陈会云

摘 要：本文叙述了工件在定位过程中，工件定位面加工精度较高时，为了提高系统刚性和定位稳定性，我们可以采用过定位来实现这些效果。

关键词：自由度；定位；过定位

1 引言

我们知道，工件在加工前必须首先使它在机床上相对刀具占有正确的加工位置，这就是定位。夹具在工件定位过程中起着决定的作用。

2 过定位的分析

工件定位实质，就是要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座杆系中决定刚体座标位置的问题来说明。从理论力学中可以知道一个在空间处于自由状态的刚体，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三个座标轴转动自由度，习惯上用、、分别表示沿X轴、Y轴和Z轴的移动自由度，用、、分别表示绕X轴、Y轴、Z轴转动自由度。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座标系中确定刚体的六个座标参数；也即是要对、、，、、六个自由度加以必要的约束条件。分析时可将具体的定位元件抽象为相应的定位支承点，用这些定位支承点来限制工件的自由度。定位的方式有四种：1 完全定位、2 不完全定位、3 欠定位、4 过定位，这四种定位只有欠定位不可用，下面我就来说说过定位。一般地说，一个定位支承点只能限制工件一个自由度，因此工件在夹具中定位时所用定位支承点的数目，充其量也决不应多于六个。每个定位支承点所限制的自由度，原则上不允许重复或互相矛盾。如果几个定位支承点重复限制同一个自由度，这种定位现象叫做过定位。出现过定位时，将使工件位置不确定，同时，在夹紧情况下，重复限制同一自由度的定位支承间所产生的矛盾，干涉和冲突必将造成工件或定位元件的变形，其结果将破坏工件定位的要求，严重时影响工件的定位精度，但如果工件定位面加工精度很高时，可以利用过定位来增加系统刚性，提高定位的稳定性。

例如图1，所示的板状零件，用底平面定位时，只能用三个定位支承点。现在若象图2那样在XOY座标平面上设置四个定位支承点则其中必有一个定位支承点是多余和重复的，这样反而使底平面只能和其中任三个定位支承点保持接触（除非底平面高度平整光洁）因为三点决定了一个平面，过多的定位支承点，反而使工件定位不稳，照相机和野外测量仪器的支架都是三脚支架，也正是这个道理。因此，在确定工件在夹具中的定位方案时，一般也不能出現过定位。

3 过定位的可用性

不过在实际生产中，也常常会遇到工件按过定位方式来定位的例子。这就是是说明，过定位并不是一个单凭形式上的分析。便能简单地予以一概否定的问题 ，因而还应具体分析。

1.有一些定位方式，从形式上看似乎是过定位，但实际上并没有过定位，这是因为没有考虑到定位基准面的具体情况来分析定位支承点的数目而造成的。例如图1的板状零件，用三个定位支承点采定位底平面，当然符合定位基本原理，但若改用二条狭长平面，甚至整个平面作定位元件来定位是否会发生过定位呢？假如底平面是毛坯面，则只能用三个支承点定位，否则用其他任何一种都是过定位。假如底平面是加工过平面，用狭长平面仍然很好地接触。假如底平面是精加工的光整平面，用整个大面来支撑定位，也能很好地保证接触，象以上两种情况均可作为三点支撑来分析而无过定位现象。

2、根据过定位对工件安装所造成的后果来分析：在滚齿机（插齿机）上加工齿轮时，常常以工件的孔和一端面作定位基准，而在滚齿（插齿）夹具的心轴和支承凸台上定位见图3，由图可知，工件孔套在长心轴上，限制了四个自由度，、、、。工件又要靠住支承凸台平面，于是又限制三个自由度，、、，这时就有七个支承点，、是被心轴和凸台所限制，这种过定位现象是否被采用，要从过定位所造成的后果来判断。

这种情况似乎是过定位，但是实际上，齿轮坯上作为定位基准用的内孔和端面往往是在一次装夹中一同加工出来的；或者孔先精加工好然而套在精密心轴上加工出端面，定位基准之间保证比较高的位置精度，所以不会发生干涉和冲突，此时只限制五个自由度即、、、，而不发生过定位，只是提高工件在加工中的刚性和稳定性。

4 过定位不可用的情况

例图3中如果孔与端面间的垂直度极差的情况下，工件由心轴保持与其孔相接触，限制四个自由度、、、，工件端面与支承凸台保持一点接触Z，如图4，在不受夹紧力的作用下，虽然工件定位也不稳定，但不产生干涉和冲突，但是工件一旦被夹紧，则工件端面必然与支承凸台平面作面与面接触，这时，表现为工件或夹具定位元件的变形。不论工件还是夹具定位元件发生变形其结果都会破坏工件的定位要求，所以不允许产生这种形式的过定位。

5 结束语

定位应该遵守定位基本原理即六点定位原理，但对过定垃时应作分析，该过定位是否能采用，从而保证工件定位要求.保证加工精度。

参考文献

[1]《机床夹具设计与制作》.中国劳动社会保障出版社

[2]《机床夹具设计手册》.机械工业出版社2014年出版