大工16秋《机械制造技术基础》辅导资料三1476061023691

1、大连理工大学网络教育学院机械制造技术基础辅导资料三主 题：机床夹具原理与设计的辅导资料（三）学习时间：2016年10月17日-10月23日内 容：我们这周主要学习课件第四章机床夹具原理与设计的第三节。希望通过下面的内容能使同学们加深对相关知识的理解。一、学习要求1、掌握基准的概念；2、理解定位误差的概念及其产生原因；3、掌握定位误差的分析和计算。重点：基准的概念；定位误差的概念及其产生原因；定位误差的分析和计算。难点：定位误差的分析和计算。二、主要内容第三节 定位误差分析（一）基准的概念定位方案的分析与确定，必须按照工件的加工要求合理地选择工件的定位基准。零件是由若干表面组成的，这些表面之间必

2、然有尺寸和位置之间的要求，这就引出基准的概念。所谓基准就是零件上用来确定点、线、面位置时，作为参考的其他的点、线、面。根据基准的功用不同，可分为设计基准和工艺基准。（1）设计基准是在零件图上，确定点、线、面位置的基准，设计基准是由该零件在产品结构中的功用所决定的。（2）工艺基准是在加工和装配中使用的基准，按照用途不同又可分为：定位基准：在加工中使工件在机床夹具上占有正确位置所采用的基准。测量基准：在检验时所使用的基准。装配基准：装配时用来确定零件或部件在机器中所采用的基准。调刀基准：在加工中用以调整加工刀具位置所采用的基准。在确定基准时，需注意以下几点：（1）作为基准的点、线、面在工件上不一定

3、存在，如孔的中心线、外圆的轴线以及对称面等，而常常由某些具体的表面来体现，这些面称为基准面。例如在车床上用三爪自定心卡盘定位工件时，基准是工件的轴线，而实际使用的是外圆柱面。因此选择定位基准就是选择恰当的基准面。（2）作为基准，可以是没有面积的点或线，但是基准面总是有一定面积的，如代表轴心线的是中心孔面。（3）基准的定义不仅涉及尺寸之间的联系，还涉及到位置精度（平行度、垂直度等）。按照定位基本原理进行夹具定位分析，重点是解决单个工件在夹具中占有准确加工位置的问题。但要达到一批工件在夹具中占有准确加工位置，还必须对一批工件在夹具中定位时会不会产生误差进行分析计算，即定位误差的分析与计算，计算的目

4、的是依据所产生的误差的大小，判断该定位方案能否保证加工要求，从而证明该定位方案的可行性。由于夹具设计、制造与使用中引起的各项有关误差称为夹具误差，它是工序加工误差的一个组成部分，对保证加工精度起着重要作用。而定位误差又是夹具误差的一个重要组成部分。因此，定位误差的大小往往成为评价一个夹具设计质量的重要指标。它也是合理选择定位方案的一个主要依据。根据定位误差分析计算的结果，便可看出影响定位误差的因素，从而找到减少定位误差和提高夹具工作精度的途径。由此可见，分析计算定位误差是夹具设计中的一个十分重要的环节。（二）定位误差及其产生原因当夹具在机床上的定位精度已达到要求时，如果工件在夹具中定位的不准确

5、，将会使设计基准在加工尺寸方向上产生偏移。往往导致加工后工件达不到要求。设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量，称为定位误差，以dw表示。下面讨论产生定位误差的原因：1. 定位基准与设计基准不重合产生的定位误差图4-33所示零件，底面3和侧面4已加工好，现需加工台阶面1和顶面2。工序一：加工顶面2，以底面和侧面定位，此时，调刀基准是与底面3相接触的定位平面，而定位基准和设计基准都是底面3，二者与调刀基准重合。加工时，使刀具调整尺寸与工序尺寸一致，即（对于一批工件来说，可视为常量），则定位误差。工序二：加工台阶面1.定位同工序一，此时定位基准为底面3，与调刀基准重合，而设计基准为顶面2，即定位

6、基准与设计基准不重合。即使本工序刀具以底面为基准调整得绝对准确，且无其他加工误差，仍会由于上一工序加工后顶面2在范围内变动，导致加工尺寸变为，其误差为2H，显然该误差完全是由于定位基准与设计基准不重合引起的，称为“基准不重合误差”，以jb表示，即。如果将定位基准到设计基准间的尺寸称为联系尺寸，则基准不重合误差就等于联系尺寸的公差。图4-33中，工序二改进方案使基准重合了。这种方案虽然提高了定位精度，但夹具结构复杂，工件安装不便，并使加工稳定性和可靠性变差，因而有可能产生更大的加工误差。因此，从多方面考虑，在满足加工要求的前提下，基准不重合的定位方案在实践中也可以采用。2. 定位副制造不准确产生

7、的基准位移误差如图4-34a所示，工件以内孔轴线O为定位基准，套在心轴O1上，铣上平面，工序尺寸为。尺寸H的设计基准为内孔轴线O，设计基准与定位基准重合，而调刀基准是定位心轴轴线O1，从定位角度看，此时内孔轴线与心轴轴心线重合，即设计基准与定位基准以及调刀基准重合，。但实际上，定位心轴和工件内孔都有制造误差，而且为了便于工件套在心轴上，还应留有配合间隙，故安装后 孔和轴中心必然不重合（图4-34b），使得定位基准O相对调刀基准O1发生位置变动。设孔径为，轴径为，最小间隙为。当心轴如图4-34b水平放置时，工件孔与心轴始终在上母线A单边接触。则定位基准O与调刀基准O1间的最大和最小距离分别为：因

8、此，由于基准发生位移而造成的加工误差为：即此定位误差为内孔公差D与心轴公差d之和的一半，且与最小配合无关。若将工件定位工作面与夹具定位元件的定位工作面合称为“定位副”，则由于定位副制造误差，也直接影响定位精度。这种由于定位副制造不准确，使得定位基准相对夹具的调刀基准发生位移而产生的定位误差，称为“基准位移误差”，用jw表示。上例中，若心轴垂直放置，则工件孔与心轴可能在任意边接触，此时定位误差为：（4-2）根据上面的分析，可以看出：在用夹具装夹加工一批工件时，一批工件的设计基准相对夹具调刀基准发生最大位置变化是产生定位误差的原因，包括两个方面：一是由于定位基准与设计基准不重合，引起一批工件的定位

9、基准相对定位基准发生位置变化；二是由于定位副的制造误差，引起一批工件的定位基准相对夹具调刀基准发生位置变化。而前面有关定位误差的定义可进一步概括为：一批工件某加工参数(尺寸、位置)的设计基准相对夹具的调刀基准在该加工参数方向上的最大位置变化量dw，称为该加工参数的定位误差。 关于定位误差及其产生的原因，可以用图4-35表示。（三）定位误差的计算通常，定位误差可按下述方法进行分析计算：一是先分别求出基准位移误差和基准不重合误差，再求出其在加工尺寸方向上的代数和，即；二是按最不利情况，确定一批工件设计基准的两个极限位置，再根据几何关系求出此二位置的距离，并将其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位误差

10、。现举例说明两种计算方法的应用。三、重要考点（一）单选题1、在机床上用三爪自定心卡盘定位工件时，理论基准是（）。A.工件的底面 B.工件的侧面 C.工件的轴线 D.工件的底线答案：C2、在检验时所使用的工艺基准是（）。A.定位基准 B.测量基准 C.装配基准 D.调刀基准答案：B（二）计算题1、有一批如图4-37所示的工件，外圆，内孔和两端面均已加工合格，并保证外圆对内孔的同轴度误差在范围内。今按图示的定位方案，用心轴定位，在立式铣床上用顶尖顶住心轴，铣宽为的键槽。除槽宽要求外，还应满足下列要求： （1）槽的轴向位置尺寸。 （2）槽底位置尺寸。 （3）槽两侧面对外圆轴线的称度公差。试分析计算定

11、位误差。解：除槽宽由铣刀相应尺寸保证外，现分别分析上面三个加工精度参数的定位误差。1）尺寸的定位误差：设计基准是工件左端面，定位基准也是工件左端面（紧靠心轴的定位工作面），基准重合，又，所以。2）尺寸的定位误差：该尺寸的设计基准是外圆的最低母线，定位基准是内孔轴线，定位基准和设计基准不重合，两者的联系尺寸是外圆半径和外圆对内孔的同轴度误差，并且与H尺寸的方向相同。故，基准不重合误差：工件内孔轴线是定位基准，定位心轴轴线是调刀基准，内孔与心轴作间隙配合。因此一批工件的定位基准相对夹具的调刀基准在H尺寸方向上的基准位移误差（按调整螺母时工件内孔与定位心轴可在任意边接触的一般情形考虑），按式（4-2

12、）可求得：因此，定位误差：3）对称度的定位误差：外圆轴线是对称度的基准轴线，即设计基准。定位基准是内孔轴线，二者不重合，以同轴度联系起来，故基准不重合误差。而此时基准位移误差仍如2）中所求,即，只不过误差的方向位于平方向上，与对称度误差的方向一致，故，总的定位误差为：四、学习参考（本部分内容旨在通过介绍学习方法或对课件内容进行延伸来提高同学们对本课程的学习兴趣，掌握本课程的一些学习方法，不作为期末考试内容，供有精力的同学参考）定位误差的分析计算进行定位误差的分析计算，首先必须掌握与定位误差分析计算相关的基本概念。与定位误差紧密相关的“三基准一尺寸”在机械工艺过程中，使用的基准有很多，而与定位误

13、差紧密相关的有3个。一是“工序基准”，即工序图上采用的基准，它位于工件上；二是“定位基准”，即确定工件在机床夹具中位置所采用的基准，它也位于工件上；三是“对刀（或调刀）基准”，即调整机床刀具位置所采用的基准，它位于机床夹具的定位系统中。另一基本概念就是“工序尺寸”，即本道工序应保证（获得）的尺寸。在这里可以总结为“三基准一尺寸”。定位误差的分析计算定位误差的分析计算方法有多种，无论采用哪种方法，分析是计算的重点与难点，只要分析正确，数值计算没有难度。大家知道，合成法是最容易被初学者理解和掌握的定位误差计算方法，为了清晰分析定位误差产生的原因和组成，相关文献都给出了这样的计算简洁术语：定位误差是

14、由“基准不重合误差”和“基准位移误差”组成，其计算通用公式为：D=BcosWcos （1）式中：D为某工序尺寸的定位误差；B为“基准不重合”时两基准之间联系尺寸的最大变动量；W为“基准位移”的最大位移量；，分别为B 和W 矢量方向与工序尺寸方向的夹角。对于上述术语和公式（1）深层含义的理解是掌握定位误差的关键所在。深入理解上述术语和公式（1），应从下述几点开始：全面理解“基准不重合”其中的基准指的是“工序基准”与“定位基准”，它们都在工件上，应从工序图和定位简图（或定位系统图）上寻找；“重合”判定准则：如果“工序基准”与“定位基准”采用的是工件上的同一“点、线、面”，则为“重合”，此时B =0；否则为“不重合”，即B0。全面理解“基准位移”其中的基准指的是“定位基准”与“对刀基准”，前者如前所述，后者可从机床夹具定位系统中寻找；是否有“位移”的判定准则：在一批工件的定位过程中，如果每一个工件上的同一“点、线、面”（定位基准）都能与“对刀基准”相重叠，则为“无位移”，此时W =0；否则为“有位移”，W0。公式（1）中“”号的选择准则按照上述原则计算出的B 和W 都是矢量，其“+”“-”号按图1准则选取：当式中的B 和W