(一) 六點定位原理
如圖1-1所示,任何一個自由剛體,在(zài)空間均(jun1)有6個自由度(自由度是完全確定物體在空間的幾何位置所需要的獨立坐標數(shù)目),即沿空間坐標軸x、y、z 三個方向的移(yí)動和繞此三坐標軸的轉動(分別以x→、y→、z→和x、y、z表示)。

圖1-1
圖1-2表示一個(gè)長方體工件在(zài)空間坐標係(xì)中(zhōng)的定位情況。

圖(tú)1-2
在xy平麵上設(shè)置3個支承(不能(néng)在一條直線上),工件放在這3個支承上,就能限製工件的z→、y、x3個自由度;在xz平麵上設置兩(liǎng)個支承(兩(liǎng)點(diǎn)的連線不能(néng)平(píng)行於z軸),把工件靠在這兩個支承上,可限製y→、z 兩個自由(yóu)度;在yz 平麵上設(shè)置一個支承,使工件(jiàn)靠在這個支承上,就限製了x→這個自由(yóu)度。這樣工件的這6個自由度就都被限製了(le),工件在空間的位置就完全確定了(le)。
工件定位的實質就是限製工件的自由(yóu)度,使工件在夾具中占有某個確定的正確加工位(wèi)置。
在這個空間坐標係中,設置的6個支承(chéng)稱為定位支承點(diǎn),實際上就是起定位作用的(de)定位元件。將具體的定位元件抽(chōu)象化,轉化為相應的定位支承(chéng)點(diǎn),用這些定位支承點來限製工件的運動自由度(dù),這樣定位分析的問題便十分(fèn)簡單明了了。
在夾具中采用合理布置(zhì)的6個定位支承點與工件的定位基準相接觸,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(diǎn)定位原理實(shí)現工件在夾具中的正確定位(wèi)時,應注意下列幾點:
1) 設置3個定位(wèi)支承點的平麵限(xiàn)製一個移動自由度和兩個轉動自(zì)由度,稱為(wéi)主要(yào)定位麵。工件上選(xuǎn)作主要定位的表麵應力求麵積(jī)盡可能大些(xiē),而3個定位支承點的分布應盡量彼(bǐ)此(cǐ)遠離和分散,絕對不(bú)能分布在一條直線上,以承受(shòu)較(jiào)大外力作用,提高定位(wèi)穩定性。
2) 設置兩(liǎng)個定位支承點的平麵限製兩(liǎng)個自由度,稱為導向定位麵。工(gōng)件上選作(zuò)導向定位的表麵應力求麵積狹而長(zhǎng),而兩個定位支(zhī)承點的分布在平麵縱(zòng)長方向上應盡量彼此遠離,絕(jué)對不能分布在平(píng)麵窄短方向上,以使導向作用更(gèng)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(fáng)轉定位麵。究竟是止推作用還是防轉作用,要根據這個定位支承點所限(xiàn)製的(de)自由度是移動的還是轉動的而定。
4) 一個定位支承點隻(zhī)能限(xiàn)製一個自由度。
5) 定位(wèi)支承點必須與工件的定位基準始終貼(tiē)緊接觸。一旦分離,定位支承點就失去了限製工件自由度的作(zuò)用。
6) 工件在定位時需要限製的自由度數目以及究竟是哪幾個自由度,完(wán)全由工(gōng)件該工序的加(jiā)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數量(liàng)和分布情況。
7) 定位支承點所限製的自由度,原則上不允許重(chóng)複或相互矛盾。
(二(èr)) 完全定位與不完全定(dìng)位
工件的6個自由度全(quán)部被限(xiàn)製(zhì)而在夾(jiá)具中占有完(wán)全確定的唯一位(wèi)置,稱為完全定(dìng)位。如圖1-3所示,在(zài)某長方體工件上(shàng)加工一個不通(tōng)孔,為滿足(zú)所有加工要(yào)求(qiú),必須限製工件的6個自(zì)由度,這就是完全定位。
沒有全部限製工件(jiàn)的6個自由度,但也能滿足加工要求的定位,稱為不完全定位。如圖(tú)1-4所示,在某長方體(tǐ)工件上加(jiā)工一個通槽,滿足所有加工要求僅需要限製工件的5個(gè)自由度,而(ér)工(gōng)件(jiàn)的y→自由度可以不限(xiàn)製,這就是不完全定位。特(tè)別需要說明的是,為了便於承受(shòu)切削力、夾緊力或為了保證一批工件的進(jìn)給長度一(yī)致,有時將無加工要求的自由度也加以限製。例如,將圖1-4所示工件的y→自由度也限製,實際加工是允(yǔn)許的,有時也(yě)是必要的。

圖1-3 長方體(tǐ)工件(jiàn)鑽孔工序的定位分析 圖1-4長方體工件銑槽工序的定位(wèi)分析
(三(sān)) 欠定位與過定位
根據加工要(yào)求(qiú),工件必須限製的自由度沒有達到全部限製的定位,稱為(wéi)欠定位。欠(qiàn)定位必(bì)然導致(zhì)無法正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4個自由度(dù),x→自由度未被限製,故加(jiā)工出來的槽(cáo)的長度尺寸無法(fǎ)保證一致。因此,欠定位是不允許的。

圖1-5 軸銑槽工序的定位分析
工件在夾具中(zhōng)定位(wèi)時,若幾個定(dìng)位支(zhī)承點重複限製同一個或幾個自由度(dù),稱為過(guò)定位。過定位是否允(yǔn)許,應根據工件的不同加(jiā)工情況進行具(jù)體分析。一般地,當工(gōng)件以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(wèi);而以已(yǐ)加工過的或精度高的(de)毛坯表麵作為定位基準時,為了提高工件定位的穩(wěn)定性和剛度,在一定條件下允許采(cǎi)用過定位。如圖1-6所示,銑削某矩(jǔ)形工件的上平麵時,工件以底平麵作為定位(wèi)基準。當(dāng)設置3個定位支承點時,如圖1-6a所示,屬於不(bú)完全定位,是合(hé)理方案。

圖1-6 銑削矩形零(líng)件的定位分析(xī)
當設置4個定位支承點時(shí),如圖1-6b所示,屬(shǔ)於過定位。若底平麵(miàn)粗糙或是4個圖(tú)1-6 銑削矩形(xíng)工件的定位分析定位支承點不在同一平麵上,實際隻有3個點接觸,將造成工件定位的位(wèi)置不定或一批工件定位位置不一致,是不合理方案;若底平麵已加工過,保證4個定位支承點在同一平麵上(shàng),則一批工件在夾具中(zhōng)的位置基本一致(zhì),增加的定位支承點可使工(gōng)件定位更加穩定,更有利於保證工件的加工精度,是合理(lǐ)方案(àn)。由於4個定位(wèi)支承點在同一平(píng)麵上(shàng),實際起到3個定位支承點限(xiàn)製(zhì)工件3個自由度的作用,是符合定位原理的。
如果重複限製相同自由度的定位支承點之間存在嚴重的幹涉和(hé)衝突,以致造成(chéng)工件或夾具的變(biàn)形,從而明顯影響定位(wèi)精度,這樣的過定位必須嚴禁采用。表1-1列舉出了常見典型定(dìng)位(wèi)方(fāng)式(shì)及其定位分(fèn)析情(qíng)況。


