1工件的定位原理及定位器设计

第一章

工件的定位原理及定位器设计第一节工件的定位原理A——安装基面B——导向基面C——定程基面一、六点定位原理确定物体的空间位置，就需要按图布置的六个支承点消除物体活动的六个自由度，这就是物体定位的“六点定则”，也称“3-2-1定位原理”。二、六点定位原理的合理应用

不能认为未夹紧时工件还可以相对定位元件反方向运动而判断其自由度未被限制；

在分析定位作用时不应考虑力的影响，不要混淆定位和夹紧这两个概念。工件的六个自由度全部被限制而在夹具中占有完全确定的位置，这种定位方式称为全定位或完全定位。工件在夹具中定位，如果支撑点不足六个，但完全限制了按加工要求需要消除的工件自由度数目，这种定位方式称为准定位或不完全定位。1、全定位与准定位2、过定位与欠定位两个或两个以上定位支撑点重复限制同一个自由度，这种定位方式称为重复定位或过定位。通常过定位的结果将使工件的定位精度受到影响、定位不确定和使工件或定位件产生变形，因此一般情况下应避免出现过定位现象。改进定位件的结构，避免重复定位；提高工件定位基准和相应定位工作表面之间的位置精度，以减少干涉引起的不良后果。措施：欠定位是指工件实际定位所限制的自由度少于该按该工序加工要求所必须限制的自由度数目。在批量不大的生产中，有少数特殊形式的夹具，个别自由度是通过找正法或“假销”等元件限制的，装卡完后已取出，因此不能从形式上误判为欠定位。虽然定位支撑点等于或多余需要消除的自由度数目，但并未完全限制加工工艺所要求的那个自由度，从而无法保证该工序的加工精度，此时仍属欠定位，甚至既是欠定位，又是重复定位。注意：三、N-2-1定位原理“N-2-1定位原理”与广泛应用于刚性件的“六点定则”（“3-2-1定位原理”）相比，更适用于薄板件的定位。主要内容：（1）第一基准面上所需的定位点数为N（N≥3）；（2）第二、第三基准面所需的定位点为2个和1个；（3）禁止在正反两侧同时设置定位点。第二节定位方法及定位器一、关于基准的概念基准，又称基准面（Datum），是一些点、线、面的组合，用来确定同一零件的另外一些点、线、面的位置或者其他零件的位置。根据用途,基准可分为设计基准和工艺基准。（1）设计基准设计图样中所采用的基准，它是以决定零件在整个结构或部件中相对位置的点、线、面的总称。（2）工艺基准在工艺过程中所采用的基准，它是加工装配过程中用来进行定位、安装零件位置的点、线、面。工艺基准又可分为工序基准、定位基准、装配基准和测量基准。工序基准：工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准。定位基准：零件在夹具中定位所依据的点、线、面。装配基准：夹具中确定各零件相对位置的点、线、面。测量基准：在加工装配中用以检查零件位置或工艺尺寸所依据的点、线、面。在选择基准时，常常将设计基准作为定位、装配和测量的基准，即遵循基准重合原则。挡块是焊接工装夹具中应用最普遍、结构最简单的一种定位器。挡块分受力挡块和不受力挡块两种。受力挡块承受工件的部分重力或夹紧力，以及焊接应力等，设计时可按零件的厚度加固，挡块与工件接触线的长度应大于被定位零件厚度的1倍，其高度则不应低于被定位零件截面的重心线。挡块的各种形式1、挡块二、工件以平面定位永磁式定位挡块2、支承钉和支承板支承钉和支承板可调支承自动调节支承三、工件以圆孔定位工件以圆孔为定位基准，也是生产中常见的定位方式之一。常用的定位器有定位销、定位插销和衬套式定位器。1、定位销每种定位销有圆柱销和削边销两种形式，根据定位销与定位孔配合的长径比和配合长度与总体尺寸的关系等，圆柱销可限制工件的两个或四个自由度，削边销可限制工件的一个或两个自由度。圆锥销2、衬套式定位器

固定式定位销与夹具体采用H7/r6过盈配合；

可换式定位销与衬套孔采用H7/h6间隙配合，用螺母、垫圈固定，衬套与夹具体采用H7/n6过渡配合；3、定位插销定位插销可设计成各种各样的手柄，便于插拔，插销顶端15°倒角，插销定位部分也可以制成削边销，减少接触面积。插销定位实例四、工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面为定位基准，也是生产中常见的定位方式之一。常用的定位器有V形块、定位套和半圆孔定位器。1、V形块V形块作为定位件，不仅安装工件方便，而且定位对中性好，广泛应用于管子、轴和小直径圆筒节等圆柱形零件的安装定位。V形块高度H的选取：当用于大直径定位时，取H≤0.5D；小直径定位时，取H≥1.2D。T的计算如下：T=H+0.5D/sin(α/2)-0.5N/tan(α/2)V形块常用20钢制成，渗碳淬火后硬度达到55-60HRC，或用45钢直接淬火到40-45HRC。2、定位套和半圆孔定位器五、组合表面定位以工件上两个或两个以上表面作为定位基准，称为组合表面定位。采用组合表面定位时，如果各定位基准之间无紧密尺寸联系（即没有尺寸精度要求）时，即把各种单一几何表面的典型定位方式直接予以组合。采用组合表面定位时，如果各定位基准之间有紧密尺寸联系（即有一定尺寸精度要求）时，需设法协调定位元件与定位基准的相互尺寸联系，以克服过定位现象。生产中常见的例子是两孔一面定位，即工件以两个中心线相互平行的孔及与之相垂直的平面作为定位基准。采用的定位元件是两个圆柱销和一个支承面，或者一个圆柱销、一个削边销和一个支承平面，即两销一面的定位方式。其设计要点是如何在保证加工精度的条件下，使工件两孔能顺利装配到两销上去。六、型面定位对于复杂外形的薄板焊接件，一般采用与工件的型面相同或者相似的定位件来定位，这就是所谓的型面定位。型面定位件要求其工作表面必须与工件的相应外表面形状保持一致，加工制造时需采用工件的模型或样板。第三节定位方案设计方法与步骤一、确定定位基准一个零件的定位基准或待装部件用的组装基准，可以按下列原则去选择。（1）当在零部件的表面上既有平面又有曲面时，优先选择平面作为主要定位基准面或组装基准面，尽量避免选择曲面，否则夹具制造困难。如果各个面都是平面时，则选择其中最大的平面作为主定位基准面或组装基准面。但对于较复杂的薄板冲压件，可以选择曲面外形作为主要定位基准。（2）应当选择零部件上窄而长的表面作为导向定位基准，窄而短的表面作为止推定位基准。（3）应尽量使定位基准与设计基准重合，以保证必要的定位精度。以产品图样上已经规定好的定位孔或定位面作为定位基准。若没有规定时，应尽量选择设计图样上用以标注各零件位置尺寸的基准作为定位基准。（4）尽量利用零件上经过机械加工的表面或孔等作为定位基准。或者以上道工序的定位基准作为本工序的定位基准。备料过程中，冲剪和自动气割的边缘以及原材料本身经过轧制的表面都比较平整光洁，可以作为定位基准。手工气割的边缘和手工成形的表面精度差，一般不宜作定位基准。上述原则要综合考虑，灵活应用。检验定位基准选择得是否合理的标准是：能否保证定位质量、方便装配和焊接，以及是否有利于简化夹具的结构等。二、确定定位器的结构和布局定位基准确定之后，设计定位器时，应结合基准结构形状、表面状况，限制工件自由度的数目、定位误差的大小，以及辅助支承的合理应用等，并在兼顾夹紧方案的同时进行分析比较，以达到定位稳定、安装方便、结构工艺性和刚性好等设计要求。三、确定必限的自由度四、提出定位器的材料和技术要求定位器本身质量要高，其材料、硬度、尺寸公差及表面粗糙度要满足技术要求，要有足够的强度和刚性，受力定位元件一般要进行强度和刚度计算。焊接组合件的制造精度一般不超过IT14级，夹具的精度必须高出制件精度3个等级，即夹具精度应不低于IT11级。对于定位元件，与工件定位基准面或与夹具体接触或配合的表面，其精度等级可稍高一些，可取IT9或IT8级。为了保证支承钉和支承板的等高性以及与夹具安装面的平行度或垂直度等要求，可采用调整法和修配法等以提高装配精度。装焊夹具定位元件的工作表面的粗糙度应比工件定位基准表面的粗糙度要好1～3级。定位元件工作表面的粗糙度值一般不应大于Ra3.2μm，常选Ra1.6μm。定位器的工作表面在装配过