《工件的定位》教案

全国技工教育和职业培训优秀教研成果评选活动参评教案专业分类：数控课程名称：车工工艺学教学首页设计授课时间：2009年10月15日课题§6-2工件的定位课型理论讲授课时2课时教师教学对象数控切削专业学生教材分析与教学建议在《车工工艺学》课的工件定位方案设计内容中，主要的研究对象是各类典型工件在夹具中的定位，这时因为在现代机械加工过程中，工件的定位是保证最终加工质量的重要因素，是各类机械加工的一项重要技术工作。本节主要探讨工件在机床或夹具中的定位问题，内容包括定位、定位基准、工件定位的原理、工件定位的方法和定位元件等内容。本节内容是本章的重点，也是本章的难点。工件的定位原理比较抽象，学生不易理解，这也是全教材的难点。要讲清楚这些内容，必需使学生对一些基础知识有较明确的认识，讲解过程中要遵循循序渐进的原则，才便于学生理解。教学目标知识目标(1)知道定位的基本概念(2)掌握工件六点定位原理，能够合理应用工件六点定位原理解决实际的工件定位问题。(3)掌握工件定位的几种类型能力目标（1）通过讲练结合，培养学生逻辑思维能力和解决实际问题的能力；（2）通过质疑、引思、讨论、归纳等程序，教给学生学会研究问题的方法。情感目标（1）培养学生实事求是的态度以及辩证唯物主义思维方法；（2）通过引导学生参与分析问题和解决问题的过程，使学生体验成功的感受，激发学生的学习热情，增强学生自信心。教学重点（1）定位和定位基准的基本概念首先要应理解（2）工件的定位原理是重点，是核心。因为各类典型工件在夹具中的定位都是根据定位的基本原理，即“六点定位原则”进行的。教学难点在分析和确定工件定位方法时，可能出现几种情况，如完全定位、不完全定位、重复定位和欠定位等，以上因素都将直接影响工件的最终加工质量。所以判断工件定位时所应限制的自由度是难点。叫学情分析学习本课程的有利因素：《车工工艺学》是机电类专业一门重要的专业课，是学生日后从事生产现场技术工作的理论基础和初步的应用积累，因此学生都很重视，学习的主动性、积极性都较高。同时在学习本课程之前，学生已学习了《机械基础》等基础课，有一定的理论基础这些都将有利于学生对所学知识的吸纳和掌握。学习本课程的不利因素：但本年级学生缺少必要的教学实习，接触实践的机会较少，这些将直接影响本课程的授课效果。课时分配1、复习引入（10分钟）2、讲授新课（55分钟）3、课堂练习（20分钟）4、课堂小结(5分钟)教法选择主要采用讲授、练习、分析、讨论、总结、归纳，以及配合运用CAI课件演示，达到突破重难点，提高教学效率的目的。教学手段CAI课件图片展示、六点定位的多媒体演示、分组讨论教具CAI课件审核年月日教学过程授课思路和教学方法教学内容和教师活动学生活动Ⅰ、复习引入用锥柄连接式车床专用夹具加工支架（参照书P127图6-2）车床夹具定位实例（参照书P129图6-3）回顾：⑴、夹具的组成；⑵、夹具的作用。Ⅱ、讲授新课一、定位和基准的基本概念（结合书P129图6-3讲解）1、工件的定位【师】：使用夹具对工件进行加工时，必须按照加工工艺的要求把工件放在夹具中，使工件在夹紧之前相对于机床和刀具有一个正确的确定位置，这个过程称为工件的定位。【强调】：（1）、工件的定位是靠工件上某些表面和夹具中的定位元件（或装置）相接触来实现的。（2）、工件的定位必须使一批工件逐次放入夹具中都能占有同一位置。2、定位基准【师】：所谓定位基准是指工件与夹具定位元件工作表面相接触的表面。【扩展】：（1）、当工件的定位基准确定后，工件上其他部分的位置也随之确定。（2）、定位基准可以是点、线、面，但作为基准的点和线往往由某些具体表面体现出来的。二、工件的定位原理1、六点定位规则自由度【过渡】：空间内自由的物体可能具有的运动？【总结归纳】：任何一个工件在夹具中未定位前，都可以看成在空间直角坐标系中的自由物体。一个物体在三维空间中具有的运动包括沿三个坐标轴的移动和转动。分别是三个移动自由度：和三个转动自由度：共六个自由度。•如下图所示：看图想问题，回忆上次课内容【学生思考】：怎样保证在切削加工过程中，使工件的各个加工表面的尺寸，形状及位置精度符合规定要求？----必须使工件在机床或夹具中占有一个确定的位置。【提问】：如何保证同一批工件在夹具中占有一致的正确加工位置呢？根据学生作答情况引出定位的概念【学生讨论】：空间内自由的物体可能具有的运动？学生可能回答出几种情况，教师补充得出空间内物体首先介绍定位的目的让学生明白此次课程的作用通过对熟悉的知识类比掌握与之有关的陌生知识促使学生带着问题有目的地参与课堂教学活动。此过程中老师要注意引导启发最后进行归纳这样便于理解教材理论工件的六点定位原理用一个支承点限制工件的一个自由度，用六个合理分布的支承点限制工件的六个自由度，使工件在机床或夹具中取得一个正确的加工位置，即为工件的六点定位原理。如果工件的六个自由度用六个支承点与工件接触使其完全消除，则该工件在空间的位置就完全确定了。如下图所示：【评析扩展】：●定位，就是限制自由度。●定位支承点与工件定位基准面接触，才能起到限制工件自由度的作用。一个定位支承点仅限制一个自由度。讨论1：支承点是否可以随意分布？支承点的分布必须适当，否则六个支承点限制不了工件的六个自由度。讨论2：夹紧就是定位吗？这是一种错误的理解。认为：工件在夹具中被夹紧了，也就没有自由度而言，因此，工件也就定了位。这种把定位和夹紧混为一谈，是概念上的错误。2、工件定位的类型【设疑】：在加工过程中，是否所有的工件都必须限制6个自由度？【教师答疑】：在加工过程中，并非所有的工件都必须限制6个自由度。工件所需限制自由度的个数主要取决于工件在该工序中的加工要求。【过渡引言】：工件要正确定位首先要限制工件的自由度。工存在的六个自由度学生观看CAI课件图例和多媒体图像帮助学生从感官上理解自由度根据六点定位原理教师设置问题，【学生分组讨论】学生分成两组，一组讨论问题1支承点是否可以随意分布？，一组讨论问题2夹紧就是定位吗？【学生思考】提问在加工过程中，是否所有的工件都必须通过CAI课件图例联系物体的运动教师就图讲解使学生掌握自由度的概念通过多媒体演示，让学生更加形象的理解六点定位原理根据以往的教学经验把学生在概念中容易犯错的地方设置疑问通过学生分组讨论的结果，教师进行点评补充使学生真正理解定位概念的内涵以质疑---探讨为主线自然过渡，件定位时，影响加工精度要求的自由度必须限制；不影响加工精度要求的自由度可以限制也可以不限制，视具体情况而定。下面介绍几种工件在夹具中的定位类型。⑴完全定位【定义】：工件的六个自由度全部被限制，在夹具中只有唯一的位置的定位称为完全定位。【分析】：当工件在X、Y、Z三个坐标方向上均有尺寸要求或位置要求时，一般采用这种定位方法。【举例】：（图1）如图所示的工件，要求铣削工件上表面和铣削槽宽为40mm的槽。为了保证上表面与底面的平行度，必须限制、、三个自由度；为了保证槽侧面相对前后对称面的对称度要求，必须限制、两个自由度；由于所铣的槽不是通槽，在X方向上，槽有位置要求，所以必须限制移动的自由度。为此，应对工件采用完全定位的方式。⑵不完全定位【定义】：不完全定位又称为部分定位，在满足加工要求的前提下，少于六个支承点的定位，称为部分定位。【分析】：工件应当限制的自由度都得到了定位。【举例】：（图2）限制6个自由度吗？根据学生回答情况引出课题—工件定位的类型学生从限制自由度的角度出发分析在图1中要保证工件的加工要求需限制那些自由度？根据学生的回答，教师补充后根据限制自由的个数突出、强化完全定位这个知识点结合教师给出的不完全定位的概念学生先自我先根据图2中通槽的加工要求，找出需限制的自由度，对比完全定位中限制自由度的要求，加深学生对不明确正确的定位必须要满足工件的加工精度要求，为后面的定位类型学习分析做好铺垫通过CAI课件打出图1结合实例分析讲述完全定位的要求培养了学生善观察、懂分析、理论联系实际的良好学习习惯。使用CAI课件打出图2通过加工通槽实例讲述不完全定位，突出概念讲解时实例分析的作用，加强实践应用能力如（见图）加工通槽时，工件沿Y轴方向的自由度并不影响通槽的加工要求。这时，为了简化定位装置，Y轴方向可不设定位点，只采用五点定位即可。⑶重复定位【定义】：工件的同一自由度同时被几个支撑点重复限制的定位称为重复定位。【举例】：限制了、两个自由度。这样虽有六个支承点，但仅限制了四个自由度，其中、重复定位。因此，当夹紧时，往往顶尖顶不上。如果工件被强制夹住时，则工件容易变形，所以采用这种方法装夹工件时，卡爪与工件的接触部分应该短一些（相当于两个支承点）。【说明】：重复定位的后果是使定位不稳定，破坏预定的正确位置，使工件或元件产生变形，从而降低加工精度，甚至使工件无法装夹以至于不能加工。因此，应尽量避免重复定位。但重复定位并不是必须完全避免的，只有在工件的定位基准、夹具上的定位元件精度很高的情况下，才允许重复定位，重复定位对提高工件的刚度和稳定性有益。⑷欠定位【定义】：工件定位时，定位元件实际所限制的自由度数目少于按加工要求所需要限制的自由度数目，使工件不能正确定位，称为欠定位。【分析】：完全定位概念的理解学生分析图3中限制了那些自由度？找出被重复限制的自由度，适当的进行引导得出这样装夹的缺点提出改进的办法培养学生解决实际问题的能力提问学生:欠定位是否允许出现，通过讨论分析得出欠定位不能保证加工要求，容易出现废品也不能保证生产的安全树立学生安全生产的观念教师授课时要讲清重复定位工件的同一自由度被二个或二个以上的支承点重复限制的定位。可能造成工件的定位误差，或者造成部分工件装不进夹具的情况。但重复并定位不是绝对不允许，要由具体情况决定。通过图3用一夹一顶装夹工件实例分析理解重复定位的应用场合欠定位讲授时要重点强调加深学生对欠定位的认识和理解为以后的生产实际奠例如用一夹一顶装夹工件（见图），当卡盘装夹工件的部分较长时，相当于四个支撑点，即限制了、、、四个自由度；后顶尖相当于两个支承点，限制了欠定位不能保证加工要求，往往会产生废品，因此是绝对不允许的。例如图所示工件，如果Y轴方向无支承定位点，则不能保证键槽的轴向尺寸A。工件的欠定位(图4)（图3）【强调】：“六点定位”的注意问题1、定位就是限制自由度，通常用合理布置定位支承点的方法来限制工件的自由度。2、定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接接触。若二者脱离，则意味着失去定位作用。3、一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件仅有六个自由度，所设置的定位支承点数目，原则上不应超过六个。4、分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响，定位和夹紧是两个概念，不能混淆：工件的某一自由度被限制，是指工件在这一方向上有确定的位置，并非指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时，不能运动，即夹紧。5、定位支承点是由定位元件抽象而来的，在夹具中，定位支承点总是通过具体的定位元件体现。三、【课堂练习】下图中，需钻、扩、铰9H7孔，其余表面均已工，试确定工件应限制的自由度。【分析】：（按照工件加工要求确定工件必须限制的自由度是工件定位中应解决的首要问题）。（1）保证尺寸20±0.05mm，需要限制的自由度为：（2）保证垂直度0.05mm时，需要限制的自由度为：（3）保证9H7孔中心对称分布于尺寸26mm的中心线，需要限制的自由度为：综合上述可知，本工序要限制的自由度为：五个自由度：【归纳】：一般地，分析零件所需限制的自由度，应考虑以下两方面的因素：（1）零件的工序要求；（2）实际安装需要。学生认真记好笔记边记边提出问题共同讨论进行归纳加深记忆和理解通过工件定位方案练习分析让学生开动脑筋，将所学知识马上加以应用，加深理解，同时激发学生学习专业课的兴趣和动力。（练习时可叫一、两名同学来黑板上独立分析，写出答案以便教师有针对性的对共性问题进行纠正）定扎实的基础本节内容看似精炼实则很多内容比较抽象学生难以把握，根据本节所学工件定位的知识综合归纳出5点“六点定位