钻模定位技巧及方法

使用钻模对工件进行加工，首先必须完成工件的定位。工件定位就是按照加工工艺要求把工件放在夹具中，由于在夹紧之前工件相对于机床和刀具就占有一定的预定位置，故按此规定位置加工便可获得符合图样要求的位置尺寸。工件的定位是通过工件上的定位基准与夹具中的定位元件来实现的。

1.工件的定位原理

工件的定位原理是，按工件的加工要求，用定位元件限制影响加工精度的自由度，使工件得到正确的加工位置，而确定工件位置所依据的是六点定位原理。

用六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是六点定位原理。由六点定位原理可知：在空间处于自由状态的刚体有六个自由度，即沿着x、y、z三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴的转动，如图11-2所示。因此，要使某个物体在空间占有一定的位置，就必须消除这六个自由度，也就是说，当工件在夹具内定位时，必须限制这六个自由度，才能使工件正确地定位。

限制工件自由度的典型方法，就是在夹具上按一定规律设置六个支承点，如图11-3所示。先把工件平放在xOz平面上，它有三个支承点限制了工件的三个自由度（即绕x、z轴的转动和沿y轴的移动）；再把工件靠紧yOz平面，它有两个支承点，限制了两个自由度（即沿x轴的移动和绕y轴的转动）；最后将工件靠向xOy平面，它有一个支承点，限制了一个自由度（即沿z轴的移动）。

图11-2 物体在空间的六个自由度

图11-3 工件的六点定位

如果所用的夹具限制了工件的六个自由度，则这种定位叫做工件的完全定位。但是在许多情况下，不需要对工件的所有自由度都加以限制，只限制那些对加工后位置精度有影响的自由度就可以了，这样的定位叫做工件的不完全定位。采用不完全定位可简化夹具的结构。

如果一个定位装置所限制的工件自由度没有完全包括必须限制的自由度，就会发生工件定位的不足，这种现象叫做欠定位。欠定位不能满足工件加工的要求，这种现象不允许出现。

如果限制的自由度超过了六点，就会有某个方向的自由度受到了重复限制，这种情况就叫做过定位。过定位也不会使工件得到正确的定位，因为同批工件在夹具中被先后夹紧定位之后，不可能得到完全一致的位置，会引起工件变形，或者出现应该接触的定位面而没有接触的情况，这样工件的位置就不稳固，加工质量也得不到保证。

在夹具设计中，提倡不完全定位，不允许出现欠定位，最好不出现过定位。然而，对于采用精基准定位的工件，适当的过定位是允许的。

2.工件定位基准的选择

定位基准面分为粗（未加工）、精（已加工）两种基准面。选择定位基准正确与否，直接影响到工件的加工质量和尺寸精度。

（1）选择精基准 定位钻孔一般属于中间或后道工序，因此在钻模夹具内定位应尽量选用精基准面。采用精基准面时应注意以下几点：

1）首先要将工件的加工、装配、与其他零件的相互关系及其加工工艺方法等分析清楚，尽可能选用设计和装配基准为精基准面，这样可使工件因定位和安装而产生的误差降低到最小数值。

2）加工不同部位的孔时，应尽可能选用同一个表面作为精基准面。

3）要保证选用的精基准面在加工时因切削力和夹紧力所引起的变形为最小。

4）选用的精基准面，应能使夹具结构简单、安装准确、夹紧牢靠，而且操作方便。

（2）选择粗基准 如果由于工件安装、夹紧或设计等方面的原因，必须选用粗基准定位，则采用粗基准面时应注意以下几点：

1）如果工件中有已加工过的部分，应尽量与精基准面联合使用。

2）毛坯工件，应选用待加工表面位置精度要求最高的表面作为粗基准面，以保证孔的加工有较高的位置精度。

3）选作粗基准面的表面应尽可能平整和光洁，以减少定位误差。(www.xing528.com)

4）应选用与其他加工表面之间偏移最小的表面作为粗基准面，并需有足够大的面积。

3.常用的定位元件及选用

为保证钻模的定位质量，减少工件定位误差的大小，要求定位元件要有较高的精度、较高的耐磨性（定位元件经常与工件接触容易磨损），同时要有足够的刚度和强度及良好的工艺性，以便于制造、装配、更换和修理。

（1）常用的定位元件 常用的定位元件有以下几种：

1）定位支板。一个狭长的支板可限制工件的两个自由度；两个狭长的支板镶在一个平面上，或者能够稳定地支承工件一个基准平面的单个支板，可限制工件的三个自由度。

2）定位支钉。单独使用一个支钉的情况较少，一般都是两个以上或者是一个支钉与其他定位元件组合使用。两个支钉相当于一个狭长的支板，可限制工件的两个自由度。三个支钉构成一个平面，可限制工件的三个自由度。

3）定位挡销。一个挡销可限制工件的一个自由度；两个挡销分布在工件的同一个基准面上，可限制两个自由度。倘使两个挡销分布在工件的不同方向和基准面上，则可限制工件的三个自由度。

4）定位心轴。钻模夹具中一般用的是短心轴。其中，圆柱心轴可限制工件的两个自由度。圆柱心轴与其台肩平面一起组合使用时，可限制工件的五个自由度，如图11-4所示。

图11-4 带孔工件及其钻模

a）带孔工件简图 b）利用心轴与其台肩平面定位的可调式钻模

5）V形槽。短V形槽限制柱形工件的两个自由度，长的V形槽与其他定位元件组合使用可限制柱形工件的四个自由度。

（2）定位元件的选用 工件在钻模中的定位一般有三种情况，各用不同的定位元件。

1）以面作定位基准。此时，可选用定位支钉、定位支板作定位元件。

2）以外圆作定位基准。此时，可选用V形槽作定位元件。

3）以孔作定位基准。此时，可选用定位心轴、定位销作定位元件。

4.工件定位误差产生的原因分析

同一批工件因在夹具中位置不一致而引起的误差称为定位误差。定位误差的产生主要与以下三个因素有关：①与定位副的制造精度有关；②与工序尺寸标注和定位基准的选择有关；③与定位方式有关。

根据其产生的原因，定位误差Δ_d主要由定位基准位移误差Δ_y及基准不符误差Δ_b组成，即

Δ_d=Δ_y+Δ_b

式中Δ_y——由于定位基准本身的尺寸和几何形状误差，以及工件定位基准与夹具定位元件之间的间隙所引起的同一批工件沿加工尺寸方向的最大位移；

Δ_b——由于定位基准与工序基准不重合所引起的同一批工件的工序基准相对于定位基准沿加工尺寸方向的最大位移。