本实用新型公开了一种小工件膨胀定位夹具，包括膨胀扩孔机构、伸缩气缸以及支撑架，膨胀扩孔机构包括膨胀轴套和扩孔轴，膨胀轴套一体设有固定杆和装夹台，固定杆尾端设有螺纹，与支撑座螺接固定，支撑座两侧与支撑架螺接固连，装夹台前端设有凸台，自中心设有十字型槽孔，扩孔轴前端设有锥型扩孔销，并与膨胀轴套的中心孔轴孔配合滑动，使四段装夹台向外膨胀并夹持定位住沉头孔类小零件，扩孔轴尾端设有螺纹，与连接座螺接固连，该小工件膨胀定位夹具通过设计的轴套型的膨胀扩孔机构，利用气缸控制轴套之间的伸缩滑动，将小工件带有沉头孔的部位与套筒配合自动向外膨胀定位夹紧，还可以用于对小工件的机械抓取并上下料，实用方便。