2.3常用定位方式和定位元件
43常见的定位方式与定位元件
X Z
Y
图4-28 工件在两顶尖上定位
(B)可调支承
在工件定位过程中，支承钉的高度需要调整的场合
20
4.3. 常见的定位方式与定位元件
(C)自位支承 自位支承(浮动支承)—自动调整位置的支承。其作用相当于一 个固定支承，只限制一个自由度，适于工件以粗基准定位或刚 性不足的场合。
21
4.3. 常见的定位方式与定位元件
B.辅助支承
辅助支承—用来提高工件的装夹刚度和稳定性，不起定位作用
测量基准：在加工中或加工后用来测量工件的尺寸误差、 形状、位置时所采用的基准，称为测量基准。 装配基准：在装配时用来确定零件或部件在产品中的相 对位置所采用的基准，称为测量基准。
2
4.3 常见的定位方式与定位元件
工艺基准
在工艺过程中所采用的基准。又可分为：工序基准、定 位基准、测量基准与装配基准。
4.3.4 组合定位
X Y
Z a）
X Y
Z a1）
X Y
Z a2） 图2-23a 过定位示例分析
X Y
Z a3）
33
4.3.4 组合定位
Z
X X
Z
X Y Z X b）
X Y Z X b1）
X Y b2）
X Y b3）
34
图2-23b 过定位示例分析
4.3.4 组合定位
Z Z X X
X
Y c） Z
夹具设计基本原理
第31页/共50页
1.夹紧力的计算
如图5-31所示，当斜楔处于平衡状态时，根据精力平衡，可得斜楔对工件所产生的夹紧力Q为：
第32页/共50页
2.自锁条件当工件夹紧并撤除源动力P后，夹紧机构依靠摩擦力的作用，仍然保持对工作的夹紧状态的现象称为自锁。斜楔的自锁条件是：
4.圆锥套
第15页/共50页
工件以圆锥套定位时，常与后顶尖配合使用，如图5-10所示。
（三）工件以内孔定位
工件以内孔定位时，常用的有：定位销、定位心轴、自动定心机构。 1.定位销特点：通常结合端面定位一般用于大批量生产中 定位销头部应有15度倒角
第16页/共50页
2.圆锥销
用于内孔的定心夹紧机构，其作用原理与外圆定位时是一样的。区别仅在于孔定位时，支承等速远离中心
第19页/共50页
（2）圆锥心轴
限5个自由度，定心精度高，可达0.005～0.01mm，但轴向位移大，传递扭矩小，使用于精加工中。
（四）工件以组合表面定位
常见工件组合
平面与平面组合平面与孔组合
第20页/共50页
平面与外圆柱面组合
平面与其他表面组合锥面与锥面组合
一面两孔组合定位
定位方式：将第二个销子采用削边销结构，如图5-18d所示，削边销只限制z一个自由度。在生产中普遍用于箱体类大、中型零件的加工中，如机床主轴箱、发动机机体。
当 和 变动方向相同时，取“+”号；反之，取“-”号
第24页/共50页
夹紧装置的组
成
第三节 工件在夹具中的夹紧
一、夹紧装置的组成和设计要求
动力源装置 中间传力机构夹紧元件
第25页/共50页
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：
机械加工中工件的一般定位方法及定位元件3.
机械加工中工件的一般定位方法及定位元件
[更新日期:2007-1-8 12:58:01 | 评论 0 条 | 我要投稿 | 报告错误 ]
．工件以圆柱孔定位
各类套筒、盘类、杠杆、拨叉等零件, 常以圆柱孔定位。
所采用的定位元件有圆柱销和各种心轴。
这种定位方式的基本特点是：定位孔与定位元件之间处于配合状态，并要求确保孔中心线与夹具规定的轴线相重合。
孔定位还经常与平面定位联合使用。
(1 圆柱销
图3-15为常用的标准化的圆柱定位销结构。
图(a、(b、(c是最简单的定位销，用于不经常需要更换的情况下。
图(d带衬套可换式定位销。
字串6
字串8
(a (b
(c (
d
图3-15 圆柱定位销字串1
(a D＞3～10 (b D＞10～18 (c D＞18 (d 带套可换定位销字串5
(2 圆柱心轴字串3
心轴主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿轮加工。
图3-16为常用圆柱心轴的结构形式。
其中(a为间隙配合心轴，(b为过盈配合心轴，(c是花键心轴。
字串6。
《机床夹具设计》工件的定位
第1章工件的定位●理解六点定位原理。
●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、过定位和欠定位。
●常用定位元件的设计。
●定位误差的分析和计算。
●根据零件工序加工要求，确定定位方式。
●根据零件工序加工要求，确定定位方案。
●掌握定位元件的设计方法。
●掌握定位误差的分析和计算。
1.1工作场景导入【工作场景】如图1.1所示，钢套零件在本工序中需钻φ5mm孔，工件材料为Q235A钢，批量N=2000件。
钢套零件三维图如图1.2所示。
【加工要求】(1)φ5mm孔轴线到端面B的距离20±0.1mm。
(2)φ5mm孔对φ20H7孔的对称度为0.1mm。
本任务是设计钻φ5mm孔的钻床夹具定位方案。
图1.1钢套零件钻φ5mm工序图图1.2钢套零件三维图【引导问题】(1)仔细阅读图1.1，分析零件加工要求，各工序尺寸的工序基准是什么？(2)工件定位与夹紧的概念是什么？分析它们分别是由什么装置实现的？(3)六点定位原理是什么？(4)什么是完全定位、不完全定位、过定位和欠定位？(5)常用定位元件有哪些？定位元件限制的自由度？(6)定位方案设计的基本原则是什么？定位元件的要求是什么？(7)定位误差如何分析和计算？(8)企业生产参观实习。
①生产现场机床夹具的组成是什么？②生产现场机床夹具使用的定位元件有哪些？③生产现场机床夹具定位时限制几个自由度？1.2基础知识【学习目标】理解六点定位原理，分析常用定位元件限制的自由度，确定工件的定位方式，常用定位元件的设计，定位方案设计的基本原则，定位误差的分析和计算。
1.2.1工件定位的基本原理1.概述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。
夹具保证加工精度的原理是加工需要满足3个条件：①一批工件在夹具中占有正确的位置；②夹具在机床上的正确位置；③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。
本章就要讨论工件的定位问题。
定位元件及定位方法的选用概要
定位元件与定位方法的选用工件的定位是通过工件上的定位基准面和夹具上定位元件工作表面之间的配合或接触实现的，一般应根据工件上定位基准面的形状，选择相应的定位元件。
一、工件以平面定位：工件以平面定位时，常用定位元件：固定支承、可调支承、浮动支承、辅助支承。
（一）固定支承固定支承有支承钉和支承板两种形式，平头支承钉和支承板用于已加工平面的定位；球头支承钉主要用于毛坯面定位；齿纹头支承钉用于侧面定位，以增大摩擦系数。
限制一个移动自由度。
（二）可调支承可调支承用于工件定位过程中，支承钉高度需调整的场合，可调支承大多用于毛坯尺寸、形状变化较大，以及粗加工定位。
限制一个移动自由度。
（三）浮动支承工件定位过程中，能随着工件定位基准位置的变化而自动调节的支承，称为浮动支承。
浮动支承常用的有三点式和二点式，无论哪种形式的浮动支承，其作用相当于一个固定支承，只限制一个移动自由度，主要目的是提高工件的刚性和稳定性。
用于毛坯面定位或刚性不足的场合。
（四）辅助支承辅助支承是指由于工件形状、夹紧力、切削力和工件重力等原因，可能使工件在定位后还产生变形或定位不稳，为了提高工件的装夹刚性和稳定性而增设的支承。
因此，辅助支承只能起提高工件支承刚性的辅助定位作用，而不起限制自由度的作用，更不能破坏工件原有定位。
二、工件以圆孔定位工件以圆孔定位时，常用的定位元件有：定位销、圆柱心轴、圆锥销、圆锥心轴。
1、定位销定位销分为短销和长销。
短销只能限制两个移动自由度，而长销除限制两个移动自由度外，还可限制两个转动自由度。
2、圆柱心轴圆柱心轴定位有间隙配合和过盈配合两种。
间隙配合拆卸方便，但定心精度不高；过盈配合定心精度高，不需夹紧，但装拆工件不方便。
3、圆锥销采用圆锥销定位时，圆锥销与工件圆孔的接触线为一个圆，限制工件三个移动自由度4、圆锥心轴限制工件三个移动自由度和两个转动自由度。
三、工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位时，常用定位元件：支承板、V形块、定位套、半圆孔衬套、锥套和三爪自动定心卡盘，最常见的是V形块和三爪自动定心卡盘。
2.3工件定位方式及其定位元件设计(二)
Page 18
2.3 工件定位方式及其定位元件设计（二）
例1：如图工件以外圆柱在3个短V形块上
定位，分析各元件限制的自由度。 单个定位时： V1 限制了： V2 限制了：
V3 限制了：
实际情况是： V1、V2对中组合成一个长V型块，先参与定
位，即V1、V2组合限制了
与定位限制了 。
，V3后参
2.3 工件定位方式及其定位元件设计（二）
工件以圆锥表面定位的应用
LOGO
2.3 工件定位方式及其定位元件设计（二）
2．工件以燕尾导轨定位
定位作用：
相当于“平面+长条面”
限制5个自由度
LOGO
2.3 工件定位方式及其定位元件设计（二）
圆锥孔定位分析
3．工件以渐开线齿面定位
定位作用：
相当于“圆柱面”
LOGO
2.3 工件定位方式及其定位元件设计（二）
11．三个支承钉1： 辅助支承钉2：
12．大支承面： 活动短V形块：
活动锥销：
LOGO
2.3 工件定位方式及其定位元件设计（二）
13．大支承面： 活动圆锥：
活动锥套：
14．长圆柱销： 定承块： 自位双支承：
LOGO
作业
教材：P51:9 习题册：P8-9
2.3 工件定位方式及其定位元件设计（二）
5．长心轴： 浮动双支承：
支承钉：
6．支承大平面： 活动短V形块：
活动锥套：
LOGO
2.3 工件定位方式及其定位元件设计（二）
7．固定长V形块： 活动顶尖：
8．支承环： 活动球面：
LOGO
2.3 工件定位方式及其定位元件设计（二）
9．长接触弹性心轴：
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3）定位心轴 ①间隙配合心轴 如图2-19a）为圆柱心轴的间隙 配合心轴结构，孔轴配合采用H7／g6。结构简单、 装卸方便，但因有装卸间隙，定心精度低，只适用 于同轴度要求不高的场合，一般采用孔与端面联合 定位方式。
a)
②过盈配合心轴 如图2-19b)所示，采用H7／r6
b)
过盈配合。其有导向部分、定位部分、连接部分，
图2-15 各种类型的自位支承
2）辅助支承 工件因尺寸形状或局部刚度较差，使其定位不稳或受力变形等原因，需增设辅助
支承，用以承受工件重力、夹紧力或切削力。辅助支承的工作特点是：待工件定位 夹紧后，再调整辅助支承，使其与工件的有关表面接触并锁紧；而且辅助支承是每 安装一个工件就调整一次。但此支承不限制工件的自由度，也不允许破坏原有定位。 如图2-16所示，工件以平面A定位，由于被加工面悬伸较大，在切削力作用下会产生 变形和振动，因此工件定位后增设辅助支承3，以提高支承刚度，减少振动，提高加 工精度。
加工前调整一次，调整后需要锁紧，其作用与固定支承相同。
图2-14 各种类型的可调支承
③自位支承 在工件定位过程中能自动调整位置的支承称为自位支承。其作用相当于1个固定支
承，只限制1个自由度。由于增加了接触点数，可提高工件的装夹刚度和稳定性，但 夹具结构稍复杂，自位支承一般适用于毛面定位或刚度不足的场合，图2-15为自位支 承结构。
种形式，如图2-13 承板结构简单，便于制造，但
所示。在使用过程 不利于清除切屑，故适用于顶
中，它们都是固定 面和侧面定位。B型支承板则易
不动的。
保证工作表面清洁，故适用于
底面定位。
a)
b） 图2-13 各种类型的固定支承
a)支承钉；b)支承板
②可调支承 可调支承是指支承的高度可以进行调节，图2-14为几种可调支承的结构。可调支承在一批工件
定位情 况
图示
圆
圆柱
销
限制的 自由度
定位情 况
图示
限制的 自由度
短圆柱销
长圆柱销
两段短圆柱销
YZ
菱形销
Y ZY Z
Y ZY Z
长销小平面组合
短销大平面组合
Z
XY ZY Z XY ZY Z
工件 的定
夹具的定位元件
位面
定位情 况
固定锥销
浮动锥销
固定锥销和浮动锥销 组合
圆
孔锥
图示
销
过的精基面，两孔可以是工件结构上原有的，也可以
是为定位需要专门设置的工艺孔。相应的定位元件是
支承板和两定位销。图2-21 所示为某箱体镗孔时以一
面两孔定位的示意图。支承板限制工件
三
个自由度；短圆柱销限制工件的 两个自由度；短
圆柱销限制工件的
两个自由度。可见 被两个
圆柱销重复限制，产生过定位现象，严重时将不能安
（3）工件以圆锥孔定位时的定位元件 工件以圆锥孔定位时，可以采用锥形心轴作为定位元件；当工件采用顶尖孔锥面定位时，可以采
用顶尖来作为定位元件，如图2-20所示。
图2-20 顶尖孔定位
(4)工件以外圆定位时的定位元件有V形块、定位套、
半圆孔、锥套等，见表2-1,
(5)工件以组合表面定位时的定位元件
适用于定心精度要求高的场合。
③小锥度心轴 如图2-19c）为小锥度心轴结构。
小锥度心轴的锥度很小，一般为1/800～1/1000。
定位时，工件楔紧在心轴上，楔紧后工件孔有弹
性变形，自动定心，定心精度可达0.005～ 0.01mm。
c)
图2-19 常用刚度心轴
a) 间隙配合心轴；b) 过盈配合心轴；c) 小锥度心轴
图2-16 辅助支承的应用
1、2-窄支承板 3-辅助支承 4-工件
（2）工件以圆孔定位时的定位元件 生产中，工件以圆柱孔定位应用较广，如各类套筒、盘类、杠杆、拨叉等，
所采用的定位元件有圆柱销和各种心轴。
1）圆柱销 图2-17为圆柱定位销结构。定位销工作部分的直径d，可根据工件定位基面的
尺寸和装卸方便来设计，与工件的配合按g5、g6、f6、f7制造；定位销与夹具体的连 接采用过盈配合，可用H7/r6或H7/n6配合压入夹具体孔中。
装工件。
图2-21 一面两孔定 位
为使工件顺利地装到定位销上，可把定位销B上与工件孔壁相碰的那部分削去， 即做成削边销。为保证削边销的强度，一般多采用菱形结构，故又称为菱形销，见 表2-2中图。
图2-22 一面两孔定位实例
2.2.2 常用定位方式和定位元件
1.基准的概念及其分类 基准是零件上用以确定其
它点、线、面位置所依据的那些 点、线、面。基准根据功用不同， 它可以分为设计基准和工艺基准 两大类。
（1）设计基准 设计基准是在零件图上所
采用的基准，它是标注设计尺寸 的起点，如图2-9中的A面是B面 和C面长度尺寸的设计基准；D面 为E面和F面长度尺寸的设计基准， 又是两孔水平方向的设计基准。
图2-12 定位副
典型定位元件的定位分析
5
工 件 的 定 位 面
夹具的定位元件
定位情况
1个支承钉
2个支承钉
3个支承钉
平支
承
图示
面钉
限制的自Βιβλιοθήκη 由度XYZ
Z XY
工
件
的 定
夹具的定位元件
位
面
定位情 况
一块条形支承板
二块条形支承板
一块矩形支承板
平支
承
图示
面板
限制的 自由度
YZ
Z X Y ZXY
②定位基准 定位时据以确定工件在夹具中位置的点、线、面称为定位基准。这些作为定
位基准的点、线、面既可以是工件与定位元件实际接触的点、线、面，也可以是一些 实际并不存在的理论回转中心线。如图2-11所示，零件的内孔套在心轴上加工 ￠40h6外圆时，内孔轴线即为定位基准。
③测量基准 测量已加工表面尺寸及位置的基准，称为测量基准。图2-11所示的零件，当
来限制工件的自由 型为球头支承钉，主要用于工
度，起定位作用。 件上未经加工的粗糙平面定位；
常用的有固定支承、 图中C型为网纹顶面的支承钉，
可调支承、自位支 常用于要求摩擦力大的工件侧
承三种。
面定位。
①固定支承
图2-13b)所示为用于平面定位
固定支承有 的各种支承板，主要用于工件
支承钉和支承板两 上已加工过的平面定位。A型支
以上所述定位方法，多为以单一表面定位。实际上，
工件往往是以两个或两个以上的表 面同时定位的，即
采取组合定位方式。 组合定位的方式很多，生产中最
常用的就是“一面两孔”定位。如加工箱体、杠杆、
盖 板等。这种定位方式简单、可靠、夹紧方便，易于
做到工艺过程中的基准统一，保证工件的相互位置精
度。 工件采用一面两孔定位时，定位平面一般是加工
图2-9 设计基准
（2）工艺基准
工艺基准是在工艺过程中所使用的基准。工艺过程是一个复杂的过程，按用途不同工 艺基准又可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。
图2-10 工序基准
图2-11 定位基准
①工序基准 在工序图上，用来标定本工序被加工面尺寸和位置所采用的基准，称为工序
基准。所标定的被加工表面位置的尺寸，称为工序尺寸。如图2-10所示，通孔为加 工表面，要求其中心线与A面垂直，并与B面及C面保持距离L1、L2，因此表面A、表 面B和表面C均为本工序的工序基准。
a)
b)
c)
d)
图2-17 各种类型的圆柱销
a)、b)、c)固定式；d)可换式
2）圆锥销
一。如个图图圆2-21，-81中相8所a当示)于用，三于工个粗件止基以推准圆定，柱位b孔支)用在承于圆，精锥限基销制准上了。定工位件。的孔三端个与自锥由销度接( 触X，、其Y交、线是Z)
a)
b) 图2-18 各种类型的圆锥销 a)粗基准用；b)精基准用
定位情 况
锥
圆顶
尖
锥
和 锥
图示
度
孔心
轴
限制的
自由度
固定顶尖
XYZ
浮动顶尖
YZ
锥度心轴
XY ZY Z
常用定位元件及选用
图2-13a)所示为用于平面定位的
（1）工件以平面 各种支承钉，它们的的结构和
定位时的定位元件 尺寸均已标准化。图中A型为平
1）主要支承 头支承钉，主要用于支承工件
主要支承用 上已加工过的基准平面；图中B
限制的 自由度
XYZ
Y Z XYZYZ
典型定位元件的定位分析
定位情 况
V
形 块
外
图示
限制的
圆
自由度
柱
定位情
况
面
定 位
图示
套
限制的 自由度
一块短V形块
两块短V形块
一块长V形块
XZ
一个短定位套
XZXZ
两个短定位套
XZXZ
一个长定位套
XZ
XZXZX Z X Z
典型定位元件的定位分析
以内孔为基准（套在检验心轴上）去检验Φ40h6外圆的径向圆跳动和端面B的端面圆 跳动时，内孔轴线即测量基准。
④装配基准 装配时用以确定零件在机器中位置的基准。
2.定位副 通常将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为
定位副。图2-12中，工件以圆孔在心轴上定位，工件的内孔面称为定位基面，它的轴 线称为定位基准；与之对应，心轴的圆柱面称为限位基面，心轴的轴线称为限位基准； 而工件的内孔表面与定位元件心轴的圆柱表面就合称为一对定位副。