說(shuō)說(shuō)工件在夾具中的過(guò)定位

陳會(huì)云

摘 要：本文敘述了工件在定位過(guò)程中，工件定位面加工精度較高時(shí)，為了提高系統(tǒng)剛性和定位穩(wěn)定性，我們可以采用過(guò)定位來(lái)實(shí)現(xiàn)這些效果。

關(guān)鍵詞：自由度；定位；過(guò)定位

1 引言

我們知道，工件在加工前必須首先使它在機(jī)床上相對(duì)刀具占有正確的加工位置，這就是定位。夾具在工件定位過(guò)程中起著決定的作用。

2 過(guò)定位的分析

工件定位實(shí)質(zhì)，就是要使工件在夾具中占有某個(gè)確定的正確加工位置。這樣的定位方法可以轉(zhuǎn)化為在空間直角座桿系中決定剛體座標(biāo)位置的問(wèn)題來(lái)說(shuō)明。從理論力學(xué)中可以知道一個(gè)在空間處于自由狀態(tài)的剛體，具有六個(gè)自由度，即沿三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)軸的移動(dòng)自由度以及繞三個(gè)座標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，習(xí)慣上用、、分別表示沿X軸、Y軸和Z軸的移動(dòng)自由度，用、、分別表示繞X軸、Y軸、Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。由此可見(jiàn)要使工件在夾具中占有確定的位置等于要在空間直角座標(biāo)系中確定剛體的六個(gè)座標(biāo)參數(shù)；也即是要對(duì)、、，、、六個(gè)自由度加以必要的約束條件。分析時(shí)可將具體的定位元件抽象為相應(yīng)的定位支承點(diǎn)，用這些定位支承點(diǎn)來(lái)限制工件的自由度。定位的方式有四種：1 完全定位、2 不完全定位、3 欠定位、4 過(guò)定位，這四種定位只有欠定位不可用，下面我就來(lái)說(shuō)說(shuō)過(guò)定位。一般地說(shuō)，一個(gè)定位支承點(diǎn)只能限制工件一個(gè)自由度，因此工件在夾具中定位時(shí)所用定位支承點(diǎn)的數(shù)目，充其量也決不應(yīng)多于六個(gè)。每個(gè)定位支承點(diǎn)所限制的自由度，原則上不允許重復(fù)或互相矛盾。如果幾個(gè)定位支承點(diǎn)重復(fù)限制同一個(gè)自由度，這種定位現(xiàn)象叫做過(guò)定位。出現(xiàn)過(guò)定位時(shí)，將使工件位置不確定，同時(shí)，在夾緊情況下，重復(fù)限制同一自由度的定位支承間所產(chǎn)生的矛盾，干涉和沖突必將造成工件或定位元件的變形，其結(jié)果將破壞工件定位的要求，嚴(yán)重時(shí)影響工件的定位精度，但如果工件定位面加工精度很高時(shí)，可以利用過(guò)定位來(lái)增加系統(tǒng)剛性，提高定位的穩(wěn)定性。

例如圖1，所示的板狀零件，用底平面定位時(shí)，只能用三個(gè)定位支承點(diǎn)。現(xiàn)在若象圖2那樣在XOY座標(biāo)平面上設(shè)置四個(gè)定位支承點(diǎn)則其中必有一個(gè)定位支承點(diǎn)是多余和重復(fù)的，這樣反而使底平面只能和其中任三個(gè)定位支承點(diǎn)保持接觸（除非底平面高度平整光潔）因?yàn)槿c(diǎn)決定了一個(gè)平面，過(guò)多的定位支承點(diǎn)，反而使工件定位不穩(wěn)，照相機(jī)和野外測(cè)量?jī)x器的支架都是三腳支架，也正是這個(gè)道理。因此，在確定工件在夾具中的定位方案時(shí)，一般也不能出現(xiàn)過(guò)定位。

3 過(guò)定位的可用性

不過(guò)在實(shí)際生產(chǎn)中，也常常會(huì)遇到工件按過(guò)定位方式來(lái)定位的例子。這就是是說(shuō)明，過(guò)定位并不是一個(gè)單憑形式上的分析。便能簡(jiǎn)單地予以一概否定的問(wèn)題 ，因而還應(yīng)具體分析。

1.有一些定位方式，從形式上看似乎是過(guò)定位，但實(shí)際上并沒(méi)有過(guò)定位，這是因?yàn)闆](méi)有考慮到定位基準(zhǔn)面的具體情況來(lái)分析定位支承點(diǎn)的數(shù)目而造成的。例如圖1的板狀零件，用三個(gè)定位支承點(diǎn)采定位底平面，當(dāng)然符合定位基本原理，但若改用二條狹長(zhǎng)平面，甚至整個(gè)平面作定位元件來(lái)定位是否會(huì)發(fā)生過(guò)定位呢？假如底平面是毛坯面，則只能用三個(gè)支承點(diǎn)定位，否則用其他任何一種都是過(guò)定位。假如底平面是加工過(guò)平面，用狹長(zhǎng)平面仍然很好地接觸。假如底平面是精加工的光整平面，用整個(gè)大面來(lái)支撐定位，也能很好地保證接觸，象以上兩種情況均可作為三點(diǎn)支撐來(lái)分析而無(wú)過(guò)定位現(xiàn)象。

2、根據(jù)過(guò)定位對(duì)工件安裝所造成的后果來(lái)分析：在滾齒機(jī)（插齒機(jī)）上加工齒輪時(shí)，常常以工件的孔和一端面作定位基準(zhǔn)，而在滾齒（插齒）夾具的心軸和支承凸臺(tái)上定位見(jiàn)圖3，由圖可知，工件孔套在長(zhǎng)心軸上，限制了四個(gè)自由度，、、、。工件又要靠住支承凸臺(tái)平面，于是又限制三個(gè)自由度，、、，這時(shí)就有七個(gè)支承點(diǎn)，、是被心軸和凸臺(tái)所限制，這種過(guò)定位現(xiàn)象是否被采用，要從過(guò)定位所造成的后果來(lái)判斷。

這種情況似乎是過(guò)定位，但是實(shí)際上，齒輪坯上作為定位基準(zhǔn)用的內(nèi)孔和端面往往是在一次裝夾中一同加工出來(lái)的；或者孔先精加工好然而套在精密心軸上加工出端面，定位基準(zhǔn)之間保證比較高的位置精度，所以不會(huì)發(fā)生干涉和沖突，此時(shí)只限制五個(gè)自由度即、、、，而不發(fā)生過(guò)定位，只是提高工件在加工中的剛性和穩(wěn)定性。

4 過(guò)定位不可用的情況

例圖3中如果孔與端面間的垂直度極差的情況下，工件由心軸保持與其孔相接觸，限制四個(gè)自由度、、、，工件端面與支承凸臺(tái)保持一點(diǎn)接觸Z，如圖4，在不受夾緊力的作用下，雖然工件定位也不穩(wěn)定，但不產(chǎn)生干涉和沖突，但是工件一旦被夾緊，則工件端面必然與支承凸臺(tái)平面作面與面接觸，這時(shí)，表現(xiàn)為工件或夾具定位元件的變形。不論工件還是夾具定位元件發(fā)生變形其結(jié)果都會(huì)破壞工件的定位要求，所以不允許產(chǎn)生這種形式的過(guò)定位。

5 結(jié)束語(yǔ)

定位應(yīng)該遵守定位基本原理即六點(diǎn)定位原理，但對(duì)過(guò)定垃時(shí)應(yīng)作分析，該過(guò)定位是否能采用，從而保證工件定位要求.保證加工精度。

參考文獻(xiàn)

[1]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)與制作》.中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社

[2]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》.機(jī)械工業(yè)出版社2014年出版