定位装置设计实例：课题实施优化

以上叙述了夹具定位方案设计计算的全部内容。首先根据工件的加工要求和工艺规程提出的定位要求，运用定位基本原理进行定位分析，可能有几种定位方案可供选择。然后分析计算各定位方案的定位误差，进行各方案的比较分析。最后决定合适的定位方案，进行必要的设计计算，决定各定位结构参数。下面以一面两孔定位设计计算为例介绍定位装置设计计算的过程。

（1）定位方案的提出与分析计算。根据工件形状与加工要求选择A面定位限制三个方向自由度。按槽位置尺寸240mm±0.15mm和70mm±0.20mm的要求，选用两孔定位，也限制三个方向自由度（见图6-22（a）），达到完全定位。此定位方案基准重合，没有第一类定位误差。但结构较为复杂。图6-22（b）是采用A、B、C三面定位方案，此方案结构简单，但存在第一类定位误差（基准不重合误差）。因为位置尺寸240mm±0.15mm的设计基准是通过定位孔I并垂直两定位孔连心线的垂线，而用C面定位，定位基准是C面，二者不重合，以尺寸60mm相联系。若未注公差尺寸12级精度计算，则T（60）=±0.15mm，第一类定位误差已占加工允差100%，无法保证240mm±0.15mm的尺寸要求。至于70mm±0.20mm位置尺寸情况更为严重，设计基准是两定位孔连心线，而定位基准却是B面，基准不重合，它们之间还没有直接尺寸联系，而是通过以100mm、75mm两尺寸为组成环所构成的尺寸链的封闭环相联系的，若未注公差尺寸，则也按12级精度计算，则定位误差ΔPB（70）=T（120）+T（75）=±（0.175+0.15）=±0.325mm大大超过了加工允差，所以应选取图6-22（a）的定位方案。

图6-21　铣槽工序的加工要求

图6-22　铣槽工序两种定位方案的定位分析

（2）两孔定位方案定位结构参数的设计计算。

1）决定销心距基本尺寸与极限偏差。销心距的基本尺寸应等于孔心距的平均尺寸，取其公差为相应孔心距公差的1/3，即T（LJ）=T（LK）/3=0.12/3=0.04（mm），则

LJ=180mm±0.02mm

3）确定削边定位销的定位结构参数。削边销必须补偿的中心距误差为

c=T(LK)+T(LJ)-ε1min=0.12+0.04-0.006=0.154(mm)

由国标查得削边定位销的圆柱部分宽度b=3，代入式得

据此来确定定位销2定位直径的基本尺寸与极限偏差通常有两个方法：

①按计算得直接求解。

d2=D2-ε2min=16-0.029=15.971(mm)

根据国家标准得削边定位销其他结构尺寸为：b1=4mm；B=d-2=16-2=14（mm）。

参照GB/T 2203—1991的有关结构尺寸，最后得出的两定位销的结构如图6-23（a）所示。

图6-23　两定位销与支承板的结构

（a）B型标准支承四块；（b）由B端到C端面的距离
1—圆柱定位销；2—削边定位销；3—支承板

（3）定位平面的定位元件选择。根据工件的形状、加工面部位和夹具在铣床上的位置，选用 厚 度12mm、长 度120mm的B型 标 准 支 承 四 块（B12mm×120mm，GB/T 2236—1991），其布置如 图6-23（b）所示。

特别要注意各定位元件的有关尺寸协调一致，以免影响定位。例如支承厚度为12，根据GB/T 2203—1991定位销的结构尺寸，它的安装支承面A到定位外圆工作面起始端面B的距离为7mm，圆柱定位工作面长度为5mm（即图6-23（a）所示由B端面到C端面的距离）。若使夹具体上安装支承板的平面高出安装定位销的平面12-7=5（mm），则夹具体上各安装平面不在同一平面上，造成加工困难，精度也难保证。若使夹具各安装平面处在同一平面上，则由于定位销定位外圆工作面长度只有5mm，现定位销下沉5mm以后定位工作面就起不到定位作用了。所以本方案采用夹具体上各安装平面在同一平面上，而把定位销的圆柱定位工作面长度增加到10mm，仍保持有5mm的有效工作长度以满足定位要求。

（4）定位误差的分析计算。由于平面定位没有基准不重合现象，故不存在定位误差，所以主要分析计算两孔定位的定位误差。因为上述两定位销定位结构参数的设计计算，只解决了重复定位矛盾，保证两定位孔加工合格的全部工件都能装进夹具。而能满足这个条件的两定位销结构参数的组合可有多种不同答案，所以还必须根据定位误差的分析计算来验证所设计的两定位销结构参数能否保证工序加工要求。若发现定位误差过大，难以保证加工要求，则需重新进行设计，修正参数，减少定位误差，以达到加工要求。

前已述及，过两定位销轴线的xo1y坐标系是夹具的调刀基准，铣刀根据xo1 y坐标系调整成图6-24所示的240mm和70mm尺寸，在加工一批工件时，工件的设计基准（即定位基准）

坐标系相对调刀基准xo1y坐标系产生最大位置变化而引起240mm尺寸和70mm尺寸的最大误差，就是定位误差。

图6-24　两定位孔铣槽工序的定位误差分析计算(www.xing528.com)

现分别计算如下：

1）70mm±0.2mm尺寸的定位误差。由于70mm尺寸位于定位孔Ⅱ的右外侧，符合国标的计算情况。其定位误差为

求出

代入得

2）240mm±0.15mm尺寸的定位误差。由于L=180mm，H1=75mm，L＞H1，应按下式来计算定位误差。

代入得

占加工允差的0.037/0.15=24.7%，能保证加工要求。

根据定位误差的分析计算可知所设计的定位元件的结构参数是合理的。