1 概述

　　在機械加工中，為保證加工精度，固定工件，使之占有確定位置以接受加工或檢測的工藝裝備統稱為夾具。夾具在工件定位過程中起著決定的作用，工件就是通過夾具相對機床、刀具占有正確的加工位置。在夾具設計中談到的定位問題就是指工件在夾具中占有正確的加工位置，即工件在夾具中的定位，其目的就是要使同一批工件在夾具中占有一致的正確加工位置。

2 工件定位的基本原理

　　工件定位的實質，就是使工件在夾具中占有某個確定的正確加工位置，這樣的定位方法，可以轉化為在空間直角坐標系中決定剛體坐標位置的問題來討論。一個在空間處于自由狀態的物體，具有六個自由度，即：沿三個互相垂直的坐標軸的移動自由度，以及繞這三個坐標軸的轉動自由度，如圖1。

圖1剛體在空間具有的六個自由度

　　在夾具設計的定位分析中，用X、Y、Z分別表示沿X軸、Y軸和Z軸的移動自由度；用X、Y、Z分別表示沿X軸、Y軸和z軸的轉動自由度。由此可見，要使工件在夾具中占有確定的位置，等于要在空間直角坐標系中確定剛體的六個坐標參數，即要對這六個自由度加以必要的約束條件。為便于分析定位問題，引出定位支承點的概念，將具體的定位元件抽象化，轉化為相應的定位支承點。用這些定位支承點來限制工件的運動自由度。

　　圖2是長方形工件上欲銑出一條通槽，其尺寸和位置均有要求。為此，選定工件上的A面和B面為定位基準。要保證槽底面與A面的尺寸h±△h且平行，A面必須放在與銑床工作臺平面相平行的水平面上，要確定A面的位置，必須用三個定位支承點，因為只要三個點便可確定空間一個平面的位置；另外，要保證槽的側面與B面的尺寸a±△a且平行，即要求槽側面和B面都與銑床工作臺的直線進給運動方向平行，B面必須位于與工作臺進給運動方向相平行的直線上，要確定B面這樣一個位置，需要用兩個定位支承點，因為空間的一條直線的位置，只要兩點便可以確定。因此，在銑槽工序中，為滿足加工技術要求，討論工件定位時，只需要用五個定位支承點，限制工件相應的五個運動自由度，便可確定工件正確的加工位置。那么定位支承點是如何限制工件自由度的?下面給予分析。

圖2待銑槽的工件筒圖

　　此工件在夾具中定位，可想象為把工件放在圖3所示的空間直角坐標系中，使夾具底面的支承面與XOY坐標平面重合，同時它要與銑床工作臺平面平行。為此，在XOY坐標平面上設置三個支承點與工件A面保持接觸，限制工件三個自由度：Z、X、Y，在YOZ坐標平面上設置兩個支承點與工件B面保持接觸，又限制工件兩個自由度：X、Z，在整個定位過程中共用了五個定位支承點限制了工件的五個自由度，而僅剩下Y軸一個移動自由度沒有限制，但對于銑槽這道工序的加工技術要求而言，并沒有任何影響。

圖3用定位支承點約束工件運動自由度的原理對銑槽工序的定位分析

3 分析定位問題的注意點　　把定位元件轉化為相應的定位支承點，來分析工件在空間所限制的自由度時，要注意下面兩點：

　　(1)定位支承點與工件的定位基準必須始終保持緊貼接觸。若兩者一脫離，定位支承點就失去了限制工件自由度的作用，也就是失去了定位的作用。

　　(2)自由度被限制，是指工件在此方向上有確定位置，即不考慮外力影響，不要把定位和夾緊兩個概念混為一談，兩者更不能互相取代。若認為工件被夾緊后，其位置不能動，所有自由度也就被限制了，是完全錯誤的。

　　如圖4所示，工件在支承1和兩個圓柱銷2上定位，工件在x方向上的任一位置都可以夾緊，如圖中的實線和虛線兩個位置，這就是說工件在x方向上的位置不確定，因此鉆出的孔的位置也不確定(如圖中的兩個尺寸A1和A2)。那么要使所鉆出的孔在x方向有一個正確位置，只有在此方向設置一個止推銷2。

圖4定位與夾緊關系圖

4 舉例說明定位基本原理

　　圖5所示連桿上的小孔d1及A面、B面都已加工完好，現要鉆大孔d2，保證兩孔中心距為L±△L，兩孔中心線應通過桿身，且孔d2須與A面垂直。機械加工時，首先確定定位基準為工件上的小孔 d1和A、B面。根據定位基本原理，如圖6所示，為保證孔d1的軸線與A面垂直，須在XOY坐標平面上布置三個定位支承點與工件A面保持接觸，限制工件三個自由度Z、X、Y；為保證兩孔中心距L±△L，在與坐標平面XOY平行的平面上設置兩個定位支承點與工件上小孔d，表面保持接觸，限制工件兩個自由度X、Y；最后為保證兩孔中心線通過桿身，在與坐標平面YOZ平行的平面上設置一個定位支承點，限制工件一個自由度，在此定位中，工件的六個自由度全部被限制，工件在空間有了正確位置。

　　工件定位基本原理歸納為以下幾點：　　(1)定位限制自由度，幾“點”定位不能機械地理解成幾個接觸點；　　(2)工件在夾具中定位，可以歸結為在空間直角坐標系中用定位元件限制工件自由度的方法來分析；　　(3)工件定位時，工件應限制幾個自由度，由工件加工技術條件來確定；　　(4)一般地，工件定位所選定位元件限制自由度的數目充其量不大于6；　　(5)定位支承點是抽象的，通過具體定位元件來體現。