六点定位法则的正确理解与应用

六点定位原理

图3-4 工件的六个自由度

图3-5 长方体形工件的定位

一、六点定位原则

一个尚未定位的工件，其位置是不确定的。如图 3-29 所示，将未定位的的工件（长方体）放在空间直角坐标系中，长方体可以沿 X 、 Y 、 Z 轴移动有不同的位置，也可以绕 X 、 Y 、 X 轴转动有不同的位置，分别用、、和、、表示。

用以描述工件位置不确定性的、、、、、合称为工件的六个自由度。其中、、称为工件沿 X 、 Y 、 Z 轴的移动自由度，、、称为工件绕 X 、 Y 、 Z 轴的转动自由度。

工件要正确定位首先要限制工件的自由度。设空间有一固定点，长方体的底面与该点保持接触，那么长方体沿 Z 轴的移动自由度即被限制了。如果按图 3-30 所设置六个固定点，长方体的三个面分别与这些点保持接触，长方体的六个自由度均被限制。其中 XOY 平面上的呈三角形分布的三点限制了、、三个自由度； YOZ 平面内的水平放置的两个点，限制了、二个自由度； XOZ 平面内的一点，限制了一个自由度。限制三个或三个以上自由度的称为主要定位基准。

这种用适当分布的六个支承点限制工件六个自由度的原则称为六点定位原则。

支承点的分布必须适当，否则六个支承点限制不了工件的六个自由度。例图 3-30 中XOY 平面内的三点不应在一直线上，同理， YOZ 平面内的两点不应垂直布置。六点定位原则是工件定位的基本法则，用于实际生产时起支承作用的是有一定形状的几何体，这些用于限制工件自由度的几何体即为定位元件。表 3-10 为常用定位元件能限制的工件自由度。

二、由工件加工要求确定工件应限制的自由度数

工件定位时，影响加工精度要求的自由度必须限制；不影响加工精度要求的自由度可以限制也可以不限制，视具体情况而定。

按照工件加工要求确定工件必须限制的自由度是工件定位中应解决的首要问题。

例如图 3-31 所示为加工压板导向槽的示例。由于要求槽深方向的尺寸 A 2 ，故要求限制 Z 方向的移动自由度；由于要求槽底面与 C 面平行，故绕 X 轴的转动自由度和绕 Y 轴的转动自由度要限制；由于要保证槽长 A 1 ，故在 X 方向的移动自由度要限制；由于导向槽要在压板的中心，与长圆孔一致，故在 Y 方向的移动自由度和绕 Z 轴的转动自由度要限制。这样，在加工导向槽时，六个自由度都应限制。这种六个自由度都被限制的定位方式称为完全定位。

图 3-31 的导板如在平面磨床上磨平面，要求保证板厚 B ，同时加工面与底面应平行，这时，根据加工要求只需限制、、三个自由度就可以了。这种根据零件加工要求实际限制的自由度少于六个的定位方法称为不完全定位。

如工件在某工序加工时，根据零件加工要求应限制的自由度而未被限制的定位方法称为欠定位。欠定位在零件加工中是不允许出现的。

如果某一个自由度同时由多于一个的定位元件来限制，这种定位方式称为过定位或重复定位。如图 3-32 所示为一个零件在自由度上有左右两个支承点限制，这就产生了过定位。

（三）完全定位和不完全定位

工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位称为不完全定位。

（四）欠定位和过定位

按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一自由度背二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位。在通常情况下，应尽量避免出现过定位。消除过定位及其干涉一般有两个途径：其一是改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度；其二是提高工件定位基面之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以减少或消除过定位引起的干涉。

常用定位元件

1）支承钉图2-26所示为国家标准规定的三种支承钉，其中A型多用于精基准面的定位，B 型多用于粗基准面的定位，C型则多用于工件的侧面定位。

2）支承板图2-27所示为国家标准规定的两种支承板，其中B型用的较多，A型由于不利于排屑，多用于工件的侧面定位。

3）定位销定位销的构造如图2-28所示。定位销与工件孔配合部分尺寸公差通常按g6或f7确定。圆柱销定位通常限制了工件的两个移动自由度。

当要求孔销配合只在一个方向上限制工件自由度时，可采用菱形销，见图2-29a。有时工件也可用圆锥销定位，见图2-29b，圆锥销定位限制了工件的三个移动自由度。

4）心轴工件在心轴上定位通常限制了除绕自身轴线转动和沿自身轴线移动以外的四个自由度。图2-30a、b所示为刚性心轴，其中a为间隙配合心轴；b为过盈配合心轴。除刚性心轴外，在生产中还经常使用弹性心轴（图2-30c）、液塑心轴、自动定心心轴等。这些心轴在定位同时将工件夹紧，使用很方便。

图2-31所示为小锥度心轴，这类心轴的定位表面带有很小的锥度，一般为K＝1∶1000～1∶5000。工作时，工件楔紧在心轴上，靠孔的微小弹性变形而形成的一段接触长度lk，由此产生的摩擦力带动工件回转，而不需另加夹紧装置。小锥度心轴定心精度高，可达0.005mm～0.0lmm。

5）定位套工件以外圆柱面为基准在夹具中定位主要有两种形式，一种是定心定位，一种是支承定位。定心定位的定位元件主要是套筒（包括锥套）和卡盘。套筒定位长径比较大时，限制工件四个自由度（两个移动，两个转动，见图2-32a）；套筒定位长径比较小时，只限制工件两个自由度（图2-32b）。使用锥套定位时，通常限制工件三个移动自由度（图2-32c）。

工件以外圆表面支承定位时常用的定位元件是V型块。V形块是由两个互成角的平面组成的定位元件。用V形块定位时，对中性好，装卸工件方便，且可用于非完整外圆表面的定位。用V 形块定位也有长短之分，长的V形块可限制工件四个自由度，而短的（窄的）V形块只能限制两个自由度。

V形块的尺寸关系如图2-32所示，V形块夹角有60°、90°、120°三种，其中以90°用得最多。尺寸C和h是加工V形块时所必需的。而最后检验和调整其位置时，则是利用一个直径等于基准面基本尺寸D的量规，放在V形块上，测量其高度H。由图2-33可知：