工装设计之工件不完全定位

工件在夹具中定位,若六个不定度没有被全部限制时,称为不完全定位。根据工件加工前结构形状特点和工序加工精度要求,又可分成如下两种情况。

(1)由于工件加工前的结构形状特点,无法也没有必要限制某些方面的不定度。

如图1所示,在球面上钻一孔、在光轴上车一个阶梯、在套简上铣一平面及在圆盘圆周铣一个槽等,都没有必要也不可能限制绕它们自身回转轴线的不定度。这方面的不定度没有被限制,并不影响一批工件在夹具中位置的一致性。

(2)由于加工工序的加工精度要求,工件在定位时允许保留某些方面的不定度不被限制。

图2(a)所示的工件,仅要求被加工的上表面与工件底面的高度尺寸及平行度精度,因而在平面磨床工作台上定位时只需要限制、及三个不定度。又如图2(b) 所示的工件,在立式铣床上用角度铣刀加工燕尾槽时,只需要限制,、、及五个不定度。因为工件沿Y、Z轴方向的位置变动,将影响被加工燕尾槽位置尺寸B和H的精度;工件绕X、Y、Z轴的位置变动。将影响燕尾槽侧面,底面相对工件侧面,底面的位置精度。而工件沿X轴方向的不定度存在,并不影响燕尾槽工序的加工精度。从理论上分析,这一沿X轴方向的不定度可以不被限制,但在夹具设计和使用时,往往为了承受部分切削力和便于控制刀具的行程,仍在夹具上设置-一个图2. 5(c)所示之挡销A。这里需着重说明,增加一一个挡销A之后,虽从形式上来看工件已实现完全定位,但从工件的定位原理分析,仍属于不完全定位,此时该挡销主要的作用不是定位。

图1不必限制绕自身回转轴线不定度的实例

图2不完全定位实例

再如图3所示的套类工件,欲在其上钻一小孔D ,该孔对套的端面及内孔中心线有尺寸及位置精度要求。在加工定位时,保留及方面的不定度并不影响该工序的加工精度要求。但在设计夹具选用定位元件时,无论是采用长心轴1或长V形块2,在限制了、、及的同时,也自然地限制了。

由上述完全定位和不完全定位的一些实例说明。

图3因夹具结构需多限制不定度的实例
1-长心轴;2-长V形块

(1)夹具上的定位元件与工件的定位基准始终保持紧密接触或配合,才能起到限制不定度的作用,它们一旦脱离就会引起工件定位的不准确甚至失去定位的作用。

(2)将夹具上定位元件抽象转化为相应的定位支承点,每个支承点所限制的某一个方面的不定度,并不意味着工件已失去了在该方面移动或转动的可能性。如图4(c)所示，长方形工件虽与夹具中的六个定位支承点相接触,但在外力作用下工件还可以沿X轴右移、沿Z轴上移、沿Y轴前移,或绕三个坐标轴向着脱离支承点的方向转动。这些移动或转动可能性,需由夹具中的夹紧装置加以限制。

相反,即使工件在夹紧力的作用下完全限制了移动或转动的可能性,但并不一定是已被完全定位。如图2(a)所示,在平面磨床上磨削工件的上表面,磨床磁性工作台可将工件吸牢在工作台面的任一位置上,但工件只是依靠其底面与磁性工作台面相接触而限制了、及三个不定度,而其余三个不定度并没有被限制。

总之,应注意将“定位”与“夹紧"的概念区别开,分析夹具中各定位支承点的作用时，不应考虑夹紧力的影响。

(3)对夹具中定位元件限制的不定度进行分析时,不能只看定位元件的结构形式,而应着重看其实际的定位效果。图5定位用的长心轴,采用过盈配合时虽与工件内孔整个表面接触,但其实际定位效果为限制四个不定度。又如图6(a)所示为一窄环状工件的定心定位原理图,工件装夹在定位装置上后，转动心轴1, 在斜面作用下三个滚珠2同步径向外移,直至与工件的孔壁接触使工件定位。从结构形式上看,定位装置上的三个滚珠与工件接触，似为三点定位。但实际上,这种定位方案只限制了和两个不定度,相当于图6(b)所示的两个定位支承点,故为两点定位。

图6窄环工件定心定位分析
1一心轴;2一滚珠