談工件的正確定位

　　摘 要： 工件在夾具中的定位是否正確，對于保證工件加工精度有著重要的意義。本文通過實例討論和分析了工件在夾具中正確定位的問題。
　　關鍵詞： 工件 正確定位 原理
　　
　　工件在機床上加工時，其加工表面相對刀具的準確位置是靠工件正確定位來保證的，即應遵循工件六點定位原理。近幾年，大學機械專業課程體系改革，相關教材中有關工件定位的教學內容精簡，授課時數減少，學生僅僅通過教科書了解和掌握生產中有關工件定位的知識，會對工件定位過程中可能出現的問題不了解，后果不十分清晰。為此我根據多年的教學經驗，提出了自己對此問題的淺見。
　　1.工件六點定位的概念
　　工件定位的實質是要求工件在夾具中占據某一個確定的正確加工位置。這樣，工件的定位可以轉化為在空間直角坐標系中確定工件坐標位置的問題來討論。在空間直角坐標系中，一個工件有六個可以獨立活動的自由度，即三個沿X、Y、Z軸的移動自由度、、，以及三個繞X、Y、Z軸的轉動自由度、、，如圖1所示。這樣按一定要求分布的六個支承點來限制工件的六個自由度，從而使工件在夾具中得到正確定位的原理，稱為六點定位原理（見圖2）。
　　工件按六點定位原理來實現正確定位還涉及零件的形狀和技術要求。實際生產中，可將工件在夾具中的定位分為四種情況，即完全定位、部分定位、欠定位和重復定位。根據工件被加工表面的技術要求，需要將工件的六個自由度全部限制的定位，或有時需要限制的自由度少于六個的定位，前者稱為完全定位，后者稱為部分定位。工件完全定位和部分定位是正確定位，生產中是合理和允許的。而欠定位屬于工件應該限制的自由度沒有得到限制的定位，欠定位不能保證工件的技術要求，屬不正確定位，在生產中絕對不允許出現的。最后一種定位屬于重復定位，若工件的某個自由度被兩個或兩個以上的定位元件重復限制的定位被稱為重復定位。工件出現重復定位是否合理或正確，應該根據具體情況進行分析才能確定。
　　關于工件正確定位的概念，學生對完全定位、部分定位和欠定位的知識掌握比較好或比較快，對重復定位內容理解有一定難度。為幫助學生盡快掌握工件正確定位的知識，課堂教學中特意增加工件定位分析的習題課，通過實例使學生真正懂得工件按六點定位原理來實現工件正確定位的意義和重要性。
　　2.工件正確定位的實例
　　實例一見圖3，工件加工不通鍵槽。槽寬由刀具直徑保證，位置尺寸a、b、c由定位保證。要保證尺寸a需要限制三個自由度（、），要保證尺寸b需要限制二個自由度（），要保證尺寸c需要限制一個自由度（），加工不通鍵槽一共需要限制六個自由度，即按圖2方式六點定位。在設計夾具時，如果沒有設置圖2中的支承點6，即工件移動自由度未被限制，鍵槽尺寸c無法保證；如果工件側面只設置一個支承點5，缺少支承點4，即工件轉動自由度未被限制，銑出鍵槽的側面就不能保證和工件側面平行。同樣，如果在工件底面僅設置兩個支承點2和3，則銑出鍵槽的尺寸a不能保證，鍵槽底面也不能保證對工件底面平行。工件加工不通鍵槽需要六點定位，缺少任何一個支承點都是欠定位，屬不正確定位。
　　實例二見圖4，工件為一套筒。要求加工一小孔直徑?覫，位置尺寸都是l，但圖4（a）要求小孔軸線垂直內孔中心線A基準，圖4（b）要求小孔軸線平行工件側面B基準。工件小孔直徑（由刀具直徑保證，位置尺寸l、垂直度或平行度由定位保證。按照基準重合原則，加工該小孔采用一面一孔定位，一共需要限制工件5個自由度，屬部分定位。但是由于位置精度要求不一樣，定位元件選擇也有所不同。圖4（a）的工件采用圖5（a）的定位方法，第一定位面為內孔，定位元件為長定位銷，限制四個自由度（）。第二定位面為左端面，定位元件選擇小平面支承，限制一個自由度（）。圖4（b）的工件采用圖5（b）的定位方法，第一定位面為左端面，定位元件為大平面支承，限制三個自由度（）。第二定位面為內孔，定位元件選擇短定位銷，限制二個自由度（）。同樣限制五個自由度，圖5（a）通過4+1的方式限制工件五個自由度，圖5（b）通過3+2的方式也限制五個自由度，這兩種定位都正確或合理。如果圖4（a）的工件采用圖5（b）定位方法；圖4（b）的工件采用圖5（a）定位方法，則結果是工件定位的兩種情況都有問題，均不能保證加工小孔的全部技術要求。
　　3.結語
　　（1）工件按六點定位原理定位，并不說明所有工件定位時一定都要限制其六個自由度，工件定位需要限制哪些自由度主要依據技術要求。實際生產中，工件可以是完全定位、部分定位和重復定位，但是工件定位絕不能出現欠定位。
　　（2）工件限制的自由度和技術要求有關。但是，具體選擇哪些定位元件來實現工件定位，還要謹慎。不同的定位方法，有可能限制自由度的總數是一樣的，但是工件加工后的表面的質量會有差異。實例二就說明了選擇定位元件也很重要，即正確的定位方法，還要選擇或設計合理的定位元件。
　　（3）課堂教學結合生產實際增加一次工件定位分析習題課，效果比較明顯。學生通過課堂教學和課外作業的訓練，絕大部分學生能夠比較好地掌握工件在夾具中正確定位的知識。但是，還需要告誡學生，機械加工的工藝知識實踐性強，與生產實際聯系十分密切，工件正確定位知識或技術不可能通過課堂教學或增加一次習題課就能熟練掌握。學生還需要在今后的工件中不斷學習，不斷提高，理論聯系實際，在實踐中真正理解工件正確定位的意義。
　　
　　參考文獻：
　　［1］黃健求.機械制造技術基礎［M］.北京：機械工業出版社，2006.
　　［2］王啟平.機械制造工藝學［M］.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2001.