常用定位方式与定位元件
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。
2.3常用定位方式和定位元件
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
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)
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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
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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
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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”
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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：
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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：
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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：
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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：
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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：
工件的定位和夹紧
3） 夹紧后工件的变形应尽可能小，不能因夹紧变形 而影响加工精度。
4）夹紧机构的操作要方便、迅速、省力、安全。
3. 夹紧力的确定
1）确定夹紧力方向的两个原则： a.夹紧力作用方向应垂直于工件的主定位面。
图2-69 夹紧力方向对镗孔位置精度的影响
度。
三、工件在夹具中的定位
1.六点定位原理
图2-52 物体的六个自由度
三、工件在夹具中的定位
1.六点定位原理
图2-53 六点定位简图
三、工件在夹具中的定位
1.六点定位原理 在机械加工中，要完全确定工件在
夹具中的正确位置，必须用六个相应 的支承点来限制工件的六个自由度， 称为“六点定位原理”。
三、工件在夹具中的定位
3）在加工和测量零件时，要尽量使定位基准、 测量基准和工序基准重合，以减少加工误差和测 量误差。
二、工件在工艺系统内的安装
定位：加工前，使工件在机床上或夹具 上占有正确的加工位置的过程，称为 定位。
二、工件在工艺系统内的安装
夹紧：用施加外力的形式，把工件已确 定的定位位置固定下来的过程，称为 夹紧。这个定位、夹紧的过程，称为 装夹或安装。
3.常见定位方式及定位元件
P63 表2-14
四、工件的夹紧方式
1. 夹紧装置及其组成
什么是夹紧装置？ 将工件在夹具中夹紧、压牢的装置，就是夹
紧装置。 动力装置
夹紧装置 夹紧元件 中间递力机构
四、工件的夹紧方式
2. 对夹紧装置的基本要求
1）夹紧应有利于工件的定位而不能破坏工件在定位时 所获得的正确位置；
3. 夹紧力的确定
2）夹紧力作用点的选择： b. 夹紧力的作用点应在夹具支承点所组成的面积之内。
定位方法及定位元件
生产中最常用的是“一面两孔” 生产中最常用的是“一面两孔”定位
“一面两孔”定位的特点： 一面两孔”定位的特点： 容易实现基准统一； 位置精度高； 存在过定位现象（支承平面限制三个自由 度，每根短销限制两个自由度）
为了保证销的 强度，通常使 用菱形销。 图a用于直径很 小时 图b用于直径为 3~50mm时 图c用于大于 50mm时
分析限制自由度数。 分析限制自由度数。
作业： 1-12、13 思考题 1-14
(2) 当孔径、销径为： 当孔径、销径为： D1min、D2min、d1max、d2max 孔间距最大、销间距最小： (L+δLD)、 (L–δLd) 第一销孔中心到第二孔径的最小距离为： L+δLD–D2min/2= L–δLd–d2max/2–X2min/2 即：d2max= D2min –2(δLD+ δLd+ X2min/2)
1.4.4工件的定位（二） 工件的定位（ 工件的定位
本节主要任务： 本节主要任务： 了解工件的定位方法及定位元件的使用 分析不同的定位基准面所采用不同的定位元 件 熟悉定位元件的结构形式和应用特点
1.4.4定位方法及定位元件 定位方法及定位元件
工件在夹具中定位时，是把支承点转化为 支承点转化为 具有一定结构的定位元件与工件相应的定 具有一定结构的定位元件 位基准面相接触或配合面实现的。 定位元件的结构形状、尺寸、布置形式， 定位元件 主要取决于加工要求、工件定位基准、外 力作用状况等因素。 定位元件的选择、制造精度直接影响定位 精度、工作效益。
dmax=Dmin – Xmin
d — 轴径；D — 孔径；X — 间隙 轴径； 孔径；
第二定位销装入的条件：
(1) 当孔径、销径为： 当孔径、销径为： D1min、D2min、d1max、d2max 孔间距最小、销间距最大： 孔间距最小、销间距最大： (L–δLD)、 (L+δLd) δ 、 δ 第一销孔中心到第二孔径的最大距离为： 第一销孔中心到第二孔径的最大距离为： L–δLD+ D2min/2= L+δLd+ d2max/2+X2min/2 δ δ 即：d2max= D2min –2(δLD+ δLd+ X2min/2) δ
工件以平面定位的定位元件选择及其定位方式
工件以平面定位的定位元件选择及其定位方式 四、辅助支承
辅助支承只起支承作用， 不起定位作用。
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工件以平面定位的定位元件选择及其定位方式 四、辅助支承
辅助支承定位分析： 辅助支承是在工件定位后才参与支承的元件，其高度是由工件确定的，因此它不
起定位作用，但辅助支承锁紧后就成为固定支撑，能承受切削力。
辅助 支承
3
工件以平面定位的定位元件选择及其定位方式 一、固定支承
固定支承——在夹具
体上，支承点的位置固定不 变的定位元件。
4
工件以平面定位的定位元件选择及其定位方式 一、固定支承
Z
Z
Z
X Z
X
Y X
Z
Y X
Z
Y X
Y X
工件以平面定位
Y Y
5
工件以平面定位的定位元件选择及其定位方式 一、固定支承
摆动式自位支承
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工件以平面定位的定位元件选择及其定位方式 三、自位支承（浮动支承）
移动式自位支承
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工件以平面定位的定位元件选择及其定位方式 三、自位支承（浮动支承）
球形自位支承
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工件以平面定位的定位元件选择及其定位方式 四、辅助支承
辅助支承在工件定位后才 参与支承的元件，不限制自由 度，主要用于提高工件的刚度 和定位稳定性。
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THANSKS FOR LOOKING
平头支承钉 （GB/T2226-定位方式 二、可调支承
工件以粗基准平面定位
在夹具体上，支承点的位置可调节的定位元件称为可调支承。
在工件定位过程中，支承钉的高度 需要调整时，采用可调支承。
可调支承主要用于毛坯质量不高， 而又以粗基准定位。
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
More to learn
• 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
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5
6
二、工件以外圆柱面定位
1、V形块定位（良好的对中性）7Biblioteka 8不完全定位9
2、在圆孔中定位（定位套筒）
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3、在半圆孔中定位（剖分套筒）
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4、在圆锥孔中定位（反顶尖）
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5、用定心夹紧机构定位
短三爪夹头： 长三爪夹头
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三、工件以圆柱孔定位
1、在圆柱销上定位
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2、在定位心轴上定位
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圆锥孔的定位
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3、在圆锥销上定位
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四、工件以特殊表面定位
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五、工件以组合表面定位
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销边销（菱形销）
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分析下列定位方案中各定位元件限制哪些自由度？
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3. 定位方式及定位元件
一、工件以平面定位
二、工件以外圆柱面定位
三、工件以圆柱孔定位 四、工件以特殊表面定位 五、工件以组合表面定位
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对定位元件的基本要求：
足够的精度
耐磨性好 足够的强度和刚度 工艺性好
2
一、工件以平面定位
1.支承钉
用于工件平面定位的三点支承和侧面支承
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2.支承板