常见的定位方式及定位元件

14.3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2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。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。4.3常见的定位方式与定位元件3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）4.3常见的定位方式与定位元件4图2-9b支座零件第1工序（钻孔）4.3常见的定位方式与定位元件5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6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）4.3常见的定位方式与定位元件7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。4.3常见的定位方式与定位元件8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基准分类归纳如下：91011•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4.3常见的定位方式与元件12ZXYZXYZXYZXY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。ZXYZXY工件以平面定位4.3常见的定位方式与元件134.3常见的定位方式与定位元件14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。XYZXYZXYZXYZXYZXYZ工件以圆孔定位4.3常见的定位方式与定位元件15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.XYZXYZXYZXYZXYZ工件以外圆柱面定位4.3常见的定位方式与定位元件16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4.3.常见的定位方式与定位元件工件以其他表面定位17粗基准平面定位支承钉精基准平面定位大平面或窄平面(1)平面定位方法的应用1.工件以平面定位4.3.常见的定位方式与定位元件18A.主要支承(定位作用)—固定支承、可调支承、自位支承(2)平面定位的定位元件平头支承钉(精基准)球头支承钉或锯齿头支承钉(粗基准)(A)固定支承4.3.常见的定位方式与定位元件19支承板用于精基准4.3.常见的定位方式与定位元件20在工件定位过程中，支承钉的高度需要调整的场合(B)可调支承4.3.常见的定位方式与定位元件21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。(C)自位支承4.3.常见的定位方式与定位元件22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B.辅助支承刚性差，加辅助支承4.3.常见的定位方式与定位元件232.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；粗基准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4.3.常见的定位方式与定位元件24(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。4.3.常见的定位方式与定位元件253.工件以圆孔定位时的定位元件(1)圆柱销更换方便—大批大量场合便于工件装入4.3.常见的定位方式与定位元件26(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4.3.常见的定位方式与定位元件27(3)花键心轴用于加工以花键孔定位的工件4.3.常见的定位方式与定位元件28(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。4.3.常见的定位方式与定位元件29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。4.3.4组合定位定位表面的组合XZY图4-28工件在两顶尖上定位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位，应首先确定前顶尖限制的自由度，他们是。然后再分析后顶尖限制的自由度。此时，应与前顶尖一起综合考虑，可以确定其限制的自由度是。XYZ、、XY、301）一个平面和与其垂直的两个孔组合xyz4.3.4组合定位31菱形销4.3.4组合定位32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。b）XZYXc）XZYXa）YXZ图2-23过定位分析4.3.4组合定位33a）YXZa1）YXZa2）YXZa3）YXZ图2-23a过定位示例分析4.3.4组合定位34b）XZYXb1）XZYXXZb2）YXXZb3）YX图2-23b过定位示例分析4.3.4组合定位35c）XZYXc’）XZYXc1）YXXZ图2-23c过定位示例分析4.3.4组合定位36补充1定位误差定位误差的概念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）。实际加工时，由于工件直径存在公差，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）是由于工件的定位而引起的，故称为定位误差。图2-29定位误差HOAO1O2ΔDW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。371）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的误差会使工件顶面位置发生变化，从而使工序尺寸a产生误差。bΔDWa图2-30由于基准不重合引起的定位误差工序基准定位基准补充1定位误差定位误差的来源3822maxmin2minmax12121dDOOdDOOOOOOOOY22dDTTY例1，(1)基准位移误差(ΔY)39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0.240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。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。1.用几何方法计算定位误差41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：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【解】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。图2-31孔与销间隙配合时的定位误差DmaxdminOΔDWO1O242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OA=Sin(α/2)OB=Sin(α/2)d对上式求全微分，得到：d(OA)=Sin(α/2)1d(d)－Sin(α/2)1d(α)图2-33外圆表面在V型块上的定位误差HBαOA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：43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：补充1定位误差定位2cos22sin4sin22dDWdTT（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：2sin2dDWT（2-9）44CAOAOC22sin2dd11222sinsin22dddTTT4546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。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：图2-34外圆表面在V型块上的定位误差b）a）H2BOH1BOAC111122sin21122sin2dDWdDWTT（2-10）47工件在V形块上定位④定位误差分析：a)定位误差Δd随毛坯误差Td的增大而增大；b)定位误差Δd随V形块夹角α增大而减小，但稳定性变差；c)定位误差Δd与工序尺寸标注方式有关，Δd2＞Δd1＞Δd3③工序尺寸以H3标注，其定位误差为：Δd3=B1B2=O2B2+O1O6-O1B1==sinα21Td2d-Td2d2+－sinα21Td2－1②工序尺寸以H2标注，其定位误差为：Δd2=A1A2=A1O1+O1O6-A2O2==d2+Td2sinα21－d-Td2sinα21Td2+1①工序尺寸以H1标注，其定位误差为：Δd1=O1O2=O1C-O2C==d2sinα21－d-Td2sinα21sinα21Td248已知圆柱形的工件的直径为d,直径公差为Td，求各工序的定位误差。:0.500.5ddAdwjbjwTT:0ddCdwjbjwTT:0.500.5ddBdwjbjwTT:000Ddwjbjw定位误差49工艺凸台A向A图小刀架上的工艺凸台5051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基准分类归纳如下：