1.六点定位原理

任一刚体，在空间都有六个自由度，即沿直角坐标系x、y、z三轴方向移动的自由度、→、，以及绕三轴转动的自由度、、，如图4-1所示。

设：模具成形件为刚体，在加工时，必须使其在机床上或夹具中完全定位。方法为：限制其在空间的六个自由度，如图4-2所示。即采用相应的定位元件支承其六个固定点，使每个固定点限制成形件的一个自由度，则成形件的六个自由度将完全被限制。从而，此成形件在机床上或夹具中将既不能移动，也不能转动。即此成形件在空间获得了正确定位。所以，限制工件在空间的六个自由度，使之完全定位，即为工件的六点定位原理。

图4-1 工件在空间的自由度

图4-2 工件在空间的六点定位

六点定位原理是进行夹具设计与制造的技术理论基础。

2.工件的完全定位与不完全定位

（1）完全定位及其条件 如图4-2所示，当被加工工件（如模具成形件）在加工时，其在空间的正确定位，将取决于限制自由度的支承点在空间进行合理、正确的布置；支承点在空间的布置，则取决于工件的结构特点和夹具的合理设计。

1）当三个支承点布置在xoy平面上，工件不能沿z轴移动和绕x、y轴转动，限制了三个自由度，即、、。

2）当两个支承点布置在yoz平面上，使工件不能沿x轴移动和绕z轴转动，限制了两个自由度，即、。

3）当一个支承点布置在xoz平面上，使工件不沿y轴移动，限制一个自由度，即。

可见，这样布置六个支承点，不重复地限制了六个自由度，这种状态即称完全定位。如图4-3所示，在凹模上铣槽时，在沿x、y、z三个轴的移动和转动方向上都有尺寸要求，所以加工时，必须限制其六个自由度，实现其完全定位。

（2）工件的不完全定位及其应用 工件在加工时，不一定都需要进行完全定位。例如，当车削或磨削模具导向副的导柱时（见图4-4），导柱应绕x轴自由转动，因此，只需限制导柱的其他五个自由度则可，即采用机床主轴顶尖顶住导柱一端中心孔，就限制了、、三个自由度；尾座顶尖顶住另一端中心孔，以限制、两个自由度。

再如图4-5所示为磨削模块平面的图样。此模块被磁力台吸住，以限制其三个自由度，即、、，则可以进行磨削，以去除模块上平面的少量金属，保持模块的高度H。

图4-3 凹模型腔加工时的完全定位

图4-4 导柱车削加工限制五个自由度

图4-5 模块平面磨削图(www.daowen.com)

以上为两个不完全定位及其应用的实例，图4-4所示为五个支承点的示例，图4-5所示为三个支承点的示例。

3.工件的欠定位与过定位

（1）欠定位 欠定位是指工件在加工时，其定位支承点或其实际定位所限制的自由度数目，比其加工时所必须限制的自由度数目少，或比必须设置的支承点少。就是说，某些应被限制的自由度未被限制，从而导致加工失精。所以，欠定位在实际加工中是不允许的。比如，图4-3、图4-4、图4-5所示工件加工定位实例中缺少任一支承点，或任一个自由度未被限制，则都将使工件加工失精，达不到加工精度要求。

（2）过定位 若工件的某个自由度被限制了两次以上，或几个定位支承点重复限制同一个自由度或几个自由度，这样重复限制工件自由度的现象称为过定位。例如：

1）当精密加工模具导向副带肩导套的外圆及与其垂直的支承面C时，采用图4-6a所示的内孔A面和B面为定位基准面，并分别各自限制、、、四个自由度和、、三个自由度。可见，两个定位基准面限制了导套的七个自由度。其中，有两个自由度被重复限制，即与，则可判定其为过定位。

2）分析与结论。若导套内孔A面和支承面B面加工不精密，将使导套外圆和C面产生加工误差，或产生此两面对A、B两面的位置误差，则这样的过定位是不允许的。

若导套的A面和B面经过精加工，能保证其尺寸精度和两面的垂直度，使在加工时产生的误差在允许的范围内，则被重复限制的与可视为不影响导套的加工精度，反而能增加其刚度。有时还可简化夹具结构。但是，A、B两面总有加工误差，为此，可作图4-6b和图4-6c所示的改进，使避免过定位加工，例如：

图4-6b所示采用短轴定位，仅限制、；则可保证加工表面与B面的位置精度。

图4-6c所示采用长轴与小平面定位，其中小平面定位只限制；则可保证加工表面与内孔的位置精度。

图4-6 导套安装过定位和改进方法

a）长轴，大平面定位 b）短轴，大平面定位 c）长轴，小平面定位

（3）模具零、部件安装的过定位结构 模具结构设计时，常采用过定位结构，例如：

1）冲模的上、下模，或塑料模等成形模的定、动模开、合时的导向，常采用双导柱、三导柱、四导柱进行导向。有时，精密冲模为保证其卸料板的精密导向，还得另加小导柱进行导向。如冲模下模座板上装有导柱，则当装双导柱时，则每根导柱将限制上模的、、、、。装三根、四根导柱时，则可分别限制上模3×5、4×5个自由度。

可见，装有两根、三根、四根导柱的冲模，其每根导柱限制上模自由度数目是相同的，而且是重复的。完全可判定均为过定位导向结构。但是，却未限制z向的自由度，以保证冲模上、下模相对运动时进行精密导向。

根据模具结构设计要求，在进行零、部件安装定位时，常见的过定位结构很多，见表4_-1。

2）模具，特别是其中的成形件、导向件是在承受多个方向的拉、压、挤和冲击力反复作用下进行工作。如冲压加工时，其上、下模开、合次数为200～1800次/分；塑料注射模在进行注射加工时，其开、合次数20～30次/h。因此，保证互相连接的零件不松动、不位移、不变形，保证成形件、导向件等工作零件的位置精度和配合精度极为重要。所以，采用过定位结构提高其刚度和工作时的可靠性、安全性，是必要和合理的。

表4-1 模具中常见过定位结构示例

3）模具中相邻零、部件采用过定位结构的必要条件是：提高相关零、部件定位面的配合精度和形状、位置精度。即这些零、部件的定位面必须进行精加工，以使其加工误差达到所允许的范围。