機(jī)械制造裝備典型定位元件

定位元件的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足下列要求：⑴要有與工件相適應(yīng)的精度；⑵要有足夠的剛度，不允許受力后發(fā)生變形；⑶要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多采用低碳鋼滲碳淬火或中碳鋼淬火，硬度為58－62HRC。二.典型的定位方式和定位元件及裝置典型定位方式有：工件以平面定位、孔定位、外圓定位、組合表面定位。（一）工件以平面定位P280概念：在機(jī)械加工中，利用工件上的一個(gè)或幾個(gè)平面作為定位基面來(lái)定位工件的方式，稱(chēng)為平面定位。定位元件：支承釘和支承板（固定支承）、可調(diào)支承和自位支承、輔助支承。1.支承釘和支承板（固定支承）固定支承釘P279圖5－10平頭支承釘A型圓頭支承釘B型圓頭支承釘C型支承板圖5－10固定支承板多用于工件上已加工表面的定位，有時(shí)可用一塊支承板代替兩個(gè)支承釘。左圖A型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但埋頭螺釘處易堆積切屑，故用于工件側(cè)面或頂面定位。而右圖B型支承板可克服這一缺點(diǎn)，主要用于工件的底面定位。

A型B型2.可調(diào)支承和自位支承

P282圖5－11

可調(diào)支承是頂端位置可在一定高度范圍內(nèi)調(diào)整的支承。多用于未加工平面的定位，以調(diào)節(jié)和補(bǔ)償各批毛坯尺寸的誤差，一般每批毛坯調(diào)整一次。球頭毛坯尺寸、形狀變化較大時(shí)采用自位錐頭側(cè)面可調(diào)支承用途舉例：毛坯精度不高，而又以粗基準(zhǔn)定位時(shí)。如下圖箱體零件，H有△H差，當(dāng)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定位加工孔，出現(xiàn)量不均，若第一道工用可調(diào)支承定位，保H有足夠精度，再加孔時(shí)，余量均勻。自位支承

P282圖5－12

支承本身的位置在定位過(guò)程中，能自動(dòng)適應(yīng)工件定位基準(zhǔn)面位置變化的一類(lèi)支承。自位支承能增加與工件定位面的接觸點(diǎn)數(shù)目，使單位面積壓力減小，故多用于剛度不足的毛坯表面或不連續(xù)的平面的定位。3.輔助支承

P282圖5－13

在生產(chǎn)中，有時(shí)為了提高工件的剛度和定位穩(wěn)定性，常采用輔助支承。如圖所示階梯零件，當(dāng)用平面1定位銑平面2時(shí)，于工件右部底面增設(shè)輔助支承3，可避免加工過(guò)程中工件的變形。作用P280圖5－13輔助支承的類(lèi)型簡(jiǎn)單的輔助支承帶自所的輔助支承自動(dòng)調(diào)位的輔助支承支承螺母彈簧從功能上講：可調(diào)支承起定位作用，輔助支承不起定位作用，起預(yù)定位、提高穩(wěn)定性、增加剛性的作用。從操作上講，可調(diào)支承先調(diào)整，后定位，最后夾緊；輔助支承是先定位，夾緊工件，最后調(diào)整輔助支承。（二）工件以圓孔定位有些工件，如套筒、法蘭盤(pán)、撥叉等以孔作為定位基準(zhǔn)，此時(shí)采用的定位元件有定位銷(xiāo)、定位心軸等。1.心軸定位心軸定心精度高，但裝卸費(fèi)時(shí)，有時(shí)易損傷工件孔，多用于定心精度要求高的情況。定位時(shí)，工件楔緊在心軸上，多用于車(chē)或磨同軸度要求高的盤(pán)類(lèi)零件，錐度太小的心軸實(shí)際上起不到定位的作用（軸向）。

定位銷(xiāo)頭部應(yīng)做出倒角或圓角，以便于裝入工件定位孔。主要用于直徑小于50mm的中小孔定位。

2.定位銷(xiāo)（1）圓柱銷(xiāo)(a)、（b）、（c）圖固定式定位銷(xiāo)，中批量以下生產(chǎn)用；可換式定位銷(xiāo)，大批量以上生產(chǎn)用。(2)錐銷(xiāo)常用于工件孔端的定位可限制工件三個(gè)自由度

（三）工件以外圓柱面定位P283

工件以外圓柱面定位在生產(chǎn)中是常見(jiàn)的，如軸套類(lèi)零件等。常用的定位元件有V形塊、定位套、半圓定位座。

(1)定心定位

半圓孔定位座

將同一圓周面的孔分成兩半圓，下半圓部分裝在夾具體上，起定位作用，上半圓部分裝在可卸式或鉸鏈?zhǔn)缴w上，起夾緊作用，半圓孔定位座適用于大型軸類(lèi)工件的定位。外圓定心夾緊機(jī)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)定心的同時(shí)，能將工件夾緊的機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為定心夾緊機(jī)構(gòu)，如三爪自定心卡盤(pán)、彈簧夾頭等。彈簧夾頭的速度是有彈性的，如果工件尺寸是一致的，彈簧夾頭的速度會(huì)更快。如果工件尺寸的變化大，可能需要采用卡爪卡盤(pán)以適應(yīng)尺寸范圍寬的加工工件。定位套筒定位套筒裝在夾具體上，用以支承外圓表面，起定位作用。定位元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但定心精度不高，當(dāng)工件外圓與定位孔配合較松時(shí)，還易使工件偏斜，因而，常采用套筒內(nèi)孔與端面一起定位，以減少偏斜。若工件端面較大，為避免過(guò)定位，定位孔應(yīng)做短些。

(2)V形塊V形塊是用得最廣泛的外圓表面定位元件。在V形塊上定位時(shí)，工件具有自動(dòng)對(duì)中作用。

D—標(biāo)準(zhǔn)心軸直徑，即工件定位用外圓直徑(mm);H—V形塊高度(mm);N—V形塊的開(kāi)口尺寸(mm);T—對(duì)標(biāo)準(zhǔn)心軸而言，V形塊的標(biāo)準(zhǔn)高度，α—V形塊兩工作平面間的夾角。設(shè)計(jì)V形塊時(shí)T值的計(jì)算：在實(shí)際生產(chǎn)中也常采用許多V形塊的代用元件。它們的形狀與V形塊毫不相干，但所起作用卻相同。（四）工件以組合表面定位

P285

實(shí)際加工過(guò)程中，工件往往是以幾個(gè)表面同時(shí)定位的，稱(chēng)為“組合表面定位”。(工件以?xún)蓚€(gè)及以上定位基準(zhǔn)的定位)

1.一個(gè)平面和二個(gè)與其垂直的孔的組合，在箱體、連桿、蓋板等類(lèi)零件加工中，常采用這種組合定位，俗稱(chēng)“一面二孔”定位。(會(huì)出現(xiàn)定位干涉問(wèn)題)“一面兩銷(xiāo)”的兩圓柱銷(xiāo)重復(fù)限制了沿ｘ方向的移動(dòng)自由度，屬于過(guò)定位。由于工件上兩孔的孔心距和夾具上兩銷(xiāo)的銷(xiāo)心距均會(huì)有誤差，因而會(huì)出現(xiàn)上圖所示的相互干涉現(xiàn)象。解決“一面兩孔”的定位干涉問(wèn)題的途徑：(1)減小一個(gè)銷(xiāo)的直徑；(2)將一個(gè)銷(xiāo)做成削邊銷(xiāo)。

2.一個(gè)平面和二個(gè)與其垂直的外圓柱面的組合

工件在垂直平面定位后，再將工件左端用圓孔或V形塊定位，工件右端外圓所用的V形塊必須做成浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，使其只能限制工件一個(gè)自由度，否則就會(huì)出現(xiàn)過(guò)定位。

3.一個(gè)孔和一個(gè)平行于孔中心線(xiàn)的平面的組合

圖中所示兩個(gè)零件，均需以大孔及底面定位，加工兩小孔。視其加工尺寸要求的不同，圖a零件選用圖ｃ定位方案，圖b零件選用圖d定位方案，均能避免過(guò)定位，并保證工件要求。

4.兩頂尖組合

以上講了六點(diǎn)定位原理、限制各自由度的約束點(diǎn)所使用的各種定位元件、完全定位、不完全定位、欠定位、過(guò)定位。如果工件加工時(shí)所需要限制的自由度已經(jīng)被限制，那么這種定位方案是否一定可行？(1)組合定位中各定位元件限制自由度分析⑴判斷準(zhǔn)則①定位元件單個(gè)定位時(shí)，限制轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的作用在組合定位中不變；②組合定位中各定位元件單個(gè)定位時(shí)限制的移動(dòng)自由度，相互間若無(wú)重復(fù)，則在組合定位中該元件限制該移動(dòng)自由度的作用不變；若有重復(fù)，其限制自由度的作用要重新分析判斷，方法如下：5.組合定位中各定位元件限制自由度分析

1)在重復(fù)限制移動(dòng)自由度的元件中，按各元件實(shí)際參與定位的先后順序，分首參和次參定位元件，若實(shí)際分不出，可假設(shè)；2)首參定位元件限制移動(dòng)自由度的作用不變；3)讓次參定位元件相對(duì)首參定位元件在重復(fù)限制移動(dòng)自由度的方向上移動(dòng)，引起工件的動(dòng)向就是次參定位元件限制的自由度。

⑵應(yīng)用舉例例1如圖2.28工件以?xún)煽滓幻嬖趦射N(xiāo)一面上定位，分析各元件限制的自由度。圖2.28兩銷(xiāo)一面單個(gè)定位時(shí)：支承平面：限制了：圓柱銷(xiāo)1：限制了：圓柱銷(xiāo)2：限制了：重復(fù)限制，分析知實(shí)際參與定位先后分不出，假設(shè)1首參，限制：｝綜合結(jié)果：限制了：且重復(fù)限制。2次參，限制了圖2.29三個(gè)V形塊組合定位分析例3：如圖2.29工件以外圓柱在3個(gè)短V形塊上定位，分析各元件限制的自由度。單個(gè)定位時(shí)：

V1

限制了：

V2

限制了：

V3

限制了：兩次重復(fù)限制，叁次重復(fù)限制，按上準(zhǔn)則分析，實(shí)際V1、V2較V3先參與，V1、V2參與分不出先后，假設(shè)Ｖ１為首參限制了，V2次參限制了；V3最后限制了。例2：如圖2.30工件以?xún)?nèi)孔面、平面在圓柱銷(xiāo)、支承平面上定位，分析各元件限制的自由單個(gè)定位時(shí)：平面限制了：銷(xiāo)限制了：｝綜合限制了且重復(fù)限制

例4：如圖2.31工件以?xún)身敿饪自趦身敿馍隙ㄎ?，分析各元件限制的自由度。圖2.31兩頂尖組合定位分析單個(gè)定位時(shí)：固定頂尖1限制了：均兩次重復(fù)限制，按上準(zhǔn)則分析，｝固定頂尖為首參，限制了：；后定頂尖為次參限制了：?；顒?dòng)頂尖2限制了：例5如圖2.32工件以外圓柱在兩V形塊上定位，分析各元件限制的自由度。圖2.32V形塊組合定位分析右－V1、左－V2單個(gè)定位時(shí)：限制了：兩次重復(fù)限制，首參限制了｝；次參限制了；限制了：結(jié)果仍重復(fù)限制。6、組合定位中重復(fù)定位現(xiàn)象的消除方法⑴如下2.33圖使定位元件沿某一坐標(biāo)軸可移動(dòng)，來(lái)消除其限制沿該坐標(biāo)軸移動(dòng)方向自由度的作用。⑵如下2.34圖采用自位支承結(jié)構(gòu)，消除定位元件限制繞某個(gè)(或兩個(gè))坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向的自由度的作用。⑶改變定位元件的結(jié)構(gòu)，消除重復(fù)限制自由度的支承，把圓柱銷(xiāo)改為削邊銷(xiāo)就是典型的例子。

⑷提高定位基準(zhǔn)之間、定位元之間的位置精度，避免重復(fù)定位的干涉。

習(xí)題

分析下面各定位元件都限制了哪幾個(gè)自由度1．兩支承板：

兩支承釘：

菱形銷(xiāo)：2．三爪1：

中心架2：

3．固定頂尖1：

活動(dòng)頂尖2：

中心架3：4．浮動(dòng)長(zhǎng)V形塊：

活動(dòng)錐坑：5．長(zhǎng)心軸：

支承釘：

浮動(dòng)雙支承：6．支承大平面：

活動(dòng)錐坑：

活動(dòng)短V形塊：7．固定