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加工中定位误差的准确分析方法.pdf

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加工中定位误差的准确分析方法.pdf

2008年第12期总第35卷机械制造技术71加工中定位误差的准确分析方法黄堂芳鄂东职业技术学院,湖北黄冈438000摘要定位误差是机械加工误差中的一个重要的部分,很多教科书都对其做了详细的分析,但由于不结合实际,不了解工件的定位方式,不了解工件上的定位基准,进行定位误差分析时,一般对工件的定位及夹紧情况,工件的加工过程不十分重视,特别是对机床成形运动不重视,这势必对定位误差分析的结果带来片面性。本文主要从加工实际对定位误差作一些分析研究。首先要了解工件的定位方式,再找出工件上的定位基准,然后再判断定位基准与工序基准是否重合,从而对定位误差进行准确的分析。研究结果认为,要正确分析定位误差,首先要准确掌握与定位误差相关的基本概念,明确工件的装夹方法,加工过程,才能正确把握和理解定位误差的含义,这样,分析定位误差问题时就不会出现偏差。关键词定位误差;工件装夹;误差分析;工序基准中图分类号TH161.24文献标识码A文章编号10060316200812007103POSITIONERROR’SCORRECTANALYSISMETHODSAMONGPROCESSINGHUANGTANGFANGMECHANICALENGINEERINGDEPARTMENTOFEDONGTECHNICALCOLLEGE。HUANGGANG438000,CHINAABSTRACTPOSITIONERRORISANIMPORTANTPARTOFMECHANICALPROCESSINGERRORS,MANYTEXTBOOKSHAVEPARTICULARANALYSISONIT,BUTTHERESULTISALWAYSUNILATERAL,THEREASONSAREASBELOWOUTOFFACT;DON’TKNOWHOWTOHOLDTHEWORKPIECES;NOTCLEARABOUTTHESTANDARDOFHOLDINGTHEWORKPIECES;DON’TTHINKMUCHOFWORKPIECE’SORIENTATION,CLAMPINGSITUATIONANDWORKPIECESPROCESSINGWHENANALYZINGPOSITIONERROR.THISARTICLEMAKESOMEANALYSISANDRESEARCHBASEDONPRACTICALPROCESSING.FIRSTLYSHOULDKNOWHOWTOPOSITIONTHEWORKPIECES,SECONDLYFINDTHEPOSITIONSTANDARDONTHEWORKPIECES,THIRDLYESTIMATEIFPOSITIONSTANDARDANDBENCHMARKOFWORKINGPROCEDUREARESUPERPOSITION,THENWECALLHAVEEXACTLYANALYSISONPOSITIONERROR.ANDTHERESULTSHOWS,INORDERTOCORRECTLYANALYZEPOSITIONERROR,FIRSTLYWEMUSTWELLMASTERSOMEBASICCONCEPTSWHICHARERELATEDTOPOSITIONERROR、KNOWCLEARLYABOUTTHEMETHODOFHOWTOHOLDTHEWORKPIECETIGHTLYANDPROCESSOFMACHINING,THENWECANLEARNANDUNDERSTANDTHEMEANINGOFPOSITIONERRORCORRECTLY,THISWAYCANEXACTLYANALYSISTHEPROBLEMOFPOSITIONERROR.KEYWORDSPOSITIONERROR;WORPIECEATTIRECLAMPS;ERRORANALYSIS;WORKINGPROCEDURESTANDARD定位误差是指一批工件采用调整法加工时在夹具中因定位不正确而引起的尺寸或位置的最大变动量,其实质就是工序基准的最大变动量,因此要正确计算定位误差,必须找到工序基准,而工序基准的变动又与定位基准,定位副制造精度及配合间隙等有关。1相关基本概念及要点1.1基准的概念要点基准就是确定的工件上的某些点、线、面的位置所依据的那些点、线、面。概念中的要点是“某些点、线、面”与概念中的“那些点、线、面”都是同一工件上的,特别是定位基准这一概念,很容易将“那些点、线、面”误认为是夹具中定位元件上的“点、线、面”也就是说,不管是设计基准还是工艺基准工序基准、定位基准、装配基准、测量基准,其依据的“那些点、线、面、”都是工件上的。所以,判断定位基准与工序基准是否重合,首先要了解工件的定位方式,再找出工件上的定位基准。然后再判断是否重合。如图1所示,从定位方式可以看出工件上的F面是加工表面的定位基准面,而不是定位元件表面;图2所示,从定位方式收稿日期20080607作者简介黄堂芳1957一,男,湖北省黄梅人,鄂东职业技术学院机械系副主任,副教授,主要研究方向为数控加工技术与编程。72机械制造技术2008年第12期总第35卷上看,铣削方槽时,工件的内孔轴心线是定位基准,而不是心轴的轴心线。加工表面工件定位元件表面件图1面定位图图2心轴定位图1.2设计基准与工序基准的准确理解工件零件精度一般需要多道工序的加工才能完成,特别是精度要求高的零件更是如此。工序基准就是工序图上用来确定本工序的加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准。而设计基准则是零件图上用于标注尺寸,确定形状、位置所采用的基准。加工时如果采用基准重合原则定位,则最后一道工序的工序基准也就是设计基准。如图1所示,如果尺寸B是零件加工后最后的尺寸,则F面为设计基准;如果尺寸不是零件最后的尺寸,则F面为工序基准。2定位误差分析2.1装夹及加工过程分析我们进行定位误差分析时,一般对工件的定位及夹紧晴况,工件的加工过程不十分重视,特别是对机床成形运动不重视,这势必对定位误差分析的结果带来片面性。在定位误差分析前,先要分析工件在加工尺寸方向上的定位及夹紧情况,夹具在机床上的安装情况,然后分析影响工序尺寸工序基准变动的因素。下面以图2所示方槽的加工为例,结合定位误差相关的基本概念及装夹加工过程来分析定位误差产生的原因。图2所示工件需在圆柱表面加工槽,其工序尺寸为,工件以内孔定位,其相应的定位元件为心轴,而心轴又可以采用如图3和图4的两种装夹方式,图3是将工件固定在心轴上,再将心轴装在夹具中分度头,顶尖座,图4是工件固定在心轴上,再将心轴固定在夹具中两V型铁。两种装夹方式,定位误差是不同的。夹具在铣床上面定位并对好刀后调整法,刀具相对于夹具的运动轨迹是不变的,也就是说,在工艺系统中工件的加工表面刀具运动的轨迹是不变的,而影响工序尺寸的工序基准是变动的,工序基准的最大变动量也就是定位误差;对于图2所示的槽来说,槽底面刀具运动的轨迹平面是不变的,变化的是定位基准工件孔的中心轴线。孔的中心轴线定位基准的位置的变动与定位心轴的配合间隙,定位心轴的位置都有影响,如果定位.,基准与工序基准不重合,还会受到两基准之间尺寸公差的影响。工作台分度头工件铣刀锁紧螺母顶针座图3分度头装夹图铣刀心轴V型铁工作台图4V型铁装夹图2.2定位误差计算从上面分析可以看出,定位误差是由基准不重合误差及基准位移误差两部分组成的,定位误差计算公式为ADAA61式中为基准不重合误差;为基准位移误差。当工序基准不在定位基面上时,按式1计算。当工序基准在定位基面上时,若基准位移和基准不重合引起的加工尺寸变化方向相同时,取“”,相反时,取“一”。下转第75页2008年第12期总第35卷机械制造技术75惯性飞出伤及头部的;工件装夹完后,手未及时拿开就启动车床,手随扳手和卡盘正转砸向车床导轨致使手指骨折的;手抓扳手随卡盘反转,身体一起扑上的险隋发生的。至于扳手被打断,车床导轨被损坏的情况更是屡见不鲜。应该把此装置作为整体车床的一部分协调配置,才能杜绝安全事故的发生。主轴电机电源开关主轴电机控制电路正转I反转图4车床主电机启停控制与本装置连接电器原理我们在用于工程训练实习的20多台各种型号如C,6161B、CDS6132等的普通车床上安装了车床主轴启停与工件装夹联锁控制装置,见图5。将其布置在有利于操作的部位,工作效率不受影响,不干涉车床的操作和维修。通过数月时间的连续使用,因此而发生的事故降至为零,成功实现了对人身和设备的有效保护。固图5使用中的联锁控制装置3结束语有了车床主轴启停与工件装夹联锁控制装置,在投资很小的情况下,消除了因扳手引发的安全隐患,排除了操作者在这方面的后顾之优。该装置主要特点有结构简单,重量轻,耐切屑、油污、振动等干扰,能承受较大的冲击力,更换方便,安全、可靠、耐用。本装置适用于各类学校、培训机构、厂矿和有类似安全隐患的机械设备。经过市场调查,我们认为车床主轴启停与工件装夹联锁控制装置具有较大的市场潜力,较好的经济效益和社会效益。参考文献1】黄盛连,等.机床电器M.成都成都机床电器研究所编辑出版社,199743.44.『21杜晓林等.重庆工业高等专科学校学报20051上接第72页图2四种工序尺寸定位误差的计算见表1采用图3所示装夹方式加工。表1图2四种工序尺寸定位误差的计算表中为内孔尺寸D的公差;TD为心轴的尺寸D公差;L为工件外园尺寸的公差;D为工件孔D的最大尺寸;DMI为心轴D的最小尺寸。此表中没有考虑外园与内孔的同轴度误差。此表中的定位误差是基于正常装夹产生的误差,也就是孔与心轴任意边接触的情况产生的误差。工序尺寸A与工序尺寸的工序基准都在定位基面上,前者基准位移与基准不重合引起的加工尺寸方向的变化相反,取“.”,后者引起的变化相同取“”。如果采用图4装夹方式加工,表中产生的定位误差应加上相应的心轴定位误差。3结论要正确分析定位误差,首先要准确掌握与定位误差相关的基本概念,明确工件的装夹方法,加工过程,才能正确把握和理解定位误差的含义,分析定位误差问题时就不会出现偏差。参考文献1李华,主编.机械制造技术【M.北京高等教育出版社,2005.2孙健,主编.机械制造工艺学M.北京机械工业出版社,19863黄鹤汀,吴善元,主编.机械制造技术M.机械工业出版社,19974王先奎,主编.机械制造工艺学M.北京机械工业出版社,1995

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