(一) 六點定位原理
如圖1-1所示,任何一個自(zì)由剛體(tǐ),在空間(jiān)均有6個自由度(自由度是完全確定物體在空間的(de)幾何位置所需要的(de)獨立坐標數(shù)目),即沿空(kōng)間坐標軸x、y、z 三個方向的移動(dòng)和繞此三坐標軸的轉動(分別以x→、y→、z→和x、y、z表示)。

圖(tú)1-1
圖1-2表示一個長方體工件在空間坐標係中的定位情況(kuàng)。

圖(tú)1-2
在xy平麵上設置(zhì)3個支承(不(bú)能在一(yī)條直線上(shàng)),工件放在這3個支承(chéng)上,就能限製工件(jiàn)的z→、y、x3個自由度;在xz平麵上設置兩個支(zhī)承(兩點的連線不能(néng)平行於z軸),把工件靠在這兩個支承上,可(kě)限製y→、z 兩個自由度;在yz 平(píng)麵(miàn)上設置一個支承,使工件靠在這個支(zhī)承上,就限製了x→這個自由度。這樣工件(jiàn)的這6個自由度就都被限製(zhì)了,工件(jiàn)在空間的位置就完全確定了。
工件定位的實質就是限製工件的自由度,使工件在夾具中(zhōng)占有某個確定的正確加工位置。
在這個空間坐(zuò)標係中,設置的6個支承稱為定位(wèi)支承點,實際上就是起定位作用的定位元件。將具體(tǐ)的(de)定位元件抽象化,轉化為相應的定位支承點,用(yòng)這些定位支承點來(lái)限製工件的運動自由度,這樣定位分(fèn)析的問(wèn)題便十分簡單(dān)明(míng)了了。
在夾具中采用合理布置的6個定位支(zhī)承點與(yǔ)工件的(de)定(dìng)位基準相接觸,來限製工件的6個運動自由度,就稱為六點定位原理。
應用六點定位原理實現工件在夾具中的正確定位(wèi)時,應(yīng)注意下列幾點:
1) 設置3個定(dìng)位支承點的平麵限製一個移動自由度和(hé)兩個轉動自由度,稱為主要定位麵。工件上選作主要定位的表麵應力求麵積盡可能大些,而3個定位支承點的分布(bù)應盡量彼此遠離和分散,絕(jué)對不能分布在一條(tiáo)直線上,以承受較大外力作用,提高定位穩定性。
2) 設置兩個定(dìng)位支承點的平麵限製兩個自由度,稱為(wéi)導向定位麵。工件上選作導向定位的表麵應(yīng)力求麵積狹而(ér)長,而兩個定位支承(chéng)點的分布在(zài)平麵縱長方向上應盡(jìn)量彼此遠離,絕對不(bú)能(néng)分布在平麵窄短方向上,以使導向作用更好,提高定位穩定性。
3) 設置一個定位支承點的平麵限製一個自由度,稱(chēng)為止推定位麵或防轉定位麵。究竟(jìng)是止推(tuī)作用還是防轉作用,要根據這個定位支承點所限製的自由(yóu)度是移(yí)動的還是轉動的而定。
4) 一個定(dìng)位支承點(diǎn)隻能限製一個自由度。
5) 定位支承點必(bì)須與工(gōng)件的定位基準始終貼緊接觸。一旦分(fèn)離,定(dìng)位支承(chéng)點就失去了限(xiàn)製工件自由度(dù)的(de)作用。
6) 工件在定位時需要限製的自由度數目以及究竟(jìng)是哪幾個自由度,完全由工件該工序的加工要求所決定,應該根據實際情況進行具體分析,合理設置定位支承點的(de)數量和(hé)分布情況。
7) 定位支承點所限製的自由度,原則上不允許重複或相互(hù)矛盾。
(二) 完全定位與不(bú)完全定位
工件的6個自由度全(quán)部被限製而在夾具中占有(yǒu)完全(quán)確定的唯一位置,稱為完(wán)全定位。如(rú)圖1-3所示,在某長方體工件上加工一個不通孔,為滿足所有加工要求,必須限製工件的6個自由度,這就是完全(quán)定位。
沒有全部限製工件的6個自由度,但也能滿足加工要求的定位,稱為不(bú)完全定(dìng)位。如圖1-4所示,在某長方體工件上(shàng)加工一個(gè)通槽,滿足所(suǒ)有加工要求僅(jǐn)需(xū)要限製工件的5個自由度,而工件的y→自由度可以不限製,這就(jiù)是不完(wán)全(quán)定(dìng)位(wèi)。特別(bié)需要說明的是(shì),為了便於承(chéng)受切削力、夾緊力或為了保證一批工件的進給長度一致,有(yǒu)時將無加工要求的自由度也加以限製。例如,將圖1-4所(suǒ)示工件的y→自由度也限製,實際加工是允許的,有時也是必要的。

圖1-3 長(zhǎng)方體工件鑽孔工序的定位(wèi)分析 圖1-4長方體工件銑槽工序的定位分析
(三) 欠定位與過定(dìng)位
根據加工要求,工件必須(xū)限製(zhì)的自由度沒有達到全部限製的定位,稱為(wéi)欠定(dìng)位。欠(qiàn)定位必然導(dǎo)致(zhì)無法正(zhèng)確保證工序所規定的加工要求。圖1-5所示,銑削某軸的(de)不通槽時,隻限製了工件的(de)4個自由度,x→自由度未被限製,故加工(gōng)出來的(de)槽的長度尺寸無法(fǎ)保證一致。因此(cǐ),欠定位是(shì)不允許的。

圖1-5 軸銑槽工序(xù)的定位(wèi)分析
工件在夾具中定位時(shí),若幾個定位支承點(diǎn)重複限製同一個或幾個自由度(dù),稱為(wéi)過定位。過定位是否允(yǔn)許,應根據工件的不同(tóng)加工情況進行具體分析。一般地,當工件以(yǐ)形狀精度和位置精度很低的毛坯表麵作為定位基準時,不允許采用過定位;而以(yǐ)已加工過的或精度高(gāo)的毛坯表麵作為定位基準時,為了提高工件定位的穩定性和(hé)剛度,在一(yī)定條件下允許(xǔ)采用過定位。如圖1-6所示,銑削某(mǒu)矩形工件的上平(píng)麵時,工件(jiàn)以底平麵作為定位基準(zhǔn)。當(dāng)設置3個定位支(zhī)承(chéng)點時,如圖1-6a所示,屬於不完全定位(wèi),是合理方(fāng)案。

圖1-6 銑削(xuē)矩形零件的定位分析
當(dāng)設置4個定位支承點時,如圖1-6b所示,屬於過定位(wèi)。若底平(píng)麵粗糙或(huò)是4個圖1-6 銑削矩形工件的(de)定位分析定位支承點(diǎn)不在同一平麵上,實際隻有3個點接觸,將造成(chéng)工件定位的位置(zhì)不(bú)定(dìng)或一批工件定位(wèi)位置不一致,是不合理(lǐ)方案;若底平麵已加工過(guò),保證4個定位支承點在同(tóng)一平麵上,則一批工件在夾具中的(de)位置(zhì)基本一致,增加的(de)定位支承點可使工件定位更加穩定(dìng),更有(yǒu)利於保證工件(jiàn)的(de)加(jiā)工精度,是合理(lǐ)方案。由(yóu)於4個定位支承點在同(tóng)一平麵上,實際起到3個定位支承點限製工件3個自由度的作用,是符合定位原理的(de)。
如果重複限製相同自由度的定位支承點之間存在(zài)嚴重的幹涉(shè)和衝突,以致造成工件或夾具的變形,從而明顯影響定位精度,這樣的過定位必須(xū)嚴禁(jìn)采用。表(biǎo)1-1列(liè)舉出了常見典型定位方式及其定位分析情況。


