基于定位法线的工件自由度判定方法及应用

工件自由度的判定是机床夹具设计中的重点和难点,事关夹具设计的成败。将工件与定位元件接触点的法线定义为定位法线,将常用定位元件与工件接触方式进行分类,归纳出定位法线数量及关系,并根据定位法线的数量及其之间几何关系建立判定工件自由度的几何定理,然后以工件判定工件自由度的几何定理为理论依据,建立笛卡尔坐标系下判定工件定位自由度的数学模型。以本科教学和实际加工中的工件定位为实例,建立实际定位下的定位法线简图,分析定位法线的数量及其之间的几何关系,再以几何定理的数学模型为依据,建立该定位下的每一条或一组法线的自由度数学模型,然后将所有法线限制的自由度数学模型求和,从而判定工件自由度及定位合理性。基于定位法线的自由度判定方法将传统的定位判定原理采用几何和数学关系表达,更加简单直观,特别适用于工件为组合定位或者复杂定位的自由度分析以及工件处于过定位状态的定位方案的改正。工件定位的自由度采用数学模型表达,易于计算机辅助实现,可为计算机辅助夹具设计中自由度的判定建立基础。