工件定位的方法与技巧

机械加工时，为使工件的被加工表面获得规定的尺寸及位置精度要求，必须使工件在机床上或夹具中占有一个正确的位置，这个过程称为定位。

1.定位与定位基准

工件上用于定位的表面即确定工件位置的依据，称为定位基准。以轴心线（中心要素）为定位基准时，一般以轴的中心孔为基准定位，也可以用内、外圆柱（或圆锥）面作为间接定位基准；以平面定位时，与定位元件相接触的平面就是定位基准。

2.工件定位的方法

根据定位的特点不同，工件在机床上定位一般有三种方式：直接找正法、划线找正法和采用夹具定位。

1）直接找正法

工件定位时，用量具或量仪直接找正工件上某一表面，使工件处于正确的位置，称为直接找正法。在这种装夹方式中，被找正的表面就是工件的定位基准。如图1-9所示的套筒零件，为了保证磨孔时的加工余量均匀，先将套筒预夹在四爪单动卡盘中，用划针或百分表找正内孔表面，使其轴线与机床回转中心同轴，然后夹紧工件。此时定位基准就是内孔而不是支承表面外圆。

图1-9　直接找正装夹

直接找正法的定位精度与所用量具的精度和操作者的技术水平有关，找正所需的时间长，结果也不稳定，只适用于单件、小批生产。但是当工件加工要求特别高，而又没有专门的高精度设备或装备时，可以采用这种方式。此时必须由技术熟练的工人使用高精度的量具仔细地操作。

2）划线找正法

划线找正法是先按加工表面的要求在工件上划线，加工时在机床上按线找正以获得工件的正确位置。此法受到划线精度的限制，定位精度比较低，多用于批量较小、毛坯精度较低以及大型零件的粗加工中。

3）采用夹具定位

机床夹具是指在机械加工工艺过程中用以装夹工件的机床附加装置。使用夹具定位时，工件在夹具中迅速而正确地定位与夹紧，无须找正就能保证工件与机床、刀具间的正确位置。这种方式生产率高、定位精度好，广泛用于成批生产和单件、小批生产的关键工序中。

3.六点定位原理

任何一个工件，在其位置没有确定前，均有6个自由度，即沿空间坐标轴x、y、z三个方向移动和绕此三坐标轴转动。如图1-10所示，将未定位工件（双点划线所示长方体）放在空间直角坐标系中，工件可以沿x、y、z轴的直线方向有不同的位置，称作工件沿x、y、z轴的位置自由度，用表示；也可以绕x、y、z轴旋转方向有不同的位置，称作工件绕x、y、z轴的角度自由度，用表示。用以描述工件位置不确定性的和，称为工件的6个自由度。

图1-10　未定位工件的6个自由度

工件定位的实质是限制对加工有不良影响的自由度。设空间有一固定点，工件的底面与该点保持接触，那么沿z轴的位置自由度便被限制了。如果按图1-11所示设置6个固定点，工件的三个面分别与这些点保持接触，工件的6个自由度便都被限制了。这些用来限制工件自由度的固定点称为定位支承点，简称支承点。工件定位时，用合理分布的6个支承点与工件的定位基准相接触来限制工件6个自由度，使工件的位置完全确定，称为“六点定位规则”。

图1-11　长方体工件定位时支承点的分布

支承点的分布必须合理，否则6个支承点限制不了工件的6个自由度，或不能有效地限制工件的6个自由度。例如，图1-11中工件底面上的支承点1、2和3限制了，该3个支承点应放成三角形，三角形的面积越大，定位越可靠。工件侧面上的支承点4和5限制，支承点4和5的连线不能垂直于平面xOy，否则工件绕z轴的角度自由度便不能被限制。支承点6限制自由度。

4.定位方式(www.xing528.com)

1）完全定位

工件实际需要限制的自由度数取决于工件的加工要求。工件的6个自由度全部被限制的定位方式称为完全定位，此时工件在夹具中的位置是唯一的，如图1-12所示。

图1-12　工件的完全定位

2）不完全定位

根据加工要求，并不需要限制工件全部6个自由度的定位称为不完全定位。如图1-13所示的通槽，工件沿y轴方向的移动并不影响通槽的加工要求，此时只需限制工件的5个自由度就可满足加工要求。这种情况在生产中应用很多，如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制3个自由度，又如用三爪卡盘装夹工件车外圆，沿工件轴线方向的移动和转动不需要限制，只需要限制4个自由度。

3）欠定位

按照加工要求应限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。在满足加工要求的前提下，采用不完全定位是允许的，但是欠定位是绝不允许的。如图1-14所示，工件上铣槽时，若y轴方向自由度不被限制，则键槽沿工件轴线方向的尺寸A就无法保证。

图1-13　工件的不完全定位

图1-14　工件的欠定位

4）重复定位

工件上某一个自由度或某几个自由度被重复限制的定位称为重复定位。如图1-15所示，加工连杆大孔时在夹具中定位的情况，连杆以定位销2、支承板1及挡销3进行定位，其中定位销限制了4个自由度，支承板限制了3个自由度，挡销3限制了1个自由度，其中被重复限定了。由于工件的端面和小头孔不可能绝对垂直，定位销2也不可能和支承板l绝对垂直，这样在夹紧工件时夹具的定位元件就可能产生变形，影响工件加工精度。因此为减少或消除重复定位造成的不良后果可采取以下措施：提高工件和夹具有关表面的位置精度；改变定位装置结构等。

图1-15　工件的重复定位

1—支承板；2—定位销；3—挡销

表1-9列出了一些常见定位方式所能限制的自由度。

表1-9　常见定位方式所能限制的自由度

续表