过定位的利弊及其消除

1、过定位的利弊及其消除摘要：阐述了工件定位的基本原理，利用六点定位原则以及原有的过定位定义进行分析。关键词：夹具；过定位；自由度引言在机械加工过程中，工艺系统的四个主要组成部分（机床、夹具、刀具、工件） 要占有正确的加工位置。其中，工件的位置是由夹具来确定的。在夹具设计中， 通常会遇到过定位的问题。对工件某个自由度由多个定位元件重复限制已经成为 对过定位的习惯理解。但是仅仅依照此定义来判断往往不能得到定位方案的正确 结论，所以对于研究重复限制某个自由度的定位元件就成为分析过定位问题的关 键。一什么是过定位要了解什么是过定位，我们就得先来复习一下六点定位原理。六点定 位原理是机械加工中确定工件位置

2、的一个重要原理。我们在加工中时时刻 刻都在利用它，那么到底什么是六点定位原理呢？六点定位原理：任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自 由度。工件定位的任务就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。 工件的六点定位原理是指用六个支撑点来分别限制工件的六个自由度，从 而使工件在空间得到确定定位的方法。机械加工中的自由度实际上是指工件在空间位置的不确定性。比如我 们说，工件有一个 x轴方向的自由度，那就表示工件在x轴上面的位置是没有确定的。六点定位原则中“点”的含义是限制自由度，不要机械地理解成接触 点。二定位类型完全定位：工件的六个自由度完全被限制。不完全定位：按加工要求，允许有一个或几

3、个自由度不被限制。欠定位：按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定 位。 在确定工件定位方案时，欠定位是绝对不允许的。过定位：工件的同一自由度被二个或二个以上的支撑点重复限制的定 位。在通常情况下，应尽量避免出现过定位。三过定位是否允许应根据具体情况进行具体分析。一般情况下，如果工件的定位面为没 有经过机械加工的毛坯面，或虽经过了机械加工，但仍然很粗糙，这时过 定位是不允许的。如果工件的定位面经过了机械加工，并且定位面和定位元件的尺寸、 形状和位置都做得比较准确，比较光整，则过定位不但对工件加工面的位 置尺寸影响不大，反而可以增强加工时的刚性，这时过定位是允许的。比如，长条形弹性体

4、在钻深孔的时候，用的就是三个平面定位。这就 是典型的合理利用过定位，达到了原产品的加工要求。当然，前提是我们 已经对该弹性体各侧面面进行了一定的加工，并且该弹性体精度要求不高。在有些时候，我们就要避免过定位（见如图1）。图却图1是长柱销加平面定位。在图1中，按照理想的状态，工件的轴线，长柱销的轴线是都应该垂直 于定位平面的。可是，实际的加工过程中，肯定会有误差的存在，工件的 轴线和工件底平面是不可能绝对垂直的。这个时候就出现了一个问题，当 工件套在长柱销上面并且往左靠的时候，工件底平面与定位平面的实际接 触为点接触。而且这个点的位置还是不确定的。假如我们这步工艺的设计基准就是工件轴线，并且跟定

5、位平面没有关系,那样影响不是很大。但是，假如我们这一步是以工件底平面为基准呢？比如。我们要将工件 右端向着y轴负方向铣掉一层余量，而且要求这个新形成的加工面与工件底平面是平行的。这个时候，这套定位方法就暴露出了缺点，因为这套夹 具根本就不能确定工件底平面的方向，又何谈加工一个与之平行的平面呢。对于这种定位方法，我们可以讲它是过定位的。那么有三种方法可以消 除这种过定位，（见图 2、图3）。图2图3图2中，左边的改进方法是将平面接触改为球面垫圈接触，右边的方 法是将大平面接触改为小平面接触。这两种方法呢，都是以工件轴线为加 工基准，消去了一个定位平面的约束。如果我们将图1中的长柱销改为短柱销，那

6、么加工基准就是工件底平面了（见图3）。图a为加工连杆小头孔时的定位方案，由于使用了长圆销，且配合较紧，故 限制了工件的X、Y、X、丫四个自由度，而底面支承板限制了 X、Y、Z三个自由 度。显然在X、丫方向出现了过定位。若连杆小头孔中心线与端面有较大的垂直 度误差，则夹紧时会使连杆发生弹性变形， 若在此情况下进行加工，则小孔与端 面的垂直度就无法保证。若将长销改为短销，则可消除过定位，很容易保证小头 孔中心线与端面的垂直度（见图 9-3 ）。图b表示了一面两销定位情况。两个短销同时限制了 X自由度，当孔心距误 差较大时，会出现工件无法装入的清况。为消除过定位，可将其中的一个销在方向进行削边，从而

7、使削边销不限制 X自由度（见第3节）a）连杆定位b ）工件以一面两销定位图c给出了合理使用过定位的实例。在滚齿机上加工齿形时，工件以内孔和 一端面作为定位基准，但由于齿坯加工时已经保证了内孔和端面的很高的垂直度， 而定位心轴和支承凸台也保证了很高的垂直度， 即使它们存在一定程度的垂直度 误差，还可以通过工件内孔与心轴配合的间隙来补偿。 因此这种过定位很好地保 证了加工中工件的刚性和稳定性， 有利于保证精度。在此类情况下，过定位反而 是必要的。四过定位的消除方法前面我们讲了什么是过定位、过定位的危害、以及一种过定位的消除 方法。事实上我们平时需要面对和处理的过定位有很多种，消除过定位的 方法常用的是以下三种：1）提高夹具定位面和工件定位基准面的加工精度是避免过定位的根本 方法。2 ）由于夹具加工精度的提高有一定限度，因此采用两种定位方式组合 定位时，应以一种定位方式为主，减轻另一种定位方式的干涉，如采用长 芯轴和小端面组合或短芯轴和大端面组合，或工件以一面双孔定位时，一 个销采用菱形销等。从本质上说，这也是另一种提高夹具定位面精度的方 法。3 ）利用工件定位面和夹具定位面之间的间隙和定位元件的弹性变形来 补偿误差，减轻干涉。在分析和判断两种定位方式在误差作用下属于干涉