兩種典型定位方式“過定位”問題研究

0 引言

在機械制造過程中，機床夾具的使用可以穩定可靠的保證工件的加工精度、提高生產效率、減輕勞動強度、擴大機床的加工工藝范圍

。 依據工件加工要求的不同，采用“完全定位、不完全定位、過定位”等三種定位方式。“過定位”是指工件定位時，工件的定位點超過了六個或同一個自由度被兩個或兩個以上約束點約束的現象

。“過定位”技術在機械設計和高速精密加工中的應用已經得到普遍認可，合理的”過定位”有利于提高系統剛性、改善加工質量

。若“過定位”的目的不是為了提高“系統”的剛性,應該避免使用“過定位“，因為”過定位“的結果，將使工件的定位精度受到影響，定位不確定會使工件或定位件產生變形

。

當有套筒類零件定位選用“一面一孔”，箱體類零件定位選用“兩孔一面”典型定位方式定位時，因所選用的定位元件如軸、銷長度過長，或平面過大時，依據“六點定位原理”分析此類定位均為“過定位”。問題是：定位元件的長度多少或定位元件面面積多大時此類定位才不會“過定位”？是否有確定的數值或與工件某個參數有一定的函數關系？至今沒有定論。這就造成機床夾具設計過程中存在不確定因素，需要對此類情形加以論證。

對于突發事件的出現，教師要迅速做出反應，根據問題的實際情況采取合理的措施。把事態扼制住，避免對課堂產生進一步的影響。例如：在足球教學比賽中，因為犯規而引起的學生間的爭執。教師要及時阻止事態發展，引導學生“友誼第一，比賽第二”。

1 “一面一孔”“過定位”分析論證

1.1 套筒零件加工工藝方案與定位分析

如圖1所示套筒零件，機械加工工藝方案為：工序一:以毛坯外圓表面C作為粗基準定位加工孔A、端面F；工序二:以端面F、孔A作為精基準定位加工外圓C、端面D、外圓E、端面B,保證孔A與外圓C、E同軸度，孔A、外圓C、E與端面B垂直度。

工序一采用外圓定位。即選用工件外圓C中心軸線作為粗基準定位限制工件4個自由度，工件的“不完全定位”由通用夾具“三爪卡盤”實現。 工序二采用“一面一孔”典型定位方式定位，即選用工件的A孔軸線和F面作為定位基準限制工件5個自由度，工件“不完全定位”由設計“專用夾具”實現。

其中：±

0

——孔深為0時工件孔直徑橫坐標值；±

——孔深為

時工件孔直徑橫坐標值；

——工件孔直徑最小值；

——工件孔垂直度誤差。

在溫柔的防浪石堤上，他掏出一塊潔白的大手帕，細心地墊在石頭上，讓她坐了下來。可能是太緊張，她的手直出汗，他又取出一塊小手帕，塞在兩只手之間。她心想：手帕真多！

如果設計一定位元件3如圖4所示。定位元件中的大平面B’作為限位基面與套筒F平面接觸限制工件3個自由度，長心軸A’作為限位基面與套筒的A孔接觸限制工件的另外4個自由度，則因工件某個自由度由兩個以上支承點限制工件的同一個自由度，使得工件的定位出現“過定位”現象。

1.2 “一面一孔”定位“過定位”現象分析論證

其中：±

0

——定位心軸長度為0時心軸直徑橫坐標值；±

——定位心軸長度為

時心軸直徑橫坐標值；

——定位元件軸直徑最大值；

——定位元件垂直度誤差。

因工件孔軸線的不垂直，造成工件孔的輪廓線隨軸線偏移。同樣，定位元件心軸的外圓母線也會隨著其軸線不垂直造成偏移。選用“一面一孔”定位時，工件孔的軸線和定位元件心軸的軸線偏移方向總是可以相同，工件內孔的輪廓線和定位元件心軸的外圓母線也會相應向同一方向偏移。

建立坐標系，以縱坐標

表示工件孔的深度和定位心軸的長度，橫向坐標

表示工件孔直徑和定位元件直徑進行分析。為便于分析，將處于同一坐標系的工件和定位元件分成工件、定位元件兩個坐標系如圖5、6所示進行分析。分析可知：

當工件孔垂直度誤差為?

時，工件孔直徑的橫坐標值分別為：

在日常管理中，只有規定的人員（主管人員或船長、部門值班員）和經過許可的人員才可以進入，如駕駛臺，只有船長、駕駛員、值班水手和經過許可的人員才可以進入駕駛臺，其他人未經許可進入就被視為禁止的。限制區域標識，必須保持清晰可見，一旦因保養被覆蓋或年久掉色等，必須重新標識，保安巡邏過程中應重點對限制區域嚴格檢查。

(1)

(2)

工序二所使用的專用夾具設計時，因選用的定位元件不同有兩種定位方式：1)設計一定位元件1如圖2所示。定位元件中的大平面B’作為限位基面與套筒F面接觸限制工件的3個自由度，定位元件中的短心軸A’作為限位基面與套筒的A孔接觸限制工件另外2個自由度；2)設計一定位元件2如圖3所示。定位元件中的小平面B’作為限位基面與套筒F平面接觸限制零件1個自由度，長心軸A’作為限位基面與套筒的A孔接觸限制零件的另外4個自由度。

如圖7所示箱體零件的加工，加工工藝方案是：首先加工箱體底平面、再加工與底平面垂直的兩個圓孔作為定位基準再進行后續加工。后續加工的定位方案是采用“一面兩孔”定位方式定位，即選定箱體底平面作為定位基準，限制工件的三個自由度。選定箱體上與底面垂直的兩個孔作為定位基準，其中的一孔與作為定位元件的短圓柱銷配合限制工件兩個自由度，另一孔與作為定位元件的削邊銷配合限制工件一個自由度，實現箱體“完全定位”定位。

高職教育培養的是應用型技能型人才，商務英語專業跨境電商人才的培養必須高度重視實踐教學環節，高職院校可以從以下三個關鍵點著手，強化鍛煉學生的實踐技能。

(3)

(4)

2.2.2 Y向極限偏移分析

由表2可知，工件基準孔直徑的4點坐標值的絕對值均大于定位心軸直徑對應的4點坐標值的絕對值，因此無論定位心軸長度

等于多少，定位心軸與工件件基準孔之間均保持一定的間隙，不會有任何接觸而產生干涉。

由此可知，“一面一孔”定位時，決定“過定位”現象出現的主要因素是：工件孔垂直度、定位元件心軸的垂直度、工件孔和定位元件心軸之間的最小配合間隙。

2 “一面兩孔”定位由垂直度引起“過定位”分析論證

2.1 箱體零件加工工藝方案和定位分析

定位元件軸的垂直度誤差為?

，定位心軸直徑橫坐標值為：

2.2 分析論證

2

2

1

方向極限偏移分析

對于一個基于RBF核函數的SVM，其劃分效果是由參數(C,γ)決定， C為懲罰因子，γ為核參數。實驗中用k折交叉驗證法來評估SVM優化結果的推廣能力。

由表3可知，工件孔直徑的4點坐標極值的絕對值均大于定位心軸直徑對應的4點坐標值的絕對值，因此無論定位心軸長度l等于多少，工件孔與定位心軸配合能保持一定的間隙，不會有任何接觸而產生干涉出現“過定位”。

此時工孔的直徑坐標沒有任何偏移，定位心軸的直徑坐標也沒有任何偏移。定位元件與工件基準孔之間保持間隙為0的間隙配合，工件的孔和定位元件心軸之間沒有干涉，沒有“過定位”現象出現。

圖像二值化后就需要找到并標記圖像中的每個連通區域，實現目標從背景圖像中分割出來，為后續的計算形心坐標做準備。MATLAB中的bwlabel函數可實現找到并標記二值圖像中的每個連通區域。

2.學習交互。目前有許多干部網絡學習平臺開設了學員論壇，但是交互模塊中學員之間的交流實效性較差，難以及時地解決問題，實現思維的碰撞，且個人的知識點多散落于論壇各版塊，難以形成知識的匯聚和共享。此外，對于學員發表內容的監控也有一定難度。

因工件兩定位用孔、定位元件兩定位銷因垂直度誤差在Y向，單向偏移和工件一孔、定位銷一銷垂直度誤差在X向偏移一樣，這里不再進行重復論證。現論證工件兩定位孔因垂直度誤差雙方向偏移、兩定位銷因垂直度誤差與工件兩孔垂直度偏移方向相反的極限情況。如圖9、10所示。

對于大型或集團化的企業，現在大多采用財務共享中心管理模式，利用互聯網對財務共享中心進行建立，使得在多地有分公司經營或跨地域生產基地的企業，在經營過程中直接對接與財務部門對接，利用財務軟件與網絡技術，對數量繁多、內容相同的數據進行批量處理，不僅可提升工作效率，加快經營信息的傳遞速度，還降低了人力成本。同時，通過財務共享中心，各個部門對數據有需求時進行提取是十分方便的，有助于進一步提升工作的綜合效率。

考慮工件和定位元件不垂直度極限情況，設工件兩個定位孔軸線向不同方向偏移，兩定位元件銷與對應工件的孔向相反方向偏移,如圖所示。代入公式(1)、(2)、(3)、(4)得數據如表4所示。

由表5可知，箱體兩個定位基準孔直徑的4點坐標的絕對值均大于對應兩個定位銷直徑的4點坐標極的絕對值。因此無論定位心軸長度

值等于多少，定位心軸與工件孔配合保持一定的間隙，不會有任何接觸而產生干涉。

3 結論

零件選用“一面一孔”或“兩孔一面”定位方式定位時，并不是因定位元件中的軸、銷長度過長或平面過大，造成定位元件的限位基準與工件定位基準發生干涉出現“過定位”現象。產生“過定位”的主要原因是工件垂直度誤差過大、對應的定位元件垂直度誤差過大，工件與定位元件配合間隙過小。零件設計、加工和夾具設計、加工時，只要使工件作為定位基準的孔與作為定位基準平面之間的垂直度達到一定精度，并使對應的定位元件垂直度相應提高，再者保證工件定位基準孔與定位元件間為間隙配合，可完全避免“過定位”現象的產生。 為零件的裝夾定位過程中零件安裝定位方便，夾具中的心軸定位元件或銷定位元件在能夠滿足準確定位的前提下，長度短一些更為便利工件的裝夾定位。現有機械加工技術為提高零件和夾具加工精度提供了可能。

[1]吳拓，孫英達.機床夾具設計[M].北京: 機械工業出版社，2009.

[2]王先奎 .機械制造工藝學[M].北京：機械工業出版社.2011.

[3]辛百靈，陳桂芳.橋殼中段臥式雙面數控鏜床專機夾具設計[J].制造技術與機床，2021,12.

[4]齊彥，汪韜，康西英.一種生產線缸體夾具設計與實現[J].制造技術與機床，2021,10.

[5]婁云鴿，陳偉偉，張偉.發電機定子鐵心垂直度檢測系統研究[J].制造業自動化，2019,12.

[6]彭慶林，歐陽八生，過定位方式的探討[J].組合機床與自動化加工技術，2005，2.

[7]趙慶軍.過定位工具系統在重載切削中的應用[J].工具技術，2014,10.

[8]王超，高云郭，喬健.高重復定位穩定精度的副車架設計[J].計算機仿真，2014,10.

[9]韓克昌 .過定位在夾具設計中的應用[J].機械工藝師.1988,7.

[10]中華人民共和國國家標準 .形狀和位置公差通則、定義、符號和圖樣表示法GB/T1182-1996)[S].北京：技術標準出版社，1996.

[11]王光斗 ，王春福. 機床夾具設計手冊[M].上海: 上海科學技術出版社，2009.