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,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,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。,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,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,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,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,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,7,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：,8,9,10,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,11,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,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,X,Y,Z,X,Y,工件以平面定位,4.3,常见的定位方式与元件,12,4.3,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 。,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,工件以圆孔定位,4.3,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,.,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,X,Y,Z,工件以外圆柱面定位,4.3,常见的定位方式与定位元件,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,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,4.3.,常见的定位方式与定位元件,17,A.,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,18,支承板用于精基准,4.3.,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,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,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,22,2.,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；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,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,24,3.,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,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,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,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,28,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,X,Z,Y,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 。,29,1,）一个平面和与其垂直的两个孔组合,x,y,z,4.3.4,组合定位,30,菱形销,4.3.4,组合定位,31,讨论,分析图示定位方案：,各方案限制的自由度,有无欠定位或过定位,对不合理的定位方案提出改进意见。,b）,X,Z,Y,X,c）,X,Z,Y,X,a）,Y,X,Z,图,2-23,过定位分析,4.3.4,组合定位,32,a）,Y,X,Z,a1）,Y,X,Z,a2）,Y,X,Z,a3）,Y,X,Z,图,2-23a,过定位示例分析,4.3.4,组合定位,33,b）,X,Z,Y,X,b1）,X,Z,Y,X,X,Z,b2）,Y,X,X,Z,b3）,Y,X,图,2-23b,过定位示例分析,4.3.4,组合定位,34,c）,X,Z,Y,X,c）,X,Z,Y,X,c1）,Y,X,X,Z,图,2-23c,过定位示例分析,4.3.4,组合定位,35,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,H,O,A,O,1,O,2,DW,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。,36,1,）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,的误差会使工件顶面位置发生变化，从而使工序尺寸,a,产生误差。,b,DW,a,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,37,例,1,，,(1),基准位移误差,(Y),38,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,0.2,39,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,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,=,D,max,d,min,（,2-6,）,式中,DW,定位误差,D,max,工件定位孔最大直径,d,min,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,D,max,d,min,O,DW,O,1,O,2,41,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：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,H,1,，,或槽底至外圆上母线的距离,H,2,）；,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，得到：,d(,OA,) =,Sin(,/,2),1,d(,d,),Sin(,/,2),1,d(,),图,2-33,外圆表面在,V,型块上的定位误差,H,B,O,A,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：,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,1,定位误差,定位,（,2-8,）,式中,T,d,工件外圆直径公差；,T,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：,（,2-9,）,43,44,45,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）,H,2,B,d,O,H,1,B,O,A,C,（,2-10,）,46,工件在,V,形块上定位, 定位误差分析：,a),定位误差,d,随毛坯误差,T,d,的增大而增大；,b),定位误差,d,随,V,形块,夹角,增大而减小，但稳定性变差；,c),定位误差,d,与,工序尺寸标注方式有关，,d2,d1,d3, 工序尺寸以,H,3,标注，其定位误差为：,d3,=,B,1,B,2,=,O,2,B,2,+,O,1,O,6-,O,1,B,1,= =,sin,2,1,T,d,2,d-T,d,2,d,2,+,sin,2,1,T,d,2,1, 工序尺寸以,H,2,标注，其定位误差为：,d2,=,A,1,A,2,=,A,1,O,1,+,O,1,O,6-,A,2,O,2,= =,d,2,+,T,d,2,sin,2,1,d-T,d,2,sin,2,1,T,d,2,+,1, 工序尺寸以,H,1,标注，其定位误差为：,d1,=,O,1,O,2,=,O,1,C,-,O,2,C,= =,d,2,sin,2,1,d-T,d,2,sin,2,1,sin,2,1,T,d,2,47,已知圆柱形的工件的直径为,d,直径公差为,T,d,，求各工序的定位误差。,定位误差,48,工艺凸台,A,向,A,图 小刀架上的工艺凸台,49,50,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：,51,