定位是定位，紧固是紧固，不能把紧固当成定位

有些工程师在设计零部件之间的装配结构时，经常弄不清楚定位和紧固的区别；这要么造成零部件的装配精度低，要么造成装配干涉、无法组装。

定位是定位，紧固是紧固，不能把二者混为一谈，更不能把紧固当成定位用。

本篇文章以螺丝紧固为例来说明：不能把紧固当成定位，这样容易造成过定位、装配干涉，螺丝拧不上。

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什么是紧固什么是定位

1.1 什么是紧固紧固，是指通过紧固件（如螺丝螺栓）、卡扣、焊接和胶粘等工艺把两个或多个零部件紧紧地固定在一起。

在进行零部件之间的装配设计时，一个必不可少的动作就是选择合适的紧固工艺。常见的紧固工艺如图所示。

1.2 什么是定位定位，即确定方位、确定位置，是指通过某种特征设计使得零部件在装配时，相互之间的位置能够确定下来。定位，对于提高零部件之间的装配位置精度至关重要。在进行DFA（Design for Assembly）时，其中一个最重要的设计指南就是在零部件之间设计定位特征。如果两个零部件之间没有装配位置精度要求，那么我们可以不必考虑定位。如果有，那么我就必须考虑定位。例如，两个电路板之间的公母连接器相对位置精度很重要，那么就需要在二者之间设计定位，如图所示为定位销和定位套的配合，确保公母连接器能够精准对齐。如果没有定位设计，电路板在组装时，公母连接器就很难精准对齐，容易把连接器上的精密金属端子撞坏。

▲定位销（集成了导向功能）延伸阅读：

干货 | DFA设计指南之二：定位干货 | DFA设计指南之四：先导向、后定位、再紧固

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为什么不能把紧固当成定位

2.1 不能把紧固当成定位通过上文我们可以清晰看出：紧固就是紧固，定位就是定位，二者是完全不同的概念，不能混为一谈。然而，我们工程师很多时候经常会犯这样的错误：1）只考虑紧固，没有想到定位，即使当二者装配位置精度要求很高时；2）把紧固当成定位，这种现象在使用螺丝螺栓紧固时特别普遍；3）认为定位是装配工程师的职责，应当通过装配治具来定位。

本文将分析第二种错误，为什么不能把紧固当成定位。第三种错误，请关注降本设计公众号关注后期文章。

如果我们把紧固当成定位，例如把螺丝当成定位时，这必然要求螺丝与对应螺丝孔较小间隙，当零部件之间通过多个螺丝固定时，由于公差累积，这会造成最后拧紧的螺丝和螺丝孔无法准确对齐，而产生螺丝无法拧紧的装配缺陷。下面，我们通过公差分析的理论来说明这一点。

2.2 公差分析理论证明1）如果用螺丝定位，怎么设计？在公差分析 | 为什么说定位特征可以提高装配位置精度？一文中，我们谈到了两个零件通过4个螺丝固定时，我们需要在两个零件之间设计定位柱和定位孔，如图所示。

那么，如果我们去掉定位柱和定位孔，同时又要保证两个零件之间的相对位置精度要求，那么就需要减小螺丝和螺丝孔之间的间隙，把螺丝孔大小从3.5mm减小到3.0mm（螺丝大小2.90mm），0.1mm的间隙保证二者的定位，如图所示。

2）公差分析通过公差分析计算，我们发现，当零件1螺丝孔之间的距离尺寸偏大、同时零件2螺丝孔之间的距离尺寸偏小时（或者反之），零件1和零件2之间的螺丝孔就没有对齐、会发生干涉，螺丝无法拧紧。如图所示，我们假设右侧螺丝先拧紧，再来计算左侧螺丝和螺丝孔的间隙。计算结果显示，使用极值法，左侧螺丝和螺丝孔的间隙为0.05±0.75mm，则最小间隙为0.05-0.75mm=-0.7mm，这意味着会发生0.7mm的干涉；使用均方根法，间隙为0.05±0.44mm，这意味着会发生0.39mm的干涉；无论哪种计算方法，均会出现拧不上的问题。以上公差分析计算证明：把螺丝当成定位时，会造成零部件过定位，使得螺丝孔对不上、无法拧紧。

3）变通设计在有些场合，我们可以直接使用螺丝/螺丝孔进行定位（小孔+腰孔+大孔的组合），继而可以去除额外的定位柱紧固件，如图所示。

▲图18--通过螺丝/螺丝孔定位不过，相对于定位柱定位孔的定位方式，这种螺丝/螺丝孔的定位方式有两个缺陷：1）拧紧螺丝时，有顺先后序。需要按照小孔、腰孔和大孔的顺序进行拧紧，否则会发生螺丝孔对不齐、拧不上的问题。这种方式不一定适合大批量生产。2）没有导向功能，需要人工对齐或者增加治具对齐，增加装配时间，降低装配效率。而定位柱和定位孔顶端，增加斜角或者圆角，就可以集成导向功能。

最后的话

一般来说，我们要把定位和紧固区别开来。定位是定位，紧固是紧固，不能把紧固当成定位。在DFA设计时，当选择好最合适紧固工艺之后，我们还必须额外考虑零部件之间的定位设计，特别是当有装配精度要求时。

----END---作者简介：钟元，著有书籍《面向制造和装配的产品设计指南》和《面向成本的产品设计：降本设计之道》