机械设计论文(修订版2)(6)

2019-08-17 12:47

要使工件在某方向有确定的位置,就必须限制该方向的自由度,当工件的六个自由度均被限制后,工件在空间的位置就唯一地被确定下来,而每个自由度可以用相应的点支承来加以限制,用六个点支承就可以完全确定工件的空间位置。这就是工件的六点定位原则。

如图11-4a所示,在xoy坐标平面内设置三个定位点1、2、3,当工件底平面与三个定位点相接触且不背离的情况下,则工件沿z轴方向的移动自由度和绕x轴、y轴的转动自由

度就被限制,即工件的、X、Y三个自由度就被限制;然后在yoz坐标平面内再设置定位点4、5,当工件侧面与该两点相接触且不背离时,则工件沿x轴方向的移动自由度和绕z轴的转动自由度就被限制,即4、5点限制了工件的、Z两个自由度;

最后在xoz坐标平面内设置定位点6,在工件后端面与点6相接触且不背离的情况下,工件沿y轴方向的移动自由度就被限制,即定位点6限制了工件的一个移动自由度。则1、2、3、4、5、6六个定位点就限制了工件的六个自由度,也就确定了工件在空间的唯一几何位置。

在夹具设计中,点对工件自由度的限制可由点支承来实现,如图12-4b所示。

2. 工件加工精度要求对自由度限制的需要 工件在夹具中定位的目的是为了保证工件的工序加工精度要求,所以限制影响工件工序加工精度的自由度是必须的。但有些不影响工序加工精度要求的自由度在夹具设计时也需要加以限制。 如图11-5所示工件,铣削平面A,保证工序尺寸。影响该工序尺寸的自由度是、X和Y,必须加以限制。同时,为了避免加紧力引起工件产生移动和转动,也需要限制和Z;为了防止工件由于受到铣削水平分力的作用而沿y轴移动,同样还需限制。

图11-5 两类自由度的划分

由此可见,需要限制的自由度有两类:第一类自由度是指影响工件的工序加工精度要求

必须要限制的自由度;第二类自由度是指为了抵消切削力、夹紧力等其它方面要求而需要限制的自由度。

在分析限制工件第一类自由度时,工件的工序尺寸和位置精度往往几项并存,应逐一分析每项加工要求所需限制的第一类自由度,然后加以综合,剔除重复限制的自由度,从而确定必须限制的第一类自由度数目。如果已分析限制的第一类自由度数目达到六个,就不需再分析第二类自由度的限制;如果第一类自由度数目少于六个,就要根据工件具体加工所受的各种力及其它要求分析需要限制的第二类自由度,然后综合两类自由度,确定出工件工序加工需要限制的自由度总数目。应该说明的是:工件的六个自由度不一定都要加以限制,对工件加工精度要求及其它要求不产生影响的自由度是可以不限制的。

应当明确:在分析工件定位时,第一类自由度是必须要加以限制的;而第二类自由度要视具体情况而定。第一类自由度限制有较严格的精度要求,因此用于限制第一类自由度的定位元件,在精度、硬度等方面有较为严格的要求;而对第二类自由度限制就没有严格精度要求,所以限制第二类自由度的定位元件,对其要求就较低。

根据工件加工精度要求需要限制的第一类自由度分析见表11-2中各个示例。

表11-2 根据工件加工精度要求需要限制的第一类自由度 序号 图⒀ 工序简图 1.尺寸H 加工要求 机床、刀具 立式铣床, 立铣刀 1 需限制的第一类自由度 图⑿ 1.尺寸H 立式铣床, 立铣刀 2 X 图① 1.尺寸H 2.尺寸L 立式铣床, 立铣刀 、3 3.尺寸W对线的对称度 轴、 X、Z 图② 1.尺寸H 立式铣床, 立铣刀 、4 2.尺寸W对线的对称度 轴 X、Z 图③ 1.尺寸H 2.尺寸L 立式铣床, 立铣刀 、3.尺寸W对5 线的对称度 4.尺寸W对尺寸W1的对称度 轴、 X、Y、Z 图④ 1.尺寸B 2.尺寸H 3.尺寸w 立式铣床, 立铣刀 、6 X、Y、Z 图⑤ 1.尺寸B 2.尺寸H 3.尺寸L 立式铣床, 立铣刀 、7 、 X、Y、Z


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