(一) 六點定位原理
如圖1-1所示,任何一個(gè)自(zì)由剛體,在空間(jiān)均有6個自由度(dù)(自由度是(shì)完(wán)全(quán)確定物體在(zài)空間(jiān)的幾何位(wèi)置所需要的獨立坐(zuò)標數目),即沿(yán)空間坐標軸x、y、z 三個方向的移動和(hé)繞此三坐標軸(zhóu)的轉動(dòng)(分別以x→、y→、z→和x、y、z表示(shì))。

圖1-1
圖1-2表示一個(gè)長方體工件在空間坐標係中的定位情況。

圖1-2
在xy平麵上(shàng)設置3個支承(不能在一條直線上),工件放在這3個支承上,就能限(xiàn)製工件的(de)z→、y、x3個自由度;在xz平麵上設置兩個支承(兩點的連線不能平行於z軸),把工件靠在這兩(liǎng)個支承上,可限製y→、z 兩(liǎng)個自由度(dù);在yz 平麵上(shàng)設置一個支承(chéng),使工件靠在這個支承上,就限製了x→這個自由度。這樣工件的這6個自由度就都被限製了,工件在空間(jiān)的位置就完全確定了。
工件定位的實質就是限製工件的自由度(dù),使工件在夾具中占(zhàn)有某個確(què)定的正確加工位置。
在這個空間坐標係中,設置的6個支承稱(chēng)為定位支承點,實際上就是起定位作用的定位元件。將具體的定位元件抽象化,轉化為相應的定(dìng)位支承點,用這些定位支承點來(lái)限製工件的運動自由度,這樣定位分析的問(wèn)題便十分簡單明(míng)了(le)了。
在夾具(jù)中(zhōng)采用合理布置(zhì)的6個定位支承點與工(gōng)件的定位基準相接觸(chù),來限製工件的6個運動自由度,就稱為六點定位原理。
應用六點定位(wèi)原(yuán)理實現工件在(zài)夾具中的正確定(dìng)位時,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(dòng)自由度和兩個轉動自由度,稱為主要定位麵。工件上選作主(zhǔ)要定位的(de)表麵應力求麵積盡可能(néng)大些,而3個定位支承點的分布應盡量彼此遠離和分散,絕對不能分(fèn)布(bù)在一條直線上,以承受較大外力作用,提(tí)高定位穩定性。
2) 設置兩個定位支承點的平麵限製兩個自由(yóu)度,稱為導向定位麵。工(gōng)件上選作導向定位(wèi)的(de)表麵應力求麵積狹而(ér)長,而兩個定位支(zhī)承點的分(fèn)布在平麵縱長方向上應盡量彼此(cǐ)遠離,絕對不能分(fèn)布在平麵窄短方向(xiàng)上,以使導向作用更好,提(tí)高定位穩定性。
3) 設置(zhì)一個定位支(zhī)承點的平麵限製一個自由度,稱為止推定位麵或防轉定(dìng)位麵(miàn)。究竟是止推作用(yòng)還是防轉作用,要根據這個定位支承點所限製的自由度(dù)是移動的還是轉動的而定。
4) 一個定位支承(chéng)點隻能限製一個自由度。
5) 定位支承點必須與(yǔ)工件的定位基準始終貼緊接觸。一旦分離,定位支承點就失去了限製工件自由度(dù)的作(zuò)用。
6) 工件在定位時需要限製的自由度數目以及(jí)究(jiū)竟是哪幾(jǐ)個(gè)自由度,完全由工件該工序的加工要(yào)求(qiú)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和分布情況。
7) 定位支承(chéng)點所限製的自由度,原則上不允許重複或相互矛盾。
(二) 完全定位與不完(wán)全定(dìng)位
工件的6個(gè)自由度全部被限製而在夾具中占有完全確定的唯一位置,稱為(wéi)完全定位。如圖1-3所示,在某長方體(tǐ)工件上加工一個不通(tōng)孔,為滿足(zú)所有加工要求,必須(xū)限製工件的6個自由度,這就是(shì)完全定位(wèi)。
沒有全部限製工件的6個(gè)自由(yóu)度,但也能滿足(zú)加(jiā)工要求的(de)定位,稱為不完(wán)全定位。如圖1-4所示,在某長(zhǎng)方體工件上加工一個通槽,滿足所有加工要求僅需要限製工件(jiàn)的5個自由度,而工件的(de)y→自由度可以不限製,這就是不完全定位。特別需要說明的是,為了(le)便於承受切削力、夾緊力或為了保證一批工件的進給長度一(yī)致,有時將無加工要求的自(zì)由度也加以限製。例如,將圖1-4所示(shì)工(gōng)件的y→自由度也限製,實際加工是(shì)允許的,有時也是必要的。

圖1-3 長(zhǎng)方體工件鑽孔工序的定位分析 圖1-4長方體工件銑槽工序(xù)的定(dìng)位分析
(三) 欠定(dìng)位與過定位
根據加工要求,工件必須限製的自由度沒有(yǒu)達到全部限(xiàn)製的(de)定位(wèi),稱(chēng)為欠定(dìng)位。欠定位必然導致無法正確保(bǎo)證工序所規定的加工要求(qiú)。圖1-5所(suǒ)示,銑削某軸的不通槽時,隻限製了工件的4個自由度,x→自由度未被限製,故加工出(chū)來(lái)的槽的長(zhǎng)度尺寸無法保證一致。因此(cǐ),欠(qiàn)定位是不允許的。

圖1-5 軸銑槽工序的定位分析
工件在夾具中定位時(shí),若幾個(gè)定位支承(chéng)點重複限(xiàn)製同(tóng)一個或幾個自由度,稱為過定位。過定位是(shì)否允許,應根據工(gōng)件的不同加工情(qíng)況進行具體分析。一般地,當工件以形狀精度和位置精度很低的毛坯表麵作(zuò)為定位基準時,不允許采用過定位;而以已加工過的或精度高的毛坯表(biǎo)麵(miàn)作為定位基準時,為了提高工件定位的穩定性和剛度,在(zài)一定條件下允(yǔn)許采用過定位。如圖1-6所示,銑(xǐ)削某矩形工件的上平麵時(shí),工件以底平麵作為(wéi)定位基準(zhǔn)。當設置3個定位支承點時,如圖1-6a所示,屬於不完全定位,是合理(lǐ)方案。

圖(tú)1-6 銑削矩形零件的定位分析
當(dāng)設置4個定位支承點時,如圖1-6b所示,屬於過(guò)定位。若底平麵(miàn)粗糙或是4個圖1-6 銑(xǐ)削矩形工件的定位分析定位支承點不在同一平麵上,實際(jì)隻有3個點接觸,將造成工件定位的位置不定或(huò)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(tóng)一平麵(miàn)上,則一批工件在夾具中的位置基本一致,增加的定位支承點可(kě)使工(gōng)件定位更加穩定,更有利於保證(zhèng)工件的加工精(jīng)度,是合理方案。由於4個定位支承(chéng)點在同一平麵上,實際起到3個定位支承點限製工件3個自由度的作(zuò)用(yòng),是符合定位原理的。
如果重(chóng)複限製相同自由度的定位支承點之間存在嚴(yán)重的幹涉和衝突(tū),以致造成(chéng)工件或夾具的變形,從而明顯(xiǎn)影響(xiǎng)定位精度,這(zhè)樣的過定位必須嚴禁采用(yòng)。表(biǎo)1-1列舉出了常見典型定位方式及(jí)其定位分析情況。


