工件组合定位和自由度分析[高教书苑]

1、1 工件组合定位和自由度分析工件组合定位和自由度分析 1高级教育 2 上次课的主要内容上次课的主要内容 1.工件以平面定位 2.工件以外圆柱面定位 3.工件以圆柱孔定位 4.工件以圆锥孔定位 本次课程的重点本次课程的重点 1.组合定位的概念 2.组合定位中各定位元件限制自由度分析（所限自由度分析） 3.组合定位中重复定位现象的消除方法 2高级教育 3 一、一、 组合定位组合定位 1、组合定位：、组合定位： 工件以两个及以上定位基准的定位。可以是平面、外 圆柱面、内圆柱面、圆锥面等各种组合。 工件加工孔1、2 3高级教育 4 4 高级教育 5 5 高级教育 6 6 高级教育 7 大端面限制: Z

2、 方向的移动自由度 X、 Y 的转动自由度 短销限制: X、 Y 方向的移动自由度 防转菱形销限制: Z 方向转动自由度 7高级教育 8 1）合理选择定位元件，实现工件的完全定位或不完全定位， 不能发生欠定位。对于过定位应区别对待。 2）按基准重合的原则选择定位基准，首先确定主要定位基 准，然后确定其它定位基准。 3）组合定位中，一些定位元件原单独作用时限制移动自由 度，而在组合定位时则转化为限制旋转自由度。 4）从多种定位方案中选择定位元件时，应特别注意定位元 件所限制的自由度与加工精度的关系，以满足加工要求。 n注意事项 8高级教育 9 二、组合定位中各定位元件限制自由度分析二、组合定位中

3、各定位元件限制自由度分析 1、分析方法、分析方法 （1）组合面定位限制工件自由度的数目与各定位元件单独 作用限制工件自由度的数目之和相等。 （2）先判断各定位元件限制的自由度数目。 （3）确定分析顺序：由多到少 （4）先按各定位元件单独作用分析其限制工件自由度的情 况，再判断各定位元件组合之后是否存在移动自由度转化为 转动自由度的情况： 9高级教育 10 2、判断准则、判断准则 （1）定位元件单个定位时，限制转动自由度的作用在组合）定位元件单个定位时，限制转动自由度的作用在组合 定位中不变；定位中不变； （2）组合定位中各定位元件单个定位时限制的移动自由度）组合定位中各定位元件单个定位时限制的

4、移动自由度 ，相互间若无重复，则在组合定位中该元件限制该移动自，相互间若无重复，则在组合定位中该元件限制该移动自 由度的作用不变；若有重复，其限制自由度的作用要重新由度的作用不变；若有重复，其限制自由度的作用要重新 分析判断，方法如下：分析判断，方法如下： 10高级教育 11 1)在重复限制移动自由度的元件中，按各元件实际参与定在重复限制移动自由度的元件中，按各元件实际参与定 位的先后顺序，分首参和次参定位元件，若实际分不出，可位的先后顺序，分首参和次参定位元件，若实际分不出，可 假设；假设； 2)首参定位元件限制移动自由度的作用不变；首参定位元件限制移动自由度的作用不变； 3)让次参定位元件

5、相对首参定位元件在重复限制移动自由让次参定位元件相对首参定位元件在重复限制移动自由 度的方向上移动，引起工件的动向就是次参定位元件限制的度的方向上移动，引起工件的动向就是次参定位元件限制的 自由度。自由度。 11高级教育 12 3、应用举例、应用举例 例1 如图2.28工件以两孔一面在两销一面上定位，分析各元 件限制的自由度。 图2.28 两销一面 12高级教育 13 单个定位时： 支承平面：限制了： x y z 圆柱销1：限制了： x y 圆柱销2：限制了： x y 重复限制 ，分析知 x y 实际参与定位先后分不出， 假设1首参，限制：x y x z 综合结果：限制了： 且 重复限制。 x

6、 x y y z z x 2次参， 限制了 13高级教育 14 图2.29 三个V形块 组合定位分析 例2：如图2.29工件以外圆柱在3个短V形 块上定位，分析各元件限制的自由度。 V2 限制了： V3 限制了： 单个定位时： V1 限制了： x z x z y z 两次重复限制， 叁次重复限制， 按上准则分析，实际V1、V2较V3先 参与，V1、V2参与分不出先后，假 设为首参限制了 ，V2次参 限制了 ；V3最后限制了 。 x z x z y y x z 14高级教育 15 例3：如图2.30工件以内孔面、平面在圆柱销、支承平面上 定位，分析各元件限制的自由 单个定位时： 平面限制了： 销

7、限制了： 综合限制了 x x y y z 且 重复限制 x y z x x y y x y 15高级教育 16 例4：如图2.31工件以两顶尖孔在两顶尖上定位，分析各元件限制的 自由度。 图2.31 两顶尖组合定位分析 单个定位时： 固定顶尖1限制了： 活动顶尖2限制了： 固定顶尖为首参，限制了： 活动顶尖 z y x y z x y z z y 16高级教育 17 例5 如图2.32工件以外圆柱在两V形块上定位，分析各元 件限制的自由度。 图2.32 V形块组合定位分析右V1、左V2 17高级教育 18 单个定位时： 限制了： 两次重复限制，首参限制了 ； 次参限制了； 限制了： 结果 仍重

8、复限制。 1 V x y y 1 V x y 2 Vy 2 V y y 18高级教育 19 工件完全定位 不完全定位 在夹具中限制 工件的自由度 欠定位 过定位 加工时，工件的六个自由 度被完全限制了的定位 在满足加工要求的前提下， 工件的六个自由度没有被完 全限制的现象 根据加工要求应该限制的自 由度而没有限制的现象 工件的某个自由度被重复限 制的现象称为过定位 三、定三、定 位位 形形 式式 19高级教育 20 四、组合定位中重复定位现象的消除方法四、组合定位中重复定位现象的消除方法 1、过定位的不良后果：、过定位的不良后果： （1）使接触点不稳定，增加了不同性；）使接触点不稳定，增加了不

9、同性； （2）增加了夹紧变形；）增加了夹紧变形； （3）部分工件不能顺利与定位元件配合。）部分工件不能顺利与定位元件配合。 20高级教育 21 减小接触面积 2 2、消除或减小过定位所引起的干涉，一般有以下一些方法、消除或减小过定位所引起的干涉，一般有以下一些方法 21高级教育 22 设法使过定位的定位元件在干涉方向能浮动，以减少实 际支承点数目。 22高级教育 2323高级教育 2424高级教育 25 改变定位元件的结构，消除重复限制自 由度的支承，把圆柱销改为削边销就是典 型的例子。 25高级教育 26 提高定位基准之间、定位元之间的位置精度，避 免重复定位的干涉。 26高级教育 27 练

10、习题：分析下面各定位元件都限制了哪几个自由度练习题：分析下面各定位元件都限制了哪几个自由度 1两支承板： 两支承 钉： 菱形销： 2三爪1： 中心架2： zyx zx x zx zx 27高级教育 28 3固定顶尖1： 活动顶尖2： 中心架3： 4浮动长V形块： 活动锥坑： zyx zx 0 zzy xx 28高级教育 29 5长心轴： 支承钉： 浮动双支承： 6支承大平面： 活动锥坑： 活动短V形块： zzxx y y yx zyx z 29高级教育 30 7固定长V形块： 活动顶尖： 8支承环： 活动球面： zzxx yy zyx yx 30高级教育 31 9长接触弹性心轴：10两定位块： 两