02讲§2.1 概述§2.2 工件定位的基本原理13622.ppt

第二章工件在夹具中的定位 第二章工件在夹具中的定位 2 1概述2 2工件定位的基本原理2 3定位单个典型表面的定位元件2 4组合定位中各定位元件限制自由度分析2 5定位误差的分析计算2 6定位方案设计定位误差分析示例复习题 第二章工件的在夹具中的定位 重点 1 定位基准的概念 2 定位的基本原理 3 单个典型表面的定位元件 4 组合定位中各定位元件限制自由度分析 5 定位误差的分析计算 难点 1 定位基准的概念 2 定位的基本原理 3 定位单个典型表面的定位元件 4 组合定位中各定位元件限制自由度分析 5 定位误差的分析计算 2 1概述 1 定位的概念 本门课程研究的是专用夹具 所以定位专门研究在专用夹具中的定位 而专用夹具加工的是一批工件 所以研究一批工件在专用夹具中的定位 工件定位 就是要使工件在夹具中占据某个确定的正确加工位置 定位的概念由工艺课讲的定位来分析 定位 工件加工前 在机床或夹具中占据某一正确加工位置的过程 工件加工前 在夹具中占据某一正确加工位置的过程 指一批工件先后装到夹具中 都能占据一致正确加工位置的过程 一致在坐标系中就是确定 定位 工件加工前 在夹具中占据 确定 正确 加工位置的过程 加工位置 是由加工要求所决定的 是由定位元件的工作表面所规定的 夹具定位 工件通过夹具上的定位元件限制工件的自由度以满足加工要求 包含两方面内容 工件在工艺系统中占据确定的位置 被加工表面与工序基准的相对位置满足要求 2 基准的概念 基准 零件上用以确定其它点 线 面位置所依据的要素 点 线 面 设计基准 在零件图上用以确定点 线 面位置的基准 由产品设计人员确定 定位支座零件 图2 1加工键槽的工序图查找 首先找到加工面 确定加工面位置的尺寸就是工序尺寸 其一端指向加工面 另一端指向工序基准 见图2 1所示键槽为加工面 h L 为三个方向的工序尺寸 三个方向上的中心线为工序基准 工序基准由工艺人员确定 图2 1加工键槽的工序图 工序基准 工序图上用以确定被加工表面位置的基准 定位基准 确定工件在夹具中位置的基准 即与夹具定位元件接触的工件上的点 线 面 当接触的工件上的点 线 面为回转面 对称面时 称回转面 对称面为定位基面 其回转面 对称面的中心线称定位基准 由工艺人员确定 是工序图上标 所示的基准 支座零件第2工序 钻孔 定位和夹紧符号按JB T5061的规定选用 定位和夹紧符号按JB T5061的规定选用 对刀基准 确定刀具相对夹具 工件 位置的基准 一般选与定位基准重合的定位元件上的要素 3 尺寸精度获得的方法 试切法 试切 测量 调刀 反复进行 达到要求 单件加工用 定尺寸刀具法 由刀具尺寸确定加工要素尺寸 调整法 事先调整好刀具与夹具 工件 的位置 在加工一批工件过程中 刀具位置不变 夹具课中涉及尺寸精度获得的方法一般试为调整法 自动控制法 通过自动控制机床 刀具的运动 达到尺寸精度的方法 2 2工件定位的基本原理 定位原理 六点定位原理 要确定其空间位置 就需要限制其6个自由度 将6个支承抽象为6个 支承点 6个支承点限制了工件的6个自由度 这就是六点定位原理 任何一个物体在空间直角坐标系中都有6个自由度 用表示 与理论力学 机构学自由度概念差别 工件的自由度 位置不定度 工件空间位置不确定性的数目 夹紧与定位概念分开 工件 夹具是弹性体 两点注意 支承点 的含义在工件定位分析中 常将定位元件抽象为定位支承点 与具体定位元件是可逆的对自由度的限制 与实际接触点不同 不代表具体结构 5 定位副 把定位基面和定位元件工作面合称定位副 二者重合 称定位副设计 制造准确 举例下图2 3 a 在工件上铣通槽 保证槽宽和槽的上下 左右位置要求 试确定定位方案 分析满足加工要求必须限制的自由度 也简称理限 保证槽的上下位置要求 必须限制 保证槽的左右位置要求 必须限制 槽宽由定尺寸刀具保证 综合结果 必须限制五个自由度 用 定位元件 来限制理论上应该限制的自由度 见图2 3 b 在与机床工作台面平行的坐标面上 合理 布置三个支承钉与工件底面接触 限制了 在与机床进给方向平行的坐标面上 合理 布置两个支承钉与工件侧面接触 限制了 综合结果 限制了 图2 3铣槽定位分析 下2 4图在工件上铣槽 保证槽在三个方向上的位置要求 试确定定位方案 分析满足加工要求必须限制的自由度 也简称理限 保证槽的上下位置要求 必须限制 保证槽的左右位置要求 必须限制 保证槽的前后位置要求 必须限制 综合结果 必须限制六个自由度 用定位元件来限制理论上应该限制的自由度用长V形块与工件外圆面接触限制用定位支承钉与工件端面接触限制用定位销与工件槽面接触限制综合结果 限制了 注意问题 1 定位元件限制自由度的作用表示它与工件定位面接触 一旦脱开就失去限制自由度的作用 2 在分析定位元件起定位作用时不考虑外力影响 即要分清定位和夹紧的区别 下图2 5在工件上磨平面 保证h和平行度 理限为 现把工件放在磨床磁性工作台面上吸牢后磨平面 分析实际限制了几个自由度 分析实际仍然限制了三个自由度 判断工件在某一方向的自由度是否被限制 唯一的标准是看同一批工件先后定位后 在该方向上的位置是否一致 定位基本原理 工件在夹具中定位 可以归结为在空间直角坐标系中用定位元件限制工件自由度的方法来分析 工件定位时 应限制的自由度数目 理限 主要由工件工序加工要求确定 一般讲 工件定位所选定位元件限制自由度 实限 的数目充其量 6 实限 理限 各定位元件限制的自由度原则上不允许重复或干涉 见下面相关内容分析 限制了理论上应该限制的自由度 使一批工件定位位置一致 三 夹具定位几点说明 1 工件在夹具中定位应理解为工件定位面与夹具定位面接触 限定某方向的运动可能性 2 判断工件在夹具中某一方向是否定位的标准 工件定位面与夹具定位面接触时 是否在夹具坐标系中占据确定的位置 x y z的移动或转动 3 此时被限定方向的反向运动可能性依然存在 但这种运动一旦发生 工件定位面与夹具定位面必然分离 这种状况叫定位不可靠 4 定位不可靠问题用夹紧装置来解决 5 工件在工艺系统中定位主要解决被加工面与刀具在加工方向保持相对正确位置 为达到这一要求 还需解决夹具在机床上的定位和夹具定位面相对刀具的准确调整 6 根据加工情况工件的定位可采取不同的定位方式 主要有 完全定位 不完全定位 重复定位 欠定位 确定 限制了理论上应该限制的自由度 使一批工件定位位置一致 工件的6个自由度均被限制 称为完全定位 工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制 称为不完全定位 完全定位与不完全定位 不完全定位主要有两种情况 工件本身相对于某个点 线是完全对称的 则工件绕此点 线旋转的自由度无法被限制 即使被限制也无意义 例如球体绕过球心轴线的转动 圆柱体绕自身轴线的转动等 工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度 如加工平板上表面 要求保证平板厚度及与下平面的平行度 则只需限制3个自由度就够了 2 定位的类别 可见工件定位采用那一种定位类别 主要由加工要求确定 反过来讲 也都能满足加工要求 图2 3 图2 4 工件的6个自由度完全被限制的定位 如图2 4 工件的部分自由度被限制的定位 如图2 3 完全定位与不完全定位 工件应限制的自由度 欠定位 工件加工时必须限制的自由度未被完全限制 称为欠定位 欠定位不能保证工件的正确安装 因而是不允许的 过定位 过定位 工件某一个自由度 或某几个自由度 被两个 或两个以上 约束点约束 称为过定位 过定位是否允许 要视具体情况而定 当以形 位精度较低的毛坯面定位时 不允许重复定位 当定位基准的精度和定位件精度 包括位置精度 都很高的情况下 重复消除自由度不影响工件的正确定位 此时重复定位是允许的 为提高定位稳定性和刚度 以加工过的表面定位时 可以出现重复定位 过定位分析 桌子与三角架 过定位分析 过定位分析 过定位示例 过定位分析 过定位示例 一面两孔定位分析 一面两孔定位干涉分析 过定位应用 反之 重复定位将造成下列不良后果 使接触点 定位点 不稳定 增加了同批工件在夹具中位置的不同一性 增加了工件和夹具的夹紧变形 导致部分工件不能顺利地与定位元件配合 此时过定位是不允许的 过定位讨论 过定位引起夹紧变形 过定位处理分析 讨论 分析图示定位方案 各方案限制的自由度 有无欠定位或过定位 对不合理的定位方案提出改进意见 过定位分析 过定位示例分析 过定位示例分析 过定位示例分析 2 9 2 10 2 11 4 限制自由度与加工要求的关系 从上面几例分析知 一般情况下 保证一个方向上的加工尺寸需要限制1 3个自由度 保证二个方向上的加工尺寸需要限制4 5个自由度 保证三个方向上的加工尺寸需要限制6个自由度 特殊性例外 如在圆球上铣平面需限制1个自由度 在圆柱上铣平面需限制2个自由度 5 定位元件的合理布置 要求 定位元件的布置应有利于提高定位精度和定位的稳定性 布置原则 一平面上布置的三个定位支承钉应相互远离 且不能共线 窄长面上布置的二个定位支承钉应相互远离 且连线不能垂直三个定位支承钉所在平面 防转支承钉应远离回转中心布置 承受切削力的定位支承钉应布置在正对切削力方向的平面上 工件重心应落在定位元件形成的稳定区或内 正确配置定位支承点以提高定位的精度和稳定性 目录 一平面内三个定位支承点配置方案比较 第一定位基准 主要定位基准第二定位基准 导向定位基准 主要定位基准 相距越远越好 第三定位基准 上推或防转定位基准 防转支承离工件转动中心愈远愈好 Tan b L 转角误差 为了降低 必须增大L 在满足定位要求以后 又增设止推支承 其目的是 有时 为了防止工件受切削力而发生位置变