浅析车床工件的装夹与定位
摘要：车床用于加工回转体零件，零件表面都是围绕机床主轴的旋转轴线而成形的，了解工件的夹紧与定位的概念，定位原理及方式对车削加工中减少定位误差具有一定意义。

关键词：工件装夹定位原则定位误差
1、车床工件的装夹与定位
1.1 工件的安装
在机械加工过程中为确保加工精度，首先要将工件装在机床上，并占据一个正确的位置，这就是工件的定位。

工件定位后，为了使其在加工过程中始终保持这一位置，必须把它压紧夹牢，这称为工件的夹紧，从定位到夹紧的整个过程称为对工件的安装。

常用的车床工件安装方法有以下几种：用顶尖安装工件；用三爪卡盘装夹工件；用其它附件安装工件；心轴安装工件等。

安装工件的主要要求是位置准确、装夹牢固。

1.1.1 工件安装的基本原则
在车床上安装工件的原则是要合理地选择定位基准和夹紧方案。

为了提高车削的加工效率，应注意以下几点：一是力求基准统一，以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量；二是尽量减少装夹次数，提高加工表面之间的相互位置精度；三是当零件批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间；四是装夹零件要方便可靠，避免采用占机人工调整的装夹方式，以提高生产效率。

1.2.2 工件的安装方式
工件的安装有一次安装法和多次安装法。

一次安装法是用专用夹具装夹实现的。

多次安装法是在工件的加工中，经常采用的方法。

[1]
1.2 工件的夹紧
车削中为保证工件定位时确定的正确位置，防止工件在切削力、离心力、惯性力或重力等作用下产生位移和振动，必须将工件夹紧。

1.2.1 对工件夹紧的基本要求
夹紧要求有四点：一是工件在夹紧过程中，不能改变工件定位后所占据的正
确位置；二是夹紧力的大小适当，即防止产生大的夹紧变形，也要使得加工振动现象尽可能小；三是操作方便、安全、省力；四是夹紧装置的自动化程度及复杂程度，应与工件的批量大小相适应。

1.2.2 夹具的选择
一般机床夹具都有一个夹紧装置，为保证工件定位时所确定的正确加工位置。

夹紧装置的最终执行件为夹具要。

根据加工的特点对夹具提出了两个基本要求，一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能保证零件与机床坐标系之间的准确尺寸关系。

1.3 定位与夹紧的关系
定位与夹紧的任务是不同的，两者不能互相取代。

定位时，必须使工件的定位基准紧贴在夹具的定位元件上，否则不称其为定位，而夹紧是使工件不离开定位元件。

2、工件的定位
2.1 工件定位的基本原理
一个物体在空间可以有六个独立的运动，即3个平移运动和3个旋转运动，这六个独立的运动称为六个自由度。

见图a。

要完全确定工件的位置，就必须消除这六个自由度，限制这些运动中的几个或全部称为定位。

机械加工时，为使工件被加工表面获得规定的尺寸和精度要求，必须p零件的定位是实现工序要求中位置精度的根本措施，各种工序要求对基准提出的应约束自由度可分为4种类型：(1)约束一个方向的移动自由度；(2)约束一个平面上任意方向的移动自由度；
(3)约束一个转轴的转动自由度；(4)约束一个平面上任意转轴的转动自由度。

这4种约束情况也将刚体的自由度类型分为对应的4种：线平移自由度、面平移自由度、线转动自由度、面转动自由度。

各种工序要求对基准自由度的约束均为这四种约束的一种或几种的组合。

用工件六点定位原理进行定位时，必须根据具体加工要求灵活运用．对加工要p
(3)欠定位。

根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位。

欠定位无法保证加工要求，所以是绝不允许的。

(4)过定位。

夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度的现象。

提高夹具定位面和工件定位基准面的加工精度是避免过定位的根本方法。

但从广义上讲，只要采用的定位方式能使工件定位准确，并能保证加工精度，则这种定位方式就不属于过定位，就可以使用。

3.2 定位方法与定位元件
车床工件定位方法主要有四种：(1)工件以平面定位。

定位元件一般为支承钉、支承板、可调支承、辅助支承；(2)车床工件以外圆定位。

最常见的定位元
件有V形块、半圆弧定位等装置；(3)工件以内孔定位。

在车床车削齿轮、套筒、盘类等零件的外圆时，一般以加工好的孔作为定位基准比较方便；(4)工件以两孔一面定位。

当工件以两个平行的孔与跟其相垂直的平面作为定位基准时可用此法定位，这种定位方法在加工轴承座、箱体零件时经常使用。

3.3 定位基准选择
工件结构的定位，必须要有一个参照物来衡量，确定工件上几何要素（点、线、面）间的位置关系，所依据的另一些点、线、面称为基准，按其功用不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。

3.3.1 定位基准的选择原则
(1)基准重合原则选用设计基准作为定位基准。

可以避免因基准不重合而产生的定位误差；(2)基准统一原则采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面；(3)互为基准原则某个工件上有两个相互位置精度要求很高的表面，采用工件上的这两个表面互相作为定位基准，反复加工另一表面；(4)自为基准原则有时精加工或光整加工工序要求被加工表面的加工余量小而均匀，则应以加工表面本身作为定位基准。

4、定位误差及较少方法
所谓定位误差是指工件在夹具中定位时，由于其被加工表面的设计基准在加工方向上的位置不定性而引起的一项工艺误差，是被测要素在加工方向上的最大变动量。

4.1 安装中误差产生原因
工件安装中的定位误差、夹具误差、安装误差直接影响到机械加工零件的加工精度。

定位误差一般包括基准不重合误差和基准位移误差；夹具误差，因夹具制造、安装、调试的误差最终造成零件加工时工序尺寸发生变化；工件（夹具）安装误差，工件加工时刀具和工件是安装在机床和夹具上，并受到机床和夹具的约束，所以机床、夹具、刀具和工件构成了一个完整系统。

4.2 减少定位误差方法
定位误差指一批工件在夹具中的位置不一致而引起的误差，用△D表示，误差产生的原因分析，基准不重合误差△B与基准位移误差△Y，误差集散公式为：△D=△B+△Y。

减少定位误差一般措施：采用加工面的设计基准作定位基准面；提高夹具的制造、安装精度及刚度、特别是调高夹具的工件定位基准面的制造精度；如若加工面的设计基准与定位基准面不同，应提高加工面的设计基准与定位基准面间的位置测量精度；提高机床基准面和导向面的几何精度。

5、结论
六点定位原理对于任何形状工件的定位都是适用的，而用工件六点定位原理进行定位时，必须根据具体加工要求灵活运用，宗旨是使用最简单的定位方法，使工件在夹具中迅速获得正确的位置。

可见，车削加工中，为保证加工精度，正确的分析工件的装夹与定位是非常关键的，只要我们把理论分析与实践技能有机地结合起来，形成比较完整和系统的知识，真正掌握切削加工技巧的一些要点就能提高零件车削加工的质量。

参考文献
[1]陈萍,谢富珍,胡淑兰.论工件安装与工件加工精度的关系.新余高专学报,第14卷第3期.2009年6月.
[2]吴玉光.基于工序要求的夹具定位方案自动规划方法.杭州电子科技大学机械工程学院机械工程学报,2010年6月第46卷第11期.185—186.。