(整理)工件的定位原理及方法简介

工件以一面两孔定位时，为什么要用一个圆柱销和一个菱形销且菱形销怎么是限制一个自由度？一个零件有六个自由度，平移四向、上下两向、旋转两向。

一销可消除平移四向、旋转一向和向下移动三个自由度，再加一销会产生过定位问题，所以，改用菱形销，只留一个向上的自由度。

自由度有计算公式，点、线接触为高付，面接触为低付。

平面自由度计算公式F=3n-(2p+3q),n为自由构件数目（不含支架），p为低副数，q为高副数目数控机床上工件定位的原理在机械加工过程中为确保加工精度，在数控机床上加工零件时，必须先使工件在机床上占据一个正确的位置，即定位，然后将其夹紧。

这种定位与夹紧的过程称为工件的装夹。

用于装夹工件的工艺装备就是机床夹具。

1 工件定位的基本原理六点定位厦理工件在空问具有六个自由度，即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度因此，要完全确定工件的位置，就必须消除这六个自由度，通常用六个支承点(即定位元件)来限制关键的六个自由度，其中每一个支承点限制相应的一个自由度，在如y平面上，不在同一直线上的三个支承点限制了工件的王、于三个自由度，这个平面称为主基准面；在平面上沿长度方向布置的两个支承点限制了工件的拿两个自由度，这个平面称为导向平面；工件在xoz乎面上，被一个支承点限制了，一个自由度，这个平面称为止动平面。

工件的六个自由度综上所述，若要使工件在央具中获得唯一确定的位置．就需要在夹具上合理设置相当于定位元件的六个支承点．使工件的定位基准与定位元件紧贴接触，即可消除工件的所有六个自由度．这就是工件的六苣定位原理。

工件的六点定位(2)六点定位原理的应用六点定位原理对于任何形状工件的定位都是适用的，如果违背这个原理，工件在央具中的位置就不能完全确定。

然而．用工件六点定位原理进行定位时，必须根据具体加工要求灵活运用．工件形状不同t定位表面不同，定位点的分布情况会各不相同，宗旨是使用最简单的定位方法，使工件在夹具中迅速获得正确的位置。

工件应限自由度的确定①完全定位。

工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的唯一位置，称为完全定位。

②不完全定位。

根据工件加工表面的不同加工要求．定位支承点的数目可以少于六个。

有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，只要确定与加工要求有关的支承点，就可以用较少的定位元件达到定位的要求，这种定位情况称为不完全定位。

不完全定位是允许的，下面举例说明。

在数控机床上工件定位与装夹的重要性五点定位钻削加丁小孔，工件以内孔和一个端面在夹具的心轴和平面上定位，限制工件五个自由度，相当于五个支承点定位。

工件绕心轴的转动；不影响对小孔tD的加工要求。

四点定位铣削加工通槽B，工件以长外圆在夹具的双v形块上定位，限制工件的四个自由度，相当于四个支承点定位。

工件的f、i两个自由度不影响对通槽B的加工要求。

③欠定位。

按照加工要求应该限制的自由度投有被限制的定位称为盆定位。

欠定位是不允许的+斟为欠定位保证不了加工要求。

如铣削零件上的通槽，应该限制三个自由度以保证槽底面与A面的平行度及尺寸两项加工要求；应该限制两个自由度以保证槽侧面与B面的平行度及尺寸30mm±o lmm两项加工要求；自由度不影响通槽加工，可以不限制。

如果没有限制就无法保证；如果莹、或萝没有限制，槽底与A面的平行度就不能保证。

欠定位示例④过定位。

工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。

当过定位导致工件或定位元件变形，髟响加丁精度时。

应该严禁采用。

但当过定位并不影响加工精度，反而对提高加工精度有利时，也可以采用，要具体情况具体分析。

常见的几种过定位示例(3)定位与夹紧的关系定位与夹紧的任务是不同的，两者不能互相取代。

若认为工件被夹紧后，其位置不能动了，所以自由度都已限制了，这种理解是错误的定位与夹紧的关系，工在支承平面1和两个长圆柱销2上定位，工件放在实线和虚线位置都可以被夹紧，但是工件在x方向的位置不能确定，钻出的孔其位置也不确定(出现尺寸A和A)。

只有在x方向设置一个挡销时，才能保证钻出的孔在x方向获得确定的位置。

另一方面，若认为工件在挡销的反方向仍然有移动的可能性，因此位置不确定，这种理解也是错误的。

定位时，必须使工件的定位基准紧贴在夹具的定位元件上，否则不称其为定位，而夹紧是使工件不离开定位元件。

六点定位原理六点定位原理是指工件在空间具有六个自由度，即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度。

因此，要完全确定工件的位置，就必须消除这六个自由度，通常用六个支承点（即定位元件）来限制工件的六个自由度，其中每一个支承点限制相应的一个自由度。

目录六点定位原理的应用工件的定位工件定位的实质避免过定位的措施六点定位原理的应用工件的定位工件定位的实质避免过定位的措施展开六点定位原理的应用六点定位原理对于任何形状工件的定位都是适用的，如果违背这个原理，工件在夹具中的位置就不能完全确定。

然而，用工件六点定位原理进行定位时，必须根据具体加工要求灵活运用，工件形状不同，定位表面不同，定位点的布置情况会各不相同，宗旨是使用最简单的定位方法，使工件在夹具中迅速获得正确的位置。

工件的定位l）完全定位工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一位置，称为完全定位。

2）不完全定位根据工件加工表面的不同加工要求，定位支承点的数目可以少于六个。

有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，这种定位情况称为不完全定位。

不完全定位是允许的，3）欠定位按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。

欠定位是不允许的。

因为欠定位保证不了加工要求。

4）过定位工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。

当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该严禁采用。

但当过定位并不影响加工精度，反而对提高加工精度有利时，也可以采用。

各类钳加工和机加工都会用到。

工件定位的实质工件定位的实质就是使工件在夹具中占据确定的位置，因此工件的定位问题可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。

在空间直角坐标系中，刚体具有六个自由度，即沿X、Y、Z轴移动的三个自由度和绕此三轴旋转的三个自由度。

用六个合理分布的支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中占据正确的位置，称为六点定位法则。

人们在阐述六点定位法则时常以图1所示铣不通槽的例子来加以说明：a1、a2、a3三个点体现主定位面A，限制X、Y方向的旋转自由度和Z方向的移动自由度；a4、a5两个点体现侧面B，限制X方向的移动自由度和Z方向的旋转自由度；a6点体现止推面C，限制Y方向的移动自由度。

这样，工件的六个自由度全部被限制，称为完全定位。

当然，定位只是保证工件在夹具中的位置确定，并不能保证在加工中工件不移动，故还需夹紧。

定位和夹紧是两个不同的概念。

避免过定位的措施1. 提高夹具定位面和工件定位基准面的加工精度是避免过定位的根本方法。

2. 由于夹具加工精度的提高有一定限度，因此采用两种定位方式组合定位时，应以一种定位方式为主，减轻另一种定位方式的干涉，如采用长芯轴和小端面组合或短芯轴和大端面组合，或工件以一面双孔定位时，一个销采用菱形销等。

从本质上说，这也是另一种提高夹具定4 位面精度的方法。

3. 利用工件定位面和夹具定位面之间的间隙和定位元件的弹性变形来补偿误差，减轻干涉。

在分析和判断两种定位方式在误差作用下属于干涉还是过定位时，必须对误差、间隙和弹性变形进行综合计算，同时根据工件的加工精度要求才能作出正确判断。

从广义上讲，只要采用的定位方式能使工件定位准确，并能保证加工精度，则这种定位方式就不属于过定位，就可以使用。

第二节工件定位原理任何一个工件在夹具中未定位前，都可看成为在空间直角坐标系中的自由物体，即都有六个自由度：沿三个坐标轴的移动自由度，和绕三个坐标轴转动的转动自由度。

工件定位的实质就是用定位元件来阻止工件的移动或转动，从而限制工件的自由度。

图9-5 六个自由度物体的六个自由度六点定位原理：图9-6六点定位在机械加工中，要完全确定工件在夹具中的正确位置，必须用六个相应的支承点来限制工件的六个自由度，称为“六点定位原理”。

六点定位原理动态演示一、完全定位工件在夹具中定位，若六个自由度都被限制时，称为完全定位。

图9-2a所示的零件，在加工ΦD孔时要求孔中心线垂直于底面，并保证尺寸A和B。

由此可见，在钻孔工序中，－工件的六个自由度必须被完全限制，才能保证技术要求。

其定位方案如图9－2b所示。

其底面的二个支承板（相当于一个面）可抽象为三个支承点限制三个自由度；左侧面的二个支承钉可抽象为二个支承点限制二个自由度；后面的一个支承钉可抽象为一个支承点限制Y一个－自由度。

这样，工件的六个自由度被这抽象出的六个点完全限制，从而实现工件的完全定位（见图9－7c），在机床工作台或夹具上只要工件紧靠这些支承，位置就被确定。

(a)(b)(c)图9-7 工件钻孔工序定位方案分析a）工序图b）定位方案c）自由度分析图9-3为加工连杆小头孔时的定位方案。

夹具的支承面1相当于三个支承点，限制Z、X、Y 三个自由度，短圆销2相当于二个支承点，限制X、Y两个自由度，挡销3相当于一个支承点，限Z 自由度。

工件定位时，六个自由度被完全限制，也是完全定位。

二、不完全定位不完全定位也称部分定位。

在定位过程中，根据加工要求，没有必要限制工件的全部自由度，这样的定位，称为不完全定位。

例如，在车床上车一轴径，要求保证直径的尺寸精度。

在工件装夹过程中，三爪夹盘眼制四个自由度，而工件沿主轴中心线的移动和转动这两个自由度没有被限制，也没有必要限制，就可保证直径的尺寸精度。

再如，在一个光轴上铣键槽时，因键槽在四周上的位置无任何要求，故绕工件轴线转动的自由度不必限制，只需限制住其余五个自由度即可。

显然上述这两例都是不完全定位。

三、欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有被限制的定位，称为欠定位。

欠定位无法保证加工精度，是绝对不允许存在的。

例如，在图9－2中若去掉xOZ平面上的支承点，则尺寸B的精度就无法保证。

显然这种欠定位是不允许的。

四、过定位过定位也叫重复定位。

它是指几个定位支承点重复限制一个或几个自由度的定位。

工件是否允许过定位存在应根据具体情况而定。

工件以形状精度和位置精度很低的毛坯表面作为定位基准时，往往会引起工件无法安装或工件本身的很大弹性变形，所以不允许出现过定位；而对于采用形位精度很高的表面作为定位基谁时，为了提高工件定位的稳定性和刚度，在一定的条件下是允许采用过定位的，所以不能机械地一概否定过定位。

图9-4a为加工连杆小头孔时的定位方案，由于使用了长圆销，且配合较紧，故限制了工件的X、Y、X、Y 四个自由度，而底面支承板限制了X、Y、Z 三个自由度。