[科普中国]-定位尺寸

定位尺寸简介

工程图学专用术语。在图纸上表示工程结构的大小形状时，有两类尺寸，一类是定型尺寸，用来说明该工程结构中某一形状的具体大小（比如圆锥的底圆直径）；另一类就是定位尺寸，用来标记零件处于大结构中的具体位置，比如在长方体上挖一个圆柱孔时，该孔中心轴与长方体边界的距离就是定位尺寸。

线性尺寸标注形式尺寸公差在一定的公差等级下， 随基本尺寸的增大而增大。或者，当尺寸公差一定时，公差等级随基本尺寸的增大而提高，这个关系在尺寸标注中是重要的 。尺寸标注中的 “ 就近原则 ”， 即在结构要求允许情况下，应选用最短尺寸以利加工和测量。根据上述关系，分析线性尺寸标注的三种形式—链状式 、 坐标式 、 综合式。

链状式各尺寸依次标注，后一个尺寸分别以前一个尺寸为基准，这样互相联系起来的尺寸注法称为链状式尺寸注法， 这 种标注方法测量方便 ，绘图也较 简单、清晰，但主要问题在于任何二要素之 间的定位误差，随尺寸环节 的增 加而 累积。 因此，适用范围受到很大的限制，特别是对尺寸环节多的结构不宜采用，对有一定装配精度要求的结构，采用链状式标注还必须事先验算积累误差是否超出允许值 ，按有关公式计算尺寸公差。

坐标式所有尺寸从同一基准标注，这种形式称为坐标式。这种尺寸注法排列整齐，清晰。基本上克服了链状式注法的缺点。各孔的定位误差分别决定于各自的定位尺寸。不受其它尺寸在加工时产生的误差的影响。因此不会随孔数的增多而增加。

综合式综合式是坐标式和链状式两种形式的综合。这种注法排列有序并已规范化1。

定位尺寸设计为了保证加工精度、提高生产效率、减轻工人劳动强度、适应大批量生产需要、在机械零件的制造过程中往往要借助于专用夹具。 “一面两销” 是箱体类、支架类零件的常用定位方式， 过去设计的夹具在装配调试时往往要花费很多时间和精力， 经常出现的问题是工件不好安装， 需要重新修配定位销。这样不仅夹具的制造周期长， 而且由于定位销被反复拆装，其装配精度降低， 从而影响加工精度的保持性。

定位尺寸的常规设计方法当工件以 “一面两孔” 定位时， 夹具上的对应定位元件是 “一面两销”， 在 “两销” 中， 一个是圆柱销， 一个是削边销。定位尺寸为两销的工作直径和两销的中心距。定位尺寸的合理设计是整套夹具设计的关键。

常规设计方法常规的设计方法是: 定位销的基本尺寸取工件上定位孔的基本尺寸， 公差带则根据尺寸公差选择的方法确定， 即配合性质选择小间隙配合 H /g 或 H /f， 公差等级较定位孔的高 1 级或 2 级; 两定位销的中心距公差取工件孔中心距公差的 1 /5 ～ 1 /3 。用这种方法设计的夹具， 在实际使用时就会发生工件安装困难， 即工件不能很好地安装到夹具上。解决的方法一般是在调试夹具时修磨定位销的工作直径。

常规设计分析按常规方法设计制造的夹具， 在使用时往往会发生工件上的定位孔与夹具上的定位销干涉的现象。究其原因主要有以下 3 点:

( 1) 定位孔具有形状误差

工件上的定位孔的实际形状不是理想的， 实际孔的形状误差主要有圆度和圆柱度误差。工件上用于定位的两个孔的尺寸精度一般是能保证的。但由于加工误差的存在和工件内应力释放等原因， 定位孔的形状有一定的误差， 使定位销与定位孔的实际配合间隙大大减小， 如设计时留的最小间隙较小， 则实际安装时就会变成过盈配合， 造成安装困难。

( 2) 定位孔与定位平面具有垂直度误差

实际定位孔的轴线与定位平面之间的夹角并不是理想的 90°， 实际加工得到的孔的轴线与定位平面之间存在着一定的垂直度误差。这种不垂直将会减小定位孔的实际作用尺寸， 导致在理论上能配合的销和孔， 在实际装配时难以平服安装。

( 3) 工件上两定位孔轴线具有平行度误差

工件上用于定位的两孔的实际轴线并不是理想的平行， 两孔的实际轴线间存在平行度误差， 这种不平行将会使两孔的实际作用中心距减小， 从而造成工件上的定位孔与夹具上的定位销干涉。

由此可见， 在设计夹具时， 如果只考虑定位尺寸的尺寸配合， 而不考虑定位表面的形位误差， 设计必定会存在一定的问题。这种设计会给夹具的制造带来麻烦， 而且如果在夹具没有调试好就被投入使用， 操作者用强制的办法使用夹具， 则将会产生实际的过定位， 使定位销受力变形， 导致定位误差增加， 使加工误差增大。

定位尺寸的合理设计定位尺寸的设计既要满足加工精度要求， 又要使工件装卸方便。为满足加工精度就必须使定位孔与定位销的配合间隙尽量小甚至无间隙; 为满足工件装卸方便就必须使定位孔与定位销之间留有足够的间隙，两销之间的中心距尽量与两孔的中心距保持一致。只有综合考虑以上因素， 才能设计出合理的定位尺寸。

设计定位销的直径作用尺寸是指零件装配时起作用的尺寸， 由实际尺寸和形位误差综合形成。因为一套夹具适用于所有的同种零件， 所以设计要满足互换性要求， 在设计定位销时必须考虑孔的作用尺寸， 而且要保证在极限状态时仍然具有好的装配性。这个极限状态就是最大实体实效状态， 相对应的尺寸为最大实体实效尺寸， 其等于定位孔直径的最小极限尺寸减去孔轴线的形位公差。

确定定位孔的实际尺寸和形位公差对于零件图上标有定位孔的形位公差的工件如连杆， 只需根据零件图的要求进行计算便可得到定位尺寸。但对于一些用螺栓孔等工艺孔定位的工件如各类箱体， 则无法从图纸上知道定位孔的实际尺寸和形位公差， 虽然工艺文件上写明定位孔的尺寸， 但一般不标注孔的形位公差， 只能通过测量工件上实际孔的尺寸和形位误差， 用实际的尺寸和形位误差来代替理论尺寸和形位公差。这种方法是可行的。因为对于同一种工件来说， 定位孔和定位面的加工方法是确定的，工件的结构形状也是一致的， 孔的尺寸和形位误差也是按照相同的规律变动的2。