 2 22 22 2 2 2 2 2
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Байду номын сангаас
4.3.4 组合定位
1)一个平面和与其垂直的两个孔组合
z
x
y
30
4.3.4 组合定位
菱形销
31
4.3.4 组合定位
讨论 分析图示定位方案: ①各方案限制的自由度 ②有无欠定位或过定位 ③对不合理的定位方案提 出改进意见。
Z X X
X Y
Z a) Z
X
X
Y
b)
Y
图2-23 过定位分析
c)
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CA OA OC d d 2 2sin 2
Td Td Td 1 1 2 2 2sin sin 2 2
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45
补充1 定位误差
若工件工序基准为外圆下母 线或上母线时,用同样方法 可求出其定位误差分别为:
Td 1 DW 1 1 2 2sin 2 Td 1 DW 1 1 2 2sin 2
X
Y c’)
X
X Y c1) 图2-23c 过定位示例分析
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补充1 定位误差
定位误差的概念
定位误差是由于工件在夹具上(或机床上)定位不准确 而引起的加工误差。 例如在轴上铣键槽,要求保 证槽底至轴心的距离H。若采用 V 型块定位,键槽铣刀按规定尺 寸 H 调整好位置(图 2-29 )。实 O1 际加工时,由于工件直径存在公 O O2 差,会使轴心位置发生变化。不 考虑加工过程误差,仅由于轴心 A 位置变化而使工序尺寸H也发生 变化。此变化量(即加工误差) 图2-29 定位误差 是由于工件的定位而引起的,故 称为定位误差。
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4.3. 常见的定位方式与定位元件
3.工件以圆孔定位时的定位元件 (1)圆柱销 便于工件 装入
更换方便—大 批大量场合
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4.3. 常见的定位方式与定位元件
(2)圆柱心轴—适于套筒、盘类零件 间隙配合心轴, 装卸方便,定心 精度不高 过盈配合心轴,制 造简单,定位准确; 易损伤工件定位孔; 多用于定心精度要 高的精加工
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4.3. 常见的定位方式与定位元件
(3)花键心轴 用于加工以花键 孔定位的工件
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4.3. 常见的定位方式与定位元件
(4)圆锥心轴(小锥度心轴) 定心精度高,但工件的轴向位移误差较大,适用于工件定位孔 精度不低于IT7的精车和磨削加工,不能加工端面。
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4.3.4 组合定位
定位表面的组合
在多个表面同时参与定位情况下,各定位表面所起作用 有主次之分。通常称定位点数最多的表面为主要定位面或 支承面,称定位点数次多的表面为第二定位基准面或导向 面,称定位点数为 1 的表面为第三定位基准面或止动面。
对于第1项要求,考虑第1种情况(工序基准为圆心O,见 图2-33),写出O点至加工尺寸方向上 某一固定点(如 V 型块两斜面交点 A ) 的距离: O
OA = OB d = Sin(α/ 2) Sin(α/ 2)
B α A
对上式求全微分,得到:
d(OA) =
1 1 d(α) d(d) - Sin(α/ 2) Sin(α/ 2)
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补充1 定位误差
【例2-4】图2-31所示为孔与销间隙配合的情况,若工件的 工序基准为孔心,试确定其定位误差。 【解】 当工件孔径为最大,定位销 的直径为最小时,孔心在任意方向 上的最大变动量等于孔与销配合的 最大间隙量,即无论工序尺寸方向 如何,只要工序尺寸方向垂直于孔 心轴线,其定位误差均为:
B H2
O
H1
O
C A
B
(2-10)
a)
b)
图2-34 外圆表面在V型块上的 定位误差
对于第2项要求,若忽略工件的圆度误差和V型块角度偏差, 可以认为工序基准(工件外圆中心)在水平方向上的位置变 动量为零,即使用V型块对外圆表面定位时,在垂直于V型 块对称面方向上定位误差为零。
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工件在V形块上定位
Z X Y Z X Y Z Y
X
Z
Z X Y
Z
X
Y
X
Y
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4.3 常见的定位方式与定位元件
工件以外圆柱面定位
工件以外圆柱面定位两种形式:定心定位和支承定位。工 件以外圆柱面支承定位的元件常采用V型块.
Z Y Z
Z Y Z
Z Y
X
X
X
X
Y
X
Y
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4.3. 常见的定位方式与定位元件
工件以其他表面定位
工件以平面定位
平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支 承钉、支承板等。
Z
Z
Z
Y X Z X Z
Y X Z
Y
Y X
Y X X
Y
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4.3 常见的定位方式与定位元件
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4.3 常见的定位方式与定位元件
工件以圆孔定位
工件以圆孔定位多属于定心定位(定位基准为圆柱孔轴 线)。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、 圆锥销、菱形销等形式。工件以圆孔定位所限制的自由度 见下图 。
图29a支座零件第1工序车削4343中华人民共和国的成立标志着中国新民主主义革命已经取得了伟大胜利标志着中国人民受奴役压迫的半殖民地半封建时代已经过去图29b支座零件第1工序钻孔4343中华人民共和国的成立标志着中国新民主主义革命已经取得了伟大胜利标志着中国人民受奴役压迫的半殖民地半封建时代已经过去图29c支座零件第3工序钻锪4分布孔4343中华人民共和国的成立标志着中国新民主主义革命已经取得了伟大胜利标志着中国人民受奴役压迫的半殖民地半封建时代已经过去图29d支座零件第4工序磨内孔端面图29e支座零件第5工序磨外圆台阶面4343中华人民共和国的成立标志着中国新民主主义革命已经取得了伟大胜利标志着中国人民受奴役压迫的半殖民地半封建时代已经过去附加基准附加基准辅助基准辅助基准零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准称为附加基如用作轴类零件定位的顶尖孔用作壳体类零件定位的工艺孔或工艺凸台等
Dmax dmin
O O1
O2
ΔDW = Dmax- dmin (2-6)
式中 ΔDW ——定位误差 Dmax——工件定位孔最大直径 dmin——夹具定位销最小直径
ΔDW
图2-31 孔与销间隙 配合时的定位误差
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补充1 定位误差
2. 用微分方法计算定位误差 【例2-5】工件在V型块上定位铣键槽,计算定位误差 【解】要求保证的工序尺寸和工序要求:①槽底至工件外 圆中心的距离H(或槽底至外圆下母线的距离H1,或槽底至 外圆上母线的距离H2 );②键槽对工件外圆中心的对称度
准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量(公差)。
一次安装加工两孔A和B,孔B在X方向定位基准C与设计基
准A不重合,基准不重合误差为联系尺寸22的公差0.2
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补充1 定位误差
定位误差计算
在采用调整法加工时,工件的定位误差实质上就是工序基 准在加工尺寸方向上的最大变动量。因此计算定位误差, 首先要找出工序尺寸的工序基准,然后求其在工序尺寸方 向上的最大变动量即可。 1. 用几何方法计算定位误差 用几何方法计算定位误差通常要画出工件的定位简图, 并在图中夸张地画出工件变动的极限位置;然后运用 三角几何知识,求出工序基准在加工尺寸方向上的最 大变动量,即为定位误差。
(2-8)
式中 Td —— 工件外圆直径公差; Tα—— V型块两斜面夹角角度公差。 若忽略V型块两斜面夹角的角度公差,可以得到用V型块对 外圆表面定位,当工序基准为外圆中心时,在垂直方向(图 2-33中尺寸H方向)上的定位误差为:
DW Td 2sin 2
(2-9)
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ΔDW
b a
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工序基准
(1)基准位移误差(ΔY) 例1,
Y O1O2 OO1 OO2 Dmax d min 2 Dmin d max OO2 2 OO1
TD Td Y 2 2
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定位误差包括基准不重合误差和基准位移误差
基准不重合误差△jb 其大小等于设计基准与定位基
除平面、圆孔、外圆柱面外,工件有时还可能以其它表 面(如圆锥面、渐开线齿面、曲面等)定位。图 2-27 为 工件以锥孔定位的例子,锥度心轴限制了除绕工件自身 轴线转动外的 5个自由度。
图2-27 工件以锥孔定位
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4.3. 常见的定位方式与定位元件
1.工件以平面定位 (1)平面定位方法的应用 粗基准平面定位
支承钉
精基准平面定位
大平面或 窄平面
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4.3. 常见的定位方式与定位元件
(2)平面定位的定位元件 A.主要支承(定位作用)—固定支承、可调支承、自位支承 (A)固定支承
平头支承 钉(精基准)
球头支承钉或 锯齿头支承钉 (粗基准)
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4.3. 常见的定位方式与定位元件
支承板用于 精基准
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4.3. 常见的定位方式与定位元件
4.3 常见的定位方式与定位元件
基准
确定加工对象上几何要素间几何关系所依据的那些点、 线、面称为基准。
设计基准
在设计图样上 所采用的基准
图2-8 定位支座零件
1
4.3 常见的定位方式与定位元件
工艺基准 在工艺过程中所采用的基准。又可分为:工序基准、定 位基准、测量基准与装配基准。
工序基准:在工序图上用来确定本工序所加工后的尺寸、 形状、位置的基准,称为工序基准。
4.3 常见的定位方式与元件
• 用定位元件代替约束点限制自由度 按工件的定位基面形状,可分为4大类: 平面:支承钉、支承板等。 外圆柱面:V型块、套筒等。 圆孔:圆柱销、心轴等。 圆锥孔:锥顶尖、锥度心轴等。 表4-2 常见定位元件限制工件自由度的情况
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4.3 常见的定位方式与元件
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