工件的定位

3.1.1工件定位的基本原理
（1）六点定则
工件的自由度——任何一个工件，如 果对其不加任何限制，那么，它在空 间的位置是不确定的，可以向任何方 向移动或转动，工件所具有的这种运 动的可能性。
如果把工件放在空间直角坐标系 中，则工件具有六个自由度。
工件的六个自由度
工件定位的“六点定则”——工件 的定位实质上就是限制工件应该被 限制的自由度。即，若要确定工件 某一坐标方向上的位置，则只需用 一个定位支承点限制工件在该方向 上的自由度，用六个合理布置得定 位支承点限制工件的六个自由度， 就是工件的位置完全确定。
1）以工件平面为定位基准，常用的定位元 件
a）支承钉：一个支承钉相当于一个支承点， 可限制工件一个自由度。 常见的支承钉有 平头支承钉、球头支 承钉和齿纹支承钉。 平头适用于工件以精 基准定位，球头和齿 纹支承钉适用于工件 以粗基准定位，减少 接触面积，以便于粗 基准有稳定的接触。
b）支承板：适用于工件以精基准定 位的场合。工件以大平面与一大支承 板接触定位时，该支承板相当于三个 不在一条直线上的支承点，可限制工 件的三个自由度。一个窄长支承板相 当于两个支承点，可限制工件两个自 由度。工件以一个大平面同时与两个 窄长支承板相接触定位时，这两个窄 长支承板的宽度相对于一个大支承板， 限制工件三个自由度。

图 直接找正法示例 a）磨内孔时工件的找正 b）刨槽时工件的找正
图 划线找正法示例
利用夹具定位法——将工件直接安装在夹 具的定位元件上的方法 特点： ①工件在夹具中的正确定位，是通 过工件上的定位基准面与夹具上的定位元 件相接触而实现的。因此，不再需要找正 便可将工件夹紧。 ②由于夹具预先在机床 上已调整好位置，因此，工件通过夹具相 对于机床也就占有了正确的位置 ③通过夹 具上的对刀装置，保证了工件加工表面相 对于刀具的正确位置。
在空间直角坐标系的xoy面 上布置三个定位支承点1、2、3， 使工件的底面与三点相接触， 则该三点就限制了工件沿z轴移 动、沿x、y轴的旋转运动三个 自由度。同理，在zox面上布置 两个定位支承点4、5与工件侧 面相接触，就可限制工件沿x轴 移动和沿z轴转动的自由度。在 zoy面上布置一个定位支承点与 工件的另一侧面接触，就可限 制工件沿y轴移动的自由度，从 而使得工件的位置完全确定。

工件在夹具中的定位，是由工件的定位 基准与夹具上的定位元件的工作表面相接触 或相配合实现的。
工件的定位，无论是在制定零件的加工 工艺时，还是在设计夹具时，都是一个非常 重要的问题，它涉及到如何根据工件的加工 技术要求并按照工件定位的基本原理，分析、 研究和确定应限制工件的哪些自由度，应如 何选择工件的定位基准，如何根据定位基准 的情况选择合适的定位元件，以及如何选择 进行定位误差计算，以便采取措施控制定位 误差的大小，来满足工件加工技术要求等内 容。
c）可调支承：高度可以调节的支承，一个 可调支承限制工件一个自由度。 主要用于以制造精度不高的毛坯面定位的场 合。
d）自位支承：定位支承点的位置随工件定位 基准位置变化而自动与之适应的定位元件， 称为自位支承。 自位支承一般只起一个定位 支承点的作用。
球面三点式自位支承
杠杆两点式自位支承
2）工件以内孔为定位基准，常见的定位元件有： a）定位销：是轴向尺寸较短的圆柱形定位元件， 可限制工件两个自由度。 其工作表面直径基本尺寸与相应的工件定位孔 的基本尺寸相同，其精度按照工件加工精度和 定位基准面的精度和工件装卸的方便，按g5、 g6、f6、f7制造。
d）圆锥套 下图所示为通用的外拨顶尖。工件以圆柱面的端 部在外拨顶尖的锥孔中定位，限制工件的三个移 动自由度。锥孔内有齿纹，可带动工件旋转。圆 锥套不能单独使用，应和其它定位元件共同配合 使用。
4）工件以一面两孔定位 在加工箱体、杠杆、 盖板和支架等零件时， 工件常以两个轴线互相 平行的孔及与两孔轴线 相垂直的大平面作为定 位基准。 工件以一面两孔定 位时，如不采用一个圆 柱销和一菱形销，而采 用两个圆柱销，则由于 两个圆柱销均限制工件 两个相同的自由度，会 造成工件在两孔中心连 线方向出现过定位。
欠定位现象是不被允许出现的，因为其不能 保证工件的加工技术要求。
3.1.2定位方式及定位元件
工件上的定位基准面与相应的定位 元件的工作表面合称为定位副。 （1）常见的定位方式及定位元件 工 工件以表面作为定位基准
件 的 工件以内孔作为定位基准 定 位 工件以外圆作为定位基准 方 式 工件以一面两孔为定位基准
b）定位套 为了限制工件的轴向移动自由度，定位套常 与其端面配合使用。定位套结构简单、易 于制造，但定心精度不高，只适用于工件 以精基准定位。且便于工件的装入，在定 位套孔口端应有15度或30度的倒角或圆角。
图 工件以圆孔定位的定位套
c）半圆套 如图所示为两种半圆套定位装置，其下面的半 圆套起到定位作用，上面的半圆套部分起加紧 作用。半圆套定位装置主要适用于大型轴类工 件及以轴向进行装卸不方便的工件。
5）辅助支承 工件在定位时，不限制工件自由度、用于辅 助定位的支承称为辅助支承。生产中，由于 工件形状以及夹紧力、切削力、工件重力等 原因可能使工件在定位后产生变形或定位不 稳时，常需要设置辅助支承。
a）螺旋式辅助支承：结构简单，效率低。 结构形式类似于可调支承，但不需要锁紧 螺母，不限制工件的自由度。 b）自位式辅助支承
c）推引式辅助支承
图
辅助支承
（2）对定位元件的基本要求 1）足够的精度 2）耐磨性好 3）足够的强度和刚度 4）工艺性好
（1）由于工件结构特点，不必限制所有 不定度
（2）由于加工精度要求，不必限制所有 不定度
两个获两个以上的定位 过定位 支承点同时限制工件的 同一个自由度的定位形 （1）当以形、位精度较低的毛坯面定位时， 式。超定位或重定位。
不允许重复定位。
（2）为提高定位稳定性和刚度，以加工过的 表面定位时，可以出现重复定位。
圆锥销定位 (左) 粗基准定位 (右) 精基准定位
3）工件以外圆为定位基准，常用的定位元件 有： a）v形架：工件以外圆为定位基准时，最 常用的定位元件是v形架。
V形架特点：
最大的优点是对中性好，可使一批 工件的定位基准轴线对中在v形架两斜 面的对称平面上，而不受定位基准面直 径误差的影响，装夹方便。不论定为基 准面是否经过加工，是完整的圆柱表面 还是局部的圆弧面，都可采用v形架定 位。其结构参数都已经标准化。
注意：
在布置支承点时，底面上的三个支 承点不能在同一条直线上，且三个 支承点形成的三角形面积越大越好。 侧面上的两个支承点形成的连线不 能垂直于三点所形成的平面，且两 点之间的距离越远越好。
“六点定则”可用于任何形状、任何 类型的工件，具有普遍性。根据它来 限制工件自由度时，有时我们能够分 清哪个支承点限制了工件的哪个自由 度，但是有时我们分不清、也没必要 分清究竟哪个支承点限制了工件的哪 个自由度。重要的是，我们必须清楚： 不在一条直线上的三个支承点，可以 限制工件的三个自由度。工件具体定 位时，并不是用支承点，而是用各种 不同形状的定位元件，不同元件限制 工件的自由度数是不一样的。
(a) D＞3～10
(b) D＞10～18
(c) D＞18
(d) 带套可换定位销
当工件以孔和端面组合定位时，常采用带台 肩的定位销与支承板等定位元件组合使用。 b）定位心轴：心轴结构形式在很多厂中有 自己的厂标，供设计时选用。
(a)间隙配合心轴
(b)过盈配合心轴
(c)花键心轴
各定位心轴的特点： 间隙配合心轴定位，工件装卸比较方 便，但是定心精度不高。采用间隙配合心轴 时，工件常以内孔和端面联合定位。 过盈配合心轴由引导部分、工作部分 以及与传动装置相联系的传动部分组成。这 种心轴制造简单、定心精度高，无须另设夹 紧装置，但装卸工件不便，易损坏工件定位 孔。多用于定心精度要求高的精加工场合。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
支承点限制工件的六个 完全定位 自由度，使工件位置完 全确定的定位形式。 当工件在x、y、z三个坐标方向上都有尺寸
（2）工件的定位形式 用六个合理布置的定位
或位置精度要求时。
图 连杆钻孔定位方案
不完全定位
此时可能有两种情况：
工件被限制的自由度数少 于六个，但能够满足加 工技术要求的定位形式。
当以两个或两个以上的组合表面定位时， 重复定位可能造成不良后果。 为减少重复定位造成的加工误差，可采 取如下措施： （1）改变定位元件结构 （2）撤消重复定位的定位元件（3）提 高工件定位基准之间、定位元件定位面 之间的位置精度
（3）欠定位现象
根据加工技术要求应 限制的自由度没有被 限制的现象。
花键心轴，用于以花键孔定位的工件。 设计花键心轴时，应根据工件不同定心方式 来确定定位心轴的结构。
为了保证工件的同轴度要求，在设计定 位心轴时，夹具总图上应标注心轴各外圆柱 面之间，外圆柱面与顶尖孔之间或与锥柄之 间的相互位置精度要求。 c）圆锥销 由于工件用圆锥销定位易倾斜，故多 成对使用或与其它定位元件配合使用。
6-2工件的定位
3.1工件的定位
工件的定位——在加工之前，使工 件在机床或夹具上占据某一正确的 位置的过程。 夹紧——工件定位后用一定的装置 将其固定，使其在加工过程中保持 定位位置不变的操作。 装夹——工件定位、夹紧的过程的 合称。
工件定位的方法：
直接找正定位法——在机床上利用划针或 百分表等测量工具（仪表）直接找正工件 位置的方法。 特点：生产率低，精度取决于工人的技术 水平和测量工具的精度 划线找正法——先根据工序简图在工件上 划出中心线、对称线和加工表面的加工位 置线等，然后在机床上按划好的线找正工 件位置的方法。 特点：费时，又需要技术高的划线工