《工件的定位》教案

1、全國技工教育和職業(yè)培訓優(yōu)秀教研成果評選活動參評教案專業(yè)分類：數(shù)控課程名稱：車工工藝學教學首頁設計授課時間：2009年10月15日課題§ 6-2 工件的定位課型理論講授課時2課時教師教學對象數(shù)控切削專業(yè)學生教材分析與教學建議在車工工藝學課的工件定位方案設計內容中，主要的研究對象是各 類典型工件在夾具中的定位，這時因為在現(xiàn)代機械加工過程中，工件的定位是保證最終加工質量的重要因素，是各類機械加工的一項重要技術工作。本節(jié)主要探討工件在機床或夾具中的疋位冋題，內容包括疋位、疋位基準、 工件定位的原理、工件定位的方法和定位元件等內容。本節(jié)內容是本章的重點， 也是本章的難點。工件的定位原理比較抽象

2、，學生不易理解，這也是全教材的難 點。要講清楚這些內容， 必需使學生對一些基礎知識有較明確的認識，講解過程中要遵循循序漸進的原則，才便于學生理解。教 學 目 標知 識 目 標(1) 知道定位的基本概念(2) 掌握工件六點定位原理，能夠合理應用工件六點定位原理解決實際的工件定 位問題。(3) 掌握工件定位的幾種類型能力目標(1) 通過講練結合，培養(yǎng)學生邏輯思維能力和解決實際問題的能力；(2) 通過質疑、引思、討論、歸納等程序，教給學生學會研究問題的方法。情 感 目 標(1) 培養(yǎng)學生實事求是的態(tài)度以及辯證唯物主義思維方法；(2) 通過引導學生參與分析問題和解決問題的過程，使學生體驗成功的感受，

3、激發(fā)學生的學習熱情，增強學生自信心。教學 重點(1) 疋位和疋位基準的基本概念首先要應理解(2) 工件的定位原理是重點，是核心。因為各類典型工件在夾具中的定位都是根據(jù) 定位的基本原理，即“六點定位原則”進行的。教學難點在分析和確定工件定位方法時，可能出現(xiàn)幾種情況，如完全定位、不完全定位、重復定位和欠定位等，以上因素都將直接影響工件的最終加工質量。所以判斷工件定位時所應限制的自由度是難點。叫學情分析I學習本課程的有利因素：車工工藝學是機電類專業(yè)一門重要的專業(yè)課，是學生日后從事生產現(xiàn)場技術工作的理論基礎和初步的應用積累，因此學生都很重視， 學習的主動性、積極性都較咼。冋時在學習本課程之前，學生已學

4、習了機械基礎等 基礎課，有一定的理論基礎這些都將有利于學生對所學知識的吸納和掌握。學習本課程的不利因素：但本年級學生缺少必要的教學實習，接觸實踐的機會較少，這些將直接影響本課程的授課效果。課時分配1、復習引入(10分鐘)2、講授新課(55分鐘)3、課堂練習(20分鐘)4、課堂小結(5分鐘)教法選擇主要采用講授、練習、分析、討論、總結、歸納，以及配合運用CAl課件演示，達到突破重難點，提高教學效率的目的。教學手段CAI課件圖片展示、六點定位的多媒體演示、分組討論教具CAI課件審核年月日教學過程授課思 路和教 學方法教學內容和教師活動學生活動I、復習引入用錐柄連接式車床專用夾具加工支架(參照書P1

5、27圖6-2)車床夾具定位實例(參照書P129圖6-3)回顧：、夾具的組成；、夾具的作用。n、講授新課一、定位和基準的基本概念(結合書P129圖6-3講解)1、工件的定位【師】 使用夾具對工件進行加工時，必須按照加工工藝的要 求把工件放在夾具中，使工件在夾緊之前相對于機床和刀具有一 個正確的確疋位置，這個過程稱為工件的疋位?！緩娬{】：(1)、工件的定位是靠工件上某些表面和夾具中的 定位元件(或裝置)相接觸來實現(xiàn)的。(2)、工件的定位必須使一批工件逐次放入夾具中都能占有 冋一位置。2、定位基準【師】 所謂定位基準是指工件與夾具定位 兀件工作表面相接觸的表面?！緮U展】：(1) 、當工件的定位基準確

6、定后，工件上其他部分的位置也隨之確定。(2) 、定位基準可以是點、線、面，但作為基準的點和線 往往由某些具體表面體現(xiàn)出來的。二、工件的定位原理1、六點定位規(guī)則自由度【過渡】：空間內自由的物體可能具有的運動？【總結歸納】 任何一個工件在夾具中未定位前，都可以看成 在空間直角坐標系中的自由物體。一個物體在三維空間中具有的 運動包括沿三個坐標軸的移動和轉動。分別是三個移動自由度： 戈巧和三個轉動自由度：共六個自由度。?如下圖所示：看圖想 問題，回憶 上次課內 容【學生思 考】：怎樣 保證在切 削加工過 程中，使工 件的各個 加工表面 的尺寸，形 狀及位置 精度符合 規(guī)定要 求？-必 須使工砰首先 介

7、紹定位 的目的讓 學生明白 此次課程 的作用通過 對熟悉的 知識類比 掌握與之 有關的陌 生知識促 使學生帶 著問題有 目的地參 與課堂教 學活動。在機床或夾具中占有一個確定白勺位置?！巨?如 同 件 中 致 加 呢 學 情況位白【論】內 物 具 動提問】： 何保證 一批工 在夾具 占有一 的正確 工位置 ?根據(jù) 生作答H出定 勺概念學生討I :空間自由的 體可能 有的運?學生工件的六點定位原理用一個支承點限制工件的一個自由度，用六個合理分布的支承點限制工件的六個自由度，使工件在機床或夾具中取得一個正確的加工位置，即為工件的六點定位原理。如果工件的六 個自由度用六個支承點與工件接觸使其完全消除

8、，則該工件在空間的位置就完全確定了。如下圖所示：工件在空間的六點定CZ可能回答 出幾種情 況，教師補 充得出空 間內物體 存在的六 個自由度學生觀 看CAl課件 圖例和多 媒體圖像 幫助學生 從感官上 理解自由 度此過程中 老師要注 意引導啟 發(fā)最后進 行歸納這 樣便于理 解教材理 論通過CAI課件 圖例聯(lián)系 物體的運 動教師就 圖講解使學生掌握自由度的根據(jù)六點 定位原理 教師設置 問題，【學 生分組討 論】學生分成 兩組，一組 討論問題1 支承點是 否可以隨 意分布？，一組討論 問題2夾緊 就是定位 嗎？【學生概念通過 多媒體演 示，讓學 生更加形 象的理解 六點定位 原理根據(jù)以往 的教學經

9、 驗把學生 在概念中 容易犯錯 的地方設 置疑問通 過學生分 組討論的 結果，教 師進行點【評析擴展】：定位，就是限制自由度。定位支承點與工件定位基準面接觸，才能起到限制工件自由度的作用。一個定位支承點僅限制一個自由度。討論1 :支承點是否可以隨意分布？支承點的分布必須適當，否則六個支承點限制不了工件的六 個自由度。討論2：夾緊就是定位嗎？這是一種錯誤的理解。認為：工件在夾具中被夾緊了，也就 沒有自由度而言，因此，工件也就定了位。這種把定位和夾緊混 為一談，是概念上的錯誤。2、工件定位的類型【設疑】：在加工過程中，是否所有的工件都必須限制6個自由度？【教師答疑】：在加工過程中，并非所有的工件都

10、必須限制6個自由度。工件所需限制自由度的個數(shù)主要取決于工件在該工序 中的加工要求?！具^渡引言】：工件要正確定位首先要限制工件的自由度。工 件定位時，影響加工精度要求的自由度必須限制；不影響加工精 度要求的自由度可以限制也可以不限制，視具體情況而定。下面 介紹幾種工件在夾具中的定位類型。完全定位【定義】：工件的六個自由度全部被限制，在夾具中只有唯一的 位置的定位稱為完全定位?！痉治觥浚寒敼ぜ赬、Y、Z三個坐標方向上均有尺寸要求或 位置要求時，一般采用這種定位方法?！九e例】：（圖1）如圖所示的工件，要求銃削工件上表面和銃削槽寬為40mm的槽。為了保證上表面與底面的平行度，必須限制匸 、三個自由度

11、；為了保證槽側面相對前后對稱面的對稱度要求，必 須限制廣、二 兩個自由度；由于所銃的槽不是通槽，在X方向上，槽有位置要求，所以必須限制移動的自由度。為此，應 對工件采用完全定位的方式。不完全定位【定義】：不完全定位又稱為部分定位，在滿足加工要求的前 提下，少于六個支承點的定位，稱為部分定位?！痉治觥浚汗ぜ斚拗频淖杂啥榷嫉玫搅硕ㄎ??！九e例】：思考】提問 在加工過 程中，是否 所有的工 件都必須 限制6個自 由度嗎？ 根據(jù)學生 回答情況 引出課題 工件定 位的類型學生 從限制自 由度的角 度出發(fā)分 析在圖1中 要保證工 件的加工評補充使 學生真正 理解定位 概念的內 涵以質疑 -探討 為主線自

12、 然過渡， 明確正確 的定位必 須要滿足 工件的加 工精度要 求，為后 面的定位 類型學習 分析做好 鋪墊要求需限制那些自通過（圖2）如（見圖）加工通槽時，工件沿 Y軸方向的自由度并不影響通槽的加工要求。這時，為了簡化定位裝置，Y軸方向可不設定位點，只采用五點定位即可。重復定位【定義】：工件的同一自由度同時被幾個支撐點重復限制的定位稱為重復定位。例如用一夾一頂裝夾工件（見圖），當卡盤裝夾工件的部分較長時，相當于Z四個支撐點，即限制了 了、OH = -四個自由度；【舉例】：后頂尖相當于兩個支承E十一 （圖 3）由度？根 據(jù)學生的 回答，教師 補充后根 據(jù)限制自 由的個數(shù) 突出、強化 完全定位 這

13、個知識 占八、結合 教師給出 的不完全 定位的概念學生先自我先根據(jù)圖2中通限制了兩個自由度。這樣雖有六個支承點，但僅限制了四個自由度，其中 -、-重復定位。因此，當夾緊時，往往頂尖頂不上。如果工件被強制夾住時，則工件容易變形, 所以采用這種方法裝夾工件時，卡爪與工件的接觸部分應該短一 些（相當于兩個支承點）。槽的加工 要求，找出 需限制的 自由度，對CAl課件打出圖1 結合實例 分析講述 完全定位 的要求培 養(yǎng)了學生 善觀察、 懂分析、 理論聯(lián)系 實際的良 好學習習 慣。使用CAI 課件打出 圖2通過 加工通槽 實例講述 不完全定工件的欠定位（圖4）比完全定 位中限制 自由度的 要求，加深 學

14、生對不 完全定位 概念的理 解位，突出概念講解時實例分析的作用，加強實踐應用能力學生分析 圖3中限制 了那些自 由度？找 出被重復 限制的自 由度，適當 的進行引教師授 課時要講 清重復定 位工件的 同一自由 度被二個 或二個以 上的支承 點重復限 制的定【說明】：重復定位的后果是使定位不穩(wěn)定，破壞預定的正確 位置，使工件或元件產生變形，從而降低加工精度，甚至使工件 無法裝夾以至于不能加工。因此，應盡量避免重復定位。但重復 定位并不是必須完全避免的，只有在工件的定位基準、夾具上的 定位元件精度很高的情況下，才允許重復定位，重復定位對提高 工件的剛度和穩(wěn)定性有益。欠定位【定義】：工件定位時，定位

15、元件實際所限制的自由度數(shù)目少于 按加工要求所需要限制的自由度數(shù)目，使工件不能正確定位，稱 為欠定位?！痉治觥浚呵范ㄎ徊荒?保證力口工要求，往 往會產生廢品，因一 此一是.絕對.不.允.許 的；。例如圖所示工件 如果Y軸方向無支承定 位點，貝懷能保證鍵槽的 軸向尺寸A?！緩娬{】：六點定位”的注意問題1、定位就是限制自由度，通常用合理布置定位支承點的方 法來限制工件的自由度。2、定位支承點限制工件自由度的作用，應理解為定位支承 點與工件定位基準面始終保持緊貼接接觸。若二者脫離，則意味 著失去定位作用。3、一個定位支承點僅限制一個自由度，一個工件僅有六個自 由度，所設置的定位支承點數(shù)目，原則上不應超

16、過六個。4、分析定位支承點的定位作用時，不考慮力的影響，定位和 夾緊是兩個概念，不能混淆：工件的某一自由度被限制，是指工 件在這一方向上有確定的位置，并非指工件在受到使其脫離定位 支承點的外力時，不能運動，即夾緊。5、定位支承點是由定位元件抽象而來的，在夾具中，定位支承點總是通過具體的定位元件體現(xiàn)。三、【課堂練習】下圖中，需鉆、擴、鉸 9H7孔，其余表面均已工，試確定工 件應限制的自由度。Z JoiOTOi導得出這 樣裝夾的 缺點提出 改進的辦 法培養(yǎng)學 生解決實 際問題的 能力妙工財號業(yè)師制的盲由BT【分析】：（按照工件加工要求確定工件必須限制的自由度是工 件定位中應解決的首要問題）。（1）

17、 保證尺寸20 ± 0.05mm,需要限制的自由度為：王 -（2） 保證垂直度0.05mm時，需要限制的自由度為：丄 -（3）保證9H7孔中心對稱分布于尺寸 26mm的中心線，需要限 制的自由度為：綜合上述可知，本工序要限制的自由度為：五個自由度：XYXYZ【歸納】：一般地，分析零件所需限制的自由度，應考慮以下兩方面的因素：（1）零件的工序要求；提問學 生：欠定位 是否允許 出現(xiàn)，通過 討論分析 得出欠定 位不能保 證加工要 求，容易出 現(xiàn)廢品也 不能保證位?？赡?造成工件 的定位誤 差，或者 造成部分 工件裝不 進夾具的 情況。但 重復并定 位不是絕 對不允 許，要由 具體情況 決

18、定。通 過圖3用 一夾一頂 裝夾工件 實例分析 理解重復 定位的應 用場合欠定(2)實際安裝需要。生產的安位講授時全樹立學要重點強生安全生調加深學產的觀念生對欠定位的認識學生認和理解為真記好筆以后的生記邊記邊產實際奠提出問題定扎實的共同討論進行歸納基礎加深記憶本節(jié)和理解內容看似 精煉實則 很多內容 比較抽象 學生難以 把握，根 據(jù)本節(jié)所 學工件定 位的知識 綜合歸納通過工出5點八點定件定位方位”注意案練習分的問題幫析讓學生助學生準開動腦筋，確掌握工將所學知件定位的識馬上加真正含義以應用，力口深理解，同習題時激發(fā)學練習選擇生學習專要突出業(yè)課的興(1 )目的趣和動力。性，面向(練習時全體學生可叫一、兩(2)典型名同學來性(3 )針黑板上獨對性，做立分析，寫到因才因出答案以材施教便教師有(4)綜合針對性的性(5 )應對共性問題進行糾正）用性以達到習題練習的目的課 堂 小 結1、工件有六個自由度;2、工件定位的幾種情況；3、重復定位不是絕對不允許，要由具體情況決定。4、欠定位無法保證加工要求，所以是絕