摘 要本次設計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。連桿蓋制造工藝規(guī)程及其銑夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。關鍵詞：連桿蓋；工藝設計；工序設計；專用夾具ABSTRACTThis design involves the machinery manufacturing process and fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measurement and other aspects of knowledge.Fixture design of connecting rod cap manufacturing process planning and milling 15mm groove is the design process design, including the parts processing process design and fixture three.In the process of design should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design a part of the process route; then the parts of each step of the process dimension calculation, is the key to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then the special fixture fixture design, selection of the various components, such as the connecting part positioning element, clamping elements, guiding elements, fixture and machine tools and other components; the positioning errors calculated fixture positioning, analysis the rationality and shortcoming of the fixture structure, pay attention to improve and design in later.Keyword: connecting rod cap; process design; process design; fixture目 錄摘 要 ......................................................................................................................................................1ABSTRACT .................................................................................................................................................2目 錄 ......................................................................................................................................................3第一章 零件的分析 ..............................................................................................................................41.1 零件的作用 ...............................................................................................................................41.2 零件的工藝分析 ......................................................................................................................4第二章 工藝規(guī)格的設計 ......................................................................................................................72.1 確定毛坯的制造形式 ..............................................................................................................72.2 基準的選擇 ..............................................................................................................................72.2.1 粗基準的選擇 ..............................................................................................................72.2.2 精基準的選擇 ...............................................................................................................72.3 制定工藝路線 ..........................................................................................................................82.3.1 表面加工方法的確定 ...................................................................................................82.3.2 確定工藝路線 ..............................................................................................................82.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ........................................................................92.5 確定切削用量及基本工時 ......................................................................................................102.5.1 粗銑連桿蓋端面和側面 .............................................................................................102.5.2 鉆 2-M12 的孔 ............................................................................................................102.5.3 攻絲 M12 .....................................................................................................................112.5.4 鏜直徑為 81mm 的孔 ....................................................................................................122.5.5 鉆直徑為 19 的孔 .......................................................................................................122.5.6 車直徑為 21 寬 1.1 的溝槽 .......................................................................................142.5.7 銑寬 15H9 槽面 ..........................................................................................................14第三章 銑床夾具的設計 ....................................................................................................................163.1 設計任務 ................................................................................................................................163.2 夾具方案分析 ........................................................................................................................163.2.1 工件的定位方案分析 .................................................................................................163.2.2 夾緊方案分析 ............................................................................................................173.2.3 夾具體設計 ................................................................................................................173.2.4 切削力夾緊力計算 ...................................................................................................183.3.5 定位誤差分析 ............................................................................................................18結束語 ....................................................................................................................................................20致 謝 ....................................................................................................................................................21參考文獻 ................................................................................................................................................22第一章 零件的分析1.1 零件的作用連桿蓋主要和連桿組合成一體，作為組合機體來使用，是汽車上的動力連接裝置中的主要零件。連桿由連桿體和連桿蓋兩部分組成。連桿體及連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起，連桿蓋是其中一個重要的部分。此外，為了減少摩擦和便于維修，連桿的大頭孔內(nèi)裝有軸瓦，連桿蓋還起到固定和定位軸瓦的作用。1.2 零件的工藝分析此零件為連桿的合件之一——連桿蓋，連桿蓋的視圖完整，尺寸、公差及技術要求齊全。此零件形狀結構較為簡單，零件各表面的加工并不困難，但是基準孔 ?81+0.021 0mm 以及小頭孔要求表面粗糙度 Ra1.6μｍ偏高?；舅悸窞橄燃庸ご箢^孔再以其為基準來加工小頭孔。在小頭孔中間的大的溝槽需要用 R67mm刀具加工，同樣在加工大頭孔內(nèi)表面的溝槽時也要用特殊的 R25mm 的刀具加工。零件圖上的主要技術要求有：1.該連桿蓋為整體鑄造成型，其外形可不再加工，根據(jù) GB/T 6414-1999 的規(guī)定，鑄件尺寸公差代號為 CT 公差等級分為 16 級，由于零件的輪廓尺寸不大，形狀不是很復雜，為大批量生產(chǎn)，從減少加工難度來說，經(jīng)查機械制造工藝手冊，毛坯采用鑄造成型。2.鑄件應消除內(nèi)應力。3.不允鑄件許有夾渣、氣孔、疏松等缺陷。4.連桿小頭孔對 A 基準的平行度公差為 0.01mm。5.大頭孔兩端的臺階面對 B 基準的對稱度公差為 0.3mm。6.小頭孔中間的溝槽，對基準 B 的對稱度為 0.2mm。7.鑄件毛坯需要經(jīng)過人工時效處理。8.未注明倒角均為 1×45o。9.去毛刺，銳邊倒鈍。10.未注明鑄造圓角 R2-R5。11.材料 QT450-10 。12.連桿大小頭孔平行度的檢驗，可采用穿入專用心軸，在平臺上用等高的V 型塊支撐連桿大頭孔心軸，測量大頭孔心軸在最高位置時兩端的差值，其差值一半即為平行度誤差。第二章 工藝規(guī)格的設計2.1 確定毛坯的制造形式在各類機械中，連桿蓋為為傳動件,由于其在工作時處于運動中，經(jīng)常受沖擊和高壓載荷，要求具有一定的強度和韌性。該零件的材料選擇 QT450-10，零件的輪廓尺寸不大，形狀不是很復雜，為成批量生產(chǎn)模型，從減少加工難度來說，經(jīng)查機制工藝手冊，毛坯采用鑄造成型。因為零件形狀并不復雜，但為減小加工時的切削用量和提高生產(chǎn)效率，節(jié)約毛坯材料，毛坯形狀可以與零件形狀接近，即外形做成臺階形。由于工藝原因，和質量要求，內(nèi)部孔小于 25mm 不鑄出。 2.2 基準的選擇2.2.1 粗基準的選擇（1）由連桿蓋有孔、溝槽等都需加工，而孔作為精基準應先加工，因此選外圓及一端面為粗基準。（2）在保證各加工面有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻。（3）要保證定位準確，加緊可靠。2.2.2 精基準的選擇該零件是帶孔的盤狀零件，孔是其設計基準，為避免由于基準不重合而產(chǎn)生誤差，應選孔為定位基準，即選 ?81+0.021 0mm 孔及一端面為加工精基準。2.3 制定工藝路線2.3.1 表面加工方法的確定該零件的加工面有內(nèi)孔、端面、小孔及槽等，材料為 QT450-10。參考有關資料，其加工方法的選擇如下:1.毛坯的兩端面互為基準加工，表面粗糙度為 Ra3.2μｍ，需粗銑-半精銑。2.大頭孔 ?81+0.021 0mm：內(nèi)表面粗糙度為 Ra1.6μｍ，需進行粗鏜-精鏜。3.小頭孔 ?20+0.023 0mm：內(nèi)表面粗糙度為 Ra1.6μｍ，需進行鉆-擴-半精鉸。4.大頭孔內(nèi)溝槽：表面粗糙度為 Ra6.3μｍ，一次成型磨即可。5.切割面：表面粗糙度為 Ra1.6μｍ，需精銑。6.兩臺階面:底面為 Ra6.3μｍ，側面為 Ra1.6μｍ，故采用粗銑臺階面后，側面進行精銑并保證距離尺寸 94 0 +0.02mm，以及對稱度 0.3mm A。7.兩個螺紋孔的加工：鉆-鉸孔。8.小頭孔的大溝槽采用 R67mm 的成型銑刀去加工。9.大頭孔內(nèi)表面的溝槽采用 R25 的砂輪磨削。10.小頭孔里面的溝槽用精細的鏜刀加工。2.3.2 確定工藝路線連桿的加工工藝路線一般是先進行外形的加工，再進行孔、槽等加工。其加工包括各側面和端面的加工，按照先加工基準面及先粗后精的原則進行。連桿蓋加工可按下面工藝路線進行。工序Ⅰ：鑄造毛坯。工序Ⅱ：人工時效處理。工序Ⅲ: 銑上下兩端面工序Ⅳ：銑下面各端面和側面 工序Ⅴ：鏜直徑為 81mm 的孔 工序Ⅵ：鉆 2×M12 的螺紋孔工序Ⅶ：鉆 ?20 的孔工序Ⅷ：車直徑為 21，寬 1.1mm 的溝槽 工序Ⅸ：銑寬 15mm 的槽 工序Ⅹ：檢查各個部分的尺寸和精度。工序Ⅺ：組裝入庫。2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定1.鑄件質量：零件表面無明顯的裂紋等缺陷。2.加工精度：零件除孔以外的各表面為一般加工精度。3.機械加工余量。根據(jù)鑄件質量、形狀，以及各個加工部位的要求毛坯尺寸和余量如下：表：毛坯尺寸和余量加工表面 基本尺寸 mm 毛坯尺寸 mm 單邊總加工余量 mm小頭孔直徑 ? 20 0 10大頭孔直徑 ? 81 ? 70 5.5零件厚度 43 46 1.5大頭孔兩端深度 8.5 0 4.25鑄造圓角 R3-R5其余余量 Z=2.52.5 確定切削用量及基本工時2.5.1 粗銑連桿蓋端面和側面1）選擇刀具刀具選取不沖磨損硬質合金套式面銑刀，刀片采用 YG82）決定銑削用量因為加工余量不大一次加工完成 ap=1.5mm d0=40mm v=125m/min z=4根據(jù) X51 型銑床說明書，其功率為 7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出fz=0.2mm/齒，則轉速 n=1000v/πd 0= 995r/min按機床標準選取 nw=750r/min則切削速度為 v=πd n/1000=190.8m/min當 nw=750r/minmf= z=0.2*4*750=600mm/r按機床標準選取 mf=600mm/r3）計算工時切削連桿蓋端面工時：l=90mm，l 1=9mm，l 2=3mm，則機動工時為1T=（(9+3+90)/750*0.2 ）*2=1.04min切削連桿蓋側面工時：l=110mm，l 1=9mm，l 2=3mm，則機動工時為 2=（(9+3+(110)/750*0.2 ）*2=1.63 min2.5.2 鉆 2-M12 的孔1）決定機床要素鉆 M12 螺紋底孔 ?10確定進給量 f：根據(jù)參考文獻，當鋼的 σ b<800Mpa，d 0=10mm 時，f=0.39 0.47m/r~由于本零件在加工 ?4.8 孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75 則進給量 f=0.75*(0.39 0.47)=0.295 0.35m/r~~根據(jù) Z525 機床說明書，現(xiàn)取 f=0.25mm/r切削速度：根據(jù)參考文獻，查得切削速度 v=18m/min，所以實際轉速 n=1000*18/π*10=573r/min根據(jù)機床說明書，取 nw=965r/min，故實際切削速度為v=965*π10/1000=30m/min2）計算工時切削工時：l=10mm，l 1=9mm，l 2=3mm，則機動工時為3T=(9+3+10/0.3*965)*2=0.14min2.5.3 攻絲 M121）決定機床要素攻螺紋 M12mmv=15m/mm ns=217r/min按機床選取 nw=195r/min，則 v=13.4r/mm2）計算工時機動時 l=20mm，l 1=5mm，l 2=3mm，2.5.4 鏜直徑為 81mm 的孔1）選擇加工機床和刀具加工要求精鏜孔 φ81H7機床：T6210 坐標鏜床刀具：刀具材料為硬質合金、YG8、刀桿尺寸為 12mm12mm，長度為500mm。2）決定機床要素鏜孔至 φ81mm，單邊余量 Z=1.5mm，a p=1mm，一次加工確定進給量，f=0.15mm/r根據(jù)有關手冊 取 v=100m/min 則wn=1000v/3.14D=612r/min2）計算工時查《機械制造工藝設計手冊》 ，n w=612r/min，l1=3mm，l 2=4mm，l 3=5mm，l=20mm，則T=20+4+3+5/0.15*612=0.432.5.5 鉆直徑為 19 的孔1）決定機床要素鉆孔 φ19mm確定進給量 f：根據(jù)參考文獻，當鋼的 σ b<800Mpa，d 0=φ19mm 時，f=0.39～0.47m/r。由于本零件在加工 φ19mm 孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù) 0.75.則f=（0.39～0.47）*0.75=0.29～0.35mm/r根據(jù) Z525 機床說明書，現(xiàn)取 f=0.25mm/r切削速度：根據(jù)參考文獻，查得切削速度 v=18m/min，所以sn=1000v/π*d 0 =337.2r/min根據(jù)機床說明書，取 nw==375r/min，故實際切削速度為V=π* 0* w/1000=22.375m/min2）計算工時：l=72mm，l 1=9mm，l 2=3mm，則機動工時為mt=（43+9+3）/375*0.25=0.896min擴孔 Φ19.85mm1） 決定機床要素利用鉆頭將 Φ19mm 孔擴大至 Φ19.85mm，根據(jù)有關手冊規(guī)定，擴孔的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取f=(1.2～1.8)* mf=(1.2～1.8)*0.65*0.7=0.585～0.87mm/r根據(jù)機床說明書，選取 f=0.57mm/r 轉v=12m/minV=(1/2～1/3) 轉v=(6～4)m/min則主軸轉速為 n=51.6～34r/min，并按車床說明書取 nw=68r/min，實際切削速度為2） V=π* 0d* wn/1000=4.67m/min3） 計算工時切削工時：l =43mm，l 1=9mm,l2=3mm,則機動工時為mt=（43+9+3）/68*0.57=2.167min鉸孔 Φ20H7mm 孔1） 決定機床要素根據(jù)參考文獻，f=0.2～0.4mm/r，v=8～12m/min，得fn=169.8～254.65r/min查參考文獻，按照機床實際進給量和實際進給轉速，取 f=0.35mm/r,nw=198r/min,實際切削速度 v=9.33m/min。2） 計算工時切削工時：l=43mm，l 1=9mm，l 2=3mm，則機動工時為mt=（43+9+3）/198*0.35=1.212min2.5.6 車直徑為 21 寬 1.1 的溝槽1） 決定機床要素切削深度：因為所車內(nèi)圓有精度的要求，故可以選擇 ap=1.0mm，多次走刀即可完成所需長度機床功率為 7.5kw。查切削手冊，f=0.14～0.24mm/z，選較小量，f=0.14mm/z查后刀面最大磨損及壽命，最大磨損為 1.0～1.5mm，壽命 T=180min計算切削速度，查切削手冊，查得VC=98mm/s，n=439r/min，V t=490mm/s根據(jù) CA6140臥式車床參數(shù)，選擇 nc=475r/min，V fc=475mm/s，則實際切削速度 VC=3.14×80×475÷1000=119.3m/min，實際進給量為fzc=Vfc/ncz=475÷（300×19）=0.16mm/z2） 計算工時tm=L/Vf=（12+43）÷475=0.052min2.5.7 銑寬 15H9 槽面 1） 選擇刀具刀具選取不重合磨損硬金三面刃銑刀，刀片采用 YG8ap=1.5mm，d 0=200，v=75m/min，z=42） 決定銑削用量因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則 ap=1.5mm根據(jù) X63 型銑床說明書，其功率為 12.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出，f z=0.2mm/齒，則sn=1000v/πd=1000*75/3.14*120=199r/min按照銑床標準選取 nw=198r/minV=π*d* w/1000=3.14*120*198/1000=74.6m/min當 nw=198r/min 時，mf= z=0.2*4*198=158.4mm/r按照機床標準選取 fm=158.4mm/r3） 計算工時切削工時：l 1=100mm，l 2=3mm，則機動工時為wt=100+3/475=0.202min第三章 銑床夾具的設計3.1 設計任務此次設計主要分為兩部分，一是對零件的機加工進行工藝規(guī)程設計，二是對工序進行專用夾具設計。此次夾具設計選擇連桿蓋臺階面下端面加工進行專用夾具設計。本夾具主要作來銑連桿體和連桿蓋分割面的臺階面底面，臺階底面與小頭孔軸心線有尺寸精度要求，臺階底面與螺栓孔應有垂直度要求和臺階底面的平面度要求。由于本工序是粗加工，主要應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。3.2 夾具方案分析3.2.1 工件的定位方案分析由零件圖可知，在銑臺階面之前，連桿的兩個端面、小頭孔及大頭孔的兩側都已加工，且表面粗糙要求較高。為了使定位誤差為零，按基準重合原則選 ?81小頭孔與連桿的端面為基準，但由于大頭孔不完整，難以用來較好的定位，所以采用小頭孔 ?20 定位。因為大小孔軸向方向不影響臺階面銑削精度，所以此方向可以不定位，而靠加緊機構固定，所以連桿蓋以大小頭孔及側面的 “兩孔”定位，屬于不完全定位，其中大頭孔做成與削邊銷作用相同的定位板，以避免過定位。由于大頭孔尺寸 ?81,沒有相應的削邊銷，由于是大批量生產(chǎn)，所以可以自制一個作用與削邊銷相同作用的“定位板” ，如下圖所示：而小頭孔用定孔芯軸定位，元件如下圖所示：3.2.2 夾緊方案分析由于零件小，所以采用有壓緊手柄機構的螺母壓緊機構與壓板，裝卸工件方便、迅速。加緊機構用壓緊手柄機構與壓塊，如 cad 圖所示：3.2.3 夾具體設計夾具體的作用是將定位、夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機床上，加工時，能承受一部分切削力。夾具體如圖：夾具體為鑄造件，安裝穩(wěn)定，剛度好，但制造周期較長。3.2.4 切削力夾緊力計算切削力的計算：，由《組合機床》得：夾緊力的計算：由《機床夾具設計手冊》得：用扳手的六角螺母的夾緊力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夾緊力：W 0=5380N由于夾緊力大于切削力，即本夾具可安全使用。3.3.5 定位誤差分析定位誤差的計算: 由加工工序知，加工面為連桿的剖分臺階面。臺階底面對連接螺栓孔中心線應有垂直度要求；對剖分出來的臺階底面有一定的平面度要求。所以本工序的工序基準為小頭孔中心線，其設計計算如下：（1）確定定位銷中心與大頭孔中心的距離及其公差。此公差取工件相應尺寸的平均值，公差取相應公差的三分之一（通常取 1/5~1/3） 。故此尺寸為85?0.015。（2）確定定位銷尺寸及公差本夾具的主要定位元件為一固定銷，結構簡單，但不便于更換。該定位銷的基本尺寸取工件孔下限尺寸 Φ20。公差與本零件在工作時與其相配孔的尺寸與公差相同，即為 Φ20 0 -0.012。（3）小頭孔的確定考慮到配合間隙對加工要求中心距 85?0.015 影響很大，應選較緊的配合。另外小頭孔的定位面較短，定位銷有錐度導向，不致造成裝工件困難。故確定小頭定位孔的孔徑為 Φ20+0.023 0。對于連桿體蓋剖分臺階面深度 8.5+0.05 0 的要求，以 Φ20+0.023 0的中心線為定位基準，而其設計基準為大頭孔軸心線，屬“基準不重合” ，基準不重合誤差 Δjb=0.1，且由于定位面與定位間存在間隙，造成的基準位置誤差即為定位誤差，其值為：ΔDw=0.1+δD+δd+Δmin=0.1+0.023+0.012+0=0.135 mmΔDw－－剖分面的定位誤差δD――工件孔的直徑公差δd――定位銷的直徑公差Δmin――孔和銷的最小保證間隙因此工件在加工過程中能夠保證加工精度要求。結束語此次機械設計制造工藝及機床夾具課程設計主要是對連桿蓋加工工藝規(guī)程與夾具設計，在設計過程中要通過對零件進行分析，選擇基準，擬定合理的工藝路線，再次選擇加工設備及切削用量，即而確定主要表面不同加工時的工序尺寸及公差，填寫過程卡，工序卡，通過相關文獻手冊的查閱，擬定合理的工件定位方案，并分析夾具方案，對刀方案的確定，設計出一套針對于工件銑削臺階底面定位專用夾具，并完成對夾具體裝配圖，零件圖的繪制。通過本次的設計，我們將學到的理論知識，應用于實踐，學以致用，從中受益匪淺，使我們明白了對零件加工時的流程，并大致了解了對相關標準件的查找及繪制，我們更從此次設計中學到一絲不茍的工作作風，嚴謹，細致的工作態(tài)度。在此要感謝在我們設計過程中給我們關心和幫助的老師同學們，謝謝！致 謝本次畢業(yè)設計是我們大學最后也是最重要的一次設計，所以在此對那些幫助過、知道過我的人致以最誠摯的感謝。感謝我的指導老師的悉心指導，如果不是指導老師耐心的教導，我也完不成我的設計。當我的設計出現(xiàn)問題時，當我的知識薄弱時，指導老師總會及時的幫助我，我想我的設計其實也凝聚著指導老師的一份心血。指導老師嚴謹治學的精神給我們留下了深刻的印象。所以特別感謝指導老師，致以最崇高的敬意。這里我還要感謝我們機電系的所有老師，當我們有疑難困惑的時候，總能及時得到你們的幫助。作為你們的學生是幸福的，也是幸運的。感謝我的父母，是你們把我?guī)У竭@個世界上，讓我去生活，去學習。其實還要感謝很多人，就用我今后的表現(xiàn)去報答你們愛。參考文獻[1]聞邦椿.機械設計手冊（第 5 版）.北京：機械工業(yè)出版社，2010.1 [2]王光斗等編. 機床夾具設計手冊.上海：上?？茖W技術出版社.2000.11[3]王寶璽 賈慶祥.汽車制造工藝學(第 3 版).北京：機械工業(yè)出版社，2010.1 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Bulk solids handing ,Vol. 21(2001) No.2[14]Robert L.Mott.機械設計（第四版） （英文版）.北京：電子工業(yè)出版社， 2007.5 夾具定位規(guī)劃中完整性評估和修訂CAM 實驗室，機械工程學系，伍斯特理工學院研究院， 100 路，伍斯特，碩士 01609，美國2004 年 9 月 14 日收稿;2004 年 11 月 9 日修訂;2004 年 11 月 10 日發(fā)表摘 要幾何約束是夾具設計中最重要的考慮因素之一。確定位置的解析擬訂已發(fā)達。然而，如何分析和修改在實際夾具設計實踐過程中的一個非確定性的定位計劃尚未深入研究。在本文中，提出了一種方法來描述在限制約束下的重點夾具系統(tǒng)的幾何約束狀態(tài)。一種限制約束下狀態(tài)，如果它存在，可以識別給定定位計劃?？梢宰詣幼R別工件的所有限制約束下約束狀態(tài)的提案。這有助于改善逆差定位計劃，并為修訂提供指引，以最終實現(xiàn)確定性的定位。關鍵詞：夾具設計;幾何約束;確定性定位;限制約束; 過約束1.介紹夾具是用于制造工業(yè)進行工件牢固定位的一種機制。在零件加工過程中規(guī)劃一個關鍵的第一步，夾具設計需要，以確保定位精度和三維工件的精度。 3-2-1原則，在一般情況下，是最廣泛使用的指導原則發(fā)展的位置計劃。 V型塊和銷孔定位原則也常用。一個加工夾具定位方案必須滿足一些要求。最基本的要求是，必須提供工件確定的位置。這種觀點指出，定位計劃生產(chǎn)的確定位置，工件不能移動，而至少有一個定位不會失去聯(lián)系。這一直是夾具設計的最根本的準則之一，許多研究人員關于幾何約束狀態(tài)的研究表明，工件在任何定位計劃分為以下三個類別：1、良好的約束（確定性）：工件在一個獨特的位置進行配合，工件表面與 6 個定位器取得聯(lián)系。2、限制約束：不完全約束工件的自由度。3、過約束：工件自由度超過 6 定位的制約。在1985年,淺田[1]提出了滿秩為準則雅可比矩陣的約束方程, 基于分析形成了調研后,確定定位。周等[2]在1989年制定了在確定性定位問題上使用螺旋理論。結果表明,定位矩陣的定位需要壓力滿秩達到確定的位置。該方法的確定通過無數(shù)的研究。王等[3]考慮定位工件的接觸的影響，而采用點接觸面積。他們介紹了接觸矩陣，并指出，兩個接觸的機構不應該有平等的，但在接觸點曲率相反?？柹璠4]認為，可能沒有足夠的應用，如一些不是非棱柱的表面或相對誤差近似的非小線性。他提出一個二階泰勒展開，其中也考慮到定位誤差相互作用。馬林和費雷拉[5]應用周對 3-2-1的位置擬訂，制定若干按照規(guī)則的規(guī)劃。盡管眾多的位置上的確定分析研究很少注意非確定性分析的位置。在淺田的擬定方案中,他們假設工件夾具元件和點之間的聯(lián)絡無阻力。理想的位置q* ,而應放置工件表面和分片，可微函數(shù)是 gi(見圖1) 。表面函數(shù)定義為:gi(q*)=0是確定的,應該有一個獨一無二的解決方案為下列所有定位方程組。gi(q)=0,i=1,2,...,n (1)其中n是定位器的位置與 方向, 代表了工件的定位和方向。只有考慮到目標位置q*附近在 處:淺田表明(2)hi是幾何函數(shù)的雅可比矩陣，矩陣式所示（3） 。確定定位如果雅可比矩陣滿秩，可滿足要求。 (2)只有q=q*一個解決辦法(3)在1個3-2-1定位計劃中，一個約束方程的雅可比矩陣的滿秩的約束狀態(tài)如表1所示。如果定位是小于6 ，工件是限制約束的，即存在至少有一個工件自由定位議案不受限制的。如果矩陣滿秩，但定位大于6 定位，工件是過約束，這表明存在至少一個定位等;而幾何約束工件被刪除不影響的狀態(tài)。找出一個模型除了3-2-1,可以建立基準框架提取等效的定位點。胡等 [6]已經(jīng)發(fā)展出一種系統(tǒng)的方法,對這個用途。因此,這則能適用于所有的定位方案。圖1 .夾具系統(tǒng)模型。表 1 等級 數(shù)量的定位 地位 6 Over-constrained康等 [7]遵循這些方法和他們實施制定的幾何約束分析模塊其自動化的計算機輔助夾具設計的核查制度。他們的 CAFDV 系統(tǒng)可以計算出雅可比矩陣和它的排名來確定定位的完整性。它也可以分析工件的位移和靈敏度定位錯誤。熊等人 [8]提出的等級檢查方法的定位矩陣 WL(見附件)。他們還介紹了左/ 右邊的定位矩陣廣義逆理論,分析了工件的幾何誤差。結果表明,定位及發(fā)展方向誤差 ΔX 和位置誤差 Δr 的工件定位相關如下:Under-constrained:Δ X=WLΔr, (4)Well-constrained :ΔX=(WTLWL)-1WLTΔr, (5)Over-constrained:ΔX=WLT(WTLWL)-1Δr+(I6*6-WLT(WTLWL)-1WL)λ, (6)λ是任意一個向量。他們還介紹了從這些矩陣的幾個指標，評價定位配置，其次是通過約束非線性規(guī)劃的優(yōu)化。然而，他們的研究分析，不涉及非確定性定位的修訂。目前，還沒有就如何處理與提供確定的位置的夾具設計系統(tǒng)的研究。2.定位完整性評價如果不確定性的位置達到夾具系統(tǒng)設計的要求，設計師知道約束狀態(tài)是什么，以如何改善設計是非常重要的條件。如果夾具系統(tǒng)是過度約束，是理想定位需要的不必要的信息。而下約束時，所有有關知識約束工件的議案，可以引導設計師選擇額外的定位或使得修改定位計劃更有效。的總體戰(zhàn)略定位計劃表征幾何約束的狀態(tài)描述圖 2。在本文中,定位矩陣秩的幾何約束的施加評價狀態(tài)(見附件為獲得的定位矩陣)。確定需要六個定位器定位提供矩陣的滿秩定位 WL:如圖 3 所示,在給定的定位器數(shù)量 n,定位法向量[ai,bi,ci]和定位的位置[xi,yi,zi]每一個定位器,i=1,2,.....,n,n*6 定位矩陣可以確定如下 :（7）當?shù)燃墸╓L）=6，n=6 時，是工件良好約束。當?shù)燃墸╓L）=6，n>6 時;是工件過約束。這意味著（n-6）有不必要的定位在定位方案上。工件將不存在限制（n-6）定位器。這種狀態(tài)的數(shù)學表示方法,那就是（n-6）在定位向量矩陣,可表示為線性組合的其他六行向量。 圖 2 幾何約束狀態(tài)描述圖 3 一個簡化的定位方案。定位方案，提供了確定性的位置。發(fā)達國家的算法使用下列方法確定不必要的定位：1、找到所有的（ n-6）組合定位的。2、為每個組合 ,從（n-6 ）定位器確定定位方案。3、重新計算矩陣秩的定位為左六個定位器。4、如果等級不變 ,被刪除的(n-6)定位器是負責過約束狀態(tài)。這種方法可能會產(chǎn)生多種解決方案，并要求設計師來決定哪一套不必要的定位應該被刪除以最佳定位性能。當?shù)燃墸╓L）<6,工件的限制約束。參考文獻[1] Asada H, By AB.。自動重構夾具的柔性裝配夾具的運動學分析。 IEEE J 機器人autom1985; RA-1:86-93。[2] zhou YC，Chandru V，Barash MM。加工裝置的自動配置的數(shù)學方法分析和綜合。反ASME J 英工業(yè) 1989;111:299-306。[3] Wang MY, Liu T, Pelinescu DM.。夾具運動學分析的基礎上充分接觸剛體模型。 J 制造業(yè)│ 科學與工程 2003;125：316-24。[4] Carlson JS。剛性零件的裝夾和定位計劃的二次靈敏度分析“。 ASME J 制造業(yè)│2001 年科學與工程;123 （3）：462-72。[5] Marin R, Ferreira P.確定性 3-2-1 定位計劃的運動學分析和綜合加工裝置。 ASME J 制造業(yè)│ 科學與工程 2001 年;123:708-19。[6] Hu W.設置規(guī)劃和公差分析。博士論文中，伍斯特理工學院;2001 年。[7] Kang Y, Rong Y, Yang J, Ma W.計算機輔助夾具設計驗證。大會 Autom2002;22:350-9。[8] Rong KY, Huang SH, Hou Z.先進的計算機輔助夾具設計。波士頓：愛思唯爾;2005 年。