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1、4.3 常见的定位方式与定位元件常见的定位方式与定位元件基准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、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。线、面称为基准。设计基准设计基准在设计图样上在设计图样上所采用的基准所采用的基准 图2-8定位支座零件1工艺基准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。位基准、测量基准与装配基准。工序基准：在工序基准：在工序图工序图上用来确定本工序所加工后的尺寸、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。形状、位置的基准，称
2、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、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。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。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常见的定位方式与定位元件2工艺基准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。位基准、测量基准与装配基准。图2-9a支座零件
3、第1工序（车削）4.3 常见的定位方式与定位元件常见的定位方式与定位元件3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常见的定位方式与定位元件4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常见的定位方式与定位元件5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常见的定位方式与定位元件6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常见
4、的定位方式与定位元件7基基 准准设计基准设计基准工艺基准工艺基准工序基准工序基准定位基准定位基准测量基准测量基准装配基准装配基准粗基准粗基准精基准精基准附加基准附加基准基准分类归纳如下：基准分类归纳如下：8910 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常见的定位方式与元件 11ZXYZXYZXYZXY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工件以平面定位工件以平面
5、定位4.3 常见的定位方式与元件常见的定位方式与元件 124.3 常见的定位方式与定位元件常见的定位方式与定位元件 13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工件以圆孔定位工件以圆孔定位4.3 常见的定位方式与定位元件常见的定位方式与定位元件 14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工件以外圆柱面定位4.3 常见的定位方式与定位元件常见的定位
6、方式与定位元件 15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常见的定位方式与定位元件工件以其他表面定位工件以其他表面定位16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.工件以平面定位工件以平面定位4.3.常见的定位方式与定位元件常见的定位方式与定位元件 17A.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(
7、粗基准)(A)固定支承4.3.常见的定位方式与定位元件常见的定位方式与定位元件 18支承板用于精基准4.3.常见的定位方式与定位元件常见的定位方式与定位元件 19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常见的定位方式与定位元件 20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常见的定位方式与定位元件 21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常见
8、的定位方式与定位元件 222.2.工件以外圆柱面定位时的定位元件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常见的定位方式与定位元件 23(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常见的定位方式与定位元件 243.3.工件以圆孔定位时的定位元件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
9、入4.3.常见的定位方式与定位元件常见的定位方式与定位元件 25(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常见的定位方式与定位元件 26(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常见的定位方式与定位元件 27(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常见的定位方式与定位元件 28在在多多个个表表面面同同时时参
10、参与与定定位位情情况况下下，各各定定位位表表面面所所起起作作用用有有主主次次之之分分。通通常常称称定定位位点点数数最最多多的的表表面面为为主主要要定定位位面面或或支支承承面面，称称定定位位点点数数次次多多的的表表面面为为第第二二定定位位基基准准面面或或导导向向面面，称定位点数为，称定位点数为 1 1的表面为的表面为第三定位基准面或止动面第三定位基准面或止动面。4.3.4 组合定位组合定位定位表面的组合定位表面的组合XZY图4-28工件在两顶尖上定位在在分分析析多多个个表表面面定定位位情情况况下下各各表表面面限限制制的的自自由由度度时时，分分清清主主次次定定位位面面很很重重要要。如如图图4-28
11、4-28所所示示工工件件在在两两顶顶尖尖上上的的定定位位，应应首首先先确确定定前前顶顶尖尖限限制制的的自自由由度度，他他们们是是 。然然后后再再分分析析后后顶顶尖尖限限制制的的自自由由度度。此此时时，应应与与前前顶顶尖尖一一起起综综合考虑，可以确定其限制的自由度是合考虑，可以确定其限制的自由度是。291 1）一个平面和与其垂直的两个孔组合）一个平面和与其垂直的两个孔组合xyz4.3.4 组合定位组合定位 30菱形销菱形销4.3.4 组合定位组合定位31讨论讨论分析图示定位方案：分析图示定位方案：各方案限制的自由度各方案限制的自由度有无欠定位或过定位有无欠定位或过定位对对不不合合理理的的定定位位
12、方方案案提提出改进意见。出改进意见。b）XZYXc）XZYXa）YXZ图2-23过定位分析4.3.4 组合定位组合定位32a）YXZa1）YXZa2）YXZa3）YXZ图2-23a过定位示例分析4.3.4 组合定位组合定位33b）XZYXb1）XZYXXZb2）YXXZb3）YX图2-23b过定位示例分析4.3.4 组合定位组合定位34c）XZYXc）XZYXc1）YXXZ图2-23c过定位示例分析4.3.4 组合定位组合定位35补充补充1 定位误差定位误差 定位误差的概念定位误差的概念 例例如如在在轴轴上上铣铣键键槽槽，要要求求保保证证槽槽底底至至轴轴心心的的距距离离H H。若若采采用用VV
13、型型块块定定位位，键键槽槽铣铣刀刀按按规规定定尺尺寸寸H H调调整整好好位位置置（图图2-292-29）。实实际际加加工工时时，由由于于工工件件直直径径存存在在公公差差，会会使使轴轴心心位位置置发发生生变变化化。不不考考虑虑加加工工过过程程误误差差，仅仅由由于于轴轴心心位位置置变变化化而而使使工工序序尺尺寸寸H H也也发发生生变变化化。此此变变化化量量（即即加加工工误误差差）是是由由于于工工件件的的定定位位而而引引起起的的，故故称称为为定定位误差。位误差。图2-29定位误差HOAO1O2DW定位误差是由于工件在夹具上（或机床上）定位不准确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
14、加工误差。而引起的加工误差。361）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。图图2-302-30所所示示工工件件以以底底面面定定位位铣铣台台阶阶面面，要要求求保保证证尺尺寸寸a a，即即工工序序基基准准为为工工件件顶顶面面。如如刀刀具具已已调调整整好好位位置置，则则由由于于尺尺寸寸b b的的误误差差会会使使工工件件顶顶面面位位置置发发生生变变化化，从而使工序尺寸从而使工序尺寸a a产生误差。产生误差。bDWa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
15、充补充1 定位误差定位误差定位误差的来源定位误差的来源37例1，(1)基准位移误差(Y)38 定位误差定位误差包括基准不重合误差和基准位移误差包括基准不重合误差和基准位移误差 基准不重合误差基准不重合误差jb 其其大小等于设计基准与定位基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）。准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）。一次安装加工两孔一次安装加工两孔A和和B，孔，孔B在在X方向定位基准方向定位基准C与设计基与设计基准准A不不重合，基准不重合误差为联系尺寸重合，基准不重合误差为联系尺寸22的公差的公差0.239补充补充1 定位误差定位误差 定位误差计算定位误差计
16、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。1.1.用几何方法计算定位误差用几何方法计算定位误差40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=Dmaxdmin（2-6）式中D
17、W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】补充补充1 定位误差定位误差 【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DmaxdminODWO1O241补充补充1 定位误差定位误差 2.2.用微分方法计算定位误差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：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）；键槽对工件外圆中心的对称度OA=Sin(/2)OB=Sin(/2)d对上式求全微分
18、，得到：d(OA)=Sin(/2)1d(d)Sin(/2)1d()图2-33外圆表面在V型块上的定位误差HBOA 对对于于第第1 1项项要要求求，考考虑虑第第1 1种种情情况况（工工序序基基准准为为圆圆心心O O，见见图图2-332-33），），写出写出O O点至加工尺寸方向上点至加工尺寸方向上某某一一固固定定点点（如如V V型型块块两两斜斜面面交交点点A A）的距离：的距离：42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：补充补充1 定位误差定位误差 定位（2-8）式中Td 工件外圆直径公差；T V型块两斜面夹角角度公
19、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：（2-9）434445对对于于第第2 2项项要要求求，若若忽忽略略工工件件的的圆圆度度误误差差和和V V型型块块角角度度偏偏差差，可可以以认认为为工工序序基基准准（工工件件外外圆圆中中心心）在在水水平平方方向向上上的的位位置置变变动动量量为为零零，即即使使用用V V型型块块对对外外圆圆表表面面定定位位时时，在在垂垂直直于于V V型型块对称面方向上定位误差为零。块对称面方向上定位误差为零。补充补充1 定位误差定位误差 若工件工序基准为外圆下母线或上母线
20、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）H2BdOH1BOAC（2-10）46工件在工件在V形块上定位形块上定位 定位误差分析：定位误差分析：a)定位误差定位误差d 随毛坯误差随毛坯误差Td 的增大而增大；的增大而增大；b)定位误差定位误差d 随随V形块形块夹角夹角 增大而减小，但稳定性变差；增大而减小，但稳定性变差；c)定位误差定位误差d 与与工序尺寸标注方式有关，工序尺寸标注方式有关，d2 d1 d3 工序尺寸以工序尺寸以H3标注，其定位误差为：标注，其定位误差为：d3=B1B2=O2B2+O1O6-O1B1 =sin21Td2d-Td2 d2+
21、sin21Td2 1 工序尺寸以工序尺寸以H2标注，其定位误差为：标注，其定位误差为：d2=A1A2=A1O1+O1O6-A2O2 =d2+Td2sin21d-Td2sin21Td2+1 工序尺寸以工序尺寸以H1标注，其定位误差为：标注，其定位误差为：d1=O1O2=O1C-O2C =d2sin21d-Td2sin21sin21Td247已知圆柱形的工件的直径为已知圆柱形的工件的直径为d,d,直直径公差为径公差为T Td d，求各工序的定位误，求各工序的定位误差。差。定位误差定位误差 48工艺凸台A向A图小刀架上的工艺凸台4950基基 准准设计基准设计基准工艺基准工艺基准工序基准工序基准定位基准定位基准测量基准测量基准装配基准装配基准粗基准粗基准精基准精基准附加基准附加基准基准分类归纳如下：基准分类归纳如下：51