定位误差在机床夹具设计中的分析计算.pdf

2008.12（上旬刊）定位误差在机床夹具设计中的分析计算钱东洲（盐城机械中专校江苏盐城224001）中图分类号：TH161.22文献标识码：A文章编号：1672-7894（2008）12-274-01定位误差的分析计算，在机床夹具设计中,一般是采用作图法进行的,即找出一批工件中工序基准的两个极端位置,然后计算工序基准位置的最大变动量并折算到工序尺寸上去。这对基准不重合误差的影响分析是明确的；但基准位移误差的产生是情况有时也较为复杂,对工序基准位置变动的影响有时也较为复杂。为了全面进行定位误差的计算,必须较准确的计算出基准位移误差所引起的工序基准的变动。采用刚体空间位置误差矩阵方程式可以对此进行分析计算。根据线性代数可知,任何刚体由空间某一确定位置向另一位置变动,可以通过矩阵变换来表示，设想夹具中的工件为一体刚,则可用矩阵表达式来计算因定位基准和定位元件的制造误差(如平面度误差、直度误差、线尺寸误差、度尺寸误差等)而引起的工序基准位置的变动.设x0、y0、z0，分别表示工件沿x、y、z轴坐标方向可能产生的微小位移(误差)；设、分别表示工件绕x、y、z轴三方向的转角误差；设工件上任一点(可视为工序基准)的坐标值为x、y、z；以x、y、z分别表示该点在x、y、z轴在坐标方向的位移,则zyy=0-sinsinsin0-sin-sinsinxyz+x0y0z0根据工件上定位的基准制造误差和夹具定位元件的制造误差,可先计算出x0、y0、z0.及、(在各种典型的定位方法中,可根据定位基准及定位元件的制造精度等级,事先计算出可能的x0、y0、z0及、,并列成表格以供查阅)。然后应用上式可以计算出工件上任意一点的位移,即可求出工序基准的变动。现以图1为例说明如何计算定位误差。图1中工件以A、B两平面为定位基准,用坐标法镗孔O1和孔O2,设孔O1已镗好,现要镗孔O2,要求保证尺寸h和a,工序基准为O1。这里工序基准O1与定位基准A、B不重合,故有基准不重合误差,即O1与A、B面之间的尺寸误差,图1中即为1和2。工序尺寸h的定位误差是由工序基准O1的位置变动而引起的,而O1的位置变动又是由基准不重合误差和基准位移误差引起的。基准位移误差如何影响到O1的位置变动,可作如下计算:设由定位基准的制造误差(A、B面之间的不垂直度误差、A和B的平行面度误差等)及夹具定位元件的制造误差(支承钉高低不平)造成的x0=y0=0.1；工件绕x、y、z轴的最大转角误差、分别为0.002、0.0015和0.001弧度,取z=0,则xyz=0-0.0010.00150.0010-0.002-0.00150.0020L2L10+0.10.1z0求得由基准位移误差而引起的工序基准O1的位置的变动量为x=-L10.001+0+0.1=0.1-0.001L；y=L20.001-0+0.1=0.1+0.001L2x、y出现正负向都有可能。再如图2,在圆柱工件上铣斜面,工序尺寸为AA,工件以V形块定位.工序基准为O2,定位基准为O1,基准误差不重合为B。基准位移误差由D及的误差等引起,现求基准位移误差引起的工序基准的变动。设由D和V形块角度误差,不对称误差等引起的工件的x0=0.03,y0=0.05,=0.001弧度,=0.001弧度,=0.002弧度,z取为0,则可求得O2的变动量为x=0.03-0.002D2sin2y=0.05+0.002B同样x和y出现正负向都有可能。欲求工序尺寸的定位公差,只需把基准不重合误差引起的工序基准的变动量(可能在几个方向上)以