机械制造工艺学》第二版王先奎机械制造工艺学ch62定位误差.ppt

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1、第二节第二节 工件在夹具上的定位工件在夹具上的定位 工件在机床上的定位实际上包括工件在机床上的定位实际上包括:工件在夹具上的定位工件在夹具上的定位 夹具在机床上的定位夹具在机床上的定位一、常用定位方法与定位元件一、常用定位方法与定位元件1.工件以平面定位工件以平面定位 在机械加工中，对于箱体、床身、在机械加工中，对于箱体、床身、机座等零件，常选择平面作为定位基机座等零件，常选择平面作为定位基面实现工件以平面的定位元件有面实现工件以平面的定位元件有支承支承钉和支承板钉和支承板固定支承固定支承 属于固定支承的定位元件有支承钉和属于固定支承的定位元件有支承钉和支承板支承板可调支承可调支承 即支承的高

2、度尺寸在一定范围内可以即支承的高度尺寸在一定范围内可以进行调整进行调整自位支承（浮动支承）自位支承（浮动支承）自位支承是指支承本身自位支承是指支承本身的角向位置在工件定位过程中能的角向位置在工件定位过程中能随工件定位基随工件定位基面位置变化而自动与之适应面位置变化而自动与之适应。平面定位的主要形式是支承定位。平面定位的主要形式是支承定位。常用的元件如下常用的元件如下属于固定支承的定位元件有支承钉和支承板属于固定支承的定位元件有支承钉和支承板（1）固定支承）固定支承固定支承安装：固定支承安装：直接安装在夹具体的孔中，与孔的配合直接安装在夹具体的孔中，与孔的配合为：为：或或夹具体上承托支承头的夹具

3、体上承托支承头的表面应凸起表面应凸起，以，以便把各个凸出面一次加工成一个平面便把各个凸出面一次加工成一个平面夹具体采用夹具体采用通孔安装通孔安装固定支承固定支承平头支承采用平头支承采用安装后一次磨平安装后一次磨平的方法使的方法使支承钉定位平面在一个平面支承钉定位平面在一个平面支承的高度尺寸在一定范围内可以进行调整支承的高度尺寸在一定范围内可以进行调整（2）可调支承）可调支承自位支承是指支承本身的角向位置在工件定位过自位支承是指支承本身的角向位置在工件定位过程中能随工件定位基面位置变化而自动与之适应程中能随工件定位基面位置变化而自动与之适应（3）自位支承（浮动支承）自位支承（浮动支承）辅助支承是

4、在一夹具中对工件不起限制自由辅助支承是在一夹具中对工件不起限制自由度作用的支承。它主要用于提高工件的支承度作用的支承。它主要用于提高工件的支承刚性，防止工件因受力产生变形。刚性，防止工件因受力产生变形。辅助支承不改变工件在夹具中的位置辅助支承不改变工件在夹具中的位置当工件按定位元件定好位以后，再调节辅助当工件按定位元件定好位以后，再调节辅助支承的位置使其与工件接触支承的位置使其与工件接触每装卸工件一次，必须重新调节辅助支承每装卸工件一次，必须重新调节辅助支承（4）辅助支承）辅助支承 工件以圆柱孔定位通常属工件以圆柱孔定位通常属于定心定位（定位基准为孔的于定心定位（定位基准为孔的轴线），夹具上相

5、应的定位元轴线），夹具上相应的定位元件是各种件是各种心轴、定位销心轴、定位销2、工件以圆柱孔定位、工件以圆柱孔定位（1）心轴）心轴图图6-6 刚性心轴刚性心轴过盈配合心轴过盈配合心轴 间隙配合心轴间隙配合心轴小锥度心轴小锥度心轴另有弹性心轴等。另有弹性心轴等。工件在心轴上定位通常限制了除绕工件自工件在心轴上定位通常限制了除绕工件自身轴线转动和沿工件自身轴线移动以外的身轴线转动和沿工件自身轴线移动以外的4个自由度。个自由度。圆柱心轴中间的定位部分圆柱心轴中间的定位部分与工件孔用过盈配合与工件孔用过盈配合采用过盈心轴，装卸工件采用过盈心轴，装卸工件比较费时，但由于孔与轴比较费时，但由于孔与轴间无间

6、隙，间无间隙，基准位置误差基准位置误差为零为零，所以定心精度较高所以定心精度较高过盈配合圆柱心轴过盈配合圆柱心轴圆锥心轴一般具有很小的锥度圆锥心轴一般具有很小的锥度K，通通常常K=1:50001:1000采用圆锥心轴，孔、轴间的间隙得以采用圆锥心轴，孔、轴间的间隙得以消除，定心精度较高，可达消除，定心精度较高，可达0.0050.01mm圆锥心轴圆锥心轴（2）定位销）定位销 定位销工作部分直径d通常根据加工要求和考虑便于安装，按g6、g7、f6或f7制造，与夹具体的连接可采用过盈配合或间隙配合。圆柱定位销通常限制工件的两个自由度。当要求孔销配合只在一个方向上限制工件自由度时，可使用菱形销。两种形

7、式：两种形式：1、定心定位、定心定位 与圆柱孔定位相似，只与圆柱孔定位相似，只是用套筒代替了心轴或圆柱销，锥套是用套筒代替了心轴或圆柱销，锥套代替了锥销。代替了锥销。2、支承定位、支承定位 常用的定位元件是常用的定位元件是V形形块块3、工件以外圆表面定位、工件以外圆表面定位定位基准不论是完整的圆柱面还是局部圆定位基准不论是完整的圆柱面还是局部圆弧面，都可以采用弧面，都可以采用V形块定位形块定位最大特点是对中性好，即工件定位外圆的最大特点是对中性好，即工件定位外圆的轴线与轴线与V形块两斜面对称轴线保证重合，形块两斜面对称轴线保证重合，不受定位外圆直径误差的影响不受定位外圆直径误差的影响对加工表面

8、与外圆轴线有对称度要求的工对加工表面与外圆轴线有对称度要求的工件，常采用件，常采用V形块定位。形块定位。在在V形块中定位形块中定位4、工件以其它表面定位、工件以其它表面定位 平面与平面组合、平面与孔的组合、平面与平面组合、平面与孔的组合、平面与外圆表面组合等。平面与外圆表面组合等。称定位点数最多的定位表面为第一称定位点数最多的定位表面为第一定位基准面，定位点数次多的定位表面定位基准面，定位点数次多的定位表面为第二定位基准面，定位点数为为第二定位基准面，定位点数为1的定位的定位表面为第三定位基准面。表面为第三定位基准面。图图6-13 工件在两顶尖上定位工件在两顶尖上定位 5、定位表面的组合、定位

9、表面的组合6.一面两孔定位一面两孔定位 在加工箱体、壳体等类零件时，常在加工箱体、壳体等类零件时，常用一个平面和两个圆柱孔定位。两个圆用一个平面和两个圆柱孔定位。两个圆柱孔可以是工件结构上原有的，也可以柱孔可以是工件结构上原有的，也可以是为定位需要而专门加工的工艺孔是为定位需要而专门加工的工艺孔 为了避免由于过定位引起的工件安为了避免由于过定位引起的工件安装时的干涉，两销中的一个应采用菱形装时的干涉，两销中的一个应采用菱形销。销。这可使孔与销之间的间隙增大，用以补偿这可使孔与销之间的间隙增大，用以补偿中心距的误差。为此，第二定位销的直径中心距的误差。为此，第二定位销的直径可按下述方法计算：可按

10、下述方法计算：假定工件两个孔径最小极限尺寸分别为假定工件两个孔径最小极限尺寸分别为D1，D2，两定位销最大直径分别为两定位销最大直径分别为d1，d2；销销与孔间最小间隙为与孔间最小间隙为x1min=D1-d1,x2min=D2-d2；两定位孔中心距及偏差为两定位孔中心距及偏差为L LD;两定两定位销中心距及偏差为位销中心距及偏差为L Ld。B、一面两销一面两销减小第二定位销的直径减小第二定位销的直径 当在极端情况下，即两定位基准孔当在极端情况下，即两定位基准孔的孔径及孔心距都是最小极限尺寸，而的孔径及孔心距都是最小极限尺寸，而两定位销的直径及销心距都是最大极限两定位销的直径及销心距都是最大极限

11、尺寸时，仍能保证工件顺利装卸。则由尺寸时，仍能保证工件顺利装卸。则由上图所示的几何关系得：上图所示的几何关系得：这种定位方法产生的基准位置误差如这种定位方法产生的基准位置误差如下：下：由于孔与销是属间隙配合，对单个由于孔与销是属间隙配合，对单个孔来说，各方向基准位置误差即为孔孔来说，各方向基准位置误差即为孔的中心位置变动量：的中心位置变动量：两销在两销在X、Y方向上的基准位置误差为：方向上的基准位置误差为：对两孔来说，基准位置误差为两孔连心线对两孔来说，基准位置误差为两孔连心线相对两销连心线偏转时所造成的转角误差：相对两销连心线偏转时所造成的转角误差：这是经常采用的一种办法这是经常采用的一种办

12、法将第二定位销作成菱形，只在垂直于连将第二定位销作成菱形，只在垂直于连心线心线O1O2方向上保留局部圆柱面，其直方向上保留局部圆柱面，其直径的基本尺寸与孔径的相同，公差带按径的基本尺寸与孔径的相同，公差带按f7或或g6选取选取使得孔与销间的最小间隙减小，从而减使得孔与销间的最小间隙减小，从而减小转角误差小转角误差。C、将第二定位销作成菱形销（削边销）将第二定位销作成菱形销（削边销）由于菱形销结构尺寸已标准化，尺寸由于菱形销结构尺寸已标准化，尺寸b可可参照标准选取，由上式计算参照标准选取，由上式计算x2min，然后按然后按d2=D2-x2min 确定定位销的最大直径，并确定定位销的最大直径，并由

13、由h7或或h6确定确定d2的公差。最后计算最大的公差。最后计算最大转角误差转角误差2，以判断上述设计是否满以判断上述设计是否满足加工要求，否则就需要对有关参数作足加工要求，否则就需要对有关参数作适当调整。适当调整。D、以一面一孔定位以一面一孔定位单边接触单边接触定位误差分析定位误差分析（一）定位误差及其产生原因（一）定位误差及其产生原因（二）定位误差的计算（二）定位误差的计算（一）定位误差及其产生原因（一）定位误差及其产生原因概念：概念：同批工件在夹具中定位时，同批工件在夹具中定位时，工序基准位工序基准位置在工序尺寸方向的最大变动量置在工序尺寸方向的最大变动量。称。称为定位误差，以为定位误差，

14、以 dw表示表示引起定位误差的原因为：引起定位误差的原因为：由由基准不重合误差基准不重合误差 bc引起的定位误差引起的定位误差由由基准位置误差基准位置误差 jw引起的定位误差引起的定位误差在研究夹具的定位方案中，若工件的工序基在研究夹具的定位方案中，若工件的工序基准与定位基准不重合，就会准与定位基准不重合，就会导致工序基准相导致工序基准相对定位基准的位置产生变动对定位基准的位置产生变动，即产生了基准，即产生了基准不重合误差不重合误差 bc，这对定位误差有直接的影这对定位误差有直接的影响响 bc的的数值一般等于数值一般等于定位基准到工序基定位基准到工序基准间的尺寸（简称定值尺寸）的公差准间的尺寸

15、（简称定值尺寸）的公差。1、由、由 bc引起的定位误差引起的定位误差定义：定义：bc在工序尺寸方向上的分量（投影），在工序尺寸方向上的分量（投影），即为即为 bc 引起的定位误差引起的定位误差 dw=bccos 式中式中 定位尺寸定位尺寸与与工序尺寸工序尺寸方向间的方向间的夹角夹角注意：定位尺寸有可能是某一尺寸链中的封闭注意：定位尺寸有可能是某一尺寸链中的封闭环，此时应按尺寸链原理计算出该尺寸公差。环，此时应按尺寸链原理计算出该尺寸公差。2、bc 引起的定位误差计算引起的定位误差计算例：图例：图a中工件各面在前工序中都已加工好，现要中工件各面在前工序中都已加工好，现要求铣一通槽，要求保证工序尺

16、寸求铣一通槽，要求保证工序尺寸A，B，C，其定位其定位方案如图方案如图b所示。现分析尺寸所示。现分析尺寸B加工时的有关误差加工时的有关误差 jw在在工序尺寸方向上的分量工序尺寸方向上的分量（投影），（投影），即为即为 jw 引起的定位误差引起的定位误差 dw=jwcos 式中式中 基准位移方向基准位移方向与与工序尺寸工序尺寸方方向间的夹角。向间的夹角。3由由 jw引起的定位误差引起的定位误差1 1用用 bcbc和和 jwjw两项误差两项误差合成法合成法计算定位误差计算定位误差2 2用用微分法微分法计算定位误差计算定位误差（二）定位误差的计算（二）定位误差的计算1用用 bc和和 jw两项误差合成

17、法计算定位误差两项误差合成法计算定位误差定位误差是由定位误差是由 bc和和 jw所引起，因此：所引起，因此：首先求出首先求出 bc和和 jw的大小的大小取它们在工序尺寸方向上的分量的代数和，即为所取它们在工序尺寸方向上的分量的代数和，即为所求定位误差求定位误差其一般计算式是其一般计算式是 dw=bccos jwcos 当当 bc和和 jw的方向相同时取的方向相同时取“”号，相反时取号，相反时取“”号号.（适用于统一实体）（适用于统一实体）如图所示，一圆盘形工件在如图所示，一圆盘形工件在V形块上定位钻孔，孔形块上定位钻孔，孔的位置尺寸的标注方法假定有三种，其相应工序尺的位置尺寸的标注方法假定有三种，其相应工序尺寸为寸为A，B，C（图（图a），），求相应的定位误差。求相应的定位误差。Td/2例例1Td/2工件以工件以E、D两平面为基准铣平面两平面为基准铣平面F，要求保证工序尺要求保证工序尺寸寸A。设。设E、D两平面已精加工。求尺寸两平面已精加工。求尺寸A的定位误差的定位误差例例3在一轴上铣平面，要求保证在一轴上铣平面，要求保证的工序尺寸为的工序尺寸为A，与定位有与定位有关的尺寸及定位方案如图所关的尺寸及定位方案如图所示，求对尺寸示，求对尺寸A的定位误差的定位误差例例4