浅谈工件在夹具中定位的基本原理

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在机械加工 中，为保证 加工精度 ，固定工件 ，使之 占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备统称为夹具。

夹具在工件定位过程中起着决定的作用，工件就是通过夹具相对机床、刀具占有正确的加工位置。在夹具设计中谈到的定位 问题就是指工件在夹具 中占有正确的加工位置 ，即工件在夹具中的定位 ，其 目的就是要 使同-批工件在夹具 中占有-致的正确加工位置 。

2 工件定位的基本原理工件定位的实质 ，就是使工件在夹具中占有某个确定的正确加工位置 ，这样的定位方法 ，可 以转化为在空 间直角坐标系中决定刚体坐标位置的问题来讨论。-个在空间处于自由状态的物体，具有六个 自由度，即：沿三个互相垂直的坐标轴的移动 自由度，以及绕这三个坐标轴的转动 自由度 ，如图 1。

Y图 1 刚体在空fB-I具有的六个自由度在 夹具设计 的定位分 析中 ，用x、Y、z分别表示沿 x轴、Y轴和z轴的移动自由度；用x、Y、z分别表示沿 x轴、Y轴和 z轴的转动 自由度。由此可见，要使工件在夹具中占有确定的位置，等于要在空间直角坐标系中确定刚体的六个坐标参数，即要对这六个自由度加以必要的约束条件。为便于分析定位问题，引出定位支承点的概念，将具体的定位元件抽象化 ，转化为相应的定位支承点。用这些定位支承点来限制工件 的运动 自由度 。

L二J广乃1 h± △h图 2 待铣槽的工件简 图图 2是长方形工件上欲铣 出-条通槽 ，其尺寸和位 置均有要求 。为此 ，选定工件上的 A面和 B面为定位基准 。

要保证槽底面与 A面的尺寸 h±Ah且平行，A面必须放在与铣床工作台平面相平行的水平面上，要确定 A面的位置 ，必须用三个定位支承点 ，因为 只要三个点便可确定空 间-个平面的位置 ；另外 ，要保证槽的侧面与 B面的尺寸 a±△a且平行 ，即要求槽侧面和 B面都与铣床工作台的直线进给运动方向平行 ，B面必须位于与工作台进给运动方 向相平行的直线上 ，要确定 B面这样-个位置 ，需要用两个定位支承点 ，因为空间的-条直线 的位置 ，只要两点便可 以确定 。因此 ，在铣槽工序 中，为满足加工技术要求 ，讨论工件定位时 ，只需要用五个定位支承点 ，限制工件相应 的五个运动 自由度 ，便可确定工件正确 的加工位置。那么定位支承点是如何限制工件 自由度的下面给予分析。

yAh图 3 用定位支承点约束工件运动自由度的原理对铣槽工序的定位分析工 艺 与 装 备 35此工件在夹具中定位 ，可想象为把工件放在图 3所示的空间直角坐标系中，使夹具底面的支承面与 XOY坐标平面重合 ，同时它要 与铣 床工作 台平面平行。为此 ，在XOY坐标平面上设 置三个支承点 与工件 A面保 持接触 ，限制工件三个自由度：z、x、Y，在 YOZ坐标平面上设置两个支承点与工件 B面保持接触 ，又限制工件两个 自由度 ：x、z，在整个定位过程中共用了五个定位支承点限制 了工件的五个 自由度 ，而仅剩下 Y轴-个移动 自由度没有限制 ，但对于铣槽这道工序 的加工技术要求而言 ，并没有任何影响。

3 分析定位问题的注意点把定位元件转化为相应 的定位支承点 ，来分析工件在空间所限制的自由度时 ，要 注意下面两点 ：(1)定位支承点与工件的定位基准必须始终保持紧贴接触。若两者-脱离，定位支承点就失去了限制工件自由度的作用 ，也就是失去了定位的作用。

(2)自由度被 限制 ，是指工件在此方向上有 确定位置 ，即不考虑外力影响，不要把定 位和夹 紧两个概念混为- 谈，两者更不能互相取代。若认为工件被夹紧后，其位置不能动 ，所有 自由度也就被限制了 ，是完全错误 的。

图 4 定位与夹紧关系图如 图 4所示 ，工件在支承 1和两个 圆柱销 2上定位 ，工件在 x方向上的任-位置都可 以夹紧 ，如 图中的实线和虚线两个位置，这就是说工件在 x方向上的位置不确定 ，因此钻出的孔的位置也不确定(如图中的两个尺寸 A1和A2)。那么要使所钻出的孔在 x方向有-个正确位置，只有在此方向设置-个止推销 2。

4 举例说明定位基本原理图 5所示连杆上 的凶 d 及 A面 、B面都 已加工 完好 ，现要钻大孔 d ，保证两孔中心距为 L±△L，两孔 中心线应通过杆身，且孔 d：须与A面垂直。机械加工时，首先确定定位基准为工件上的凶 d。和 A、B面。根据定位基本原理 ，如图 6所示 ，为保证孔 d 的轴线与 A面垂直 ，须在 XOY坐标平面上布置三个定位支 承点与工件 A面保持接触，限制工件三个自由度z、x、Y；为保证两孔中心距Ij I j 巨Il d- - A d2、 ，， 、图 5 钻连杆大孔简 图L±A L，在与坐标平面 XOY平行的平面上设置两个定位支承点与工件上小孑L d 表面保持接触 ，限制工件两个 自由度x、Y；最后为保证两孔中心线通过杆身 ，在与坐标平面 YOZ平行的平面上设置 -个定位支承点 ，限制工件-个 自由度 ，在此定位 中 ，工件 的六 个 自由度全部被 限制 ，工件在空间有 了正确位置。

日、 11 Inf1 . I： 田 (a)夹具定位简 图 (b)定位分析图 6 钻连杆大头定位分析5 结 论工件定位基本原理归纳为 以下几点 ：(1)定位限制自由度，几点”定位不能机械地理解成几个接触点；(2)工件在夹具中定位 ，可 以归结为在空间直角坐标系中用定位元件限制工件自由度的方法来分析；(3)工件定位时，工件应限制几个 自由度，由工件加工技术条件来确定 ；(4)-般地 ，工件定位所 选定位元件 限制 自由度 的数目充其量不大于 6；(5)定位支承点是抽象的，通过具体定位元件来体现 。