過定位的利弊及其消除

1、過定位的利弊及其消除摘要：闡述了工件定位的基本原理，利用六點定位原則以及原有的過定位定義進行分析。關鍵詞：夾具；過定位；自由度引言在機械加工過程中，工藝系統(tǒng)的四個主要組成部分（機床、夾具、刀具、工件） 要占有正確的加工位置。其中，工件的位置是由夾具來確定的。在夾具設計中， 通常會遇到過定位的問題。對工件某個自由度由多個定位元件重復限制已經成為 對過定位的習慣理解。但是僅僅依照此定義來判斷往往不能得到定位方案的正確 結論，所以對于研究重復限制某個自由度的定位元件就成為分析過定位問題的關 鍵。一什么是過定位要了解什么是過定位，我們就得先來復習一下六點定位原理。六點定 位原理是機械加工中確定工件位置

2、的一個重要原理。我們在加工中時時刻 刻都在利用它，那么到底什么是六點定位原理呢？六點定位原理：任何未定位的工件在空間直角坐標系中都具有六個自 由度。工件定位的任務就是根據(jù)加工要求限制工件的全部或部分自由度。 工件的六點定位原理是指用六個支撐點來分別限制工件的六個自由度，從 而使工件在空間得到確定定位的方法。機械加工中的自由度實際上是指工件在空間位置的不確定性。比如我 們說，工件有一個 x軸方向的自由度，那就表示工件在x軸上面的位置是沒有確定的。六點定位原則中“點”的含義是限制自由度，不要機械地理解成接觸 點。二定位類型完全定位：工件的六個自由度完全被限制。不完全定位：按加工要求，允許有一個或幾

3、個自由度不被限制。欠定位：按工序的加工要求，工件應該限制的自由度而未予限制的定 位。 在確定工件定位方案時，欠定位是絕對不允許的。過定位：工件的同一自由度被二個或二個以上的支撐點重復限制的定 位。在通常情況下，應盡量避免出現(xiàn)過定位。三過定位是否允許應根據(jù)具體情況進行具體分析。一般情況下，如果工件的定位面為沒 有經過機械加工的毛坯面，或雖經過了機械加工，但仍然很粗糙，這時過 定位是不允許的。如果工件的定位面經過了機械加工，并且定位面和定位元件的尺寸、 形狀和位置都做得比較準確，比較光整，則過定位不但對工件加工面的位 置尺寸影響不大，反而可以增強加工時的剛性，這時過定位是允許的。比如，長條形彈性體

4、在鉆深孔的時候，用的就是三個平面定位。這就 是典型的合理利用過定位，達到了原產品的加工要求。當然，前提是我們 已經對該彈性體各側面面進行了一定的加工，并且該彈性體精度要求不高。在有些時候，我們就要避免過定位（見如圖1）。圖卻圖1是長柱銷加平面定位。在圖1中，按照理想的狀態(tài)，工件的軸線，長柱銷的軸線是都應該垂直 于定位平面的。可是，實際的加工過程中，肯定會有誤差的存在，工件的 軸線和工件底平面是不可能絕對垂直的。這個時候就出現(xiàn)了一個問題，當 工件套在長柱銷上面并且往左靠的時候，工件底平面與定位平面的實際接 觸為點接觸。而且這個點的位置還是不確定的。假如我們這步工藝的設計基準就是工件軸線，并且跟定

5、位平面沒有關系,那樣影響不是很大。但是，假如我們這一步是以工件底平面為基準呢？比如。我們要將工件 右端向著y軸負方向銑掉一層余量，而且要求這個新形成的加工面與工件底平面是平行的。這個時候，這套定位方法就暴露出了缺點，因為這套夾 具根本就不能確定工件底平面的方向，又何談加工一個與之平行的平面呢。對于這種定位方法，我們可以講它是過定位的。那么有三種方法可以消 除這種過定位，（見圖 2、圖3）。圖2圖3圖2中，左邊的改進方法是將平面接觸改為球面墊圈接觸，右邊的方 法是將大平面接觸改為小平面接觸。這兩種方法呢，都是以工件軸線為加 工基準，消去了一個定位平面的約束。如果我們將圖1中的長柱銷改為短柱銷，那

6、么加工基準就是工件底平面了（見圖3）。圖a為加工連桿小頭孔時的定位方案，由于使用了長圓銷，且配合較緊，故 限制了工件的X、Y、X、丫四個自由度，而底面支承板限制了 X、Y、Z三個自由 度。顯然在X、丫方向出現(xiàn)了過定位。若連桿小頭孔中心線與端面有較大的垂直 度誤差，則夾緊時會使連桿發(fā)生彈性變形， 若在此情況下進行加工，則小孔與端 面的垂直度就無法保證。若將長銷改為短銷，則可消除過定位，很容易保證小頭 孔中心線與端面的垂直度（見圖 9-3 ）。圖b表示了一面兩銷定位情況。兩個短銷同時限制了 X自由度，當孔心距誤 差較大時，會出現(xiàn)工件無法裝入的清況。為消除過定位，可將其中的一個銷在方向進行削邊，從而

7、使削邊銷不限制 X自由度（見第3節(jié)）a）連桿定位b ）工件以一面兩銷定位圖c給出了合理使用過定位的實例。在滾齒機上加工齒形時，工件以內孔和 一端面作為定位基準，但由于齒坯加工時已經保證了內孔和端面的很高的垂直度， 而定位心軸和支承凸臺也保證了很高的垂直度， 即使它們存在一定程度的垂直度 誤差，還可以通過工件內孔與心軸配合的間隙來補償。 因此這種過定位很好地保 證了加工中工件的剛性和穩(wěn)定性， 有利于保證精度。在此類情況下，過定位反而 是必要的。四過定位的消除方法前面我們講了什么是過定位、過定位的危害、以及一種過定位的消除 方法。事實上我們平時需要面對和處理的過定位有很多種，消除過定位的 方法常用的是以下三種：1）提高夾具定位面和工件定位基準面的加工精度是避免過定位的根本 方法。2 ）由于夾具加工精度的提高有一定限度，因此采用兩種定位方式組合 定位時，應以一種定位方式為主，減輕另一種定位方式的干涉，如采用長 芯軸和小端面組合或短芯軸和大端面組合，或工件以一面雙孔定位時，一 個銷采用菱形銷等。從本質上說，這也是另一種提高夾具定位面精度的方 法。3 ）利用工件定位面和夾具定位面之間的間隙和定位元件的彈性變形來 補償誤差，減輕干涉。在分析和判斷兩種定位方式在誤差作用下屬于干涉