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

3 分析定位问题的注意点　　把定位元件转化为相应的定位支承点，来分析工件在空间所限制的自由度时，要注意下面两点：

　　(1)定位支承点与工件的定位基准必须始终保持紧贴接触。若两者一脱离，定位支承点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确定位置，即不考虑外力影响，不要把定位和夹紧两个概念混为一谈，两者更不能互相取代。若认为工件被夹紧后，其位置不能动，所有自由度也就被限制了，是完全错误的。

　　如图4所示，工件在支承1和两个圆柱销2上定位，工件在x方向上的任一位置都可以夹紧，如图中的实线和虚线两个位置，这就是说工件在x方向上的位置不确定，因此钻出的孔的位置也不确定(如图中的两个尺寸A1和A2)。那么要使所钻出的孔在x方向有一个正确位置，只有在此方向设置一个止推销2。

图4定位与夹紧关系图

4 举例说明定位基本原理

　　图5所示连杆上的小孔d1及A面、B面都已加工完好，现要钻大孔d2，保证两孔中心距为L±△L，两孔中心线应通过杆身，且孔d2须与A面垂直。机械加工时，首先确定定位基准为工件上的小孔 d1和A、B面。根据定位基本原理，如图6所示，为保证孔d1的轴线与A面垂直，须在XOY坐标平面上布置三个定位支承点与工件A面保持接触，限制工件三个自由度Z、X、Y；为保证两孔中心距L±△L，在与坐标平面XOY平行的平面上设置两个定位支承点与工件上小孔d，表面保持接触，限制工件两个自由度X、Y；最后为保证两孔中心线通过杆身，在与坐标平面YOZ平行的平面上设置一个定位支承点，限制工件一个自由度，在此定位中，工件的六个自由度全部被限制，工件在空间有了正确位置。

　　工件定位基本原理归纳为以下几点：　　(1)定位限制自由度，几“点”定位不能机械地理解成几个接触点；　　(2)工件在夹具中定位，可以归结为在空间直角坐标系中用定位元件限制工件自由度的方法来分析；　　(3)工件定位时，工件应限制几个自由度，由工件加工技术条件来确定；　　(4)一般地，工件定位所选定位元件限制自由度的数目充其量不大于6；　　(5)定位支承点是抽象的，通过具体定位元件来体现。