工件定位知识

工件定位知识（2篇）

1.工件定位知识 篇一

1 定位误差的定义

用夹具装夹加工一批工件时,由于定位元件及工件的定位基准在制造时存在误差影响了工件定位的准确性,导致加工存在误差,我们把它称定位误差,用△dw表示。

2 定位误差产生的原因及其组成

我们在分析工件的定位误差前,首先明确与夹具定位误差计算有关的基本概念。1)设计基准是指在零件图上用来确定某一表面的尺寸、位置的基准。2)工序基准是指在工序图上用来确定加工表面位置所依据的基准。在设计过程中,我们一般追求工序基准与设计基准统一。分析计算定位误差时的设计基准是指零件图上的设计基准或工序图上的工序基准。3)定位基准是指在加工过程中确定工件加工位置所依据的基准,即为工件与夹具接触或配合的表面或轴线。当以V型块定位工件时,工件的轴线一般为定位基准。

下面我们以图1所示为例,分析定位误差产生的原因。图1是以V型块定位,在轴的外圆上铣削键槽的定位方案。键槽深度表示尺寸h的设计基准是轴外圆的母线A,定位基准是工件轴线O,而批量生产的轴直径d在其公差范围内改变,故会存在定位不准确的问题,导致工件加工精度的变化,即定位误差。1)图1的定位方案,当以V型块定位加工键槽时,工件的设计基准与与定位基准不重合,引起加工精度参数槽底尺寸h的变化(即产生定位误差);即:由于设计基准与定位基准不重合产生的定位误差称为基准不重合误差,用符号“△jb”表示,为设计基准与定位基准之间尺寸的公差值。2)同时,工件外圆直径尺寸在其公差范围内变化,引起定位基准的位移发生变化,引起加工精度参数槽底尺寸h的变化(即产生定位误差),即定位基准与设计基准的不重合和定位基准相对V型铁(限位基准)的位移变动。由于定位副制造误差引起定位基准位产生的误差称为移基准位移误差,用符号“△db”表示,为定位基准线O的在加工方向的最大变动量。(一般情况下,工件在V型块上定位时,V型块的角度误差不计,因为在支撑定位的情况下,定位元件的误差———此处为V型块的角度误差,可以通过调整刀具相对于夹具的位置来进行补偿。)可见,定位误差主要由基准不重合误差△jb和基准位移误差△db组成,其计算公式如下:

式中,△dw——定位误差;△jb———基准不重合误差;△db———基准位置误差。符号正负的规定:△jb与△db的变动方向相同时,为正;变动方向相反时,为负。

3 工件以外圆定位时定位误差分析及计算

3.1 以外圆中心为设计基准

如图2所示,由于V型块具有对中定心作用,工件以中心线为设计基准时,定位基准和设计基准重合而不产生基准不重合误差(△jb=0),但是工件外圆直径在公差范围内变化(图2b中粗实线圆为工件的下极限尺寸dmin=d-Ts,双点划线圆为工件的上极限尺寸dmax=d),将引起工件中心在V型块的对称中心线上发生误差,造成基准移位误差△db,其值为图2b中的O1点到O2点的距离。其计算方法如下:

3.2 以外圆上母线为设计基准

由几何关系可以得知:

3.3 以外圆下母线为设计基准

计算公式如下:

在图4c中,由几何关系可以得知:

4 结语

采用V型块支承定位方式在生产实践中的应用范围较广,弄清以外圆定位的定位误差的计算对生产实践有着较重要的意义。根据计算结果可以看出,采用外圆下母线为设计基准的定位误差较小,采用外圆下母线为设计基准的方案较优。

摘要：在使用夹具装夹批量生产过程中,定位误差的分析与计算有着非常重要的作用。为了理清定位误差计算的内容,本文主要讨论采用几何法分析与计算以外圆定位时的定位误差,抛砖引玉,以使学习者获得触类旁通、融会贯通的学习效果。

关键词：工序基准,定位基准,定位误差,基准不重合误差,基准位移误差

参考文献

[1]郑焕文.机械制造工艺学[M].东北工学院出版社.

[2]王先逵.机械制造工艺学[M].机械工业出版社.

2.工件定位知识 篇二

机械加工时,为使工件被加工表面获得规定的尺寸和精度要求,必须首先解决工件在机床或夹具中的定位问题。而工件的定位问题可分为两类:一类是在工件已定位的情况下分析各定位元件所限制的自由度,并最终判断工件的定位属于何种定位;另一类是在工件未定位的情况下根据加工要求,分析应该限制哪些自由度,并最终判断属于何种定位。对此问题不同版本的教材有不同的论述,但都侧重于概念阐述,而且经验性很强,显得隐含不清。就此,笔者摸索总结出一种新的工件定位分析原理,并应用此原理解决了大量工件定位的实际问题。结果表明,应用此方法对工件的定位进行分析,不仅准确性和效率都很高,而且具有一定的实际应用意义,可以借鉴并推广应用。

1 工件在已定位情况下的定位分析

1.1 分析原理

(1) 先分析单个定位元件定位时所限制的自由度,分别将XYZ坐标系的原点置于各定位副的接触中心,3坐标轴的方向自定,但三轴相对方向须符合右手定则且每次分析时三轴方向均保持一致。具体分析时,考虑让工件沿着或绕着三坐标轴移动或转动,若工件在移动或转动的同时还能与定位元件保持紧密接触,则相应方向上的自由度不被限制,反之,则被限制了。

(2)单个定位元件定位所限制转动自由度的作用在组合定位中不变。

(3)组合定位中各定位元件单个定位时限制的移动自由度,相互间若无重复,则在组合定位中该元件限制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分析判断,方法如下:①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,可假设;②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自由度。

1.2 分析应用实例

图1为主轴箱镗孔时的定位方式,分析各定位元件实际限制的自由度,并判断属于何种定位。

定位元件单个定位时,短柱1限制了X方向的移动自由度和Y方向的移动自由度;短柱2限制了X方向的移动自由度和Y方向的移动自由度;支撑板3限制了Y方向的移动自由度和X方向的转动自由度;支撑钉4限制了Z方向的移动自由度。组合定位时,支撑板3限制的X方向的转动自由度不变,支撑钉4限制的Z方向的移动自由度不变,短柱1、短柱2和支撑板3限制的Y方向的移动自由度彼此重复,短柱1和短柱2限制的X方向的移动自由度彼此重复。因此考虑此三定位元件实际定位的先后顺序是:工件先在短柱1和短柱2上定位,再在支撑板3上定位。由于短柱1和短柱2定位的先后顺序分不出,可假设短柱1先定位,则定位的先后顺序为:短柱1、短柱2和支撑板3。显然短柱1为首参,短柱2为次参,支撑板3为亚次参。首参短柱1限制的X方向的移动自由度和Y方向的移动自由度在组合定位中不变,让次参短柱2沿重复的X方向的移动自由度和Y方向的移动自由度方向相对于首参短柱1移动,引起工件的动向便是次参短柱2在组合定位中实际限制的自由度,即X方向的转动自由度和Y方向的转动自由度;让亚次参支撑板3沿重复的Y方向的转动自由度方向相对于首参短柱1移动,引起工件的动向便是亚次参支撑板3在组合定位中实际限制的一个自由度,即Z方向的转动自由度。因此,在组合定位中各定位元件实际限制的自由度为:短柱1限制了X方向的移动自由度和Y方向的移动自由度,短柱2限制了X方向的转动自由度和Y方向的转动自由度,支撑板3限制了X方向的转动自由度和Z方向的转动自由度,支撑钉4限制了Z方向的移动自由度,综合结果是工件的6个自由度全被限制,且X方向的转动自由度被重复限制,工件的定位属过定位。

2 工件在未定位情况下根据加工要求的定位分析

2.1 分析原理

(1) 找出工件上被加工表面所有定位尺寸的设计基准的交点,并将XYZ坐标系的原点置于该交点上,三坐标轴的方向自定,但三轴相对方向须符合右手定则。

(2) 假设工件的加工位置完全正确(即被加工面相对机床、夹具和刀具位置正确),考虑让工件沿着或绕着相应的6个自由度方向移动一定位移或转过一定角度,同时判断相应的操作是否会影响工件的某项加工要求,是,则此方向上的自由度必须限制;否,则反之。

(3)由前述分析,可判断出为满足加工要求工件必须限制的自由度,但有时为了使定位元件帮助承受切削力、夹紧力或为了夹具设计方便,可根据需要再限制相应的自由度。

2.2 分析应用实例

零件如图2所示,设其余各面均已加工,现用调整法钻带有表面粗糙度的孔,试确定应限制几个自由度,并判断属于何种定位。

被钻孔有两个定位尺寸A和L,不难判断这两个定位尺寸的设计基准的交点在左端面的几何中心。根据以上分析原理将XYZ坐标系的原点置于该交点上,并自定三轴的相对方向如图2所示。假设工件的加工位置完全正确,考虑让工件沿着或绕着相应的6个自由度方向移动一定位移或绕过一定角度,同时判断相应的操作是否会影响工件的某项加工要求,是,则此方向上的自由度必须限制,否,则反之。具体如下:沿X轴移动,则必然影响尺寸L;沿X轴转动,则必然影响孔与工件底面的垂直度;沿Y轴移动,则必然影响尺寸L;沿Y轴转动,则必然影响孔与工件底面的垂直度;沿Z轴移动,则必然影响尺寸A;沿Z轴转动,不影响工件的任何加工要求。综上述所,为满足加工要求,工件必须限制X方向的转动自由度、Y方向的转动自由度、X方向的移动自由度、Y方向的移动自由度和Z方向的移动自由度,属于不完全定位。

3 结束语

工件的结构形状多种多样,但工件上被加工面无非是些点、线、面,限于篇幅,笔者未能举足够的应用实例。不过,对于其他结构形状工件加工时的定位分析可以借鉴本文的分析原理。

参考文献

[1]徐嘉元.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,1999.

[2]李庆寿.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社,1990.

[3]刘友才.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社,1992.

[4]王启平.机械制造工艺学[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1990.

[5]赵志修.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,1985.

[6]金向楷.机械工艺加工基础[M].北京:清华大学出版社,1990.

[7]王敏之.机械制造技术[M].北京:机械工业出版社,1999.