2011138249-李勇庭(1)(2)

第一章 绪论

1.1前言

我国国内的定位结构始于20世纪60年代，当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂，和面向航空工业的保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂，各种定位结构也随之而产生。20世纪80年代以后，两厂又各自独立开发了适合NC机床、加工中心的孔系组合夹具系统，那么孔系定位结构也随之产生。自动定位结构主要是在自动生产线、加工中心、柔性制造系统等自动化生产中，用于大批量加工生产的工件。工件在夹具上安装，由自动定位结构定位后运送装置把夹具运送到各个工位上。当工件加工精度要求较高时，也可以调整自动定位结构，以保护定位基面的精度，说明自动定位结构更加快捷高效精准[1,2]。 1.2国内外自动定位结构的发展现状及趋势

无论是国内还是国外，机械加工工业都在迅猛的发展，这就对夹具的定位技术要求也越来越高。随着机械加工工业发展的需求，普通的定位结构已经不能满足目前的工件加工，而自动定位结构的快捷高效的定位满足了现代机械加工工业都的发展。

近些年来，随着数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统等现代或加工设备的广泛应用，使传统的机械加工的指导方法发生了重大变革，夹具定位结构的功能也发生改变，而数字化的设备加工功能的广大化，给今后夹具定位结构的快速定位提出了更高的要求。夹具是定位结构机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智 能、环保方向发展的带动下[3]，夹具定位结构技术正朝着高精、高效、模块、通用、经济方向发展。 1.3定位元件

工件在机床夹具中定位时，根据工件的结构特点和工件加工要求的不同，选择的定位基准也有多种形式，不同的定位基准选择不同类型的定位元件[13]。定位元件限制工件的定位基准自由度情况与定位元件的结构形式、采

用数量、布置的位置等有关，也与定位元件于工件定位基准面的接触及配合的面积或长度的大小有关。 1.3.1支承钉

支承钉是定位元件，一个支承钉相当于一点支承，限制一个自由度；在一个平面内，两个支承钉限制两个自由度；不在同一条直线上的三个支承钉限制三个自由度。 1.3.2长方形定位块

该长方形定位块只限制两个自由度，同时弧面也应该光滑，以防磨损零件。 1.3.3支承板

一个方形支承板限制一个自由度，称为止推支承板，其表面也是光滑的，防止磨损零件1.3.4定位销

圆柱定位销根据与工件内孔配合的长径比，分为长圆柱销和短圆柱销。长圆柱销可以限制四个自由度，短圆柱销可以限制两个自由度。 1.3.5心轴

心轴的三种常用的结构形式：1）锥形心轴，定位时依靠心轴的锥体定心和胀紧，可限制五个自由度；2)过盈配合的圆柱心轴，这种心轴的定位精度较高，利用过盈产生的摩擦力矩传递一定的扭矩，常用于盘套类零件的精车外圆和端面等，过盈配合心轴限制四个自由度；3）间隙配合心轴，心轴定位部分与工件定位基准面内孔为间隙配合，心轴轴肩作轴向定位，依靠螺母进行夹紧，间隙配合心轴装卸工件较为方便，但因存在配合间隙，定位精

度较低，带轴肩的间隙配合心轴可限制五个自由度，其中心轴定位部分限制四个自由度。 1.3.6 V形定位块

1）固定式V形块，分为短V形块和长V形块，常用于工件定位基准面外圆柱面长度和直径较大的情况，一个短V型块限制连个自由度，两个短V型块或者一个长V形块均限制四个自由度；2）活动式V型块，活动V形块是依靠其后边的弹簧实现定位的，活动式短V形块限制一个自由度。 1.3.7 定位元件需要满足的要求

（1）一定的精度。定位元件的精度直接影响工件的加工精度[6]。 （2）良好的耐磨性。定位元件与定位基准直接接触，易引起磨损。为能较长期保持其精度，定位元件的定位表面必须具有良好的耐磨性[6]。

（3）足够的刚性。为保证在收到切削力、夹紧力等力的作用下，不致发生较大的变形而影响工件的加工精度，定位元件必须具有足够的刚性[6]。

（4）良好的工艺性。定位元件便于制造、装配和维修[6]。

1.4夹具自动定位结构研究的目的和意义

定位就是将确定的工件在机床上或者机床夹具中占有正确的位置的过程。随着我国现代工业技术的发展，对机械传动装置的技术性能和经济指标提出了越来越高的要求，普通夹具的定位元件已经不能满足现代工业大批量高效生产的需要，而研制新型的自动定位结构是机械行业中重要的课题之一。

自动定位结构主要是在自动生产线、加工中心、柔性制造系统等自动化生产中，用于大批量加工生产的工件。工件在夹具上安装，由自动定位结构定位后运送装置把夹具运送到各个工位上。当工件加工精度要求较高时，也

可以调整自动定位结构，以保护定位基面的精度，说明自动定位结构更加快捷高效精准。 1.5研究的主要内容

本论文主要是对专用动臂夹具自动定位结构设计，这个自动定位结构由两个支承钉、一个弧形定位块和两个支承板构成。通过对定位元件优化设计，并进行自由度分析，实现夹具自定定位结构的优化设计。制定自动定位方案，实现对专用动臂的定位，并分析定位过程中是否出现过定位或者欠定位等问题。实现夹具自动定位优化设计并制定好定位方案后，对定位性能进行校核，观察夹具自动定位结构设计是否有实用性

第二章 夹具自动定位方案设计

2.1六点定位原则 2.1.1原理

工件在没有采取定位措施之前，与空间自由状态的刚体相似，每个工件在夹具的位置可以是任意的、不确定的。存在六个方位的自由度。

图2- 1自由度图

六点定位原理是指用六个适当分布支撑点来分别限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定位置的方法[7]。

图2-2 支撑点图

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