《机床夹具设计》教案 2.4定位误差分析与计算（一）

《机床夹具设计》教案课程名称学习任务§2.4定位误差分析与计算（一)教学时数24上课日期周次审批教学班级18机电授课教师2021.9学习项目描述根据任务二工作情景描述，如图2-4-1所示，钢套钻孔采用心轴定位，试计算加工尺寸200.1mm和对称度为0.1mm的定位误差，并判断定位方案是否满足加工要求。学习目标1.能描述定位误差产生与组成。2.能分析计算基准不重合误差。学生情况分析已经学完定位方式与定位元件的选择，本次课为学习计算基准不重合误差学习重点计算基准不重合误差学习难点教学方法任务驱动场所与资源场地：机床夹具学习工作站资源：《机床夹具设计》学材，学生学习工作页，课件，专用夹具及多媒体教学设备学习内容及教学组织流程§2.4定位误差分析与计算（一)§2.4.1任务导入与分析§2.4.2相关知识与案例学习一、定位误差及产生原因二、定位误差组成三、基准不重合误差概念四、基准不重合误差计算案例分析§2.4.3项目实施§2.4.4小组展示与项目讲评§2.4.5总结与拓展评价方法从课堂表现、课堂作业、课后作业等三个方面测评，课堂表现主要是回答问题、纪律等；课堂作业以小组合作方式完成，并进行展示、评价。课后作业由教师批改。课后记

§2.4定位误差分析与计算（一)§2.4.1任务导入与实施夹具中工件与定位元件接触后，限制了工件的自由度，确定工件在夹具中的位置，但这一位置是否“正确”呢？还需进行定位误差分析。如何“正确”的问题，就是定位误差研究的主要问题.【项目描述】如图所示钢套，工件材料为Q235A钢，批量N=2000件，已经完成内外圆柱面及端面加工，本工序为钻φ

5mm，现采用心轴定位，根据工序图和定位方案，试分析基准不重合误差。今天主要解决工件定位中基准不重合误差问题。 图2-4-1钢套工序图图2-4-2心轴定位【项目分析】涉及以下几个问题：定位误差是如何产生的？定位误差由哪几部分构成？基准不重合误差，明确基准不重合误差的含义？如何分析与计算基准不重合误差？§2.4.2相关知识学习定位误差及产生原因（一）调整法加工预先用样件或标准件调整好机床、夹具、刀具和工件的准确相对位置，用以保证工件的尺寸精度的加工方法，称为调整法加工。因为尺寸事先调整到位，所以加工时，不用再试切，尺寸自动获得，并在一批零件加工过程保持不变。图2-3-4调整法加工如图所示加工轴上键槽，工件的定位基准是轴线，定位基准面是圆柱面，定位元件采用V型块，通过圆柱面与V型块接触进行定位。定位加工前，刀具的位置根据工件的定位基准（轴心线）调整好，并保持不变。加工时，逐个定位一批加工工件，完成键槽的加工。（二）定位误差定位误差指的是哪个尺寸的误差？是工序尺寸的误差。工序尺寸是加工过程中工序应保证的加工尺寸，指加工面到工序基准之间的尺寸。如图所示键槽加工工序图。加工面为键槽底面工序基准为圆柱体下母线，尺寸L是工序尺寸，它是键槽深度定位尺寸。在图中这个基准点在水平位置变化，并不影响工序尺寸的大小。但如果沿尺寸的方向出现变化，就影响工序尺寸的大小。这个误差是定位时误差，不是加工时产生误差。加工一批工件时，假设加工面的位置不变，由于工序基准不一致，加工所得的工序尺寸就会出现变动。因此，定位误差是指一批工件定位时，被加工表面的工序基准在沿工序尺寸方向上的最大可能变动范围。通常以符号△dw表示。Dw是定位两个字的首拼。定位误差产生原因如图所示加工时，加工面的形成是通过刀具的调定尺寸进行控制的，定位基准在圆心，即在轴线上。而工序尺寸基准是在圆柱体的下母线。造成定位误差第一个原因是基准不重合。这个基准不重合是工序基准与定位基不重合。工序尺寸起始位置是工序基准，而定位时采用的不是工序基准，这个两个基准不一致就影响工序尺寸的大小。第二原因是定位副制造误差存在。如图所示，一批工件圆柱面（定位基准面）直径尺寸在公差范围内发生变化，如图的直径在Φd~Φ(d-δd)间发生变化。正是由于工件的定位基准面存在误差，使工序基准（轴心线）在加工方向上发生位置移动。当轴的直径变大时，轴线向上移动，当轴的直径变小时，轴线向下移动，这个定位基准变动，影响加工面形成，影响加工尺寸定位误差组成由于确定工件在夹具中位置的基准是定位基准，而确定工序尺寸的基准是工序基准如果工序基准与定位基准不重合，会产生基准不重合误差。定位基准面与定位元件构成的定位副，由于制造误差存在，造成定位副不准确，会产生产生基准位移误差。基准位移误差中基准指的定位基准。定位误差△dw由基准不重合误差△jb和基准位移误差△db两部分组成。基准不重合误差概念采用夹具定位时，如果工件的定位基准与工序基准不重合，则形成基准不重合误差。如图所示，轴上加工键槽，工序尺寸为L，工序基准是下母线。工件以心轴定位，定位基准是内孔轴线，两个基准不重合，形成了基准不重合误差。基准不重合误差用符号△jb表示。下标“jb”是中文“基”“不”的首拼。基准不重合误差值的大小等于两基准间尺寸（定位尺寸）公差在加工尺寸（工序尺寸）方向上的投影。如图所示，工序基准是下母线，定位基准是内孔轴线，两基准之间的尺寸为L，这个尺寸就称为定位尺寸.图2-4-6加工键槽这个定位尺寸公差含义就是定位尺寸允许变化的最大值。如果我们假定定位基准的位置不变，那么，定位尺寸允许变化就可看成工序基准相对定位基准的变化。定位尺寸变大，工序基准下移，定位尺寸变小，工序基准上移。两个变化的点相连，这条直线的方向就是工序基准变化的方向。那么加工尺寸方向即工序尺寸的方向是什么方向呢？这个方向与工序尺寸线平行。根据定位方案不同的选择，工序基准变动的方向有时与加工尺寸（工序尺寸）一致，有时与加工尺寸方向不一致。如果不一致，基准不重合误差值δs就需工序尺寸的变动量向加工尺寸方向投影，其值为图2-4-6所示，定位尺寸公差为多少呢？定位尺寸公差值是外圆柱直径的一半（）。由于定位尺寸与工序尺寸方向一致基准不重合误差等于定位尺寸公差值，即△jb=。下面分几种不同情况，计算基准不重合误差基准不重合误差计算案例分析（一）当工序基准的变动方向与加工尺寸方向一致时当工序基准的变动方向与加工尺寸方向一致时,则基准不重合误差等于定位尺寸公差，式中δs为定位尺寸公差。【例2-4-1】如下图所示定位方案，加工B面，试求加工尺寸25±0.2的基准不重合误差。图2-4-7工件定位方案1解：①分析基准定位基准：底面工序基准:顶面定位尺寸:②计算基准不重合误差△jb＝0.5mm当工序基准的变动方向与加工尺寸的方向存在着夹角当工序基准的变动方向与加工尺寸的方向存在着夹角，则基准不重合误差等于定位尺寸公差在加工尺寸方向上的投影，即：δs为定位尺寸公差，α工序基准的变动方向与加工尺寸的方向存在着夹角。如图为工件加斜面，工序尺寸为A加工方向与工序尺寸线平行，以红色箭头线表示工序基准为孔轴线。定位基准为底面，两基准之间的尺寸为定位尺寸，定位尺寸会在公差范围内出现变化。当刀具以定位基准调定尺寸后，由于是一批工件加工，工序基准出现变动。变动方向是定位基准面的法线方向，以绿色箭头线表示。工序基准的变动方向与加工尺寸的方向存在着夹角，这一夹角为600，下面我们再梳理一下思路。【2-4-2】定位方案如图所示,已知加工尺寸A＝21±0.1,B=35±0.05,试分析由于底面定位引起的基准不重合误差图2-4-7定位方案2解：①分析基准定位基准：底面工序基准:圆孔轴线定位尺寸:②计算基准不重合误差由于工序基准的变动方向与加工尺寸的方向存在着夹角△jb＝cos60°＝0.1×0.5＝0.05mm（三）当定位尺寸由一组尺寸组成时当定位尺寸由一组尺寸组成时，则定位尺寸公差可按尺寸链原理求出，定位尺寸公差等于这一尺寸链中所有组成尺寸公差之和，即：式2-3【例2－4－3】如图所示，工件以A面加工定位孔，试求加工定位孔产生的基准不重合误差。图2-4-8定位方案3解：①分析基准工序基准：C面定位基准：A面定位尺寸:L②绘制尺寸链图本题涉及尺寸链：尺寸链：在机器装配、零件设计或加工过程中，由相互联系且按一定顺序排列形成的封闭尺寸图形组。如图，100、30、L三个尺寸封闭尺寸图形组，这个封闭尺寸图形组就称为尺寸链。组成环：直接保证或已经存在的尺寸。包括增环和减环。图中100、30这两个尺寸是已经存在的尺寸，这两个尺寸在这个尺寸链中称为组成环。封闭环：间接形成的环。图中L的尺寸间接形成的环，称为封闭环。增环：在其它情况不变情况下，其尺寸增大，封闭环尺寸也增大。图中100这个尺寸，在30这个尺寸不变情况下，其尺寸增大，封闭环尺寸也增大，称为增环。减环：在其它情况不变情况下，其尺寸增大，封闭环尺寸就减少。图中30这个尺寸，在100这个尺寸不变情况下，其尺寸增大，封闭环尺寸就减少，称为减环。封闭环基本尺寸=增环基本尺寸-减环基本尺寸，图定位基本尺寸L=100-30=70mm封闭环公差=尺寸链中所有组成尺寸公差之和。③基准不重合误差△jb定位尺寸L公差等于这一尺寸链中所有组成尺寸公差之和。=（0.01+0.04）=0.05mm§2.4.3项目实施由同学们分组讨论完成，并展示在小黑板中。教师巡回指导。§2.4.4小组展示与项目讲评展示在小黑板中，教师进行评价。【项目讲评】分析基准不重合误差，针对加工要素尺寸和形位精度的要求进行逐个分析。针对20±0.1加工φ

5mm，工序尺寸一端指向加工要求，另一端指向工序基准。工序基准：左端面B面。定位基准则从工序图中进行分析，工序图中有两个定位符号，哪一个定位基准是用来对20±0.1工序尺寸定位的呢？定位基准：左端面B面，工序基准在左端面，定位基准也是左端面工序基准与定位基准重合由于重合，基准不重合误差△jb=0针对对称度公差对称度公差是位置公差，这个对称度公差的含义是φ

5mm孔轴线对φ20H7孔的轴线对称度公差为0.1mm，第三个方框字母所标为这个对称度基准。工序基准：φ20H7孔的轴线。定位基准则从工序图中进行分析，工序图中有两个定位符号，哪一个定位基准是用来对对称度进行定位的呢？定位基准：φ20H7孔