1 概述

　　在機(jī)械加工中，為保證加工精度，固定工件，使之占有確定位置以接受加工或檢測的工藝裝備統(tǒng)稱為夾具。夾具在工件定位過程中起著決定的作用，工件就是通過夾具相對機(jī)床、刀具占有正確的加工位置。在夾具設(shè)計(jì)中談到的定位問題就是指工件在夾具中占有正確的加工位置，即工件在夾具中的定位，其目的就是要使同一批工件在夾具中占有一致的正確加工位置。

2 工件定位的基本原理

　　工件定位的實(shí)質(zhì)，就是使工件在夾具中占有某個(gè)確定的正確加工位置，這樣的定位方法，可以轉(zhuǎn)化為在空間直角坐標(biāo)系中決定剛體坐標(biāo)位置的問題來討論。一個(gè)在空間處于自由狀態(tài)的物體，具有六個(gè)自由度，即：沿三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)軸的移動(dòng)自由度，以及繞這三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，如圖1。

圖1剛體在空間具有的六個(gè)自由度

　　在夾具設(shè)計(jì)的定位分析中，用X、Y、Z分別表示沿X軸、Y軸和Z軸的移動(dòng)自由度；用X、Y、Z分別表示沿X軸、Y軸和z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。由此可見，要使工件在夾具中占有確定的位置，等于要在空間直角坐標(biāo)系中確定剛體的六個(gè)坐標(biāo)參數(shù)，即要對這六個(gè)自由度加以必要的約束條件。為便于分析定位問題，引出定位支承點(diǎn)的概念，將具體的定位元件抽象化，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的定位支承點(diǎn)。用這些定位支承點(diǎn)來限制工件的運(yùn)動(dòng)自由度。

　　圖2是長方形工件上欲銑出一條通槽，其尺寸和位置均有要求。為此，選定工件上的A面和B面為定位基準(zhǔn)。要保證槽底面與A面的尺寸h±△h且平行，A面必須放在與銑床工作臺(tái)平面相平行的水平面上，要確定A面的位置，必須用三個(gè)定位支承點(diǎn)，因?yàn)橹灰齻€(gè)點(diǎn)便可確定空間一個(gè)平面的位置；另外，要保證槽的側(cè)面與B面的尺寸a±△a且平行，即要求槽側(cè)面和B面都與銑床工作臺(tái)的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向平行，B面必須位于與工作臺(tái)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向相平行的直線上，要確定B面這樣一個(gè)位置，需要用兩個(gè)定位支承點(diǎn)，因?yàn)榭臻g的一條直線的位置，只要兩點(diǎn)便可以確定。因此，在銑槽工序中，為滿足加工技術(shù)要求，討論工件定位時(shí)，只需要用五個(gè)定位支承點(diǎn)，限制工件相應(yīng)的五個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，便可確定工件正確的加工位置。那么定位支承點(diǎn)是如何限制工件自由度的?下面給予分析。

圖2待銑槽的工件筒圖

　　此工件在夾具中定位，可想象為把工件放在圖3所示的空間直角坐標(biāo)系中，使夾具底面的支承面與XOY坐標(biāo)平面重合，同時(shí)它要與銑床工作臺(tái)平面平行。為此，在XOY坐標(biāo)平面上設(shè)置三個(gè)支承點(diǎn)與工件A面保持接觸，限制工件三個(gè)自由度：Z、X、Y，在YOZ坐標(biāo)平面上設(shè)置兩個(gè)支承點(diǎn)與工件B面保持接觸，又限制工件兩個(gè)自由度：X、Z，在整個(gè)定位過程中共用了五個(gè)定位支承點(diǎn)限制了工件的五個(gè)自由度，而僅剩下Y軸一個(gè)移動(dòng)自由度沒有限制，但對于銑槽這道工序的加工技術(shù)要求而言，并沒有任何影響。

圖3用定位支承點(diǎn)約束工件運(yùn)動(dòng)自由度的原理對銑槽工序的定位分析

3 分析定位問題的注意點(diǎn)　　把定位元件轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的定位支承點(diǎn)，來分析工件在空間所限制的自由度時(shí)，要注意下面兩點(diǎn)：

　　(1)定位支承點(diǎn)與工件的定位基準(zhǔn)必須始終保持緊貼接觸。若兩者一脫離，定位支承點(diǎn)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確定位置，即不考慮外力影響，不要把定位和夾緊兩個(gè)概念混為一談，兩者更不能互相取代。若認(rèn)為工件被夾緊后，其位置不能動(dòng)，所有自由度也就被限制了，是完全錯(cuò)誤的。

　　如圖4所示，工件在支承1和兩個(gè)圓柱銷2上定位，工件在x方向上的任一位置都可以夾緊，如圖中的實(shí)線和虛線兩個(gè)位置，這就是說工件在x方向上的位置不確定，因此鉆出的孔的位置也不確定(如圖中的兩個(gè)尺寸A1和A2)。那么要使所鉆出的孔在x方向有一個(gè)正確位置，只有在此方向設(shè)置一個(gè)止推銷2。

圖4定位與夾緊關(guān)系圖

4 舉例說明定位基本原理

　　圖5所示連桿上的小孔d1及A面、B面都已加工完好，現(xiàn)要鉆大孔d2，保證兩孔中心距為L±△L，兩孔中心線應(yīng)通過桿身，且孔d2須與A面垂直。機(jī)械加工時(shí)，首先確定定位基準(zhǔn)為工件上的小孔 d1和A、B面。根據(jù)定位基本原理，如圖6所示，為保證孔d1的軸線與A面垂直，須在XOY坐標(biāo)平面上布置三個(gè)定位支承點(diǎn)與工件A面保持接觸，限制工件三個(gè)自由度Z、X、Y；為保證兩孔中心距L±△L，在與坐標(biāo)平面XOY平行的平面上設(shè)置兩個(gè)定位支承點(diǎn)與工件上小孔d，表面保持接觸，限制工件兩個(gè)自由度X、Y；最后為保證兩孔中心線通過桿身，在與坐標(biāo)平面YOZ平行的平面上設(shè)置一個(gè)定位支承點(diǎn)，限制工件一個(gè)自由度，在此定位中，工件的六個(gè)自由度全部被限制，工件在空間有了正確位置。

　　工件定位基本原理歸納為以下幾點(diǎn)：　　(1)定位限制自由度，幾“點(diǎn)”定位不能機(jī)械地理解成幾個(gè)接觸點(diǎn)；　　(2)工件在夾具中定位，可以歸結(jié)為在空間直角坐標(biāo)系中用定位元件限制工件自由度的方法來分析；　　(3)工件定位時(shí)，工件應(yīng)限制幾個(gè)自由度，由工件加工技術(shù)條件來確定；　　(4)一般地，工件定位所選定位元件限制自由度的數(shù)目充其量不大于6；　　(5)定位支承點(diǎn)是抽象的，通過具體定位元件來體現(xiàn)。