52定位误差的分析与计算.ppt

时间 1次课 1学时 5 2定位误差的分析与计算 授课人 XXX 5 2定位误差的分析与计算 5 2 1产生定位误差的原因5 2 2定位误差的计算方法5 2 3常见定位方式的定位误差计算 5 2定位误差的分析与计算 在前面几部分内容中 我们分别讨论了根据工件的加工要求 确定工件应被限制的自由度 以及选择工件定位基准和根据工件定位面的情况选择合适的定位元件等问题 但还没讨论是否能满足工件加工精度的要求 要解决这一问题 需要进行工件定位误差的分析和计算来判断 如果工件的定位误差不大于工件加工尺寸公差值的1 3 一般认为该定位方案能满足本工序加工精度的要求 5 2 1产生定位误差的原因 定位误差是由于工件在夹具上 或机床上 的定位不准确而引起的加工误差 例如在轴上铣键槽 要保证尺寸H 如图5 15所示 若采用V形块定位 键槽铣刀按尺寸H调整好位置 由于工件外圆直径有公差 使工件中心位置发生变化 造成加工尺寸 发生变化 若不考虑加工过程中产生的其它加工误差 此变化量 即加工误差 是由于工件的定位而引起的 故称为定位误差 用 D表示 5 2 1产生定位误差的原因 图5 16基准不重合引起的定位误差 5 2 1产生定位误差的原因 定位误差 D的来源主要有两个方面 1 基准不重合误差 B2 基准位移误差 Y1 基准不重合误差由于工件的工序基准与定位基准不重合而造成的加工误差称为基准不重合误差 用 B表示 如图5 16所示 工件以底面定位铣台阶面 要求保证尺寸a 工序基准为工件顶面 定位基准为底面 这时刀具的位置按定位面到刀具端面间的距离 调整尺寸 调整 由于一批工件中尺寸b的公差使工件顶面 工序基准 位置在一范围内变动 从而使加工尺寸a产生误差 基准不重合误差等于工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量 5 2 1产生定位误差的原因 图5 15定位误差 5 2 1产生定位误差的原因 2 基准位移误差由于定位副制造不准确 使定位基准在加工尺寸方向上产生位移 导致各个工件的位置不一致而造成的加工误差 称为基准位移误差 用 Y表示 如图5 17所示为在圆柱面上铣键槽 加工尺寸为A和B 图5 17b 是加工示意图 由图5 17可以求出基准位移误差 Y 图5 17基准位移误差 5 2 1产生定位误差的原因 5 2 1产生定位误差的原因 从上式可以看出基准位移误差是由定位副的制造误差造成的 由上面的分析可知 定位误差只产生在按调整法加工一批工件的情况下 用试切法加工时 不存在定位误差 定位误差 包括基准不重合误差和基准位移误差 都与工件的定位方式有关 5 2 2定位误差的计算方法 根据定位误差产生的原因 定位误差应由基准不重合误差 B与基准位移误差 Y组合而成 可表示为 在具体计算时 先分别求出和 然后按公式 5 4 将两项合成 合成的方法如下 1 当 B 0 Y 0时 D Y当 B 0 Y 0时 D B 2 当 B 0 Y 0 且工序基准不在定位基面上时 D B Y 5 2 2定位误差的计算方法 3 当 B 0 Y 0 但工序基准在定位基面上时 D B Y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 号 反之 取 号 这种情况只可能出现在工件以曲面作为定位基准面时 如工件以平面定位 由于一般情况下 Y 0 所以不存在两项误差的合成问题 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 1 工件以平面定位时定位误差的计算工件以平面定位时 由于定位副容易制造得准确 可视 Y 0 若工件以粗基准定位 则工序尺寸的公差值很大 Y 也可视 Y 0 故只计算 B即可 例5 1按图5 18a 所示的定位方案铣工件上的台阶面 试分析和计算工序尺寸 20 0 15 mm的定位误差 并判断这一方案是否可行 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 图5 18工件以平面定位时误差计算 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 解 由于工件以B面为定位基准 而加工尺寸 20 0 15 mm的工序基准为A面 两者不重合 所以存在基准不重合误差 工序基准和定位基准之间的联系尺寸是40 0 14mm 因此基准不重合误差 B 0 28mm 因为工件以平面定位尺寸不考虑定位副的制造误差 即 Y 0 D B 所以由于定位误差大于工序尺寸公差值0 3mm的1 3 该定位方案不能保证加工精度 若将工件转180度 基准重合 D B 0 方案可行 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 2 工件以内孔在心轴 或圆柱销 上定位时定位误差的计算工件以内孔作为定位基准时的定位误差 与工件内孔的制造精度 定位元件的放置形式 定位基面与限位基面的配合性质及工序基准与定位基准是否重合等因素有关 如图5 19所示 工件以内孔在水平放置的心轴上定位 对图5 18b g 所示要保证的工序尺寸而言 采用了同一种定位方案 工件内孔中心线为定位基准 工件内孔圆柱面为定位基准面 定位心轴的外圆柱面为限位基面 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 图5 19工件以内孔定位时定位误差分析 基准位移误差基本上是相同的 Y Dmax Dmin 2 dmax dmin 2 D d2 d1 2但被切削面P的工序基准不同 产生不同的 基准不重合误差 相应的定位误差就不同 5 19图 b 工序基准与定位基准不重合 基准不重合误差等于工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量 即 B d0 2定位误差为 D B Y D d2 d1 d0 2 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 应该注意 心轴水平放置与竖直放置时基准位移误差的计算方法是不一样的 前者因重力作用 工件与心轴的接触为固定边接触 即工件内孔上母线与心轴上母线接触 定位基准的位移方向总是向下 其位移量为Xmin 2 Xmin为孔和心轴之间的最小配合间隙 因此 在加工前 应预先将刀具向下调低Xmin 2 这时最小配合间隙Xmin不影响定位精度 基准位移误差为 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 而当心轴竖直放置时 工件内孔与心轴是任意边接触 即定位基准的位移可在任意方向 因此 工件内孔与心轴之间的最小配合间隙影响了定位精度 基准位移误差为 凡能预知心轴与孔接触方式的定位 都能用式 5 5 或 5 6 计算基准位移误差 当采用弹性可涨心轴为定位元件时 则定位元件与定位基准之间无相对位移 因此基准位移误差为零 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 工件以外圆柱面定位时定位误差的计算工件以外圆定位时 常见的定位元件为各种定位套 支承板和V形块等 定位套定位和支承板定位时误差分析与前述以内孔定位相似 下面分析工件以外圆在V形块上定位时的定位误差 如图5 20所示 工件以外圆柱面在V形块上定位 定位基准为工件中心线 定位基准面为工件外圆柱面 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 图5 20工件以外圆柱面在V形块上定位时定位误差分析 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 当工序基准不同时 基准不重合误差是不一样的 如不考虑V形块的制造误差 由于V形块具有对中性好的特点 因此 工件在垂直于V形块对称面方向上的基准位移误差为零 而在V形块对称面方向上的基准位移误差均为 Y O1O2 CO1 CO2 d 2sin 2 d d 2sin 2 d 2sin 2 1 当工序尺寸为H1时 定位基准和工艺基准重合 故 B 0所以 D Y d 2sin 2 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 2 当工序尺寸为H2时 工序基准为外圆下母线 工序基准与定位基准不重合 故 B d 2因工序基准在定位基准面上 需要分析 B Y应如何合成 当定位基准面的直径由小变大后 工件要在V形块上定位 就需向上移动 定位基准 即工件中心 及工序基准也随之向上移动 因此H2尺寸变小 所以公式 5 4 中符号取 一 号 即 3 当工序尺寸为H3时 同样可知 H3尺寸变大 公式 5 4 中应取 十 号外 故 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 4 工件以一面两孔定位时定位误差的计算工件以一面两孔定位时 基准不重合误差计算与前面介绍的情况相同 即为定位尺寸公差值在工序尺寸方向上的投影 而基准位移误差的计算相对复杂一些 必须注意各定位元件对定位误差的综合影响 基准位移误差包括平面内任意方向移动的基准位移误差和转动的基准位移误差 简称为转角误差 移动的基准位移误差一般取决于第一定位副的最大间隙 转角误差则应考虑最不利的情况 通过几何关系转换计算求得 下面通过实例加以介绍 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 解 连杆盖本工序的加工尺寸较多 陈了四孔的直径和深度外 还有63 0 1mm 20 0 1mm 31 5 0 2mm和10 0 15mm 其中63 0 1mm和20 0 1mm没有定位误差 因为它们的大小主要取决于钻套间的距离 与工件定位无关 而31 5 0 2mm和10 0 15mm均受工件定位的影响 有定位误差 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 图5 21连杆盖工序图 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 1 影响加工尺寸31 5 0 2mm的定位误差由于定位基准和工序基准不重合 定位29 5 0 1mm 所以 0 2mm 由于尺寸31 5 0 2mm的方向与两定位孔连心线平行 此时该方向的位移误差取决于孔与圆柱销间的最大间隙 所以由于工序基准不在定位基面上 所以 5 2 3常见定位方式的定位误差计算 2 影响加工尺寸10 0 15mm的定位误差因为定位基准与工序基准重合 故 B 0 定位基准与限位基准不重合将产生基准位移误差 位移的极限位置有四种情况 两孔两销同侧或另一侧单边接触 见图5 22a 两孔和两销上下错移接触 见图5 22b 后者造成工件相对夹具上两定位销连线发生偏移 产生最大转角误差 此时对加工尺寸10 0 15mm的影响是最大转角误差产生的位移量 它大于两孔和两销同一侧接触的位移量 所以最大转角误差 所产生的基准位移量是定位误差 由图5 22b 可得 5 2 3