常见的定位方式与定位元件

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基准分类归纳如下： 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
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
Z X Y Z X Y Z Y
X Z
Z X Y
Z X Y
X
Y
14
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 X Z X
Z Y X Z
Z Y
X
Y
X
Y
15
4.3. 常见的定位方式与定位元件
工件以其他表面定位
Z a） ） Z
X Y b） ）
X Y 图2-23 过定位分析 c） ）
32
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） ）
33ຫໍສະໝຸດ Baidu
4.3.4 组合定位
Z X X Z
X Y b） ） Z X
X Y b1） ） Z X
X Y b2） ）
∆DW 图2-31 孔与销间隙 配合时的定位误差
41
Dmax dmin
O O1 O2
补充1 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 对于第1项要求，考虑第1种情况（工序基准为圆心O 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 33） 写出O 某一固定点（ 某一固定点 （ 如 V 型块两斜面交点 A ） 型块两斜面交点A 的距离： O
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。
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）
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、 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。 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。
(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
20
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 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 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。
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补充1 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： ∆DW = Dmax－ dmin （2-6） 式中 ∆DW ——定位误差 Dmax——工件定位孔最大直径 dmin——夹具定位销最小直径
OA = OB d = Sin(α/ 2) Sin(α/ 2)
α B A
对上式求全微分，得到：
d(OA) = 1 1 d(α) d(d) － Sin(α/ 2) Sin(α/ 2)
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 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
b a
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工序基准
(1)基准位移误差(∆Y) 例1，
∆Y = O1O2 = OO1 − OO2 OO1 = Dmax − d min 2 D − d max OO2 = min 2
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 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
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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
27
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， 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 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 支承面，称定位点数次多的表面为第二定位基准面或导向 的表面为第三定位基准面或止动面。 面，称定位点数为 1 的表面为第三定位基准面或止动面。 在分析多个表面定位情况下各表面限制的自由度时， 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 清主次定位面很重要。如图4-28所示工件在两顶尖上的定 r r r Y Z 位，应首先确定前顶尖限制的自由度，他们是 X 、 、 。然 应首先确定前顶尖限制的自由度， 后再分析后顶尖限制的自由度。此时， ) 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， 合考虑，可以确定其限制的自由度是 X 、 。
X Y b3） ） 图2-23b 过定位示例分析
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4.3.4 组合定位
Z Z X X
X Y c） ） X Z
X Y c’） ）
X Y c1） ） 图2-23c 过定位示例分析
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补充1 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， 例如在轴上铣键槽 ， 要求保 证槽底至轴心的距离H 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 型块定位， 寸 H 调整好位置 （ 图 2-29 ） 。 实 调整好位置（ 29） O1 际加工时， 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 会使轴心位置发生变化。 考虑加工过程误差， 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 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） 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， 是由于工件的定位而引起的，故 称为定位误差。 称为定位误差。
∆DW
H
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补充1 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 30所示工件以底面 定位铣台阶面， 定位铣台阶面 ， 要求保证 尺寸a 尺寸a，即工序基准为工件 顶面。 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 则由于尺寸b 使工件顶面位置发生变化， 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。 从而使工序尺寸a产生误差。
Z X Y
图4-28 工件在两顶尖上定位
29
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。 出改进意见。
Z X X
X Y
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补充1 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。
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4.3 常见的定位方式与元件
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 X
Y 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 。
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
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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 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
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）
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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) 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。
准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）。 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 ， 方向定位基准C与设计基 一次安装加工两孔 和B，孔B在X方向定位基准 与设计基 在 方向定位基准 不重合， 的公差0.2 准A不重合，基准不重合误差为联系尺寸 的公差 不重合 基准不重合误差为联系尺寸22的公差
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 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