课题三定位误差的分析与计算ppt课件.ppt

课题三定位误差的分析与计算 知识点 技能点 具备定位误差产生原因分析和计算能力 定位误差及其产生原因常见定位方式的定位误差计算 模块六机床夹具 一 课题分析 在批量生产的条件下 常使用专用夹具装夹工件 专用夹具设计必须考虑工件在夹具中的定位问题 由于定位的原因 使加工时产生的加工误差 你为定位误差 如果定位误差过大将会影响到零件的加工质量 因此分析定位误差产生的原因及计算定位误差是夹具设计的重要手段 是保证加工质量的重要措施 按照加工工艺要求 将工件置于夹具中 使工件在夹紧前相对于机床和刀具就占有一个预定的位置 或者是使同一批工件逐次放置到夹具中时都能占据同一位置 定位基准 在机械加工中用作定位的基准 定位基面 工件定位时 作为定位基准的点和线 往往由某些具体表面体现出来 这种表面称为定位基面 1 工件定位的基本原理 二 相关知识 定位元件的限位基面 一般都经过精加工 所以可认为限位基面就是限位基准 即定位元件的工作平面就是限位基准 一批工件逐个在夹具上定位时 各个工件所占据的位置不完全一致 加工后 各工件的加工尺寸必然大小不一 这种由于工件定位引起的使工序基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量 称为定位误差 用 D表示 在工件的加工中 还会因夹具在制造与安装 工件的夹紧 机床的工作精度 刀具的精度 受力变形 热变形等因素而产生误差 定位误差仅是加工误差的一部分 一般限定定位误差不超过工件加工公差T的1 5 1 3 即 D 1 5 1 3 T 二 定位误差及其产生原因 1 基准不重合误差由于工序基准与定位基准不重合所导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量 称为基准不重合误差 用 B表示2 基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合间隙所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量 称为基准位移误差 用 Y表示3 定位误差 D B Y 1 产生定位误差的原因 图 a 为被加工零件的工序简图 在工件上铣缺口 加工尺寸为A和B 图 b 是加工示意图 2 基准不重合误差 B 从图中可看出 工件以底面和E面定位 调整好尺寸后 在一批工件的加工过程中对刀尺寸C的大小是不变的 加工尺寸A的工序基准是F 定位基准是E 两者不重合 当一批工件逐个在夹具上定位时 A的尺寸受尺寸S s 2的影响 这个误差就是基准不重合误差 基准不重合误差的大小应等于因定位基准与工序基准不重合而造成的加工尺寸的变动范围 即 B Amax Amin Smax Smin s 图 a 所示工序简图 在圆柱面上铣槽 加工尺寸为A和B 图 b 是加工示意图 工件以内孔D在圆柱心轴上定位 O是心轴轴线 C是对刀尺寸 3 基准位移误差 Y 尺寸A的工序基准是内孔轴线 定位基准也是内孔轴线 两者重合 B 0 由于定位副 工件内孔表面与心轴圆柱面 有制造公差和最小配合间隙 使得定位基准 工件内孔轴线 与限位基准 心轴轴线 不能重合 定位基准相对于限位基准下移了一段距离 定位基准的位置变动影响到工序尺寸A的大小 给A造成了误差 这个误差就是基准位移误差 基准位移误差的大小应等于因定位基准与限位基准不重合造成的加工尺寸的变动范围 当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向相同时 基准位移误差等于定位基准的变动范围 即 4 定位误差定位误差由基准位移误差 Y和基准位移误差用 B两部分组成部分 D Y B 计算定位误差时 可以分别求出基准位移误差和基准不重合误差 再求出它们在加工尺寸方向上的矢量和 也可以按最不利情况 确定工序基准的两个极限位置 根据几何关系求出这两个位置的距离 将其投影到加工方向上 求出定位误差 2 常见定位方式的定位误差计算 定位误差由基准不重合误差和基准位移误差两项组合而成 计算时 先分别计算 B和 y B在工序图上确定 y由定位副间接触状态获得 然后将两者组合而得 D 其合成方法为 如果工序基准不在定位基面上 则 D B y如果工序基准在定位基面上 则 D B ya 定位基面与限位基面接触 分析定位基面直径由小变大 或由大变小 时 定位基准的变动方向 b 定位基准的位置不动 当定位基面直径同样变化时 分析工序基准的变动方向 c 两者的变动方向相同时取 号 相反时取 号 图5 27所示 a 为工件工序简图 b 是工件在夹具中的加工简图 工件以A平面为主要定位基准 B平面为导向基准 同时加工D C平面 1 工件以平面定位时的定位误差计算 工件以圆柱孔在心轴 或定位销 上定位与工件以外圆柱面在定位套上定位时所产生的基准位移误差的计算方法相同 应按圆孔与外圆柱面固定边接触和非固定边接触两种情况分别计算 2 以圆孔 外圆柱面为定位副时的定位误差计算 1 固定边接触 2 非固定边接触 例5 1钻铰如图5 29 a 所示凸轮的两小孔2 16 定位方式如图所示 定位销走直径为 求加工尺寸 100 0 1 mm的定位误差 解a 分析定位基准与工序基准重合同为 22轴线 定位基面与限位基面间有间隙 定位基准与限位基准不重合 y 0 虽然定位销垂直布置 但定位时活动V形块将工件推向左边 使孔 销右边固定接触 定位基准移动方向与加工尺寸方向间的夹角 b 计算 例5 2图5 30所示工件以 80mm 0 05mm外圆柱面在定位元件的止口中定位 加工宽11mm的槽 求槽对称度的定位误差 解a 分析对称度的工序基准为 12H8的轴线 与定位基准 80mm 0 05mm的轴线不重合 B 0 定位基准与限位基准 不重合 y 0 定位基准可任意方向移动 b 计算 B 0 02mm 同轴度误差 y TD Td Xmin 0 03 0 10 0 02 0 15mm或 y Dmax dmin 80 10 79 95 0 15mm D y B 0 15 0 02 0 17mm这种定位方式的定位误差太大 很难保证槽的对称度要求 其原因一方面是定位基准与工序基准不重合 另一方面是定位基面的公差太大 解决以上问题的措施是 改用 12H8孔定位 使 B 0 同时 由于 12H8孔的公差较小 y也将缩小 提高定位基面的制造精度 缩小 y 如可将 80mm 0 05mm提高到 80mm 0 02mm 限位基面直径改为 即 3 工件用V型块定位时的定位误差计算 由于圆柱面的加工误差 圆柱面尺寸最大时定位基准为O1 最小时为O2 定位基准的变动量 例5 3铣如图5 32所示工件上的键槽 以圆柱面或在的V形块上定位 求加工尺寸分别为A1 A2 A3时的定位误差 轴上铣槽定位示意图 解 a分析定位基准是圆柱体轴线 A1尺寸的工序基准也是圆柱体轴线 基准重合 A2尺寸的工序基准是圆柱的下母线 在定位基面上 两者不重合 且定位基准的变动方向与工序基准变动方向相反 A3尺寸在定位基面上的上母线上 也不重合 工序基准变动方向与定位基准的变动方向相同 b计算A1的定位误差 A2的定位误差 A3的定位误差 一面两孔 定位的特点 a 容易实现基准统一 b 位置精度高 c 存在过定位现象 支承平面限制三个自由度 每根短销限制两个自由度 4 工件以 一面两孔 定位时的定位误差计算 1 一夹面两销定位 图6 46两圆柱销限位时工件顺利装卸的条件 这就是说 要满足工件顺利装卸的条件 直径缩小后的第二销与第二孔之间的最小间隙应达到 从图6 46可得 故 这样缩小定位销直径的方法 虽然能实现工件的顺利装卸 但增大了工件的转角误差 因此 只能在加工要求不高时使用 所以 实际生产中常用削边 菱形 销代替减小直径的圆柱销 削边销的形成 2 一圆销 一削边销及一平面定位 为了保证销的强度 通常使用菱形销 图a用于直径很小时图b用于直径为3 50mm时图c用于大于50mm时 削边销尺寸的确定 A型应用广泛 又称菱形销 其尺寸见表6 2 表6 2菱形销的尺寸 mm 定位误差分析基准位移误差 为第一定位销 孔的最大配合间隙 Y D1 d1 X1min 1 在连心线方向上的基准位移误差 由图6 46可见 在连心线方向 削边销与孔之间的间隙要求补偿两孔及两销中心距的公差 通常其间隙X2max要比圆柱销与孔之间的间隙X1max大 因此 在两销连心线方向基准 圆柱销孔中心 的变动 由圆柱销1与孔1的间隙决定 单方向变动时 6 14 双向变动时 6 15 2 在连心线垂直方向上的基准位移误差 在实际定位过程中 主要有三种情况 1 同向固定边 单边 接触 在加工盖板 连杆等零件时 两定位销水平布置且处于左右位置 由于零件的重力作用 定位时 工件定位基面与限位基面在上母线接触 工件定位基准相对于夹具限位基准向下偏移 其偏移量在销孔处等于配合间隙的一半 如图6 49 a 所示 两销 孔 中心距为L 圆柱销与定位孔的最大间隙为X1max 削边销与定位孔的最大间隙为X2max 由于两者的间隙大小不同 引起的转角 在距圆柱销孔距离为 以圆柱销指向削边销方向为正 反之为负 处 定位基准的变动量 在两销水平布置 可处于上下位置 由于工件的重力作用线不从两销之间通过 工件产生旋转 其中一销 孔在上母线接触而另一销 孔在下母线接触 图6 49 b 所示定位时引起的转角误差 定位基准变动量分别为 2 反向固定边单边接触 引起