-工件在夹具上的定位解析

工件的定位与定位基准的选择机械加工中，为了保证工件的位置精度和用调整法获得尺寸精度时，工件相对于机床与刀具必须占有一正确位置，即工件必须定位。

而工件装夹定位的方式有：直接找正、划线找正和用夹具装夹三种方式，下面我们讨论工件在夹具中的定位问题。

工件在夹具中的定位涉与到定位原理、定位误差、夹具上采用的定位元件和工件上选用的定位基准等几方面的问题，有关定位误差的计算和定位元件的选用在夹具设计一章讲授，这里只介绍定位原理和定位基准的选择。

一、定位原理1．六点定则工件在夹具中的定位的目的，是要使同一工序中的所有工件，加工时按加工要求在夹具中占有一致的正确位置(不考虑定位误差的影响)。

怎样才能各个工件按加工要求在夹具中保持一致的正确位置呢?要弄清楚这个问题，我们先来讨论与定位相反的问题，工件放置在夹具中的位置可能有哪些变化?如果消除了这些可能的位置变化，那么工件也就定了位。

任一工件在夹具中未定位前，可以看成空间直角坐标系中的自由物体，它可以沿三个坐标轴平行方向放在任意位置，即具有沿三个坐标轴移动的自由度X，Y，Z；同样，工件沿三个坐标轴转角方向的位置也是可以任意放置的，即具有绕三个坐标轴转动的自由度X，Y，Z。

因此，要使工件在夹具中占有一致的正确位置，就必须限制工件的X，Y，Z；X，Y，Z六个自由度。

图2-16工件的六个自由度为了限制工件的自由度，在夹具中通常用一个支承点限制工件一个自由度，这样用合理布置的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件的位置完全确定，称为“六点定位规则”，简称“六点定则”。

例如用……使用六点定则时，六个支承点的分布必须合理，否则不能有效地限制工件的六个自由度。

在具体的夹具结构中，所谓定位支承是以定位元件来体现的，如上例中长方体的定位以六个支承钉代替六个支承点(图2-17c)，这种形式的六点定位方案比较明显，下面再介绍其他形式工件的定位方案。

2．对定位的两种错误理解我们在研究工件在夹具中的定位时，容易产生两种错误的理解。

不论通用夹具或可调夹具及专用夹具，只要合理利用六点定位规则，它就会更好地被人们所使用。

1.夹具、刀具和工件组成了一个工艺系统。

工件加工面的相互位置精度是由工艺系统间的正确位置关系来保证的。

因此加工前，应首先确定工件在工艺系统中的正确位置，即是工件的定位。

2.工件是由许多点、线、面组成的一个复杂的空间几何体。

当考虑工件在工艺系统中占据一正确位置时，是否将工件上的所有点、线、面都列入考虑范围内呢？显然是不必要的。

在实际加工中，进行工件定位时，只要考虑作为设计基准的点、线、面是否在工艺系统中占有正确的位置。

所以工件定位的本质，是使加工面的设计基准在工艺系统中占据一个正确位置。

3.工件定位时，由于工艺系统在静态下的误差，会使工件加工面的设计基准在工艺系统中的位置发生变化，影响工件加工面与其设计基准的相互位置精度，但只要这个变动值在允许的误差范围以内，即可认定工件在工艺系统中已占据了一个正确的位置，即工件已正确的定位。

本发明涉及一种夹具及其定位方式,夹具它包括夹具基座,固定在所述的夹具基座上的与所述的孔配合的插杆,设置在所述的夹具基座上的用于沿着所述的插杆的延伸方向定位零件的第一支撑座与第二支撑座,且所述的第一支撑座及第二支撑座的定位面能够相对所述的夹具基座升降的设置.该夹具的定位方式为:首先用插杆以及一个支撑座将零件定位,再调整另一个支撑座至该支撑座的定位面与零件相接触.通过两个支撑座的支撑使得零件在加工时不容易由于加工力而引起偏移,能够提高零件的加工精度.一种用于定位对于孔(21)的轴心线与平面(22)具有较高垂直度要求的零件(2)的夹具,其特征在于：它包括夹具基座(10)、固定在所述的夹具基座(10)上的与所述的孔(21)配合的插杆(11)、设置在所述的夹具基座(10)上的用于沿着所述的插杆(11)的延伸方向定位零件(2)的第一支撑座(12)与第二支撑座(13),且所述的第一支撑座(12)及第二支撑座(13)的定位面能够相对所述的夹具基座(10)升降的设置。

工件定位方法
工件定位是在加工过程中进行的一项非常重要的工作，它可以确保工件在加工前后的位置和角度不发生变化，从而保证加工精度和质量。

工件定位方法有很多种，下面列举几种常见的方法：
1.夹紧定位法：通过卡盘、夹具等装置将工件夹紧固定在工作台上，实现工件的定位和固定。

2.磁力定位法：在工件上制造磁场，利用磁力吸附力将工件固定在工作台上，实现工件的定位和固定。

3.夹持定位法：利用弹性杆、挡块等夹具，将工件夹持住，使其在规定的位置上定位，并保持一定的压力。

4.对心定位法：利用中心孔、圆柱体等结构定位，实现工件的对心和定位。

5.插销定位法：在工件和夹具之间插入插销，限位工件在规定位置上。

以上几种工件定位方法各有优缺点，选择合适的工件定位方法要根据加工对象的性质、尺寸和处理要求来确定。

工件定位原理
工件定位原理是指将工件准确地放置在指定的位置上的方法和技术。

在工件加工过程中，正确的定位对于保证加工精度和工艺要求非常重要。

工件定位原理通常包括以下几个方面：
1. 参考面定位原理：通过工件的某个平面与工装、加工平台或其它零件的平面接触，实现工件的定位。

常见的方法有平台定位、基准销定位等。

2. 轮廓线定位原理：根据工件轮廓形状的特征，在工装或工作台上设计相应的定位槽、凸台或孔等结构，使工件与其相配合，实现位置的固定。

3. 嵌入定位原理：通过在工件上开设凸台、凹槽或插销等结构，在工装或工作台上开设相应的孔或槽位，使得工件能够固定在所需的位置。

4. 磁性定位原理：利用磁性力使工件与工装或工作台相吸附，实现工件的定位。

通常使用磁性定位块或电磁定位系统来实现。

5. 弹性定位原理：利用工装或夹具上的弹性元件（如弹簧、橡胶等），通过压紧或扩张力来实现工件的定位。

6. 摩擦定位原理：通过工件与工装或工作台间的摩擦力，实现位置的固定。

常见的方法有斜面摩擦定位、滚柱摩擦定位等。

上述只是工件定位原理中的一部分常见方法，实际应用中还会根据具体的工件形状、加工要求和工艺流程等因素选择适合的定位方式。

通过合理的定位方法，可以提高工件的加工精度和效率，确保产品质量的稳定性。

机械加工中的工装夹具定位设计方法摘要：工装夹具定位设计对机械加工具有重要意义。

基于此，本文首先阐述了工装夹具的作用，分析了机械加工定位基准及其分类，并详细探讨了工装夹具的定位设计。

关键词：机械加工；工装夹具；定位设计机械工件在加工过程中，需精准的测量、精确的定位，才能被加工组装成合格、耐用的工件。

在加工中，应用科学的夹具设计可提高产品质量及生产效率。

工装夹具具有精准的定位功能，能限制工件的自由度，从而保证工件加工面与工装夹具原件的紧密接触，以此加工出更好的机械工件。

机械在加工时，仅依靠人力手工及简单的小工具辅助已不能满足工件的精度要求，而夹装工具能做到此点，其能大幅度提高机械加工精度。

一、工装夹具的作用1、提高制造效率，降低生产成本。

一方面能使工装夹具标准化，即采用通用化、标准化、模块化程度较高的工装夹具，以尽可能缩短加工的准备时间，提高操作效率。

另一方面，可采用液动、气动或气液联合夹紧等装置，提高工作效率。

多工位夹具和可调换夹具等的使用，能较大程度提高工作的效率。

为了提高工作效率，在进行数控铣床工装夹具设计时应注意以下问题。

首先，要尽可能通过一次装夹来实现加工成型，以缩短加工时间，提升工作效率，也有利于提升加工精度。

其次，可通过提高装夹速度来提高工作效率。

通过使用多位、多件夹具加快装夹速度，以缩短加工时间。

最后，通过合理选择刀具尺寸、形状及切削量，提升工作效率。

2、确保质量。

夹具能极大地提高工件的加工精确度，从而保证工件的质量达到更加高水平的标准。

使用夹具固定工件时，能确保工件与刀具、机床间的位置，也能避免因人为因素产生的影响，从而保证同批次工件的加工精度。

受局部热变形和应力的影响，零件会产生较大的变形。

在夹具设计过程中，通过计算提前预留余量，使应力、变形和变形方向得到可靠控制，从而保证零件质量。

二、机械加工定位基准定位基准控制对机械加工影响较大，会影响到各类零件加工进度与大小等，对生产加工技术工艺与夹具结构也会产生较大影响。

零点定位夹具原理零点定位夹具（Zero-point positioning fixture）是一种用于精确定位和固定工件的夹具，其原理是通过机械或气动系统将工件定位在一个固定的参考点上，使得工件能够准确地被加工、测量和装配。

零点定位夹具通常由夹具本体、夹具座、夹具销、夹具顶针和夹具螺栓等部件组成。

其中，夹具本体是夹持工件的主要组成部分，夹具座是用于安装夹具本体的底座，夹具销用于将夹具座与夹具本体连接，夹具顶针用于定位工件，夹具螺栓用于将夹具固定在机床上。

1.初始位置定位：当夹具装配好并安装在机床上时，夹具顶针先定位工件的一侧或两侧。

通过移动夹具顶针，使得工件的引导面与夹具的参考面接触，实现最初的位置定位。

这个过程包括两个步骤：首先是粗定位，通过移动夹具本体和夹具座来将夹具顶针与工件接触；然后进行微调定位，通过微调夹具顶针的位置，使得工件能够在更加精确的位置上定位。

2.夹持工件：在初始位置定位完成后，夹具螺栓用于将夹具固定在机床上，确保夹具的稳定性。

然后，夹具顶针通过向下移动，将工件夹持在夹具本体上。

通过调整夹具顶针的高度和位置，确保工件的准确定位和稳定夹持。

3.加工、测量和装配：一旦工件被夹持在夹具上，它就可以进行各种操作，如加工、测量和装配等。

由于工件已经准确地定位在一个固定的参考点上，工件在夹具上的位置和姿态可以被精确地控制和测量。

4.释放工件：完成对工件的加工、测量和装配后，可以通过将夹具顶针向上移动来释放工件。

此时，工件可以被取下或者继续进行下一步的操作。

总之，零点定位夹具是一种通过机械或气动系统将工件定位在一个固定的参考点上的夹具。

它的工作原理是通过初始位置定位和夹持工件，使得工件能够进行精确的加工、测量和装配。

通过使用零点定位夹具，可以提高生产效率和加工精度，保证产品的一致性和质量。

根据夹具定位元件限制工件自由度的情况，将工件在夹具中的定位分为下列几种定位方式：（1）完全定位工件的六个自由度均被夹具定位元件所限制，使工件在夹具中处于完全确定的位置。

这种定位方式显然是合理的。

图1为几种不同工件的完全定位。

图1 完全定位（2）不完全定位根据工件加工精度要求不需限制的自由度没有被夹具定位元件限制或没有被全部限制的定位。

这种定位虽然没有完全限制工件的六个自由度，但保证加工精度的自由度已全部限制，因此也是合理的定位，在实际夹具定位中普遍存在。

如图2所示为几种不完全定位方式。

图2 不完全定位（3）欠定位根据工件加工精度要求需要限制的自由度没有得到完全限制的定位。

这种定位显然不能保证工件的加工精度要求，在工件加工中是绝对不允许的。

但在夹具设计中，当工件上没有足够精确的定位面时，用定位元件定位就无法可靠保证工件在某方向的准确位置，此时就不能用定位元件限制工件在这些方向的自由度，这些自由度可以采用划线找正的方法加以限制。

（4）过定位定位元件的一组限位面重复限制工件的同一个自由度的定位，这样的定位称为过定位。

过定位可能导致定位干涉或工件装不上定位元件，进而导致工件或定位元件产生变形、定位误差增大，因此在定位设计中应该尽量避免过定位。

但另一方面，过定位可以提高工件的局部刚度和工件定位的稳定性，所以当加工刚性差的工件时，过定位又是非常必要的，在精密加工和装配中也时有应用。

应当指出：过定位的缺点总是存在的，但在某些情况下过定位又是必要的。

在应用过定位时，应该尽量改善过定位的定位情况，以降低过定位的不良影响。

可以从下列几个方面加以考虑：改变定位元件间的装配关系；改变定位元件的形状尺寸；提高过定位定位元件的精度。

不论通用夹具或可调夹具及专用夹具，只要合理利用六点定位规则，它就会更好地被人们所使用。

1.夹具、刀具和工件组成了一个工艺系统。

工件加工面的相互位置精度是由工艺系统间的正确位置关系来保证的。

因此加工前，应首先确定工件在工艺系统中的正确位置，即是工件的定位。

夹具定位工件以平面作为定位基准时常用的定位元件如下述：（一）主要支承主要支承用来限制工件自由度，起定位作用。

1 ．固定支承固定支承由支承钉和支承板两种型式，如图 3-41 所示，在使用过程中它们都是固定不动的。

当工件以粗糙不平的毛坯面定位时，采用球头支承钉图 3-41b ；齿纹头支承钉，如图 3 -41c ，用在工件侧面，以增大磨擦系数，防止工件滑动；当工件以加工过的平面定位时，可采用平头支承钉（如图 3 -41a ）或支承板。

图 3-41d 所示支承板结构简单，制造方便，但孔边切屑不易清除干净，故适用于侧面和顶面定位；图 3-41e 所示支承板便于清除切屑，适用于底面定位。

需要经常更换的支承钉应加衬套，如图 3-42 所示。

支承钉、支承板均已标准化，其公差配合、材料、热处理等可查国家标准《机床夹具零件及部件》。

一般支承钉与夹具体孔的配合可取 H7/n6 或H7/r6 。

如用衬套则支承钉与衬套内孔的配合可取H7/js6 。

当要求几个支承钉或支承板装配后等高时，可采用装配后一次磨削法，以保证它们的工作面在同一平面内。

工件以平面定位时，除了采用上面介绍的标准支承钉和支承板，也可根据工件定位平面的不同形状设计相应的支承板。

2 ．可调支承在工件定位过程中，支承钉的高度需调整时，应采用图 3-43 所示可调支承。

在图 3 -44a 中，工件为砂型铸件，先以 A 面定位铣 B 面，再以 B 面定位镗双孔。

铣 B 面时若用固定支承，由于定位基面 A 的尺寸和形状误差较大，铣完后的 B 面与两毛坯孔（ 3-44 中的点划线）的距离尺寸 H 1 、 H 2 变化也大，致使镗孔时余量很不均匀，甚至可能使余量不够。

因此图 3-44 中可采用可调支承，定位时适当调整支承钉的高度，便可避免出现上述情况。

对于中小型零件，一般每批调整一次，调整好后，用锁紧螺母拧紧固定，此时其作用与固定支承完全相同。

若工件较大且毛坯精度较低时，也可能每件都要调整。

第一章工件的装夹---本书重点工件的装夹指的是工件的定位和夹紧。

定位的任务是：使同一工序中的一批工件都能在夹具中占据正确的位置。

工件位置的正确与否，用加工要求来衡量夹紧的任务是：使工件在切削力、离心力、惯性力和重力的作用下不离开已经占据的正确位置，以保证机械加工的正常进行。

定位、夹紧装夹在装夹工件----------→夹具-----→机床<------刀具§1.1 工件定位的基本原理一. 六点定则在空间直角坐标系中，工件可以沿X、Y、Z轴有不同的位置，称作工件沿X、Y、Z的位置自由度，用X、Y、Z表示；也可以绕X、Y、Z轴有不同的位置，称作工件绕X、Y和Z轴的角度自由度，用X、Y、Z表示。

用以描述工件位置不确定性的X、Y、Z和X、Y、Z，称为工件的六个自由度。

用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则，称为六点定则。

XOY面中，1，2，3支撑点：Z,X,YYOZ 面中，4，5点：X,ZZOX面中，6点：Y支承点的分布必须合理:工件底面上的三个支承点应放成三角形，三角形的面积越大，定位越稳。

工件侧面上的两个支承点不能垂直放置.注意：(1).定位就不能脱离，始终保持接触(2).不考虑受力，受力后不脱离定位面---夹紧的任务二. 限制工件自由度与加工要求的关系按照加工要求确定工件必须限制的自由度，在夹具设计中是首先要解决的问题。

加工要求-→工件需要限制的自由度<---→定位元件的选择表1-2 满足加工要求必须限制的自由度1.完全定位：工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位。

2.不完全定位：工件被限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位。

在工件定位时，以下几种情况允许不完全定位：l）加工通孔或通槽时，沿贯通钢的位置自由度可不限制。

2）毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴的角度自由度可不限制。

3）加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。