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机械加工常用定位元件

为了保证同一批工件在夹具中占据一个正确的位置，必须选择合理的定位方法和设计相应的定位装置。

上节已介绍了工件定位原理及定位基准选择的原则。在实际应用时，一般不允许将工件的定位基面直接与夹具体接触，而是通过定位元件上的工作表面与工件定位基面的接触来实现定位。

定位基面与定位元件的工作表面合称为定位副。

一、对定位元件的基本要求

1 ．足够的精度

由于工件的定位是通过定位副的接触（或配合）实现的。定位元件工作表面摇表的精度直接影响工件的定位精度，因此定位元件工作表面应有足够的精度，以保证加工精度要求。

2 ．足够的强度和刚度

定位元件不仅限制工件的自由度，还有支承工件、承受夹紧力和切削力的作用。因此还应有足够的强度和刚度，以免使用中变形和损坏。

3 ．有较高的耐磨性

工件的装卸会磨损定位元件工件表面，导致定位元件工件表面精度下降，引起定位精度的下降。当定位精度下降至不能保证加工精度时则应更换定位元件。为延长定位元件更换周期，提高夹具使用寿命，定位元件工作表面应有较高的耐磨性。

4. 良好的工艺性

定位元件的结构应力求简单、合理、便于加工、装配和更换。

对于工件不同的定位基面的形式，定位元件的结构、形状、尺寸和布置方式也不同。下面按不同的定位基准分别介绍所用的定位元件的结构形式。

二、工件以平面定国内大飞机项目带动了高端制造产业发展趋势位时的定位元件

工件以平面作为定位基准时常用的定位元件如下述：

（一）主要支承

主要支承用来限制工件自由度，起定位作用。

1 ．固定支承

固定支承由支承钉和支承板两种型式，如图 所示，在使用过程中它们都是固定不动的。

当工件以粗糙不平的毛坯面定位时，采用球头支承钉图 b ；齿纹头支承钉，如图 3 -41c ，用在工件侧面，以增大磨擦系数，防止工件滑动；当工件以加工过的平面定位时，可采用平头支承钉（如图 3 -41a ）或支承板。图 d 所示支承板结构简单，制造方便，但孔边切屑不易清除干净，故适用于侧面和顶面定位；图 e 所示支承板便于清除切屑，适用于底面定位。

需要经常更换的支承钉应加衬套，如图 31、实验的目的：通过钢垫圈对鞋带不断的施加扯断力和拉伸力来测试它被扯断或拉断的次数和时间-42 所示。支承钉、支承板均已标准化，其公差配合、材料、热处理等可查国家标准《机床夹具零件及部件》。

一般支承钉与夹具体孔的配合可取 H7/n6 或 H7/r6 。如用衬套则支承钉与衬套内孔的配合可取 H7/js6 。

当要求几个支承钉或支承板装配后等高时，可采用装配后一次磨削法，以保证它们的工作面在同一平面内。

工件以平面定位时，除了采用上面介绍的标准支承钉和支承板，也可根据工件定位平面的不同形状设计相应的支承板。

2 ．可调支承

在工件定位过程中，支承钉的高度需调整时，应采用图 所示可调支承。

在图 3 -44a 中，工件为砂型铸件，先以 A 面定位铣 B 面，再以 B 面定位镗双孔。铣 B 面时若用固定支承，由于定位基面 A 的尺寸和形状误差较大，铣完后的 B 面与两毛坯孔（ 中的点划线）的距离尺寸 H 1 、 H 2 变化也大，致使镗孔时余量很不均匀，甚至可能使余量不够。因此图 中可采用可调支承，定位时适当调整支承钉的高度，便可避免出现上述情况。对于中小型零件，一般每批调整一次，调整好后，用锁紧螺母拧紧固定，此时其作用与固定支承完全相同。若工件较大且毛坯精度较低时，也可能每件都要调整。

在同一夹具上加工形状相同但尺寸不同的工件时，可用可调支承，如图 b 所示，在轴上钻径向孔，对于孔至端面的距离不等的工件，只要调整支承钉的伸出长度，便可进行加工。

3 ．自位支承（浮动支承）

在工件定位过程中，能自动调整位置的支承称为自位支承，或称浮动支承

图 所示的叉形零件，以加工过的孔 D 及端面定位，铣平面 C 和 E 。用心轴及端面限制 、 、 、 和 五个自由度，为了限制自由度 需设一防转支承。此支承如单独设在 A 处或 B 处，都因工件刚性差而无法加工，若在 A 、 B 两处均设防转支承则属过定位，夹紧后使工件产生较大的变形，将影响加工精度。此时应采用图 所示的自位支承。

图 3 -46a 、 b 是两点式自位支承。图 3 -46c 是三点式自位支承。这类支承的工作特点是：支承点的位置能随着工件定位基面位置的变动而自动调整，定位基面压下其中一点，其余点便上升，直至各点均与工件接触。接触点数的增加，提高了工件装夹刚度和稳定性，但其作用相当于一个固定支承，只限制了工件的一个自由度。

自位支承适用于工件以毛坯面定位或定位刚性较差的场合。

（二）辅助支承

辅助支承用来提高装夹刚度和稳定性，不起定位作用。如图 所示，工件以内孔及端面定位钻右端小孔。若右端不设支承，工件装夹后，右臂为一悬臂，刚性差。若在 A 点设置固定支承则属过定位，有可能破坏左端定位。在这种情况下，宜在右端设置辅助支承。工件定位时，辅助支承是浮动的（或可调的），待工件夹紧后再把辅助支承固定下来，以承受切削力。

1 ．螺旋式辅助支承 如图 3 -48a 所示螺旋式辅助支承的结构与可调式支承相近，但操作过程不同，前者不起定位作用，而后者起定位作用。

2 ．自位式辅助支承 如图 38b 所示，弹簧 2 推动滑柱 1 与工件接触，用顶柱 3 锁紧，弹簧力应能推动滑柱，但不可推动工件。

3 ．推引式辅助支承 如图 3 -48c 所示，工件定位后，推动手轮 4 使滑键 5 与工件接触，然后转动手轮使斜楔 6 开槽部分涨开锁紧。

三、工件以圆孔定位时的定位元件

工件以内孔表面作为定位基面时常用的定位元件如下：

（一）圆柱销（定位销）

图 为常用定位销结构。当定位销直径 D 小于 3~ 10mm 时，为避免使用中折断或热处理时淬裂，通常将根部制成圆角 R 。夹具体上应有沉孔，使定位销的圆角部分沉入孔内而不影响定位。大批大量生产时，为了便于定位销的更换，可采用图 d 所示的带有衬套的结构型式。为了便于工件装入，定位销头部有 15 0 的倒角。此时衬套的外径与夹具体底孔采用 H7/h6 或 H7/r6 配合，而内径与定位销外径采用 H7/h6 或 H7/h5 配合。

（二）圆柱心轴

圆柱心轴在很多工厂中有自己的厂标。图 大家在使用操作此机器的时候请1定要依照说明书的流程规范使用为常用心轴的结构型式。

图 3 -50a 为间隙配合心轴。心轴的圆柱配合面一般按 h6 、 g6 或 f7 制造，装卸工件方便，但定心精度不高。为 减少因配合间隙而造成的工件倾斜，工件常以孔和端面联合定位车身贴，因而要求工件定位孔与定位端面之间、心轴定位圆柱面与定位平面之间都有较高的垂直度要求，最好能在一次装夹中加工出来。

图 b 为过盈配合心轴，由引导部分、工作部分、传动部分组成。引导部分 1我们将智能控制利用到万能拉力实验机的控制器中 的作用是使工件迅速而准确地套入心轴，其直径 d 3 按 g8 制造， d 3 的基本尺寸等于工件孔的最小极限尺寸，其长度约为工件孔长度的一半；工作部分 2 的基本尺寸为工件孔的最大极限尺寸，公差带为 r6 。当工件定位孔的长径比 L/d ＞ 1 时 , 工作部分应带有一定的锥度。此时， d 1 的基本尺寸为工件孔的最大极限尺寸、分差带按 r6 ； d 2 的基本尺寸为工件孔最小极限尺寸，公差带为 h6 。安装部分 3 由同轴度极高的二中心孔及与拨盘配套并传递转矩的扁方面组成。这种心轴结构简单、制造方便且定心误差等于零，但装卸工件需在压床上进行，故批量生产时需备很多根心轴。当孔已成形时，一般不宜采用这种心轴，若非用不可时，则应在心轴部分的两端按 R 3 5mm 倒圆 , 否则会拉伤工件孔表面使工件报废。

图 3 -50c 是花键心轴，用于加工以花键孔定位的工件。当工件定位孔的长径比 L/d ＞ 1 时，工作部分可稍带锥度。设计花键心轴时，应使心轴结构与花键孔的定心方式及工作要求相协调，其参数及有关技术要求可参考上述心轴确定。

心轴在机床上的安装如图 所示。

为保证工件同轴度要求，设计心轴时，夹具总图上应标注心轴各工作面、工作圆柱面与中心孔轴线或锥柄间的位置精度要求，其同轴度可取工件相应同轴度的 1/2~1/3 。

（三）圆锥销

图 为工件以圆孔在圆锥销上定位的示意图，它限制了工件的 、 、 三个自由度。图 3 -52a 用于粗定位基面，图 b 用于精定位基面。工件在单个定位销上定位容易倾斜，为此圆锥销一般与其它元件组合定位。如图 3 -53a 所示为圆锥 圆柱组合心轴，锥度部分使工件准确定位，圆柱部分可减小工件的倾斜。图 b 所示为工件以底面作主要定位基面，限制工件 、 、 三个自由度，而圆锥销在 Z 向是可以活动的，限制工件 、 两个自由度，由于圆锥销在上下方向能自由活动，即使工件孔径变化较大也能正确定位。图 3 -53c 为工件在双圆锥销上定位，限制工件的专项审批五个自由度。

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