模具制造工艺与装备工件定位的基本原理

工件定位的基本原理授 课 章 节 第 三 章 第 一 节 授 课 时 间 45 分 钟授 课 教 师 授 课 日 期 2007 年 5 月授 课 班 级 2005 级 技 师 班 所 属 课 程 模具制造工艺与装备教学目的 1、能正确分析常用定位元件限制自由度；2、能分析常用的定位方法属于何种定位形式教学要求1、掌握六点定位原理；2、能分析工件的完全定位与不完全定位；3、能分析工件的欠定位与过定位。教学重点 工件的欠定位与过定位。教学难点 工件如何实现满足加工要求的定位。关 键 依照加工要求合理选择需要限定的自由度。教具准备 1、实物：V 型铁、圆柱销；2、挂图：六点定位原理图、插齿夹具图，钻扩铰孔零件图。攻破难点方 法认真作好新旧内容的过渡，充分发挥实物模型和模型挂图的作用，讲授中要结合生产实际，由浅入深的讲解工件的定位过程，并通过课堂练习加以巩固。教学过程及学时分配表1、引入新课（5 分钟）2、讲授新课（30 分钟）3、课堂练习（5 分钟）4、课后小结（5 分钟）教学环节 教学内容 教学方法说 明引入新课课前提问：1、 三轴数控铣床一般指哪三个轴？2、 多轴数控机床（例如五轴加工中心）一般有哪些轴？答案：1、X、Y、Z 三个轴。2、X、Y、Z（三个直线轴）和 A、B、C（三个旋轴）通过对熟悉的知识类比掌握与之有关的陌生知识讲授新课一、工件的定位：指工件在机床或夹具中取得一个正确的加工位置的过程。例 如 ： 机 床 在 装 配 时 ， 其 主 轴 箱 、 滑 板 及 其 上 的 工 件 ， 均 须 精 确 地 安 装在 相 应 的 位 置 上 ； 机 械 加 工 时 ， 刀 具 必 须 精 确 地 安 装 在 主 轴 头 上 ， 其 回 转 中心 必 须 与 主 轴 中 心 线 重 合 ； 模 具 也 一 样 ， 其 零 部 件 均 须 精 确 地 安 装 在 以 冲 模上 下 座 板 或 者 是 塑 料 模 的 定 动 模 板 的 相 应 位 置 上 。定位的目的是使工件在夹具中相对于机床、刀具占有确定的正确位置，并且应用夹具定位工件，还能使同一批工件在夹具中的加工位置一致性好。首先介绍定位的目的，让学生明白此次课程的作用讲授新课二、自由度一个物体在三维空间中可能具有的运动。例如：工件有六个自由度，分别是：三个移动自由度： ，三个转动自由度： 。如图 1 所示：图 1三、六点定位原理用一个支承点限制工件的一个自由度，用六个合理分布的支承点限制工件的六个自由度，使工件在机床或夹具中取得一个正确的加工位置，即为工件的六点定位原理。如果工件的六个自由度用六个支承点与工件接触使其完全消除，则该工件在空间的位置就完全确定了。如下图所示：图 2四、工件定位的几种情况完全定位： 工件的六个自由度需要完全被限制的定位情况。不完全定位：工件的六个自由度不需要完全被限制的定位情况。欠定位： 工件应该被限制的自由度而没有被限制的定位情况。过定位： 工件某个自由度被限制了两次或两次以上而出现的重复定位现象。1、完全定位工件的六个自由度全部被限制的定位，称为完全定位。当工件在x、y、z 三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。见图 3 所示。通过图例联系物体的运动掌握自由度的概念通过挂图，让学生更加形象的理解六点定位原理通过实物定位销和V 型铁让学生理解其限制的自由度通过车细长轴实例讲述过定位与不完全定位讲授新课图 3 1、平面支承 2、短圆柱销 3、侧挡销2、不完全定位根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位，称为不完全定位。见图 4 所示。图 4例如：车削细长轴时，除采用卡盘和顶尖外，为增加工件的刚性，往往还采用中心架或跟刀架，使之出现了过定位。车削细长轴时若用三爪卡盘和前后顶尖定位时，、方向的平移同时被三爪卡盘和前后顶尖约束了，此时已经出现了过定位，但是三爪卡盘是用来传递运动的，生产中可用卡箍来代替三爪卡盘，卡箍既可传递运动又不约束工件的自由度，变过定位为不完全定位。3、欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位，称为欠定位。欠定位无法保证加工要求，所以是绝不允许的。4、过定位工件的同一自由度被二个或二个以上的支承点重复限制的定位。可能造成工件的定位误差，或者造成部分工件装不进夹具的情况。过定位不是绝对不允许，要由具体情况决定。 见图五所示。通过车细长轴实例讲述过定位与不完全定位讲授新课图五 插齿夹具消除过定位及其干涉的两种途径： 1)改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度。2)提高工件定位基面之间及定位元件工作表面之间的位置精度，以减小或消除过定位引起的干涉。五、 “六点定位”的注意问题1、定位就是限制自由度，通常用合理布置定位支承点的方法来限制工件的自由度。2、定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。若二者脱离，则意味着失去定位作用。3、一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件仅有六个自由度，所设置的定位支承点数目，原则上不应超过六个。4、分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响，定位和夹紧是两个概念，不能混淆：工件的某一自由度被限制，是指工件在这一方向上有确定的位置，并非指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时，不能运动，即夹紧。5、定位支承点是由定位元件抽象而来的，在夹具中，定位支承点总是通过具体的定位元件体现。通过插齿机上的夹具掌握过定位的应用场合。课堂练习例题：在图六中，钻、扩、铰 9H7 孔，其余表面均已加工，试分析其需要限制的自由度。（挂图）图六通过练习让学生开动脑筋，将所学知识马上加以应用，加深理解。课堂练习分析：（1）保证尺寸 20 0.05mm，需要限制的自由度为： （2）保证垂直度 0.05mm 时，需要限制的自由度为： （3）保证 9H7 孔中心对称分布于尺寸 26mm 的中心线，需要限制的自由度为： 综合上述可知，本工序要限制的自由度为： 等五个自由度。 一般地，分析零件所需限制的自由度，应考虑以下两方面的因素： 零件的工序要求； 实际安装需要。课后小结1、 工件有六个