常用的定位元件
定位方法与定位元件
定位方法与定位元件定位方法与定位元件在工程设计和制造领域中起到非常重要的作用。
定位是确保机械零部件、设备或系统正确安装和组装的过程。
一个好的定位方法和定位元件能够提高生产效率，减少装配误差，提高产品质量。
下面将详细介绍定位方法与定位元件。
一、定位方法1.几何定位法：几何定位法是利用机械几何关系进行定位的方法。
常见的几何定位方法有：平面定位、四点定位、三点定位、二点定位等。
四点定位是最常用的一种几何定位方法，可以确保零部件在三个平面上的位置和方向。
在机械设计和制造中，通常使用直线或面的几何形状进行定位，例如棱形定位销、矩形定位销、平面定位销等。
2.相对定位法：相对定位法是根据零部件之间的相对位置进行定位的方法。
可以使用相对位置进行定位的零部件有：销轴与轴孔、销轴与轴承、螺纹和螺母等。
相对定位法通常采用夹紧或卡紧的方式，以确保零部件之间的相对位置不变。
3.量绝对位置定位法：量绝对位置定位法是利用测量仪器对零件或产品进行定位的方法。
常用的测量仪器有卡尺、游标卡尺、百分表、坐标测量机等。
通过测量仪器测量零部件的尺寸和位置，可以实现高精度的定位。
4.灵活定位法：灵活定位法是利用柔性零部件进行定位的方法。
柔性零部件通常是弹性元件或弹簧，可以在一定范围内进行弯曲、伸缩和扭转。
通过调整柔性零部件的形状，可以实现零部件的精确位置和方向。
5.模板定位法：模板定位法是使用特制的模板或夹具进行定位的方法。
模板定位法可以保证零部件的位置和方向都是精确的。
在大批量生产中，模板定位法可以提高生产效率和一致性。
6.力定位法：力定位法是利用力的作用进行零部件定位的方法。
常见的力定位法有气缸定位、液压定位、弹簧定位等。
通过施加力的方式，可以将零部件精确地定位到指定位置。
二、定位元件1.定位销：定位销是最常用的定位元件之一，它通过精确加工和配合，将零部件定位到指定位置。
定位销有多种形状，包括圆形、方形、矩形、棱形等。
2.定位套：定位套通常由金属材料制成，具有高强度和刚性。
常见定位方式所用定位元件103
②圆柱心轴 限制四个自由度
P194 表10.2
间隙配合心轴（如下图）：这种心轴装
卸工件方便，但定心精度不高。
过盈配合心轴：这种心轴制造简便，定心
正确，但装卸工件不便，易损伤工件定位 孔。
花键心轴：用于加工以花键孔定位的工件。
2）定位基准位移量
①定位副无间隙配合：孔的轴线均与心轴轴线重合， 径向基准位移量△w＝0。
定位套或半圆形定位座
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V形块定位： a) 较长精基准； b) 较长粗基准； c) 阶梯轴定位用； d) 较长、较重工件。
V形块
主要优点： 对性好，即能使工件的定位基准轴线始终落在v形 块两斜面的对称平面上，而不受定位基准直径误 差的影响，并且安装方便。
对固定V形块而言，短接触限2个自由度，长接触限4个 自由度，其长短接触与孔轴接触判断相似。
CB CE
2 CE
CE
N 2tg
(2)
2
又T H OC H (OE CE) (3)
经化简得：T
H
1 2
d
sin
2
N tg
2
把(1)(2)代人(3)得：
常用V形块结构P207 图10.27 V形块分为固定式和活动式：Leabharlann 因为222OO
OT
sin
d
2 sin
2
2
O’O’’就是工件在V形块上的定位时， 定位基准的位移范围△W，所以：
W
OO
d 2 sin
2
当V型块两斜面夹角a≠900时，定位基准位移量为：
第三讲 定位基面与定位元件
图1—19
2、圆柱心轴，如图1—20所示。
(1)间隙配合心轴，定心 精度不高，如图1—20a)；动
配合心轴，直径D(h6、g6、f7)
(2)过盈配合心轴，定心 精度高，如图1—20b)；当
L/D≤1时，D1=D2=Dmax(r6)， 当L/D＞1时，D1=Dmax(r6)、 D2=Dmax(h6)，导向部分
(2) 标准可调支承钉，支承高度可调，图1—13 所示。
用途 ① 毛坯精度不高，而又以粗基准定位时。 ② 成组可调夹具中用。
图箱体零件， H有△H差 ，当第一道工序以示下 面定位加工上平面，第 二道工序再以上面定位 加工孔，出现余量不均 。影响孔的表面质量。 若第一道工用可调支承 定位，保H有足够精度， 再加孔时，余量均匀。
上一讲内容提要:
六点定则。 限制工件自由度与加工要求的关系。 重复定位。 基准、定位副及对定元件的基本要求
本讲主要内容：
工件以平面定位时的定位元件 工件以圆孔定位时的定位元件 工件以外圆柱定位时的定位元件
本讲重点和难点：
各种定位元件的结构和根据工件基面与定位元件 一、工件以平面定位的定位元件
(a)固定顶尖
(b)浮动顶尖 图顶尖定位分析
5、锥度心轴，如图1—24所示，定心精度高。不能加工端面。
适用于工件定位孔精度不低于IT7的精车和磨削加工。
图1—24
•以上圆柱销、轴定位，短接触限制2个自由度、长接触限制4个自由 度。 • 长、短分析：绝对讲，限制4个自由度是长，限制2个自由度是短； 相对讲：L/d≤0.5似为短；L/d≥1.2似为长。 • 锥轴定位，限制5个自由度；固定锥销限制3个自由度。
图1—18
辅助支承应用实例（起预定位作用）
辅助支承应用实例（提高夹具工作稳定性作用）
定位元件的概念
定位元件的概念定位元件的概念定位元件是一种用于机械装配中定位和固定零部件的机械组件，通常由金属或塑料制成。
它们是机械工程中不可或缺的一部分，因为它们可以确保装配部件的准确位置和方向，从而提高装配速度和精度。
本文将介绍定位元件的类型、功能、应用以及选型。
一、定位元件的类型1. 弹簧销：弹簧销是一种常见的定位元件，它通常由钢制成。
弹簧销有一个弹性销体和一个固定在工作表面上的壳体。
当弹性销体插入壳体时，它会产生压力并保持零件在正确位置。
2. 滑动导轨：滑动导轨是一种直线运动轴承，通常由铝合金或钢制成。
滑动导轨具有低摩擦系数和高刚度，适用于高精度运动控制。
3. 夹紧块：夹紧块是一种可以固定零部件并锁住它们的机械组件。
夹紧块通常由钢制成，并使用手柄或螺旋机构进行操作。
4. 定位销：定位销是一种用于定位和固定零部件的轴状元件。
它通常由钢制成，具有高强度和耐磨性。
定位销通常与孔配合使用，以确保零件的准确位置。
5. 定位套筒：定位套筒是一种用于定位和固定零部件的圆柱形元件。
它通常由铜或钢制成，并安装在孔中以确保零件的准确位置。
二、定位元件的功能1. 精确定位：定位元件可以精确定位零部件，从而提高装配速度和精度。
2. 固定零部件：定位元件可以固定零部件，防止其在运动中移动或松动。
3. 支撑负载：某些类型的定位元件可以支撑负载，从而提高机械系统的刚度和稳定性。
4. 提高生产效率：通过使用适当的定位元件，可以提高生产效率并降低成本。
三、定位元件的应用1. 机械加工：在机械加工中，需要使用各种类型的夹具来夹紧工作物，并使用各种类型的夹紧块、定位销和定位套筒来确保工作物的准确位置。
2. 模具制造：在模具制造中，需要使用各种类型的定位元件来定位和固定模具零件，以确保模具的精度和稳定性。
3. 机器人控制：在机器人控制中，需要使用各种类型的滑动导轨和直线导轨来支撑机器人运动，并使用夹紧块来锁定机器人末端执行器。
4. 自动化装配：在自动化装配中，需要使用各种类型的弹簧销、夹紧块、定位套筒和定位销来确保零部件的准确位置，从而提高装配速度和精度。
常见定位元件
二、常见的定位方式及其定位元件（一）工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位，工件的定位基准平面与定位元件表面相接触而实现定位。
常见的支承元件有下列几种：1．固定支承 支承的高矮尺寸是固定的，使用时不能调整高度。
1）支承钉 图5-6所示为用于平面定位的几种常用支承钉，它们利用顶面对工件进行定位。
其中图5-6a 为平顶支承钉，常用于精基准面的定位。
图5-6b 为圆顶支承钉，多用于粗基准面的定位。
图5-6c 为网纹顶支承钉，常用在要求较大摩擦力的侧面定位。
图5-6d 为带衬套支承钉，由于它便于拆卸和更换，一般用于批量大、磨损快、需要经常修理的场合。
支承钉限制一个自由度。
2）支承板 支承板有较大的接触面积，工件定位稳固。
一般较大的精基准平面定位多用支承板作为定位元件。
图5-7是两种常用的支承板，图5-7a 为平板式支承板，结构简单、紧凑，但不易清除落入沉头螺孔中的切屑，一般用于侧面定位。
图5-7b 为斜槽式支承板，它在结构上做了改进，即在支承面上开两个斜槽为固定螺钉用，使清屑容易，适用于底面定位。
短支承板限制一个自由度，长支承板限制两个自由度。
支承钉、支承板的结构、尺寸均已标准化，设计时可查国家标准手册。
2．可调支承 可调支承的顶端位置可以在一定的范围内调整。
图5-8为几种常用的可调支承典型结构，按要求高度调整好调整支承钉1后，用螺母2锁紧。
可调支承用于未加工过的平面定位，以调节补偿各批毛坯尺寸误差，一般不是对每个加工工件进行调整，而是一批工件毛坯调整一次。
3．自位支承 又称浮动支承，在定位过程中，支承本身所处的位置随工件定位基准面的变化而自动调整并与之相适应。
图5-9是几种常见的自位支承结构，尽管每一个自位支承与工件间可能是二点或三点接触，但图5-6 几种常用支承钉图5-7 两种常用的支承板图5-8 几种常用的可调支承1—可调支承螺钉 2—螺母实质上仍然只起一个定位支承点的作用，只限制工件的一个自由度，常用于毛坯表面、断续表面、阶梯表面定位。
常见定位方式所用定位元件10.3
1、 定位元件：圆柱销（定位销） 、圆柱
心轴、圆锥销、圆锥心轴。
圆柱体
1）元件的选择：
• 工件上定位内孔较小时，常选定位销 • 在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮
加工中，大都选用心轴
2020/9/27
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• ①短圆柱销（定位销） • 限制两个自由度 P194 表10.2
2020/9/27
• ②圆柱心轴 限制四个自由度
P194 表10.2
间隙配合心轴（如下图）：这种心轴装
卸工件方便，但定心精度不高。
过盈配合心轴：这种心轴制造简便，定
心正确，但装卸工件不便，易损伤工件定 位孔。
花键心轴：用于加工以花键孔定位的工件
。 2020/9/27
• 2）定位基准位移量
①定位副无间隙配合：孔的轴线均与心轴轴线重合 ，径向基准位移量△w＝0。
②支承板
a) 侧平面精基准定位用； b) 水平面精基准定位用；
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支承板小平面限制1个自由度；窄 长平面限制2个自由度；大平面限 制3个自由度。
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(2)可调支承钉： (3) 支承高度可调
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成组可调夹具中用（使用可调支承加工不同尺寸的相似工件）
如图 夹具加工a) 图工件，因 L不同，定 位右侧支承 用可调支承， 问题方可解 决。
D d D d D d
2
2
D d 2
• a.任意边接触基准位移量的计算
定位副处于最小实体状态时
O O D D d d D d D d
22
2
轴线的变动范围是以O点为圆心，以
O O D D d d D d D d
机械设计基础常见机械元件的分类与应用
机械设计基础常见机械元件的分类与应用机械设计是现代工程领域中不可或缺的一部分，它涉及到各种机械设备和结构的设计与制造。
在机械设计中，机械元件是组成机械装置的基本组成部分。
本文将介绍常见的机械元件及其分类与应用。
一、机械元件的分类机械元件按照其功能和用途可以分为以下几类：1. 连接元件：连接元件主要用于连接和固定机械结构中的各个部分。
常见的连接元件有螺栓、螺母、垫圈、销钉等。
螺栓和螺母是最常用的连接元件，用于连接两个或多个零部件。
垫圈用于增加接触面积，分散受力，并防止松动。
销钉则用于固定轴和轴套的位置。
2. 传动元件：传动元件主要用于实现机械装置中的动力传递和转换。
常见的传动元件有轴、齿轮、皮带、链条等。
轴是主要的传动元件，用于连接和传递扭矩。
齿轮用于实现不同转速和转矩的传递。
皮带和链条常用于长距离传动，具有较大的传动比和不变的传动比特点。
3. 转动支撑元件：转动支撑元件用于支撑和承载旋转部件。
常见的转动支撑元件有轴承和轴承座。
轴承用于减小摩擦和支撑轴的转动。
轴承座则用于固定轴承和轴的位置。
4. 导向与定位元件：导向与定位元件用于确保机械装置中各个部件的相对位置和运动路径。
常见的导向与定位元件有销子、销轴、销销孔等。
销子常用于固定和连接零部件，销轴用于定位和支撑零部件，销销孔用于实现相对位置的固定。
二、机械元件的应用不同的机械元件在机械设计中有着不同的应用。
1. 连接元件的应用：连接元件主要用于将机械结构中的各个零部件连接起来。
在实际应用中，螺栓和螺母常用于连接金属结构，如钢框架、机床床身等。
垫圈则广泛应用于汽车、机械设备等领域，用于防止松动和减小受力面积。
销钉常用于连接和固定机械结构中的两个部分，如轴和轴套的连接。
2. 传动元件的应用：传动元件主要用于实现机械装置中的动力传递和转换。
轴是最基本的传动元件，在各种机械装置和设备中广泛应用。
齿轮传动常见于汽车、机床等领域，用于实现不同转速和转矩的传递。
常见的定位方式及其定位元件
二、常见的定位方式及其定位元件(一)工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位，工件的定位基准平面与定位元件表面相接触而实现定位。
常见的支承元件有下列几种：1. 固定支承支承的高矮尺寸是固定的，使用时不能调整高度。
1)支承钉图5-6所示为用于平面定位的几种常用支承钉，它们利用顶面对工件进行定位。
其中图5-6a 为平顶支承钉，常用于精基准面的定位。
图5-6b为圆顶支承钉，多用于粗基准面的定位。
图5-6c为网纹顶支承钉，常用在要求较大摩擦力的侧面定位。
图5-6d为带衬套支承钉，由于它便于拆卸和更换，一般用于批量大、磨损快、需要经常修理的场合。
支承钉限制一个自由度。
2)支承板支承板有较大的接触面积，工件定位稳固。
一般较大的精基准平面定位多用支承板作为定位元件。
图5-7是两种常用的支承板，图5-7a为平板式支承板，结构简单、紧凑，但不易清除落入沉头螺孔中的切屑，一般用于侧面定位。
图5-7b为斜槽式支承板，它在结构上做了改进，即在支承面上开两个斜槽为固定螺钉用，使清屑容易，适用于底面定位。
短支承板限制一个自由度，长支承板限制两个自由度。
支承钉、支承板的结构、尺寸均已标准化，设计时可查国家标准手册。
2•可调支承可调支承的顶端位置可以在一定的范围内调整。
图5-8为几种常用的可调支承典型结构，按要求高度调整好调整支后，用螺母2锁紧。
可调支承用于未加工过的平面定位，以调节补偿各批毛坯尺寸误差，一般不是对每个加工3 V) c) d)图5-8 几种常用的可调支承1—可调支承螺钉2 —螺母图5-6 几种常用支承钉b)图5-7 两种常用的支承板工件进行调整，而是一批工件毛坯调整一次。
3.自位支承又称浮动支承，在定位过程中，支承本身所处的位置随工件定位基准面的变化而自动调整并与之相适应。
图5-9是几种常见的自位支承结构，尽管每一个自位支承与工件间可能是二点或三点接触，但实质上仍然只起一个定位支承点的作用，只限制工件的一个自由度，常用于毛坯表面、断续 表面、阶梯表面定位。
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2.3 常用的定位元件
注意点：使用小锥度心轴时心轴锥度k不宜过大
圆锥心轴安装工件的接触情况
图a）中，工件容易倾斜；图b）中，锥度合适。 国标推荐锥度k＝1/3000～1/8000。一般工件长径比小时，为防 止工件倾斜，K取小值。
2.3 常用的定位元件
适于 工件 以已 加工 过的 圆孔 定位
限制工件 X、Y、Z 三个自由度
应用实例
作用及特点
提高工件的装夹刚 度和稳定性,但不起定 位作用。在工件定位、 夹紧之后才进行。有：
a)螺旋式； b)自位式； c)推引式(通过拧紧 或松开手轮1来夹紧或 松开工件)。下图
2.3 常用的定位元件
2.3 常用的定位元件
所用定位元件：圆柱定位销、圆柱定位心轴、 小锥度心轴、圆锥定位销。
适于 工件 以毛 坯孔 定位
2.3 常用的定位元件
圆锥定位销的应用
2.3 常用的定位元件
11.17
常用的定位元件有：V型块、定位套和半圆套
图a）适用于精基准的短V块，限制2个自由度；
图b）适用于精基准的长V块，限制4个自由度；
图c）适用于粗基准的长V块，也可用于相距较远的两阶梯轴外圆的精基准定位。限制4 个自由度；
图d）适用于大重量工件的定位，限制4个自由度。其上镶的淬硬垫块（或硬质合金）耐 磨，且更换方便。
2.3 常用的定位元件
V型块的结构尺寸已标准化（GB/T2208-1991），斜面夹角α 有60°、90°、 120°。以900应用居多。
其在夹具上的位置确定后用螺钉紧固并配作两个销孔，用销钉定位。
非标V型 块的设计 可参照标 准V型块 进行。
2.3 常用的定位元件
2.3 常用的定位元件
图中，a）、b）为短定位套，限制工件2个自由度；c）为 长定位套，限制工件4个自由度。 定位套结构简单，制造容易，但定心精度不高，一般适于精 基准定位。
2.3 常用的定位元件
上面的半圆套常用于大型轴类工件及不便轴向装夹的工件的定位。上半 圆起夹紧作用，下半圆起定位作用。
Y
Y
Y
X
X
X
Z
Z
Z
Y
Y
Y
X
X
X
工件以平面定位
定位元件
2.3 常用的定位元件
2.3 常用的定位元件
一个支承钉只限制一个自Βιβλιοθήκη 度。2.3 常用的定位元件
2.3 常用的定位元件
支承本身 可随工件定 位基准面的 变化而自动 适应。
自位 (也称浮 动)支承只限 制一个自由 度，即一点 定位。
2.3 常用的定位元件
2.3 常用的定位元件
它是花键心轴，用于加工以花键孔定位的工件。
2.3 常用的定位元件
2.3 常用的定位元件
2.3 常用的定位元件
2.3 常用的定位元件
上图示，小锥度心轴定心精度较高，可达￠0.01～0.02mm， 但轴向位移误差较大，工件易倾斜，不宜加工端面。一般只用于 定位孔的精度不低于IT7的精车和磨削加工。
郑州信息科技职业学院
机械制造技术基础
机电工程系
2009.11
2.3 常用的定位元件
构成工件的表面主要是外圆柱面、内孔和平面，因此，定位元 件无外乎就是能与它们相匹配的一些工件表面：内孔、外圆和平面。
常用固定支承、可调支承、自位支承、辅助(浮动)支承
常用的定位元件有支承钉、支承板等。
定位方法
Z
Z
Z
常见定位元件及其组合所能限制的自由度见下表
常见定位元件及所能限制的自由度
常见定位元件及所能限制的自由度
常见定位元件及所能限制的自由度
常见定位元件及所能限制的自由度
常见定位元件及所能限制的自由度
常见定位元件及所能限制的自由度
课后作业
教材 P83 T2.12
长销限制4个自 由度，短销2个
圆柱定位销结构简图
定位销工作 部分根据加 工要求按g5、 g6、f6、f7 制造，与夹 具体配合参 考标准
2.3 常用的定位元件
心轴1、2属于间隙配合心轴，工件装卸方便，但精度不高。
心轴3、4属于过盈配合心轴，适于加工工件外圆及端面。它制造简单且定心精度高，但工件装卸不 便，易损伤工件定位孔。它们主要用在车床、铣床、磨床上加工套类和盘类零件。
2.3 常用的定位元件
对中性好 无论工件直径误差有多大，它始终能使工件中 心线在V型块的对称面上。其定心作用很好。 应用广泛 无论工件外圆柱面是否经过加工，还是不完整 的局部圆弧面，均可用它定位。
V型块有固定和活动两种。 固定V型块通常用定位销连接在夹具体上； 活动V型块主要用来消除过定位，相应地其限制的自由度数 比同类固定V型块要少。 活动V型块的应用见下图。