浅谈工件在夹具中定位的基本原理

1 概述

　　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，其目的就是要使同一批工件在夹具中占有一致的正确加工位置。

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。一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。

图1刚体在空间具有的六个自由度

　　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。

　　图2是长方形工件上欲铣出一条通槽，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±△h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一个平面的位置；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面这样一个位置，需要用两个定位支承点，因为空间的一条直线的位置，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。

图2待铣槽的工件筒图 

　　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轴一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。

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