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机械制造工艺学王帅2-2工件的定位一、工件定位的基本原理二、工件定位元件的选择三、定位误差的产生四、典型表面定位时的定位误差五、组合表面的定位误差六、提高定位精度的措施七、定位方案设计及误差计算举例一、工件定位的基本原理1、工件定位：使工件在夹具中占据某个确定的正确加工位置。一个在空间处于自由状态的物体具有六个不定度。移动不定度：沿X、Y、Z轴移动转动不定度：绕X、Y、Z轴转动定位：限制自由度，占据正确位置工件的六个不定度一、工件定位的基本原理2、六点定位原则用合理设置的6个支承点，限制工件的6个不定度，使工件在夹具中的位置完全确定，即工件定位的“六点定位原理”。矩形工件的定位一、工件定位的基本原理应用六点定位原则需注意：1、联系性2、接触性3、重复性4、合理性一、工件定位的基本原理轴类零件的定位一、工件定位的基本原理3、工件定位中的几种情况1）完全定位指工件的六个不定度全部被限制。一、工件定位的基本原理一、工件定位的基本原理2）部分定位根据加工要求，并不需要限制工件的全部自由度。此时可能有两种情况：1、由于工件结构特点，不必限制所有不定度2、由于加工精度要求，不必限制所有不定度一、工件定位的基本原理一、工件定位的基本原理3）欠定位工件在夹具中定位时，若定位支承点数目少于工序加工所要求的数目，工件定位不足，称为欠定位。根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制，无法保证加工要求，是不允许的。一、工件定位的基本原理一、工件定位的基本原理4）重复定位重复定位：工件在夹具中定位时，若几个定位支承点重复限制一个或几个不定度，称为重复定位。一、工件定位的基本原理重复定位的适用原则：*当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允许重复定位。*为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面定位时，可以出现重复定位。一、工件定位的基本原理当以两个或两个以上的组合表面定位时，重复定位可能造成不良后果。大端平面与长销组合产生的重复定位一、工件定位的基本原理b）将长圆柱销改为短圆柱销a）将大支承板改为小支承板c）将大支承板改为浮动支承一、工件定位的基本原理为减少重复定位造成的加工误差，可采取如下措施：（1）改变定位元件结构一、工件定位的基本原理（2）撤消重复定位的定位元件：一、工件定位的基本原理（3）提高工件定位基准之间、定位元件定位面之间的位置精度1、工件以平面定位根据平面所限制自由度的数目分为三种：主要支承面限制工件的三个自由度的定位平面，常用于精度比较高的工件定位表面。导向支承面限制工件的两个自由度的定位平面，常做成窄长面。止推支承面限制一个自由度的平面，为了确保定位准确，往往将平面面积作的尽可能小。二、工件定位元件的选择（1）固定支承：定位支承点的位置固定不变的定位元件，称为固定支承。A型：较小精基准平面定位用；B型：水平面粗基准定位用；C型：侧平面粗基准定位用。二、工件定位元件的选择A型：侧平面精基准定位用；B型：水平面精基准定位用。二、工件定位元件的选择（2）可调支承：定位支承点的位置可以调节的定位元件，称为可调支承。适用于精度不高的毛坯分批制造，其形状和尺寸变化较大的粗基准定位。工件从轻到重二、工件定位元件的选择（3）自位支承：定位支承点的位置随工件定位基准位置变化而自动与之适应的定位元件，称为自位支承。自位支承一般只起一个定位支承点的作用。二、工件定位元件的选择二、工件定位元件的选择二、工件定位元件的选择（4）辅助支承：只起提高工件支承刚性或辅助定位作用的定位元件，称为辅助支承。二、工件定位元件的选择二、工件定位元件的选择2、工件以圆孔定位长销限制4个自由度；短销限制2个自由度。L/d0.5视为短；L/d1.2视为长。短销可理解为一条圆母线接触；长销可理解为相距较远的两条圆母线接触。二、工件定位元件的选择主要元件有：定位销、刚性心轴和小锥度心轴（1）定位销固定式定位销：二、工件定位元件的选择可换式定位销：二、工件定位元件的选择锥面定位销二、工件定位元件的选择两圆孔组合定位时，需用削边定位销：D3mm；3D50mm；D50mm二、工件定位元件的选择标准菱形定位销二、工件定位元件的选择二、工件定位元件的选择二、工件定位元件的选择二、工件定位元件的选择2、刚性心轴：常用于套类零件的定位元件刚性心轴一般由导向、定位及传动三部分组成二、工件定位元件的选择3、小锥度心轴：小锥度心轴可消除工件与心轴之间的配合间隙，提高定心精度。锥度一般取K=1/5000-1/1000二、工件定位元件的选择3、工件以外圆柱面定位定位基准为外圆中心线。常用的有三类定位套：实现定心定位支承板：给外圆定位V型块：实现外圆表面定心、对中定位二、工件定位元件的选择（1）定位套：长套限制四个不定度，短套限制二个不定度，锥套限制三个不定度，半圆套长四、短二。二、工件定位元件的选择（2）支承板：长板限制二个不定度，短板限制一个不定度。二、工件定位元件的选择（3）V型块：长V型块限制四个不定度；短V型块限制二个不定度。二、工件定位元件的选择4、锥面定位元件；当轴类零件要求精确定心时，可以工件上的锥孔作为定位基准。长锥心轴限制五个不定度：二、工件定位元件的选择小平面限制一个自由度；窄长平面限制两个自由度；大平面限制三个自由度。长销限制4个自由度；短销限制2个自由度外圆短接触限制2个自由度；外圆长接触限制4个自由度。二、工件定位元件的选择组合表面定位：一个固定，多个浮动1、定位误差的概念及产生原因：由于工件定位不准确，而造成工序尺寸或位置要求方面的加工误差。由于定位引起的在加工尺寸方向上的最大变动量称为定位误差。*产生原因：（1）工件有关表面本身及它们之间在尺寸、位置上存在着公差范围内的差异。（2）夹具定位元件本身及各定位元件之间存在尺寸和位置公差。三、定位误差的产生分析：机床保证了小孔与销的轴线之间的尺寸，但因销孔之间存在间隙，销、孔、外圆均存在尺寸误差，均会引起尺寸H的变化。Hmax：当销最小、孔最大、外圆最大，销孔右边接触Hmin：当销最小、孔最大、外圆最小，销孔左边接触三、定位误差的产生例：孔—销配合例子三、定位误差的产生2、定位误差的组成1）基准位置误差2）基准不重合误差三、定位误差的产生1）基准位置误差定位基准相对于其理想位置在加工尺寸方向上的最大变动量。产生原因：定位元件的制造误差工件的制造误差定位元件和工件之间的配合间隙三、定位误差的产生例：孔—销配合例子定位销直径，内孔直径，外圆直径，D-td1=Xmin下道工序工序基准为外圆下母线A三、定位误差的产生δ位置（O）=O1O2=O3O4=TD+Td1+Xmin=Xmaxδ不重（A）=A1A2=Td/22、基准不重合误差由于定位基准与工序基准不重合所导致的工序基准相对于定位基准理想位置在加工尺寸方向上的最大位置变动量。三、定位误差的产生三、定位误差的产生δ位置（O）=O1O2=O3O4=TD+Td1+Xmin=Xmaxδ不重（A）=A1A2=Td/2δ定位（H）=A1A2=Hmax-Hmin=O1O2+d/2-(d-Td)/2=O1O2+Td/2即:δ定位（H）=δ位置（O）+δ不重（A）=O1O2+Td/2三、定位误差的产生3、结论（1）定位误差只产生在采用调整法加工一批工件的条件下，若一批工件逐个试切加工，则不存在定位误差。（2）定位误差是由于工件定位不准确而产生的加工误差。他的表现形式为工序基准相对于加工表面可能产生的最大尺寸或位置的变动范围。它的产生原因是工件的制造误差、定位元件的制造误差、两者的配合间隙及基准不重合等。（3）定位误差由基准位置误差和基准不重合误差两部分组成，但并非在任何情况下这两部分都存在。定位基准无位置变动，基准位置误差为零；定位基准与工序基准重合，基准不重合误差为零。（4）定位误差的计算可按定位误差的定义，根据所画出的一批工件定位可能产生定位误差的良种极端位置，再通过集合关系直接求得。也可按定位误差的组成，由公式：δ定位=δ位置±δ不重，计算得到，根据一批工件的定位由一种可能的极端位置变为另一种极端位置时δ位置和δ不重的方向的异同，以确定公式中的加减号。三、定位误差的产生1、平面定位时的定位误差1）毛坯表面定位：由于实际表面相对于其理想位置有较大的变动范围，存在基准位置误差。δ定位（H）=δ位置（M）=ΔH四、典型表面定位时的定位误差2）加工过的表面定位：加工过的表面形状误差较小，可以认为基准位置误差为零。δ定位（H）=δ位置（M）=0四、典型表面定位时的定位误差2、圆孔表面定位时的定位误差（1）工件上圆孔与刚性心轴或定位销过盈配合基准位置误差：δ位置（O）=0四、典型表面定位时的定位误差基准不重合误差：四、典型表面定位时的定位误差3、外圆定位的定位误差V型铁定位，轴的大小为，三种不同标注方式H1、H2、H3的定位误差四、典型表面定位时的定位误差H1的定位误差：δ=δ位置（O）=δ不重（A）=Td/2H2的定位误差：δ=δ位置（O）=δ不重（A）=Td/2H3的定位误差：δ=δ位置（O）=δ不重（A）=0四、典型表面定位时的定位误差五、组合表面的定位误差即如何减少或消除基准位置误差和基准不重合误差。1、减少或消除基准位置误差的措施（1）选用基准位置误差小的定位元件A、以毛坯平面作为定位基准时，可以多点自位支承取代球头支承钉。B、以内孔和端面定位时，可应用浮动球面支承，以减小轴向定位误差。六、提高定位精度的措施六、提高定位精度的措施（2）合理布置定位元件在夹具中的位置A、以毛坯平面定位时，尽力增大支承间的间距六、提高定位精度的措施B、以外圆或外圆组合定位时，亦应尽力增大定位元件间的间距六、提高定位精度的措施C、应用固定平面支承与活动锥面组合定位六、提高定位精度的措施（3）提高工件定位表面与定位元件的配合精度例如：以内孔或外圆定位时，应尽量减小它与定位元件之间的最小间隙。（4）正确选取工件上的第一、第二和第三定位基准第一定位基准基准位置误差最小，应以直接与加工精度有关的基准作为第一定位基准。六、提高定位精度的措施2、消除或减小基准不重合误差的措施（1）尽可能以工序基准作为定位基准六、提高定位精度的措施（2）根据加工精度高低，选择第一、第二定位基准六、提高定位精度的措施七、定位方案设计及误差计算举例1、2、槽两侧面C、D对B面的垂直度公差0.05mm3、槽的对称中心面与两孔中心连线之间的夹角为（一）定位方案设计1、按加工精度要求，至少应限制五个不定度，从加工稳定性来说，可限制六个不定度。2、为保证垂直度，应以B面作为定位基准，但因B面较小，为稳定考虑，选择A作为基准。3、为保证角度精度，应以两孔轴线作为定位基准。七、定位方案设计及误差计算举例七、定位方案设计及误差计算举例（二）定位误差计算1、槽的垂直度误差较易保证，不必计算。2、角度误差：A、基准重合，不存在基准不重合误差。B、基准位置误差：假定两孔、销的配合均为H7/g6圆柱定位销的直径为削边定位销的直径为七、定位方案设计及误差计算举例七、定位方案设计及误差计算举例由半V型块定位，侧面已加工，加工尺寸如图，已知轴的尺寸为，试分析B的对称公差TB应满足何种条件七、定位方案设计及误差计算举例解答：1、B为需计算定位误差的加工尺寸2、d、α、A为影响定位的相关尺寸，轴的中心O作为B的设计基准，其波动范围即为定位范围3、∵A-TA≤A≤A+TAd-Td≤d≤d+Td∴4、ΔD=∵需ΔD=≤1/3ΔT∴七、定位方案设计及误差计算举例