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：图 5-6 几种常用支承钉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。图 5-7 两种常用的支承板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：11心图 5-8 几种常用的可调支承加工过的平面定位，以调节补偿各批1可调支承螺钉 2螺母图 5-9 几种常见的自位支承结构毛坯尺寸误差，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、断续图 5-10 常见的几种辅助支承表面、阶梯表面定位。4.辅助支承辅助支承是 在工件实现定位后才参与支承的 定位元件，不起定位作用，只能 提高工件加工时刚度或起辅助定 位作用。图5-10为常用的几种辅 助支承类型，图 5-10a、 b 为螺旋1支承 2螺母3手轮 4楔块图 5-11 辅助支承应用实例式辅助支承，用于小批量生产； 图 5-10c 为推力式辅助支承，用 于大批量生产。图 5-11 为辅助支承应用实 例，图 5-11a 的辅助支承用于提 高工件稳定性和刚度；图 5-11b 的辅助支承起预定位作用。二）工件以外圆定位工件以外圆柱面作定位基准时，根据外圆柱面的完整程度、加工要求和安装方式，可以 在V形块、定位套、半圆套及圆锥套中定位。其中最常用的是在V形块上定位。图5-12常用固定式V形块1. V形块V形块有固定式 和活动式之分。图 5-12为常用固 定式V形块，图5-12a用于较短 的精基准定位；图5-12b用于较 长的粗基准（或阶梯轴）定位；图 5-12c 用于两段精基准面相距较 远的场合；图5T2d中的V形块 是在铸铁底座上镶淬火钢垫而成，用于定位基准直径与长度较大的场合。图5-13中的活动式V形块限制工件在Y方向上的移动自 由度。它除定位外，还兼有夹紧作用。根据工件与V形块的接触母线长度，固定式V形块可以分 为短V形块和长V形块，前者限制工件两个自由度，后者限制 工件四个自由度。V形块定位的优点是：对中性好，即能使工件的定位基 准轴线对中在V形块两斜面的对称平面上，在左右方向上的不 会发生偏移，且安装方便；应用范围较广。不论定位基准是图5-13活动V形块应用实例 否经过加工，不论是完整的圆柱面还是局部圆弧面，都可采用V 形块定位。V形块上两斜面间的夹角一般选用60、90和120，其中以90应用最多。其典型 结构和尺寸均已标准化,设计时可查国家标准手册。V形块的材料一般用20钢，渗碳深0.81.2mm，淬火硬度为6064HBC。2. 定位套 工件以外圆柱表面为定位基准在定位套内孔中定位，这种定位方法一般适 用于精基准定位，见图5-14所示。图5-14a为短定 位套定位，限制工件两个自由度，图5-14b为长定 位套定位，限制工件四个自由度。3. 半圆套 图5-15为半圆套结构简图，下半圆起定位作用，上半圆起夹紧作用。图5-15a为可 卸式，图5-15b为铰链式，后者装卸工件方便些。短半圆套限制工件两个自由度，长半圆套限制工件图5-14工件在定位套内定位四个自由度。4. 圆锥套 工件以圆柱面为定位基准面在圆锥孔中定位时，常与后顶尖（反顶尖）配合使用。如图5-16所示，夹具体锥柄1插入机床主轴孔中，通过传动螺钉2对定位圆锥套3传递扭矩，工件4圆柱左端部在定位圆锥套3中通过齿纹锥面进行定位，限制工件的三个移两个转动自由度。1夹具体锥柄 2传动螺钉 3定位圆锥套 4工件 5后顶尖动自由度；工件圆柱右端锥孔在后顶尖5（当外径小于6mm时，用反顶尖）上定位，限制工件图 5-15 半圆套结构简图（三）工件以圆孔定位 工件以圆孔定位大都属于定心定位（定位基准为孔的轴线），常用的定位元件有定位销、 圆柱心轴、圆锥销、圆锥心轴等。圆孔定位还经常与平面定位联合使用。1亡1 Ll /图 5-17 几种常用的圆柱定位销1.定位销 图5-17为几种常用的圆柱定位销，其工作部分直径d通常根据加工要求和 考虑便于装夹，按g5、g6、f6或 f7制造。图5-17a、b、c所示定位 销与夹具体的连接采用过盈配合； 图5-17d为带衬套的可换式圆柱销 结构，这种定位销与衬套的配合采 用间隙配合，故其位置精度较固定 式定位销低，一般用于大批大量生 产中。为便于工件顺利装入，定位销 的头部应有1 5倒角。长圆柱销限制工件的四个自由度。短圆柱销限制工件两个自由度2圆锥销 在加工套筒、空心轴等类工件时，也经常用到圆锥销，如图5-18所示。图 5-18a用于粗基准，图5-18b用于精基准。它限制了工件X、Y、Z三个移动自由度。工件在单个圆锥销上定位容易倾斜，所以圆锥销一般与其它定位元件组合定位。如图 5-19所示，工件以底面作为主要定位基面，采用活动圆锥销，只限制X、Y两个转动自由度,即使工件的孔径变化较大，也能准确定位。图 5-18 圆锥销n.图 5-19 圆锥销组合定位3定位心轴 主要用于套简类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿轮加工。常见的有圆柱心轴和圆锥心轴等。1）圆柱心轴 图 5-20a 为间隙配合圆柱心轴，其 定位精度不高，但装卸工件较方便；图5-20b为过盈配 合圆柱心轴，常用于对定心精度要求高的场合；图 5-20c 为花键心轴，用于以花键孔为定位基准的场合。当工件a)孔的长径比 L/D1 时，工作部分可略带锥度。短圆柱心轴限制工件两个自由度，长圆柱心轴限制莎If匕月*” f图 5-20 几种常见的圆柱心轴工件的四个自由度。2）圆锥心轴 图 5-21 是以工件上的圆锥孔在圆锥心轴上定位的情形。这类定位方式是圆锥面与圆锥面接触，要求锥孔和圆锥心轴的锥度相同，接触良好，因此定心精度与角向定位精度均较高，而轴向定位精度取决于工件孔和 心轴的尺寸精度。圆锥心轴限制工件的五 个自由度，即除绕轴线转动的自由度没限 制外均已限制。（四）工件以组合表面定位在实际加工过程中，工件往往不是采 用单一表面的定位，而是以组合表面定位。图 5-21 圆锥心轴常见的有平面与平面组合、平面与孔组合、平面与外圆柱面组合、平面与其它表面组合、锥面与锥面组合等。例如，在加工箱体工件时，往往采用一面两孔组合定位，即一个平面及与该平面垂直的 两孔为定位基准，如图5-22所示。当采用一平面、两短圆柱销为定位元件时，此时平面限制 X、Y、Z三个自由度，第一个定位销限制X、Y两个移动自由度，第二定位销限制X和Z， 因此X过定位。又设两孔直径分别为D +g、D +02，两孔中心距为L5 ，两销直径分1 D12 D 2LD别为d -5 、d -5，两销中心距为L5 。由于两孔、两销的直径，两孔中心距和两1 d12 d 2Ld销中心距都存在制造误差，故有可能使工件两孔无法套在两定位销上，如图5-22a所示。a)b)c)d)图 5-22 一面两孔组合定位情况a)l、2孔 b)1平面 2短圆柱销 3一短削边销解决X过定位的方法有： 减小第二个销子的直径。此种方法由于销子直径减小，配合间隙加大，故使工件绕第一个销子的转角误差加大。 使第二个销子可沿X方向移动，但结构复杂。 第二个销子采用削边销结构，即采取在过定位方向上，将第二个圆柱销削边，如图5-18b所示。平面限制戈、Y、Z三个自由度，短圆柱销限制X、Y两个自由度，短的削边销(菱形销)限制7 个自由度。它不需要减小第二个销子直径，因此转角误差较小。图5-22C所示削边销的截面形状为菱形，又称菱形销，用于直径小于50mm的孔，图5-22d所示削边销的截面形状常用于直径大于50mm的孔。习题与思考题5-8 根据六点定位原理，分析图5-47所示各种定位方案中定位元件所限制的自由度。图5-47 题5-8图/5-9图5-44所示零伸以平面3和两个短V形块1、2进行定位，试分析该定位方案是否合理? 各定位元件应分别限制哪些自由度？如何改进？21 -11II.Z / / / / / / / / / / 1/ / / /US-4Y图 5-48 题 5-9 图