夹具开发.docVIP

工件在空间自由度 任何工件在空间都有六个自由度，X向、Y向、Z向、X轴旋转、Y轴旋转和Z轴旋转的六个自由度如（图3-1） 工件在空间的定位（六点定位原理） 工件在空间的定位也就是用夹具的定位元件对工件的六个自由度进行控制，可用合理的六个点来进行控制就称为六点定位原理,如（图3-2）每个支撑点限制工件的一个自由度。 六个点限制的自由度如下： 1、2、3点限制Z向移动、X向旋转、Y向旋转自由度 4、5点限制Y向移动、Z向旋转 6点限制X向移动 3、欠定位与过定位 欠定位：按工件加工要求应该限制的自由度没有得到限制，该定位称为欠定位，欠定位不能保证工件加工的尺寸要求，所以欠定位是不容许的 过定位：两个或两个以上的定位元件定位同一个自由度称为过定位。过定位会使工件的位置不确定，加紧工件时会使工件或定位元件变形而严重影响工件的定位精度。在特定的情况下过定位使用得当可起到增加工艺系统刚性和定位稳定性的作用。 车身基本上都是由板件组成的，板件容易变形，因此在较大的板件定位上常采用过定位方式定位。 在车身制造夹具中常用的定位方式有 两销一面定位：一圆型销一棱型销可以限制3个自由度，一面相当于3点可以限制3个自由度。底面3个支承点在实际夹具中就可能是一个平面定位元件，或是3个小平面支承块，应根据基准平面与定位元件工作表面接触面积的大小、长短或接触形式。确定定位元件所相当的支承点数目该方式在车身焊接夹具中采用最多。如（图3-3） 一销两面定位：一圆型销可以限制2个自由度，底面可以限制3个自由度，一个侧面可以限制1个自由度，该方式在车身夹具中常用。如（图3-4） 三面定位：用一个底面和两个侧面进行定位，该方式采用较少。 夹具的加紧 1.2.1、 夹紧力的三要素 夹紧力的三要素是指它的大小、方向和着力点 1）夹紧力的大小 确定夹紧力大小一般考虑下列因素： a、夹紧力应能够克服零件上的局部变形，这些变形不是因为长度的的变长或缩短，而是因零件刚性不足，在备料（剪切、气割、冷弯、焊接等）、储运或运输过程中可能引起局部不平直，因为强力装配要引起很大的装配应力，所以严重的必须经矫正后才能够投入使用。只有轻微的变形，才能够通过夹紧去克服。 b、当工件在夹具上实现翻转或回转时，夹紧力要足以克服重力和惯性力，把工件牢牢地夹持在夹具上。 c、需要在夹具上实现焊件预反变形时，夹具就得具有使焊件获得预定的反变形量所需要的夹紧力。 d、夹紧力要足以应付焊接过程热应力引起的约束应力。并不是每台夹具都会遇到上述受力情况，但是，从安全出发，应当全面考虑这些因素。把最不利的受力状态所需要的最大夹紧力确定下来，然后再增加一些安全系数，作为设计夹紧机构的基本数据。 2）夹紧力的方向 夹紧力的方向一般应垂直于首要定位基准，因为这一表面与夹具定位件的接触面积最大，故能使接触点的单位压力相应的减少，有利于减少零件因受夹紧力所产生的变形。更重要的是不易使定位零件产生位移。由于零件重力的方向永远是向下的，因此首要定位基准的位置最好是水平的。 3）夹紧力的着力点 确定夹紧力的着力点时，必须保证零件不受到产生移动的外力，保证定位基准与定位件的可靠接触，以免破坏工件定位所需的位置，如（图3-5a）所示夹紧力和定位面所产生的反作用力产生了力矩，使工件翻转破坏了定位。正确的夹紧力着力点应如（图3-5b）所示。因此一般应使着力点正好位于定位支撑之上或尽量使着力点位于几个支撑所组成的定位面内，并应使夹紧力作用在零件刚度最大的部位如（图3-6）。 (a) （b） 图3-5 图3-6 1.2.2、 夹紧件的功用和要求 1）夹紧件的功用 在焊接夹具中对零件的夹紧十分重要，第一是使工件的定位基准与定位元件紧密接触；第二是保持焊接过程中零件位置不发生变动，在定位焊接时，必须保证零件的正确位置，不可因装配和焊接过程中受外力作用和翻转夹具而变动，所以焊接装配夹具要有足够数量的夹紧件，以产生足够大的夹紧力，保证零件的定位牢固。 原则上来说，一个零件若有六个支撑点来定位（六点定位原理），其夹紧力的数目也应该有六个，而且都应指向各个支撑点。这样就可以避免夹紧力和支撑反作用力构成的力偶，引起的工件夹不牢，发生翻转或位置变动等不良情况。但是，从工件结构特点、工艺要求、简化夹具结构和操作方便等方面考虑，夹紧力的数目就可能多于六个或少于六个。 在夹具中定位和夹紧是两个完全不同的概念，夹紧件不起定位作用，只是协助定位元件使