1工件的定位原理及定位器設(shè)計(jì)

第一章

工件的定位原理及定位器設(shè)計(jì)第一節(jié)工件的定位原理A——安裝基面B——導(dǎo)向基面C——定程基面一、六點(diǎn)定位原理確定物體的空間位置，就需要按圖布置的六個(gè)支承點(diǎn)消除物體活動(dòng)的六個(gè)自由度，這就是物體定位的“六點(diǎn)定則”，也稱“3-2-1定位原理”。二、六點(diǎn)定位原理的合理應(yīng)用

不能認(rèn)為未夾緊時(shí)工件還可以相對(duì)定位元件反方向運(yùn)動(dòng)而判斷其自由度未被限制；

在分析定位作用時(shí)不應(yīng)考慮力的影響，不要混淆定位和夾緊這兩個(gè)概念。工件的六個(gè)自由度全部被限制而在夾具中占有完全確定的位置，這種定位方式稱為全定位或完全定位。工件在夾具中定位，如果支撐點(diǎn)不足六個(gè)，但完全限制了按加工要求需要消除的工件自由度數(shù)目，這種定位方式稱為準(zhǔn)定位或不完全定位。1、全定位與準(zhǔn)定位2、過(guò)定位與欠定位兩個(gè)或兩個(gè)以上定位支撐點(diǎn)重復(fù)限制同一個(gè)自由度，這種定位方式稱為重復(fù)定位或過(guò)定位。通常過(guò)定位的結(jié)果將使工件的定位精度受到影響、定位不確定和使工件或定位件產(chǎn)生變形，因此一般情況下應(yīng)避免出現(xiàn)過(guò)定位現(xiàn)象。改進(jìn)定位件的結(jié)構(gòu)，避免重復(fù)定位；提高工件定位基準(zhǔn)和相應(yīng)定位工作表面之間的位置精度，以減少干涉引起的不良后果。措施：欠定位是指工件實(shí)際定位所限制的自由度少于該按該工序加工要求所必須限制的自由度數(shù)目。在批量不大的生產(chǎn)中，有少數(shù)特殊形式的夾具，個(gè)別自由度是通過(guò)找正法或“假銷”等元件限制的，裝卡完后已取出，因此不能從形式上誤判為欠定位。雖然定位支撐點(diǎn)等于或多余需要消除的自由度數(shù)目，但并未完全限制加工工藝所要求的那個(gè)自由度，從而無(wú)法保證該工序的加工精度，此時(shí)仍屬欠定位，甚至既是欠定位，又是重復(fù)定位。注意：三、N-2-1定位原理“N-2-1定位原理”與廣泛應(yīng)用于剛性件的“六點(diǎn)定則”（“3-2-1定位原理”）相比，更適用于薄板件的定位。主要內(nèi)容：（1）第一基準(zhǔn)面上所需的定位點(diǎn)數(shù)為N（N≥3）；（2）第二、第三基準(zhǔn)面所需的定位點(diǎn)為2個(gè)和1個(gè)；（3）禁止在正反兩側(cè)同時(shí)設(shè)置定位點(diǎn)。第二節(jié)定位方法及定位器一、關(guān)于基準(zhǔn)的概念基準(zhǔn)，又稱基準(zhǔn)面（Datum），是一些點(diǎn)、線、面的組合，用來(lái)確定同一零件的另外一些點(diǎn)、線、面的位置或者其他零件的位置。根據(jù)用途,基準(zhǔn)可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。（1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖樣中所采用的基準(zhǔn)，它是以決定零件在整個(gè)結(jié)構(gòu)或部件中相對(duì)位置的點(diǎn)、線、面的總稱。（2）工藝基準(zhǔn)在工藝過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)，它是加工裝配過(guò)程中用來(lái)進(jìn)行定位、安裝零件位置的點(diǎn)、線、面。工藝基準(zhǔn)又可分為工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)。工序基準(zhǔn)：工序圖上用來(lái)確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀和位置的基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)：零件在夾具中定位所依據(jù)的點(diǎn)、線、面。裝配基準(zhǔn)：夾具中確定各零件相對(duì)位置的點(diǎn)、線、面。測(cè)量基準(zhǔn)：在加工裝配中用以檢查零件位置或工藝尺寸所依據(jù)的點(diǎn)、線、面。在選擇基準(zhǔn)時(shí)，常常將設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位、裝配和測(cè)量的基準(zhǔn)，即遵循基準(zhǔn)重合原則。擋塊是焊接工裝夾具中應(yīng)用最普遍、結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種定位器。擋塊分受力擋塊和不受力擋塊兩種。受力擋塊承受工件的部分重力或夾緊力，以及焊接應(yīng)力等，設(shè)計(jì)時(shí)可按零件的厚度加固，擋塊與工件接觸線的長(zhǎng)度應(yīng)大于被定位零件厚度的1倍，其高度則不應(yīng)低于被定位零件截面的重心線。擋塊的各種形式1、擋塊二、工件以平面定位永磁式定位擋塊2、支承釘和支承板支承釘和支承板可調(diào)支承自動(dòng)調(diào)節(jié)支承三、工件以圓孔定位工件以圓孔為定位基準(zhǔn)，也是生產(chǎn)中常見(jiàn)的定位方式之一。常用的定位器有定位銷、定位插銷和襯套式定位器。1、定位銷每種定位銷有圓柱銷和削邊銷兩種形式，根據(jù)定位銷與定位孔配合的長(zhǎng)徑比和配合長(zhǎng)度與總體尺寸的關(guān)系等，圓柱銷可限制工件的兩個(gè)或四個(gè)自由度，削邊銷可限制工件的一個(gè)或兩個(gè)自由度。圓錐銷2、襯套式定位器

固定式定位銷與夾具體采用H7/r6過(guò)盈配合；

可換式定位銷與襯套孔采用H7/h6間隙配合，用螺母、墊圈固定，襯套與夾具體采用H7/n6過(guò)渡配合；3、定位插銷定位插銷可設(shè)計(jì)成各種各樣的手柄，便于插拔，插銷頂端15°倒角，插銷定位部分也可以制成削邊銷，減少接觸面積。插銷定位實(shí)例四、工件以外圓柱面定位工件以外圓柱面為定位基準(zhǔn)，也是生產(chǎn)中常見(jiàn)的定位方式之一。常用的定位器有V形塊、定位套和半圓孔定位器。1、V形塊V形塊作為定位件，不僅安裝工件方便，而且定位對(duì)中性好，廣泛應(yīng)用于管子、軸和小直徑圓筒節(jié)等圓柱形零件的安裝定位。V形塊高度H的選取：當(dāng)用于大直徑定位時(shí)，取H≤0.5D；小直徑定位時(shí)，取H≥1.2D。T的計(jì)算如下：T=H+0.5D/sin(α/2)-0.5N/tan(α/2)V形塊常用20鋼制成，滲碳淬火后硬度達(dá)到55-60HRC，或用45鋼直接淬火到40-45HRC。2、定位套和半圓孔定位器五、組合表面定位以工件上兩個(gè)或兩個(gè)以上表面作為定位基準(zhǔn)，稱為組合表面定位。采用組合表面定位時(shí)，如果各定位基準(zhǔn)之間無(wú)緊密尺寸聯(lián)系（即沒(méi)有尺寸精度要求）時(shí)，即把各種單一幾何表面的典型定位方式直接予以組合。采用組合表面定位時(shí)，如果各定位基準(zhǔn)之間有緊密尺寸聯(lián)系（即有一定尺寸精度要求）時(shí)，需設(shè)法協(xié)調(diào)定位元件與定位基準(zhǔn)的相互尺寸聯(lián)系，以克服過(guò)定位現(xiàn)象。生產(chǎn)中常見(jiàn)的例子是兩孔一面定位，即工件以兩個(gè)中心線相互平行的孔及與之相垂直的平面作為定位基準(zhǔn)。采用的定位元件是兩個(gè)圓柱銷和一個(gè)支承面，或者一個(gè)圓柱銷、一個(gè)削邊銷和一個(gè)支承平面，即兩銷一面的定位方式。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)是如何在保證加工精度的條件下，使工件兩孔能順利裝配到兩銷上去。六、型面定位對(duì)于復(fù)雜外形的薄板焊接件，一般采用與工件的型面相同或者相似的定位件來(lái)定位，這就是所謂的型面定位。型面定位件要求其工作表面必須與工件的相應(yīng)外表面形狀保持一致，加工制造時(shí)需采用工件的模型或樣板。第三節(jié)定位方案設(shè)計(jì)方法與步驟一、確定定位基準(zhǔn)一個(gè)零件的定位基準(zhǔn)或待裝部件用的組裝基準(zhǔn)，可以按下列原則去選擇。（1）當(dāng)在零部件的表面上既有平面又有曲面時(shí)，優(yōu)先選擇平面作為主要定位基準(zhǔn)面或組裝基準(zhǔn)面，盡量避免選擇曲面，否則夾具制造困難。如果各個(gè)面都是平面時(shí)，則選擇其中最大的平面作為主定位基準(zhǔn)面或組裝基準(zhǔn)面。但對(duì)于較復(fù)雜的薄板沖壓件，可以選擇曲面外形作為主要定位基準(zhǔn)。（2）應(yīng)當(dāng)選擇零部件上窄而長(zhǎng)的表面作為導(dǎo)向定位基準(zhǔn)，窄而短的表面作為止推定位基準(zhǔn)。（3）應(yīng)盡量使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，以保證必要的定位精度。以產(chǎn)品圖樣上已經(jīng)規(guī)定好的定位孔或定位面作為定位基準(zhǔn)。若沒(méi)有規(guī)定時(shí)，應(yīng)盡量選擇設(shè)計(jì)圖樣上用以標(biāo)注各零件位置尺寸的基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。（4）盡量利用零件上經(jīng)過(guò)機(jī)械加工的表面或孔等作為定位基準(zhǔn)。或者以上道工序的定位基準(zhǔn)作為本工序的定位基準(zhǔn)。備料過(guò)程中，沖剪和自動(dòng)氣割的邊緣以及原材料本身經(jīng)過(guò)軋制的表面都比較平整光潔，可以作為定位基準(zhǔn)。手工氣割的邊緣和手工成形的表面精度差，一般不宜作定位基準(zhǔn)。上述原則要綜合考慮，靈活應(yīng)用。檢驗(yàn)定位基準(zhǔn)選擇得是否合理的標(biāo)準(zhǔn)是：能否保證定位質(zhì)量、方便裝配和焊接，以及是否有利于簡(jiǎn)化夾具的結(jié)構(gòu)等。二、確定定位器的結(jié)構(gòu)和布局定位基準(zhǔn)確定之后，設(shè)計(jì)定位器時(shí)，應(yīng)結(jié)合基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形狀、表面狀況，限制工件自由度的數(shù)目、定位誤差的大小，以及輔助支承的合理應(yīng)用等，并在兼顧夾緊方案的同時(shí)進(jìn)行分析比較，以達(dá)到定位穩(wěn)定、安裝方便、結(jié)構(gòu)工藝性和剛性好等設(shè)計(jì)要求。三、確定必限的自由度四、提出定位器的材料和技術(shù)要求定位器本身質(zhì)量要高，其材料、硬度、尺寸公差及表面粗糙度要滿足技術(shù)要求，要有足夠的強(qiáng)度和剛性，受力定位元件一般要進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算。焊接組合件的制造精度一般不超過(guò)IT14級(jí)，夾具的精度必須高出制件精度3個(gè)等級(jí)，即夾具精度應(yīng)不低于IT11級(jí)。對(duì)于定位元件，與工件定位基準(zhǔn)面或與夾具體接觸或配合的表面，其精度等級(jí)可稍高一些，可取IT9或IT8級(jí)。為了保證支承釘和支承板的等高性以及與夾具安裝面的平行度或垂直度等要求，可采用調(diào)整法和修配法等以提高裝配精度。裝焊夾具定位元件的工作表面的粗糙度應(yīng)比工件定位基準(zhǔn)表面的粗糙度要好1～3級(jí)。定位元件工作表面的粗糙度值一般不應(yīng)大于Ra3.2μm，常選Ra1.6μm。定位器的工作表面在裝配過(guò)