第1章 工件的定位

1、机床夹具设计机床夹具设计 第第1章章 工件的定位工件的定位 南通职业大学机械工程系南通职业大学机械工程系 数控技术教研室数控技术教研室 本章要点：本章要点： 第第1 1章章 工件的定位工件的定位 理解六点定位原理。理解六点定位原理。 常用定位元件限制的自由度。常用定位元件限制的自由度。 工件定位方式：完全定位、不完全定位、过工件定位方式：完全定位、不完全定位、过 定位和欠定位。定位和欠定位。 常用定位元件的设计。常用定位元件的设计。 定位误差的分析和计算。定位误差的分析和计算。 第第1 1章章 工件的定位工件的定位 1.1 工作场景导入工作场景导入 如图如图1.1所示，钢套零件在本工序中需钻所

2、示，钢套零件在本工序中需钻 5mm孔，孔， 工件材料为工件材料为Q235A钢，批量钢，批量N=2000件。钢套零件三件。钢套零件三 维图如图维图如图1.2所示。所示。 图图1.1 钢套零件钻钢套零件钻 5mm工序图工序图 图图1.2 钢套零件三维图钢套零件三维图 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 1.2.1 1.2.1 工件定位的基本原理工件定位的基本原理 1. 1. 概述概述 为了达到工件被加工表面的技术要求，必为了达到工件被加工表面的技术要求，必 须保证工件在加工过程中的正确位置。夹具保须保证工件在加工过程中的正确位置。夹具保 证加工精度的原理是加工需要满足证加工精度的原理是加工需要

3、满足3 3个条件：个条件： 一批工件在夹具中占有正确的位置；一批工件在夹具中占有正确的位置； 夹具在机床上的正确位置；夹具在机床上的正确位置； 刀具相对夹具的正确位置。刀具相对夹具的正确位置。 显然，工件的定位是极为重要的一个环节。显然，工件的定位是极为重要的一个环节。 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 1）工件在夹具中定位和夹紧的任务）工件在夹具中定位和夹紧的任务 工件在夹具中定位的任务是：使同一工件在夹具中定位的任务是：使同一 工序中的所有工件都能在夹具中占据正确工序中的所有工件都能在夹具中占据正确 的位置。的位置。 将工件定位后的位置固定下来，称为将工件定位后的位置固定下来，称为

4、夹紧。夹紧。 2) 定位与夹紧的关系定位与夹紧的关系 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 图图1.3 定位基准定位基准 3) 定位基准定位基准 定位基准的选择是定位设计的一个关键问题。定位基准的选择是定位设计的一个关键问题。 （通常定位基准是在制订工艺规程时选定的（通常定位基准是在制订工艺规程时选定的 ） 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 4) 工件的自由度工件的自由度 一个自由的物体，它对三个相互垂直的坐标一个自由的物体，它对三个相互垂直的坐标 系来说，有六个活动可能性，其中三种是移动，系来说，有六个活动可能性，其中三种是移动， 三种是转动。习惯上把这种活动的可能性称为三种是转动。

5、习惯上把这种活动的可能性称为 自由度自由度，因此空间任一自由物体共有六个自由，因此空间任一自由物体共有六个自由 度。度。 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 图图1.4 未定位工件的六个自由度未定位工件的六个自由度 （4）绕）绕X轴转动，用轴转动，用 表示；表示； （5）绕）绕Y轴转动，用轴转动，用 表示；表示； （6）绕）绕Z轴转动，用轴转动，用 表示表示。 （1）沿）沿X轴移动，用轴移动，用 表示；表示； （2）沿）沿Y轴移动，用轴移动，用 表示；表示； （3）沿）沿Z轴移动，用轴移动，用 表示；表示； x y z 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 2. 六点定位原则六点定位原则

6、 工件定位的实质工件定位的实质就是限制对工件加工有不就是限制对工件加工有不 良影响的自由度。良影响的自由度。工件定位的任务工件定位的任务就是根据加就是根据加 工要求限制工件的全部或部分自由度。工要求限制工件的全部或部分自由度。 工件安装时主要紧靠机床工作台或夹具上设置工件安装时主要紧靠机床工作台或夹具上设置 的六个固定点，它的六个自由度即全部被限制，的六个固定点，它的六个自由度即全部被限制， 工件便获得一个完全确定的位置。工件便获得一个完全确定的位置。 用来限制工件自由度的固定点称为用来限制工件自由度的固定点称为支承点支承点 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 如图如图1.5所示，在空间直

7、角坐标系的所示，在空间直角坐标系的XOY面上布置面上布置 三个支承点三个支承点1、2、3，使工件的底面与三点保持接触，使工件的底面与三点保持接触， 则这三个点就限制了工件的则这三个点就限制了工件的 、 三个自由度。三个自由度。 图图1.5 六位支承点分布六位支承点分布 z 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 轴类零件的轴类零件的 六点定位六点定位 图图1.6 轴类零件六点定位轴类零件六点定位 （a） 轴类零件位置图轴类零件位置图 （b） 轴类零件定位图轴类零件定位图 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 盘类零件的盘类零件的 六点定位六点定位 图图1.7 盘类零件六点定位盘类零件六点定位

8、 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 应用六点定位原则时的应用六点定位原则时的5个主要问题：个主要问题： （1） 支承点分布必须适当，否则六个支承点限制不了工支承点分布必须适当，否则六个支承点限制不了工 件的六个自由度。件的六个自由度。 （2）工件定位面与夹具的定位元件的工作面保持接触。）工件定位面与夹具的定位元件的工作面保持接触。 （3） 工件定位后，要用夹紧装置将工件紧固。工件定位后，要用夹紧装置将工件紧固。 （4）定位支承点所限制的自由度名称，通常可按定位接触）定位支承点所限制的自由度名称，通常可按定位接触 处的形态确定。处的形态确定。 （5）有时定位点的数量及其布置不一定那样明显、

9、直观，）有时定位点的数量及其布置不一定那样明显、直观， 如自动定心定位就是这样。（图如自动定心定位就是这样。（图1.8） 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 图图1.8 自动定心定位原理图自动定心定位原理图 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 在外力作用下，在外力作用下， 与基准紧密结触与基准紧密结触 我们认为工件在某个方向的自我们认为工件在某个方向的自 由度被限制了，就是在该方向上有了由度被限制了，就是在该方向上有了 正确的位置，并不表示在受到脱离支正确的位置，并不表示在受到脱离支 承点的外力的作用下也不运动承点的外力的作用下也不运动 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 3. 常

10、见定位元件所能限制的自由度常见定位元件所能限制的自由度 在实际生产中，理论上的定位支承点是用具体的定在实际生产中，理论上的定位支承点是用具体的定 位元件或找正的方法来实现的。如图位元件或找正的方法来实现的。如图1.9所示所示 ： 图图1.9 圆环工件的定位分析圆环工件的定位分析 常用定位元件能限制的工件自由度常用定位元件能限制的工件自由度 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 4. 限制工件自由度与加工要求的关系限制工件自由度与加工要求的关系(定位方式定位方式) 工件定位时，影响加工精度要求的自由度必须工件定位时，影响加工精度要求的自由度必须 限制；不影响加工精度要求的自由度可以限制也限制；

11、不影响加工精度要求的自由度可以限制也 可以不限制，视具体情况而定。可以不限制，视具体情况而定。 按照工件加工要求确定工件必须限制的自由度按照工件加工要求确定工件必须限制的自由度 是工件定位中应解决的首要问题。是工件定位中应解决的首要问题。 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 u完全定位完全定位：工件的六个自由度被全部限制了的：工件的六个自由度被全部限制了的 定位称为完全定位。（图定位称为完全定位。（图1.101.10（a a） u不完全定位（准定位）不完全定位（准定位）：没有完全限制六个自：没有完全限制六个自 由度而仍然能保证工件加工要求的定位称为不由度而仍然能保证工件加工要求的定位称为不

12、 完全定位。（图完全定位。（图1.101.10（b b） u欠定位欠定位：按照工件加工要求应限制的自由度没：按照工件加工要求应限制的自由度没 有被限制的定位称为欠定位。（图有被限制的定位称为欠定位。（图1.111.11） u过定位（重复定位）过定位（重复定位）：工件的某个自由度被重：工件的某个自由度被重 复限制的现象称为过定位复限制的现象称为过定位 。（图。（图1.121.12） 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 图图1.10 工件应限制自由度的确定工件应限制自由度的确定 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 图图1.11 用防转销消除欠定位用防转销消除欠定位 图图1.12 连杆的定位

13、简图连杆的定位简图 1平面；平面；2短圆柱销；短圆柱销；3防转销防转销 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 生产中并不是任何工序都需要采用完全生产中并不是任何工序都需要采用完全 定位的。究竟应该限制几个自由度和哪几个定位的。究竟应该限制几个自由度和哪几个 自由度，应由工件的加工要求决定。自由度，应由工件的加工要求决定。 允许允许不完全定位的几种情况不完全定位的几种情况： u加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度 可不限制可不限制 u毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称 轴的角度自由度可不限制轴的角度自由度可不限制

14、 u加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯通加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯通 轴的位置自由度外，绕垂直加工面的轴的角轴的位置自由度外，绕垂直加工面的轴的角 度自由度也可不限制度自由度也可不限制 图图1.13 镗车床床头箱孔系的定位简图镗车床床头箱孔系的定位简图 1短圆柱销；短圆柱销；2窄长支承板；窄长支承板；3止推支承止推支承 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 在满足加工要求的前提下，采用在满足加工要求的前提下，采用不完不完 全定位是允许的全定位是允许的。但是。但是欠定位欠定位（即根据加（即根据加 工要求应该限制的自由度而没有限制）工要求应该限

15、制的自由度而没有限制）是是 不允许的不允许的，欠定位不能保证加工要求。，欠定位不能保证加工要求。 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 一般情况下应当一般情况下应当尽量避免过定位尽量避免过定位。 在某些条件下，过定位的现象不仅允许，在某些条件下，过定位的现象不仅允许， 而且是必要的。此时应当采取适当的措施提而且是必要的。此时应当采取适当的措施提 高定位基准之间及定位元件之间的位置精度，高定位基准之间及定位元件之间的位置精度， 以免产生干涉。以免产生干涉。 因此消除过定位及其干涉一般有两个途径：因此消除过定位及其干涉一般有两个途径： 其一是提高工件定位基面之间及夹具定位其一是提高工件定位基面之

16、间及夹具定位 元件工作表面之间的位置精度，以减少或消元件工作表面之间的位置精度，以减少或消 除过定位引起的干涉；除过定位引起的干涉； 其二是改变定位元件的结构，其二是改变定位元件的结构，使定位元件使定位元件 在重复限制自由度的部分不起定位作用。通在重复限制自由度的部分不起定位作用。通 常可采取下列措施来消除过定位：常可采取下列措施来消除过定位： 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 (1) 减小接触面积减小接触面积 如图如图1.14(a)所示所示 图图1.14 过定位及其消除方法示例之一过定位及其消除方法示例之一 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 (2) 修改定位元件形状，以减少定位支

17、承点。修改定位元件形状，以减少定位支承点。 如图如图1.15(a)所示所示 图图1.15 过定位及其消除方法示例之二过定位及其消除方法示例之二 1菱形销；菱形销；2支承板支承板 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 (3) 缩短圆柱面的接触长度。如图缩短圆柱面的接触长度。如图1.12所示采用短圆柱销。所示采用短圆柱销。 (4) 设法使过定位的定位元件在干涉方向上能浮动，以减设法使过定位的定位元件在干涉方向上能浮动，以减 少实际支承点的数目。如图少实际支承点的数目。如图1.16所示的可浮动的定位所示的可浮动的定位 元件，分别在、和、方向上浮动，从而消除了过定位。元件，分别在、和、方向上浮动，从

18、而消除了过定位。 (5) 拆除过定位元件。拆除过定位元件。 图图1.16 可浮动定位元件的浮动方向可浮动定位元件的浮动方向 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 5. 5. 根据加工要求分析工件应该限制的自由度根据加工要求分析工件应该限制的自由度 工件定位时，其自由度可分为以下两种：工件定位时，其自由度可分为以下两种： 一种是影响加工要求的自由度，称第一种自一种是影响加工要求的自由度，称第一种自 由度；由度； 另一种是不影响加工要求的自由度，称第二另一种是不影响加工要求的自由度，称第二 种自由度。种自由度。 第一种自由度都必须严格限制第一种自由度都必须严格限制 第二种自由度由具体的加工情况决

19、定。第二种自由度由具体的加工情况决定。 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 分析自由度的方法如下：分析自由度的方法如下： （1 1）找出该工序所有的第一种自由度）找出该工序所有的第一种自由度 根据工序图，明确该工序的加工要求根据工序图，明确该工序的加工要求( (包括包括 工序尺寸和位置精度工序尺寸和位置精度) )与相应的工序基准。与相应的工序基准。 建立空间直角坐标系。如图建立空间直角坐标系。如图1.171.17 依次找出影响各项加工要求的自由度。依次找出影响各项加工要求的自由度。 把影响所有加工要求的自由度累计起来便得把影响所有加工要求的自由度累计起来便得 到该工序的全部第一种自由度。到

20、该工序的全部第一种自由度。 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 图图1.17 不同类型零件空间直角坐标系的建立不同类型零件空间直角坐标系的建立 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 (2) (2) 找出第二种自由度。找出第二种自由度。 从六个自由度中去掉第一种自由度，剩下从六个自由度中去掉第一种自由度，剩下 的都是第二种自由度。的都是第二种自由度。 (3) (3) 根据具体的加工情况，判断哪些第二种自由根据具体的加工情况，判断哪些第二种自由 度需要限制。度需要限制。 (4) (4) 把所有的第一种自由度与需要限制的第二种把所有的第一种自由度与需要限制的第二种 自由度结合起来，便是该工序需

21、要限制的全自由度结合起来，便是该工序需要限制的全 部自由度。部自由度。 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 【例例1-1】 图图1.18(a)所示为在长方体工件上铣键槽的工所示为在长方体工件上铣键槽的工 序图。槽宽序图。槽宽W由刀的宽度保证。需要限制几个自由度？由刀的宽度保证。需要限制几个自由度？ 图图1.18 在长方体工件上铣键槽在长方体工件上铣键槽 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 解：解：(1) 找出第一种自由度。找出第一种自由度。 明确加工要求与相应的工序基准：工序尺寸明确加工要求与相应的工序基准：工序尺寸A1的工序基准为的工序基准为T面；面； 工序尺寸工序尺寸H1的工序基准

22、为的工序基准为B面。槽两侧面的垂直度、槽底面的面。槽两侧面的垂直度、槽底面的 平行度的工序基准也为平行度的工序基准也为B面。面。 建立空间直角坐标系：以建立空间直角坐标系：以B面为面为xoy平面，平面，T面为面为yoz平面，如图平面，如图 1.18(b)所示。所示。 分析第一种自由度：影响工序尺寸分析第一种自由度：影响工序尺寸A1的自由度为的自由度为 、 、 。影响工。影响工 序尺寸序尺寸H1的自由度为的自由度为 、 、 ；影响垂直度的自由度为；影响垂直度的自由度为 ；影；影 响平行度的自由度为响平行度的自由度为 、 。综合起来应该限制的第一种自由。综合起来应该限制的第一种自由 度应为：度应为

23、： 、 、 、 、 。 (2) 找出第二种自由度：找出第二种自由度： (3) 判断第二种自由度判断第二种自由度 是否需要限制：如果为便于控制切削行程，是否需要限制：如果为便于控制切削行程， 应使一批工件沿应使一批工件沿y轴方向的位置一致，故需限制轴方向的位置一致，故需限制 。同时，当。同时，当 工件的一个端面靠在夹具的支承元件上以后，有利于承受工件的一个端面靠在夹具的支承元件上以后，有利于承受y轴方轴方 向的铣削分力，并有利于减少加紧力。特别需要指出的是，如向的铣削分力，并有利于减少加紧力。特别需要指出的是，如 果不考虑控制切削行程和承受切削力，单从影响加工精度方面果不考虑控制切削行程和承受切

24、削力，单从影响加工精度方面 考虑，自由度可以不限制考虑，自由度可以不限制 。 (4) 第一种自由度与需要限制的第二种自由度合起来：在本工序中，第一种自由度与需要限制的第二种自由度合起来：在本工序中， 六个自由度都要限制六个自由度都要限制 。 x z x z y y y y 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 1.2.2 定位设计的基本原则和定位元件的基本要求定位设计的基本原则和定位元件的基本要求 1. 基准及定位副基准及定位副 基准基准：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系 所依据的点、线、面所依据的点、线、面 工序基准工序基准：在工序图上用来确定

25、本工序所加工表面：在工序图上用来确定本工序所加工表面 加工后的尺寸、形状、位置的基准加工后的尺寸、形状、位置的基准 定位基准定位基准：在加工中作定位用的基准。：在加工中作定位用的基准。 当工件以回转面（圆柱面、圆锥面、球面等）与定当工件以回转面（圆柱面、圆锥面、球面等）与定 位元件接触（或配合）时，工件上的回转面称为位元件接触（或配合）时，工件上的回转面称为 定位基面定位基面，轴线称为，轴线称为定位基准定位基准。 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 u定位副定位副：工件上的定位基面和与之相接触：工件上的定位基面和与之相接触 （或配合）的定位元件的限位基面合称。（或配合）的定位元件的限位基面

26、合称。 u主要定位面主要定位面：当工件有几个定位基面时，限：当工件有几个定位基面时，限 制自由度最多的定位基面。相应的限位基面制自由度最多的定位基面。相应的限位基面 称为主要限位面称为主要限位面 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 图图1.19 定位基准与限位基准定位基准与限位基准 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 u理论上，定位基准与限位基准应该重合，理论上，定位基准与限位基准应该重合， 定位基面与限位基面应该接触。定位基面与限位基面应该接触。 u常用的定位基面：平面、圆柱面、圆锥面、常用的定位基面：平面、圆柱面、圆锥面、 其它成形面或上述的组合其它成形面或上述的组合 u工件的定位

27、是通过工件上的定位基面与夹工件的定位是通过工件上的定位基面与夹 具的定位元件的限位基面接触或配合来实具的定位元件的限位基面接触或配合来实 现的。现的。 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 2. 2. 定位设计的基本原则定位设计的基本原则 (1) (1) 遵循基准重合原则遵循基准重合原则 (2) (2) 合理选择主要定位基准合理选择主要定位基准 (3) (3) 便于工件的装夹和加工便于工件的装夹和加工 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 3. 3. 对定位元件的基本要求对定位元件的基本要求 1) 1) 足够的精度足够的精度 2) 2) 足够的强度和刚度足够的强度和刚度 3) 3) 耐磨性

28、好耐磨性好 4) 4) 应协调好与有关元件的关系应协调好与有关元件的关系 5) 5) 良好的结构工艺性良好的结构工艺性 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 4. 4. 定位符号和夹紧符号的标注定位符号和夹紧符号的标注 选定定位基准及确定了夹紧力的方向和选定定位基准及确定了夹紧力的方向和 作用点后，应在工序图上标注定位符号作用点后，应在工序图上标注定位符号 和夹紧符号和夹紧符号( (附表附表1 1定位夹紧符号定位夹紧符号) ) 图图1.201.20所示为典型零件定位符号和夹紧符所示为典型零件定位符号和夹紧符 号的标注。号的标注。 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 图图1.20 典型零件

29、定位典型零件定位 符号和夹紧符号的标注符号和夹紧符号的标注 定位夹紧符号定位夹紧符号 标注位置标注位置 分类分类 独独 立立联联 动动 标注在视图标注在视图 轮廓线上轮廓线上 标注在视图标注在视图 正面上正面上 标注在视图标注在视图 轮廓线上轮廓线上 标注在视图标注在视图 正面上正面上 主要定主要定 位点位点 固定式固定式 活动式活动式 辅助定位点辅助定位点 机械夹紧机械夹紧 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 液压夹紧液压夹紧 气动夹紧气动夹紧 电磁夹紧电磁夹紧 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 定位元件定位元件常用材料：常用材料： u低碳钢：

30、如低碳钢：如2020钢或钢或20Cr20Cr钢，工作表面钢，工作表面 经渗碳淬火，达到经渗碳淬火，达到HRC55HRC556565； u碳素工具钢：如碳素工具钢：如T8T8、T10T10、 T8AT8A、T10AT10A 等，淬硬至等，淬硬至HRC43HRC434848。 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 1. 1. 工件以平面定位工件以平面定位 工件以平面为定位基面时常用的定位元件：工件以平面为定位基面时常用的定位元件： 1) 1) 基本支承基本支承( (主要支承主要支承) ) 主要支承用来限制工件的自由度，起定位作用。主要支承用来限制

31、工件的自由度，起定位作用。 （1 1）固定支承固定支承 固定支承有固定支承有支承钉和支承板支承钉和支承板两种型式。在使用过两种型式。在使用过 程中，它们都是固定不动的。在定位过程中，支程中，它们都是固定不动的。在定位过程中，支 承钉一般只限制工件的一个自由度，而支承板相承钉一般只限制工件的一个自由度，而支承板相 当于两个支承钉。当于两个支承钉。 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 图图1.21 支承钉支承钉(JB/T 8029.21999) 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 A型支承钉与工件接触面大，常用于定位型支承钉与工件接触面大，常用于定位 平面较光滑的工件，

32、即适用于精基准。平面较光滑的工件，即适用于精基准。 B型、型、C型支承钉与工件接触面小，适用于型支承钉与工件接触面小，适用于 粗基准平面定位。粗基准平面定位。 C型齿纹支承钉的突出优点是定位面间摩型齿纹支承钉的突出优点是定位面间摩 擦力大，可阻碍工件移动，加强定位稳定性；擦力大，可阻碍工件移动，加强定位稳定性； 缺点是齿纹槽中易积屑，一般常用于粗糙表面缺点是齿纹槽中易积屑，一般常用于粗糙表面 的侧面定位。的侧面定位。 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 图图1.22 衬套的应用衬套的应用 1衬套；衬套；2支承钉；支承钉；3夹具体夹具体 支承钉磨支承钉磨 损后，如需要损后，如需要

33、更换则应在夹更换则应在夹 具体与支承钉具体与支承钉 之间加衬套，之间加衬套， 如图如图1.22所示。所示。 衬套内孔与支衬套内孔与支 承钉采用承钉采用H7/js6 过渡配合。过渡配合。 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 图图1.23 支承板支承板(JB/T8029.11999) 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 图图1.24 其他定位方法和元件其他定位方法和元件 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 （2 2）可调支承）可调支承 在工件定位过程中，支承钉的高度需要调整时，在工件定位过程中，支承钉的高度需要调整时， 则可采用图则可采用图1.251.25

34、所示的调节支承所示的调节支承(JB/T8026.4 1999)。 可调支承适用于工件以粗基准面定位或定位基可调支承适用于工件以粗基准面定位或定位基 面的形状复杂（如成型面、台阶面等），以及面的形状复杂（如成型面、台阶面等），以及 各批毛坯的尺寸、形状变化较大时的情况。各批毛坯的尺寸、形状变化较大时的情况。 每个工件调整一次或每批工件调整一次。每个工件调整一次或每批工件调整一次。 注意：调好后应锁紧。注意：调好后应锁紧。 图图1.25 可调节支承可调节支承(JB/T 8026.41999) 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 在可调在可调夹具上加工形状相同而尺寸不等的工件时，用调节

35、支承夹具上加工形状相同而尺寸不等的工件时，用调节支承 工件以粗基准面定位，毛坯的尺寸形状变化较大时工件以粗基准面定位，毛坯的尺寸形状变化较大时 图图1.26 调节支承的应用调节支承的应用 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 （3 3）自位支承）自位支承( (浮动支承浮动支承) ) 在工件定位过程中，能自动调整位置的支承在工件定位过程中，能自动调整位置的支承 称为自位支承，或称浮动支承。称为自位支承，或称浮动支承。 特点：特点： u支承点的位置能随着工件定位基面位置的变动支承点的位置能随着工件定位基面位置的变动 而自动调整，定位基面压下其中一点，其余点而自动调整，定位基面压下其中一

36、点，其余点 便上升，直至各点均与工件接触。接触点数的便上升，直至各点均与工件接触。接触点数的 增加，提高了工件装夹刚度和稳定性，但其作增加，提高了工件装夹刚度和稳定性，但其作 用相当于一个固定支承，只限制了工件的一个用相当于一个固定支承，只限制了工件的一个 自由度。自由度。 u适用于工件以毛坯面定位或定位刚性较差的场适用于工件以毛坯面定位或定位刚性较差的场 合。合。 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 图图1.27 自位支承自位支承 图图1.28 自位支承的自位支承的 应用应用 1、2浮动支承浮动支承 1.2.3 1.2.3 定位

37、元件设计定位元件设计 2)2)辅助支承辅助支承 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。定位作用。 工件以内孔及端面定位钻右工件以内孔及端面定位钻右 端小孔。若右端不设支承，工件端小孔。若右端不设支承，工件 装夹后，右臂为一悬臂，刚性差。装夹后，右臂为一悬臂，刚性差。 若在若在 A 点设置固定支承则属过定点设置固定支承则属过定 位，有可能破坏左端定位。在这位，有可能破坏左端定位。在这 种情况下，宜在右端设置辅助支种情况下，宜在右端设置辅助支 承。工件定位时，辅助支承是浮承。工件定位时，辅助支承是浮 动的（或可调的），待工件夹紧动的（或

38、可调的），待工件夹紧 后再把辅助支承固定下来，以承后再把辅助支承固定下来，以承 受切削力。受切削力。 图图1.29 辅助支承的应用辅助支承的应用 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 图图1.30 辅助支承辅助支承 l弹簧；弹簧；2滑柱；滑柱；3顶柱；顶柱；4手轮；手轮；5斜楔；斜楔；6 滑销滑销 图图1.31 推引式辅助支承在铣床夹具中的应用推引式辅助支承在铣床夹具中的应用 1支承；支承；2支承钉；支承钉；3压板；压板；4辅助支承；辅助支承；5手柄手柄 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 2. 2. 工件以圆柱孔定位工件以圆柱孔定位 工件以圆柱孔为定位基面时，常用圆

39、柱体和圆锥工件以圆柱孔为定位基面时，常用圆柱体和圆锥 体作为定位元件。体作为定位元件。 1 1）定位销）定位销 短圆柱销可限制两个自由度，而长圆柱销可限制短圆柱销可限制两个自由度，而长圆柱销可限制 四个自由度。从结构上看，定位销一般可分为固四个自由度。从结构上看，定位销一般可分为固 定式和可换式两种（如定式和可换式两种（如图图1.32所示）所示）。固定式定。固定式定 位销是直接用过盈配合装在夹具体上使用的。位销是直接用过盈配合装在夹具体上使用的。 图图1.32 定位销定位销 图图1.33 定位插销定位插销(GB/T 220591) 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 2) 2)

40、定位轴定位轴 通常定位轴为专用结构，其主要定位面可限通常定位轴为专用结构，其主要定位面可限 制工件的制工件的4 4个自由度，若再设置防转支承等，即可个自由度，若再设置防转支承等，即可 实现完全定位。实现完全定位。 图图1.341.34所示为钻模所用的定位轴。定心部分所示为钻模所用的定位轴。定心部分2 2 与夹具体与夹具体1 1联接部分有多种结构。联接部分有多种结构。 图图1.35(a)1.35(a)所示为采用骑缝螺钉紧固联接；所示为采用骑缝螺钉紧固联接； 图图1.35(b)1.35(b)所示为用六角螺钉紧固联接的结构，所示为用六角螺钉紧固联接的结构， 其具有较高的强度；其具有较高的强度； 图图

41、1.35(c)1.35(c)所示的定位轴由圆柱销承受扭矩，所示的定位轴由圆柱销承受扭矩， 并且便于维修。并且便于维修。 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 图图1.34 钻模所用定位轴钻模所用定位轴 1与夹具体联接部分；与夹具体联接部分； 2定心部分；定心部分；3引导部引导部 分；分；4夹紧部分；夹紧部分；5排排 屑槽屑槽 图图1.35 定位轴联接部分的设计定位轴联接部分的设计 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 3) 圆柱心轴圆柱心轴 心轴可以做心轴可以做 为一个单独的夹为一个单独的夹 具，广泛应用于具，广泛应用于 车、铣、磨床上车、铣、磨床上 加工套筒及盘类加工

42、套筒及盘类 零件。心轴在定零件。心轴在定 位过程中一般限位过程中一般限 制工件四个自由制工件四个自由 度。度。 图图1.36 圆柱心轴圆柱心轴 1引导部分；引导部分；2工作部分；工作部分；3传动部分传动部分 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 u间隙配合心轴间隙配合心轴 ：公差：公差h6,g6,f7h6,g6,f7， 结构简单，结构简单， 定心精度低，常孔和端面组合定位；定心精度低，常孔和端面组合定位； u过盈配合芯轴过盈配合芯轴 ：制造简单，定位准确，装：制造简单，定位准确，装 卸工件不便，易损坏工件定位孔；卸工件不便，易损坏工件定位孔； u花键心轴：用于加工以花键孔定位的工件

43、。花键心轴：用于加工以花键孔定位的工件。 u可涨心轴：适用于批量不大、定心精度要求可涨心轴：适用于批量不大、定心精度要求 高的较小工件。高的较小工件。 图图1.37 心轴在机床上的常用安装方式心轴在机床上的常用安装方式 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 4) 4) 圆锥销圆锥销 圆锥销一般只圆锥销一般只 能限制工件的三能限制工件的三 个移动自由度。个移动自由度。 工件在单个圆锥工件在单个圆锥 销上容易倾斜，销上容易倾斜， 为此，圆锥销一为此，圆锥销一 般与其它定位元般与其它定位元 件组合适用。件组合适用。 图图1.38 1.38 圆锥销定位圆锥销定位 1.2.3 1.2.3 定

44、位元件设计定位元件设计 图图1.39 1.39 圆锥销组合定位圆锥销组合定位 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 5) 锥度心轴锥度心轴(GB/T 12875-1991) 图图1.40 1.40 锥度心轴锥度心轴 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 锥度心轴锥度心轴定位的定心精度较高，可达定位的定心精度较高，可达 0.010.02mm0.010.02mm，但工件的轴向位移较大，但工件的轴向位移较大， 适用于工件定位孔精度不低于适用于工件定位孔精度不低于IT7IT7的精

45、车的精车 和磨削加工，但加工端面较为困难。和磨削加工，但加工端面较为困难。 锥度心轴锥度心轴具体结构与心轴尺寸设计可参阅具体结构与心轴尺寸设计可参阅 相关标准手册。相关标准手册。 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 3. 3. 工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位 工件以外圆柱面作为定位基面时，最常用工件以外圆柱面作为定位基面时，最常用 的定位元件有的定位元件有V V形块、定位套和半圆套。形块、定位套和半圆套。 1 1）V V形块形块 工件以外圆柱面在工件以外圆柱面在V V型块上定位的突出优型块上定位的突出优 点是点是对中性好对中性好，即工件上定位用的外圆柱面轴，即工件上定位用的

46、外圆柱面轴 线始终处在线始终处在V V型块两斜面的对称面上，且不受型块两斜面的对称面上，且不受 定位基准直径误差的影响。定位基准直径误差的影响。 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 图图1.41 V1.41 V形块形块 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 uV V形块用于较短的精基准定位，一般限制工件形块用于较短的精基准定位，一般限制工件 两个自由度。两个自由度。 uV V形块用于较长的未加工过的定位基准，一般形块用于较长的未加工过的定位基准，一般 限制工件四个自由度。限制工件四个自由度。 u如果定位元件直径于长度较大，则如果定位元件直径于长度较大，则V V型块可不

47、型块可不 用整体钢件、而采用铸铁底座镶淬火钢片。用整体钢件、而采用铸铁底座镶淬火钢片。 uV V形块有固定式也有活动式。活动形块有固定式也有活动式。活动V V形块限制形块限制 工件一个转动自由度，其沿工件一个转动自由度，其沿V V形块对称面方向形块对称面方向 的移动可以补偿工件因毛坯尺寸变化而对定的移动可以补偿工件因毛坯尺寸变化而对定 位的影响，同时兼有夹紧的作用。位的影响，同时兼有夹紧的作用。 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 V V形块上两斜面形块上两斜面 间的夹角间的夹角 ，一般选，一般选 用用6060、9090和和 120120，以，以9090应用最应用最 广。广。 其

48、中，其中，90V90V形块形块 (JB/T 8018.1(JB/T 8018.11999)1999) 的典型结构和尺寸均的典型结构和尺寸均 已标准化。设计非标已标准化。设计非标 准准V V形块时，可参考形块时，可参考 图图1.421.42所示的有关尺所示的有关尺 寸进行计算。寸进行计算。 图图1.42 V1.42 V形块结构尺寸形块结构尺寸 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 图图1.43 1.43 活动活动V V形块与固定形块与固定V V形块形块 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 2 2）定位套）定位套 u用定位套定位时内孔轴线是限位基准用定位套定位时内孔轴线是

49、限位基准, ,内孔内孔 面是限位基面面是限位基面 u短定位套限制工件短定位套限制工件2 2个自由度个自由度 u长定位套限制工件长定位套限制工件4 4个自由度个自由度 u定位套结构简单，容易制造，定心精度不定位套结构简单，容易制造，定心精度不 高，适用于精定位基面。为了限制工件沿高，适用于精定位基面。为了限制工件沿 轴向的自由度，常与端面联合定位。轴向的自由度，常与端面联合定位。 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 图图1.44 1.44 常用定位套常用定位套 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 3 3）半圆套）半圆套 主要用于大型轴类工件及不便轴向装夹的工件主要用于

50、大型轴类工件及不便轴向装夹的工件 定位。下面的半圆套是定位元件，上面的半圆套定位。下面的半圆套是定位元件，上面的半圆套 起夹紧作用。半圆套的最小内径应取工件定位基起夹紧作用。半圆套的最小内径应取工件定位基 面的最大直径。面的最大直径。 图图1.45 1.45 半圆套定位装置半圆套定位装置 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 4 4）圆锥套）圆锥套 工件以圆柱面的端部在外拨顶尖的锥孔中定位，工件以圆柱面的端部在外拨顶尖的锥孔中定位， 锥孔中有齿纹，以便带动工件旋转。顶尖体的锥锥孔中有齿纹，以便带动工件旋转。顶尖体的锥 柄部分插入机床主轴孔中。柄部分插入机床主轴孔中。 图图1.46

51、1.46 工件在外拨顶尖锥孔中的定位工件在外拨顶尖锥孔中的定位 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 4. 4. 工件以特殊表面定位工件以特殊表面定位 1) 工件以导轨面定工件以导轨面定 位位 图图1.47所示是所示是3 种燕尾形导轨定位种燕尾形导轨定位 的形式。的形式。 图图1.47 1.47 燕尾形导轨的定位燕尾形导轨的定位 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 2) 2) 工件以齿形表面工件以齿形表面 定位定位 图图1.481.48所示为用所示为用 齿形表面定位的例齿形表面定位的例 子。定位元件是三子。定位元件是三 个滚柱。个滚柱。 图图1.48 1.48 齿形表

52、面定位齿形表面定位 1- 1-定心盘；定心盘； 2- 2-卡爪；卡爪； 3- 3-滚柱；滚柱； 4- 4-齿轮齿轮 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 图图1.49 1.49 计算滚柱直径计算滚柱直径d d和外公切圆直径和外公切圆直径D D的简图的简图 1.2.3 1.2.3 定位元件设计定位元件设计 3) 3) 工件以其他特殊表面定位工件以其他特殊表面定位 图图1.50 1.50 其他特殊表面的定位其他特殊表面的定位 1 1心轴体；心轴体；2 2压环；压环； 3 3夹紧螺母；夹紧螺母；4 4键键 1.2.4 1.2.4 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 1. 1. 定位

53、误差及其产生的原因定位误差及其产生的原因 1) 1) 定位误差的定义定位误差的定义 一批工件逐个在夹具上定位时，由于工一批工件逐个在夹具上定位时，由于工 件及定位元件存在公差件及定位元件存在公差, ,使各个工件在夹具上使各个工件在夹具上 所占据的位置不可能完全一致，以致使加工所占据的位置不可能完全一致，以致使加工 后各工件的加工尺寸存在误差，这种因工件后各工件的加工尺寸存在误差，这种因工件 定位而产生的工序基准在工序尺寸上的最大定位而产生的工序基准在工序尺寸上的最大 变动量，称为变动量，称为定位误差定位误差，用，用 D D表示。表示。 1.2 1.2 基基 础础 知知 识识 1.2.4 1.2

54、.4 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 2) 2) 定位误差产生的原因定位误差产生的原因 造成定位误差的原因有两个：造成定位误差的原因有两个： 一个是由于定位基准与设计基准不重合，产一个是由于定位基准与设计基准不重合，产 生的误差称为基准不重合误差生的误差称为基准不重合误差 B B ； 二是由于定位副制造误差而引起定位基准的二是由于定位副制造误差而引起定位基准的 位移位移( (即定位基准与限位基准不重合即定位基准与限位基准不重合) )，称为基准，称为基准 位移误差位移误差 Y Y 。 定位误差发生在按定位误差发生在按调整法调整法加工一批工件时，加工一批工件时， 如果逐个按试切法加工不存

55、在定位误差。如果逐个按试切法加工不存在定位误差。 1.2.4 1.2.4 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 （1 1）基准不重合误差）基准不重合误差 B B 当定位基准与设计基准不重合时便产生当定位基准与设计基准不重合时便产生 基准不重合误差。因此选择定位基准时应基准不重合误差。因此选择定位基准时应 尽量与设计基准相重合。当被加工工件的尽量与设计基准相重合。当被加工工件的 工艺过程确定以后，各工序的工序尺寸也工艺过程确定以后，各工序的工序尺寸也 就随之而定，此时在就随之而定，此时在工艺文件上，设计基工艺文件上，设计基 准便转化为工序基准。准便转化为工序基准。 1.2.4 1.2.4 定

56、位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 设计夹具时，应当使定位基准与工序基设计夹具时，应当使定位基准与工序基 准重合。当定位基准与工序基准不重合时，准重合。当定位基准与工序基准不重合时， 即产生即产生基准不重合误差基准不重合误差，其，其大小等于定位基大小等于定位基 准与工序基准之间尺寸的公差在加工尺寸方准与工序基准之间尺寸的公差在加工尺寸方 向上的投影向上的投影，用，用 B B表示。表示。 工序基准与定位基准之间的尺寸就称为工序基准与定位基准之间的尺寸就称为 定位尺寸定位尺寸。 1.2.4 1.2.4 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 B B=A=Amaxmax- -A Aminmin

57、=S Smaxmax-S -Sminmin=ss 当定位基准的变动方向与加工方向不一致当定位基准的变动方向与加工方向不一致, ,存在存在 一个夹角一个夹角时时 B B=ssCOSCOS 图图1.51 1.51 基准不重合误差基准不重合误差 B B 1.2.4 1.2.4 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 （2 2）基准位移误差）基准位移误差 Y Y 工件在夹具中定位时，由于工件定位基工件在夹具中定位时，由于工件定位基 面与夹具上定位元件限位基面的制造公差和面与夹具上定位元件限位基面的制造公差和 最小配合间隙的影响，使定位基准在加工方最小配合间隙的影响，使定位基准在加工方 向上产生位移向

58、上产生位移, ,从而使各个工件的位置不一致，从而使各个工件的位置不一致， 给加工尺寸造成的误差称为基准位移误差，给加工尺寸造成的误差称为基准位移误差， 用用 Y Y表示。表示。 1.2.4 1.2.4 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 图图1.52(a)1.52(a)所示是在圆柱面上铣槽的工序简图，加工尺寸所示是在圆柱面上铣槽的工序简图，加工尺寸 为为A A和和B B。图。图1.52(b)1.52(b)所示是加工示意图，工件以内孔所示是加工示意图，工件以内孔D D在圆在圆 柱心轴柱心轴( (直径为直径为d d0)0)上定位；上定位；OO是心轴轴心，即限位基准；是心轴轴心，即限位基准；C

59、 C 是对刀尺寸。是对刀尺寸。 图图1.52 1.52 基准位移误差基准位移误差 1.2.4 1.2.4 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 2. 2. 定位误差的常用计算方法定位误差的常用计算方法 1 1）合成法）合成法 定位误差由基准不重合误差与基准位移误差两项组定位误差由基准不重合误差与基准位移误差两项组 合而成。计算时，先分别算出合而成。计算时，先分别算出 B B和和 Y Y，然后将两者组，然后将两者组 合而成合而成 D D。 组合方法为：组合方法为： 如果工序基准不在定位基面上：如果工序基准不在定位基面上： D =D = Y + Y + B B 如果工序基准在定位基面上：如果工

60、序基准在定位基面上： D = D = Y Y B B 式中式中“+”+”、“-”-”号的确定方法如下：号的确定方法如下： （1 1）分析定位基面尺寸由小变大（或由大变小）时，定）分析定位基面尺寸由小变大（或由大变小）时，定 位基准的变动方向。位基准的变动方向。 （2 2）当定位基面尺寸作同样变化时，设定位基准的位置）当定位基面尺寸作同样变化时，设定位基准的位置 不变动，分析工序基准的变动方向。不变动，分析工序基准的变动方向。 （3 3）两者的变动方向相同时，取）两者的变动方向相同时，取“+”+”号，两者的变动号，两者的变动 方向相反时，取方向相反时，取“-”-”号。号。 1.2.4 1.2.4