机械制造装备典型定位元件

1、定位元件的设计应满足下列要求：定位元件的设计应满足下列要求：要有与工件相适应的精度；要有与工件相适应的精度；要有足够的刚度，不允许受力后发生变形；要有足够的刚度，不允许受力后发生变形；要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多采用低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为采用低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为585862HRC62HRC。二.典型的定位方式和定位元件及装置典型定位方式有：工件以典型定位方式有：工件以平面定位、孔定位、平面定位、孔定位、外圆定位、组合表面定位。外圆定位、组合表面定位。（一）工件以平面定位（一）工件以平面定位 P280P280概念概念：

2、在机械加工中，利用工件上的一个或几个：在机械加工中，利用工件上的一个或几个平面作为定位基面来定位工件的方式，称为平面平面作为定位基面来定位工件的方式，称为平面定位。定位。 定位元件定位元件：支承钉和支承板（支承钉和支承板（固定支承）、固定支承）、可调支承和自位支承、辅助支可调支承和自位支承、辅助支承承。1.1.支承钉和支承板（固定支承）支承钉和支承板（固定支承） 固定支承钉 P279图510平头支承钉 A型圆头支承钉 B型圆头支承钉 C型支承板图510 固定支承板多用于工件上已加工表面的定位，有时可用一块支承板代替两个支承钉。左图A型结构简单，但埋头螺钉处易堆积切屑，故用于工件侧面或顶面定位。

3、而右图B型支承板可克服这一缺点，主要用于工件的底面定位。 A型B型2.2.可调支承和可调支承和自位支承自位支承 P282P282图图5 51111 可调支承是顶端位置可在一定高度范围内调整的支承。多用于未加工可调支承是顶端位置可在一定高度范围内调整的支承。多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差，一般每批毛坯调整一次。平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差，一般每批毛坯调整一次。 球头毛坯尺寸、形状变化较大时采用自位锥头侧面可调支承用途举例：可调支承用途举例：毛坯精度不高，而又以粗基准毛坯精度不高，而又以粗基准定位时。定位时。 如下图箱体零件，如下图箱体零件， H有有H差，当

4、工第一道工差，当工第一道工序以示下面定位加工上平面，第二道工序再以上面序以示下面定位加工上平面，第二道工序再以上面定位加工孔，出现量不均，若第一道工用可调支承定位加工孔，出现量不均，若第一道工用可调支承定位，保定位，保H有足够精度，再加孔时，余量均匀。有足够精度，再加孔时，余量均匀。自位支承 P282图512 支承本身的位置在定位过程中，能自动适应工件定位基准面位置变化的一类支承。自位支承能增加与工件定位面的接触点数目，使单位面积压力减小，故多用于刚度不足的毛坯表面或不连续的平面的定位。3.3.辅助支承辅助支承 P282P282图图5 51313 在生产中，有时为了提高工件的在生产中，有时为了

5、提高工件的刚度和定位刚度和定位稳定性稳定性，常采用辅助支承。如图所示阶梯零件，常采用辅助支承。如图所示阶梯零件，当用平面当用平面1 1定位铣平面定位铣平面2 2时，于工件右部底面增设时，于工件右部底面增设辅助支承辅助支承3 3，可避免加工过程中工件的变形。，可避免加工过程中工件的变形。作用 P280图513辅助支承的类型简单的辅助支承带自所的辅助支承自动调位的辅助支承支承螺母弹簧从功能上讲：可调支承起定位作用，辅助支承不起定位作用，起预定位、提高稳定性、增加刚性的作用。从操作上讲，可调支承先调整，后定位，最先调整，后定位，最后夹紧；后夹紧；辅助支承是先定位，夹紧工件，最定位，夹紧工件，最后调整

6、后调整辅助支承。（二）工件以圆孔定位（二）工件以圆孔定位 有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以孔作为定位基准，此时采用的定位元件有定孔作为定位基准，此时采用的定位元件有定位销、定位心轴等。位销、定位心轴等。 1. 心轴定位 心轴定心精度高，但装卸费时，有时易损伤工件孔，多用于定心精度要求高的情况。定位时，工件楔紧在心轴上，多用于车或磨同轴度要求高的盘类零件，锥度太小的心轴实际上起不到定位的作用（轴向）。 定位销头部应做出倒角或圆角，以便于装入工件定位孔。主要用于直径小于50mm的中小孔定位。 2.定位销（1）圆柱销(a)、（、（b）、（）、（c）图固定式定位销，

7、中批量以）图固定式定位销，中批量以下生产用；下生产用；可换式定位销，大批量以上生产用。可换式定位销，大批量以上生产用。(2)(2)锥销锥销常用于工件孔端的定位可限制工件三个自常用于工件孔端的定位可限制工件三个自由度由度 （三）工件以外圆柱面定位（三）工件以外圆柱面定位 P283P283 工件以外圆柱面定位在生产中是常见工件以外圆柱面定位在生产中是常见的，如轴套类零件等。常用的定位元件有的，如轴套类零件等。常用的定位元件有V V形块、定位套、半圆定位座。形块、定位套、半圆定位座。 (1)(1)定心定位定心定位 半圆孔定位座半圆孔定位座将同一圆周面的孔分成两半圆，下半圆部分装在夹具体上，起定位作用

8、，上半圆部分装在可卸式或铰链式盖上，起夹紧作用，半圆孔定位座适用于大型轴类工件的定位。 外圆定心夹紧机构外圆定心夹紧机构 在实现定心的同时，能将工件夹紧的机构，称为定心夹紧机构，如三爪自定心卡盘、弹簧夹头等。 弹簧夹头的速度是有弹性的，如果工件尺寸是一致的，弹簧夹头的速度会更快。如果工件尺寸的变化大，可能需要采用卡爪卡盘以适应尺寸范围宽的加工工件。定位套筒定位套筒定位套筒装在夹具体上，用以支承外圆表面，起定位作用。定位元件结构简单，但定心精度不高，当工件外圆与定位孔配合较松时，还易使工件偏斜，因而，常采用套筒内孔与端面一起定位，以减少偏斜。若工件端面较大，为避免过定位，定位孔应做短些。 (2)

9、V(2)V形块形块V V形块是用得最广泛的外圆表面定位元件。形块是用得最广泛的外圆表面定位元件。在在V V形块上定位时，工件具有自动对中作用。形块上定位时，工件具有自动对中作用。 D标准心轴直径，即工件定位用外圆直径 (mm);HV形块高度(mm);NV形块的开口尺寸 (mm);T对标准心轴而言，V形块的标准高度，V形块两工作平面间的夹角。设计V形块时T值的计算： 在实际生产中也常采用许多V形块的代用元件。它们的形状与V形块毫不相干，但所起作用却相同。（四）工件以组合表面定位（四）工件以组合表面定位 P285P285 实际加工过程中，工件往往是以几个表面同实际加工过程中，工件往往是以几个表面同

10、时定位的，称为时定位的，称为“组合表面定位组合表面定位”。(工件以两个及以上定位基准的定位工件以两个及以上定位基准的定位) 1.1.一个平面和二个与其垂直的孔一个平面和二个与其垂直的孔的组合，在箱体、连杆、盖板等的组合，在箱体、连杆、盖板等类零件加工中，常采用这种组合类零件加工中，常采用这种组合定位，俗称定位，俗称“一面二孔一面二孔”定位。定位。(会出现会出现定位干涉定位干涉问题问题) “一面两销”的两圆柱销重复限制了沿方向的移动自由度，属于过定位。由于工件上两孔的孔心距和夹具上两销的销心距均会有误差，因而会出现上图所示的相互干涉现象。 解决解决“一面两孔一面两孔”的定位干涉问题的途径：的定位

11、干涉问题的途径：(1)(1)减小一个销的直径；减小一个销的直径；(2)(2)将一个销做成削边销。将一个销做成削边销。 2.2.一个平面和二个与其垂直的外圆柱面的组合一个平面和二个与其垂直的外圆柱面的组合 工件在垂直平面定位后，再将工件左端用圆孔或V形块定位，工件右端外圆所用的V形块必须做成浮动结构，使其只能限制工件一个自由度，否则就会出现过定位。 3.3.一个孔和一个平行于孔中心线的平面的组合一个孔和一个平行于孔中心线的平面的组合 图中所示两个零件，均需以大孔及底面定位，加工两小孔。视其加工尺寸要求的不同，图a零件选用图定位方案，图b零件选用图d定位方案，均能避免过定位，并保证工件要求。 4.

12、4.两顶尖组合两顶尖组合 以上讲了六点定位原理、限制各自由度的约束点所使用的各种定位元件、完全定位、不完全定位、欠定位、过定位。如果工件加工时所需要限制的自由度已经被限制，那么这种定位方案是否一定可行？(1)组合定位中各定位元件限制自由度分析组合定位中各定位元件限制自由度分析 判断准则判断准则定位元件单个定位时，限制转动自由度的作用在组合定定位元件单个定位时，限制转动自由度的作用在组合定位中不变；位中不变；组合定位中各定位元件单个定位时限制的移动自由度，组合定位中各定位元件单个定位时限制的移动自由度，相互间若无重复，则在组合定位中该元件限制该移动自由相互间若无重复，则在组合定位中该元件限制该移

13、动自由度的作用不变；若有重复，其限制自由度的作用要重新分度的作用不变；若有重复，其限制自由度的作用要重新分析判断，方法如下：析判断，方法如下：5.组合定位中各定位元件限制自由度分析组合定位中各定位元件限制自由度分析 1)在重复限制移动自由度的元件中，按各元件实在重复限制移动自由度的元件中，按各元件实际参与定位的先后顺序，分首参和次参定位元件，际参与定位的先后顺序，分首参和次参定位元件，若实际分不出，可假设；若实际分不出，可假设；2)首参定位元件限制移动自由度的作用不变；首参定位元件限制移动自由度的作用不变；3)让次参定位元件相对首参定位元件在重复限制让次参定位元件相对首参定位元件在重复限制移动

14、自由度的方向上移动，引起工件的动向就是移动自由度的方向上移动，引起工件的动向就是次参定位元件限制的自由度。次参定位元件限制的自由度。 应用举例应用举例 例例1 如图如图2.28工件以两孔一面在两销一面上定位，工件以两孔一面在两销一面上定位，分析各元件限制的自由度。分析各元件限制的自由度。 图图2.28 两销一面两销一面 单个定位时：支承平面：限制了： xyz圆柱销1：限制了： xy圆柱销2：限制了： xy 重复限制 ，分析知 xy实际参与定位先后分不出， 假设1首参，限制：xyxz综合结果：限制了： 且 重复限制。 xxyyzzx2次参， 限制了图2.29 三个V形块组合定位分析 例例3：如图

15、：如图2.29工件以外圆柱在工件以外圆柱在3个个短短V形块上定位，分析各元件限制形块上定位，分析各元件限制的自由度。的自由度。 单个定位时： V1 限制了： xz V2 限制了： xz V3 限制了： yz两次重复限制，两次重复限制， 叁次重复限制，叁次重复限制，按上准则分析，实际按上准则分析，实际V1、V2较较V3先先参与，参与，V1、V2参与分不出先后，假参与分不出先后，假设设为首参限制了为首参限制了 ，V2次参次参限制了限制了 ；V3最后限制了最后限制了 。xzxzyyxz例2：如图2.30工件以内孔面、平面在圆柱销、支承平面上定位，分析各元件限制的自由 单个定位时： 平面限制了： 销限

16、制了： 综合限制了 xxyyz且 重复限制 xyzxxyy xy例4：如图2.31工件以两顶尖孔在两顶尖上定位，分析各元件限制的自由度。 图2.31 两顶尖组合定位分析 单个定位时：固 定 顶 尖 1 限 制 了 ： 均 两 次 重 复 限 制 ， 按 上 准 则 分析， 固定顶尖为首参，限制了： ； 后定顶尖为次参限制了：。 活动顶尖2限制了： zyxyzzyxyzzy例5 如图2.32工件以外圆柱在两V形块上定位，分析各元件限制的自由度。 图2.32 V形块组合定位分析右V1、左V2 单个定位时：限制了： 两次重复限制，首参限制了 ； 次参限制了； 限制了： 结果 仍重复限制。1Vxyy1

17、Vxy2Vy2Vyy6、组合定位中重复定位现象的消除方法 如下2.33图使定位元件沿某一坐标轴可移动，来消除其限制沿该坐标轴移动方向自由度的作用。 如下2.34图采用自位支承结构，消除定位元件限制绕某个(或两个)坐标轴转动方向的自由度的作用。 改变定位元件的结构，消除重复限制自由度的改变定位元件的结构，消除重复限制自由度的支承，把圆柱销改为削边销就是典型的例子。支承，把圆柱销改为削边销就是典型的例子。提高定位基准之间、定位元之间的位置精度，提高定位基准之间、定位元之间的位置精度，避免重复定位的干涉。避免重复定位的干涉。 习题习题分析下面各定位元件都限制了哪几个自由度分析下面各定位元件都限制了哪几个自由度1两支承板：两支承板： 两支承钉：两支承钉： 菱形销：菱形销：2三爪三爪1： 中心架中心架2： 3固定顶尖固定顶尖1： 活动顶尖活动顶尖2： 中心架中心架3：4浮动长浮动长V形块：形块： 活动锥坑：活动锥坑：5长心轴：长心轴： 支承钉：支承钉： 浮动双支