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工件定位的基本原理

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:2)六点定位原则的运用定位原则适用于任何形状工件的定位,如果违背这个原理,工件在夹具中的位置就不能完全确定。然而,工件用六点定位原则进行定位时,必须根据具体加工要求,灵活运用,以便用最简单的定位方法,使工件在夹具中迅速获得正确的位置。

工件定位的基本原理

1)六点定位原则

一个刚性物体,在空间是一个自由体,具有六个自由度,如图6-2所示,为沿三个直角坐标轴Ox、Oy、Oz方向的移动和绕这三个轴的转动。要使物体在空间不移动,不转动,就必须限制这六个自由度。在三个相互垂直的坐标平面内,通常用六个支承点来控制工件的六个自由度。如图6-3所示为工件的六点定位,在xOy平面上,被三个支承点限制了三个自由度,即沿Oz轴的移动和绕Ox、Oy轴的转动,这个面称为主基准面;工件在yOz平面上被两个支承点限制了两个自由度,即沿Ox轴的移动和绕Oz轴的转动,这个面称为导向基准面;工件在xOz平面上被一个支承点限制了一个自由度,即沿Oy轴的移动,这个面称为止动基准面。这样合理分布的六个支承点,限制了工件的六个自由度,使工件在空间的位置完全确定,这就是“六点定位原则”。

图6-2 刚体在空间的六个自由度

图6-3 工件的六点定位

在应用工件“六点定位原则”分析定位时,应注意以下几点:

(1)定位支承点与工件定位基准面要始终保持接触,才能起到限制自由度的作用。

(2)分析定位支承点的定位作用时,不考虑力的影响。不要把“定位”和“夹紧”两个概念相混淆。

(3)定位支承点是由定位元件抽象而来。在夹具中,定位支承点是通过具体的定位元件体现的。某个具体的定位元件可转化为几个定位支承点,要结合其结构来分析。支承点的分布方式与工件的形状有关。

通过以上分析可知,定位就是限制自由度。工件定位基准按其所限制的自由度可分为:主要定位基准面、导向定位基准面、止推(或防转)定位基准面。

2)六点定位原则的运用

定位原则适用于任何形状工件的定位,如果违背这个原理,工件在夹具中的位置就不能完全确定。然而,工件用六点定位原则进行定位时,必须根据具体加工要求,灵活运用,以便用最简单的定位方法,使工件在夹具中迅速获得正确的位置。

(1)完全定位。工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制,而在夹具中占有完全确定的唯一位置,称为完全定位。

如图6-4(a)所示的环形工件,要在工件的侧表面上钻孔。在夹具上布置了六个支承点(见图6-4(b)),工件端面紧贴在支承点1、2、3上,限制三个自由度;工件内孔紧靠支承点4、5限制两个自由度;键槽侧面靠在支承点6上,限制自由度。图6-4(c)是这六个支承点所采用定位元件的具体结构,圆台阶面A相当于1、2、3三个支承点;短销B相当于4、5两个支承点;嵌入键槽中的防转销C相当于支承点6一个支承点。

图6-4 完全定位示例

(2)不完全定位。根据具体加工要求,并不需要限制工件的全部自由度,工件定位时在某些方向的移动或转动不影响加工精度,只需要分布与加工要求有关的支承点,用较少的定位元件,就可以达到定位的要求,这种定位情况称为不完全定位。图6-5(a)是五个支承点定位的工件与夹具图,工件以内孔和一个端面在夹具的心轴和平面上定位,限制工件五个自由度,工件绕z轴的转动不影响对小孔φD的加工要求。如图6-5(b)是四个支承点定位的工件与夹具图,工件以长外圆在夹具的双V形块上定位,限制工件四个自由度,工件绕z轴的转动和沿z轴的移动不影响对槽B的加工要求。

(3)欠定位。工件实际定位所限制的自由度数目,少于按其加工要求所必须限制的自由度数目称为欠定位。按欠定位方式进行加工,必然无法保证工序所规定的加工要求,因此,欠定位是不允许的。图6-5示例中,缺少对各定位方案中任何一个自由度的限制,均会影响该工件的加工要求。(www.xing528.com)

图6-5 不完全定位示例

(4)过定位。同一个自由度被几个支承点重复限制的情况,称为过定位。一般来说,在工件上以形状精度和位置精度很低的面作为定位基准时,不允许出现过定位;以精度较高的面作为定位基准时,为提高工件定位的刚度和稳定性,在一定条件下是允许采用过定位的。

如图6-6中的齿坯2以内孔在心轴5上定位,限制齿坯四个自由度;又以端面在支承凸台3上定位,限制齿坯三个自由度,其中被重复限制了,是过定位。若齿坯内孔与端面的垂直度误差较大,夹紧时将使齿坯或心轴产生变形,影响加工精度,一般不允许。但由于实际生产时,齿坯内孔与端面是在一次安装中车出,垂直度误差很小。心轴的制造精度更高,产生的较小垂直度误差可以利用心轴和定位孔间的间隙来补偿。这样可以增加定位的可靠性,是允许的。

(5)定位与夹紧的关系。定位与夹紧的任务是不同的,两者不能互相替代。若认为工件被夹紧后位置不能动了,其自由度就都已限制了,这种理解是错误的。图6-7所示为定位与夹紧关系图,工件在平面支承1和两个圆柱挡销2上定位,工件放在实线位置和虚线位置都可以夹紧,但工件在x方向上的位置不确定,钻出的孔其位置也不确定(出现尺寸A1和A2)。只有在x方向上再设置一个挡销时,在x方向才获得确定的位置。另一方面,若认为工件在挡销的反方向仍有移动的可能性,因此位置不定,这种理解也是错误的。定位时,必须使工件的定位基准紧贴在夹具的定位元件上,否则不能称其为定位,而夹紧则使工件不离开定位元件。

图6-6 插齿夹具中齿坯的定位

1—压板 2—齿坯 3—支承凸台 4—工作台 5—心轴

图6-7 定位与夹紧关系图

1—平面支承 2—挡销

表6-1中列举了一些典型定位元件所能限制的自由度,供分析定位时参考。

表6-1 常见定位元件及其组合定位所能限制的自由度

续 表

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