兩種典型定位方式“過定位”問題研究

0 引言

在機(jī)械制造過程中，機(jī)床夾具的使用可以穩(wěn)定可靠的保證工件的加工精度、提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強(qiáng)度、擴(kuò)大機(jī)床的加工工藝范圍

。 依據(jù)工件加工要求的不同，采用“完全定位、不完全定位、過定位”等三種定位方式?！斑^定位”是指工件定位時，工件的定位點(diǎn)超過了六個或同一個自由度被兩個或兩個以上約束點(diǎn)約束的現(xiàn)象

?！斑^定位”技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)和高速精密加工中的應(yīng)用已經(jīng)得到普遍認(rèn)可，合理的”過定位”有利于提高系統(tǒng)剛性、改善加工質(zhì)量

。若“過定位”的目的不是為了提高“系統(tǒng)”的剛性,應(yīng)該避免使用“過定位“，因?yàn)椤边^定位“的結(jié)果，將使工件的定位精度受到影響，定位不確定會使工件或定位件產(chǎn)生變形

。

當(dāng)有套筒類零件定位選用“一面一孔”，箱體類零件定位選用“兩孔一面”典型定位方式定位時，因所選用的定位元件如軸、銷長度過長，或平面過大時，依據(jù)“六點(diǎn)定位原理”分析此類定位均為“過定位”。問題是：定位元件的長度多少或定位元件面面積多大時此類定位才不會“過定位”？是否有確定的數(shù)值或與工件某個參數(shù)有一定的函數(shù)關(guān)系？至今沒有定論。這就造成機(jī)床夾具設(shè)計(jì)過程中存在不確定因素，需要對此類情形加以論證。

對于突發(fā)事件的出現(xiàn)，教師要迅速做出反應(yīng)，根據(jù)問題的實(shí)際情況采取合理的措施。把事態(tài)扼制住，避免對課堂產(chǎn)生進(jìn)一步的影響。例如：在足球教學(xué)比賽中，因?yàn)榉敢?guī)而引起的學(xué)生間的爭執(zhí)。教師要及時阻止事態(tài)發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生“友誼第一，比賽第二”。

1 “一面一孔”“過定位”分析論證

1.1 套筒零件加工工藝方案與定位分析

如圖1所示套筒零件，機(jī)械加工工藝方案為：工序一:以毛坯外圓表面C作為粗基準(zhǔn)定位加工孔A、端面F；工序二:以端面F、孔A作為精基準(zhǔn)定位加工外圓C、端面D、外圓E、端面B,保證孔A與外圓C、E同軸度，孔A、外圓C、E與端面B垂直度。

工序一采用外圓定位。即選用工件外圓C中心軸線作為粗基準(zhǔn)定位限制工件4個自由度，工件的“不完全定位”由通用夾具“三爪卡盤”實(shí)現(xiàn)。 工序二采用“一面一孔”典型定位方式定位，即選用工件的A孔軸線和F面作為定位基準(zhǔn)限制工件5個自由度，工件“不完全定位”由設(shè)計(jì)“專用夾具”實(shí)現(xiàn)。

其中：±

0

——孔深為0時工件孔直徑橫坐標(biāo)值；±

——孔深為

時工件孔直徑橫坐標(biāo)值；

——工件孔直徑最小值；

——工件孔垂直度誤差。

在溫柔的防浪石堤上，他掏出一塊潔白的大手帕，細(xì)心地墊在石頭上，讓她坐了下來?？赡苁翘o張，她的手直出汗，他又取出一塊小手帕，塞在兩只手之間。她心想：手帕真多！

如果設(shè)計(jì)一定位元件3如圖4所示。定位元件中的大平面B’作為限位基面與套筒F平面接觸限制工件3個自由度，長心軸A’作為限位基面與套筒的A孔接觸限制工件的另外4個自由度，則因工件某個自由度由兩個以上支承點(diǎn)限制工件的同一個自由度，使得工件的定位出現(xiàn)“過定位”現(xiàn)象。

1.2 “一面一孔”定位“過定位”現(xiàn)象分析論證

其中：±

0

——定位心軸長度為0時心軸直徑橫坐標(biāo)值；±

——定位心軸長度為

時心軸直徑橫坐標(biāo)值；

——定位元件軸直徑最大值；

——定位元件垂直度誤差。

因工件孔軸線的不垂直，造成工件孔的輪廓線隨軸線偏移。同樣，定位元件心軸的外圓母線也會隨著其軸線不垂直造成偏移。選用“一面一孔”定位時，工件孔的軸線和定位元件心軸的軸線偏移方向總是可以相同，工件內(nèi)孔的輪廓線和定位元件心軸的外圓母線也會相應(yīng)向同一方向偏移。

建立坐標(biāo)系，以縱坐標(biāo)

表示工件孔的深度和定位心軸的長度，橫向坐標(biāo)

表示工件孔直徑和定位元件直徑進(jìn)行分析。為便于分析，將處于同一坐標(biāo)系的工件和定位元件分成工件、定位元件兩個坐標(biāo)系如圖5、6所示進(jìn)行分析。分析可知：

當(dāng)工件孔垂直度誤差為?

時，工件孔直徑的橫坐標(biāo)值分別為：

在日常管理中，只有規(guī)定的人員（主管人員或船長、部門值班員）和經(jīng)過許可的人員才可以進(jìn)入，如駕駛臺，只有船長、駕駛員、值班水手和經(jīng)過許可的人員才可以進(jìn)入駕駛臺，其他人未經(jīng)許可進(jìn)入就被視為禁止的。限制區(qū)域標(biāo)識，必須保持清晰可見，一旦因保養(yǎng)被覆蓋或年久掉色等，必須重新標(biāo)識，保安巡邏過程中應(yīng)重點(diǎn)對限制區(qū)域嚴(yán)格檢查。

(1)

(2)

工序二所使用的專用夾具設(shè)計(jì)時，因選用的定位元件不同有兩種定位方式：1)設(shè)計(jì)一定位元件1如圖2所示。定位元件中的大平面B’作為限位基面與套筒F面接觸限制工件的3個自由度，定位元件中的短心軸A’作為限位基面與套筒的A孔接觸限制工件另外2個自由度；2)設(shè)計(jì)一定位元件2如圖3所示。定位元件中的小平面B’作為限位基面與套筒F平面接觸限制零件1個自由度，長心軸A’作為限位基面與套筒的A孔接觸限制零件的另外4個自由度。

如圖7所示箱體零件的加工，加工工藝方案是：首先加工箱體底平面、再加工與底平面垂直的兩個圓孔作為定位基準(zhǔn)再進(jìn)行后續(xù)加工。后續(xù)加工的定位方案是采用“一面兩孔”定位方式定位，即選定箱體底平面作為定位基準(zhǔn)，限制工件的三個自由度。選定箱體上與底面垂直的兩個孔作為定位基準(zhǔn)，其中的一孔與作為定位元件的短圓柱銷配合限制工件兩個自由度，另一孔與作為定位元件的削邊銷配合限制工件一個自由度，實(shí)現(xiàn)箱體“完全定位”定位。

高職教育培養(yǎng)的是應(yīng)用型技能型人才，商務(wù)英語專業(yè)跨境電商人才的培養(yǎng)必須高度重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，高職院?？梢詮囊韵氯齻€關(guān)鍵點(diǎn)著手，強(qiáng)化鍛煉學(xué)生的實(shí)踐技能。

(3)

(4)

2.2.2 Y向極限偏移分析

由表2可知，工件基準(zhǔn)孔直徑的4點(diǎn)坐標(biāo)值的絕對值均大于定位心軸直徑對應(yīng)的4點(diǎn)坐標(biāo)值的絕對值，因此無論定位心軸長度

等于多少，定位心軸與工件件基準(zhǔn)孔之間均保持一定的間隙，不會有任何接觸而產(chǎn)生干涉。

由此可知，“一面一孔”定位時，決定“過定位”現(xiàn)象出現(xiàn)的主要因素是：工件孔垂直度、定位元件心軸的垂直度、工件孔和定位元件心軸之間的最小配合間隙。

2 “一面兩孔”定位由垂直度引起“過定位”分析論證

2.1 箱體零件加工工藝方案和定位分析

定位元件軸的垂直度誤差為?

，定位心軸直徑橫坐標(biāo)值為：

2.2 分析論證

2

2

1

方向極限偏移分析

對于一個基于RBF核函數(shù)的SVM，其劃分效果是由參數(shù)(C,γ)決定， C為懲罰因子，γ為核參數(shù)。實(shí)驗(yàn)中用k折交叉驗(yàn)證法來評估SVM優(yōu)化結(jié)果的推廣能力。

由表3可知，工件孔直徑的4點(diǎn)坐標(biāo)極值的絕對值均大于定位心軸直徑對應(yīng)的4點(diǎn)坐標(biāo)值的絕對值，因此無論定位心軸長度l等于多少，工件孔與定位心軸配合能保持一定的間隙，不會有任何接觸而產(chǎn)生干涉出現(xiàn)“過定位”。

此時工孔的直徑坐標(biāo)沒有任何偏移，定位心軸的直徑坐標(biāo)也沒有任何偏移。定位元件與工件基準(zhǔn)孔之間保持間隙為0的間隙配合，工件的孔和定位元件心軸之間沒有干涉，沒有“過定位”現(xiàn)象出現(xiàn)。

圖像二值化后就需要找到并標(biāo)記圖像中的每個連通區(qū)域，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)從背景圖像中分割出來，為后續(xù)的計(jì)算形心坐標(biāo)做準(zhǔn)備。MATLAB中的bwlabel函數(shù)可實(shí)現(xiàn)找到并標(biāo)記二值圖像中的每個連通區(qū)域。

2.學(xué)習(xí)交互。目前有許多干部網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺開設(shè)了學(xué)員論壇，但是交互模塊中學(xué)員之間的交流實(shí)效性較差，難以及時地解決問題，實(shí)現(xiàn)思維的碰撞，且個人的知識點(diǎn)多散落于論壇各版塊，難以形成知識的匯聚和共享。此外，對于學(xué)員發(fā)表內(nèi)容的監(jiān)控也有一定難度。

因工件兩定位用孔、定位元件兩定位銷因垂直度誤差在Y向，單向偏移和工件一孔、定位銷一銷垂直度誤差在X向偏移一樣，這里不再進(jìn)行重復(fù)論證?，F(xiàn)論證工件兩定位孔因垂直度誤差雙方向偏移、兩定位銷因垂直度誤差與工件兩孔垂直度偏移方向相反的極限情況。如圖9、10所示。

對于大型或集團(tuán)化的企業(yè)，現(xiàn)在大多采用財(cái)務(wù)共享中心管理模式，利用互聯(lián)網(wǎng)對財(cái)務(wù)共享中心進(jìn)行建立，使得在多地有分公司經(jīng)營或跨地域生產(chǎn)基地的企業(yè)，在經(jīng)營過程中直接對接與財(cái)務(wù)部門對接，利用財(cái)務(wù)軟件與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對數(shù)量繁多、內(nèi)容相同的數(shù)據(jù)進(jìn)行批量處理，不僅可提升工作效率，加快經(jīng)營信息的傳遞速度，還降低了人力成本。同時，通過財(cái)務(wù)共享中心，各個部門對數(shù)據(jù)有需求時進(jìn)行提取是十分方便的，有助于進(jìn)一步提升工作的綜合效率。

考慮工件和定位元件不垂直度極限情況，設(shè)工件兩個定位孔軸線向不同方向偏移，兩定位元件銷與對應(yīng)工件的孔向相反方向偏移,如圖所示。代入公式(1)、(2)、(3)、(4)得數(shù)據(jù)如表4所示。

由表5可知，箱體兩個定位基準(zhǔn)孔直徑的4點(diǎn)坐標(biāo)的絕對值均大于對應(yīng)兩個定位銷直徑的4點(diǎn)坐標(biāo)極的絕對值。因此無論定位心軸長度

值等于多少，定位心軸與工件孔配合保持一定的間隙，不會有任何接觸而產(chǎn)生干涉。

3 結(jié)論

零件選用“一面一孔”或“兩孔一面”定位方式定位時，并不是因定位元件中的軸、銷長度過長或平面過大，造成定位元件的限位基準(zhǔn)與工件定位基準(zhǔn)發(fā)生干涉出現(xiàn)“過定位”現(xiàn)象。產(chǎn)生“過定位”的主要原因是工件垂直度誤差過大、對應(yīng)的定位元件垂直度誤差過大，工件與定位元件配合間隙過小。零件設(shè)計(jì)、加工和夾具設(shè)計(jì)、加工時，只要使工件作為定位基準(zhǔn)的孔與作為定位基準(zhǔn)平面之間的垂直度達(dá)到一定精度，并使對應(yīng)的定位元件垂直度相應(yīng)提高，再者保證工件定位基準(zhǔn)孔與定位元件間為間隙配合，可完全避免“過定位”現(xiàn)象的產(chǎn)生。 為零件的裝夾定位過程中零件安裝定位方便，夾具中的心軸定位元件或銷定位元件在能夠滿足準(zhǔn)確定位的前提下，長度短一些更為便利工件的裝夾定位。現(xiàn)有機(jī)械加工技術(shù)為提高零件和夾具加工精度提供了可能。

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