第五章 第四节 定位误差分析

第五章机床夹具设计基础CONTENTS目录1【概述】【定位方式与定位元件】【典型夹具应用实例】【工件在夹具中的定位】【定位误差分析】【工件的夹紧】23455604【定位误差分析】定位误差分析一二三基本概念定位误差的计算保证加工精度实现的条件

一、基本概念工件在夹具中的位置是以其定位基面与定位元件相接触(配合)来确定的。然而,由于定位基面、定位元件的工作表面的制造误差,会使一批工件在夹具中的实际位置不相一致。加工后,各工件的加工尺寸必然大小不一,形成误差。这种由于工件在夹具上定位不准而造成的加工误差称为定位误差,用△D表示。它包括基准位移误差和基准不重合误差。在采用调整法加工一批工件时,定位误差的实质是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。采用试切法加工,不存在定位误差。定位误差产生的原因是工件的制造误差和定位元件的制造误差,两者的配合间隙及工序基准与定位基准不重合等。1．基准不重合误差当定位基准与设计基准不重合时便产生基准不重合误差。因此选择定位基准时应尽量与设计基准相重合。当被加工工件的工艺过程佣疋以后,各上序的上八了也但乙元，此时在工艺文件上,设计基准便转化为工序基准。设计夹具时,应当使定位基准与工序基准相重合。当定位基准与工序基准不重合时,也将产生基准不重合误差,其大小等于定位基准与工序基准之间尺寸的公差,用△B表示。定位误差分析2.基准位移误差工件在夹具中定位时,由于工件定位基面与夹具上定位元件限位基面的制造公差和最小配合间隙的影响,导致定位基准与限位基准不能里合,合4--7什年示A圆套铣键槽加工尺寸造成误差,这个误差称为基准位移误差,用△Y表示。图5-27a所示为圆套铣键槽的工序简图,工序尺寸为A和B。图5-27b是加工示意图,工件以内孔D在圆柱心轴上定位,O是心轴轴心,C是对刀尺寸。定位误差分析图5-27基准位移误差尺寸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。但是，由于工件内孔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,由于刀具调整好位置后在加工一批工件过程中位置不再变动(与限位基准的位置不变)。所以,定位基准的位置变动影响到尺寸A的大小,给尺寸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工序尺寸的最大变动量。由图5-27b可知,一批工件定位基准的最大变动量应为:△i＝Amax-Amin式

中:

△i——一批工件定位基准的最大变动量;Amax——最大工序尺寸;Amin——最小工序尺寸。当定位基准的变动方向与工序尺寸的方向相同时,基准位移误差等于定位基准的变动范围,即

△Y＝△i当定位基准的变动方向与工序尺寸的方向不同时,基准位移误差等于定位基准的变动范围在加工尺寸方向上的投影,即△Y＝△icosα式中,α为定位基准的变动方向与工序尺寸方向间的夹角。定位误差分析二、定位误差的计算一般情况下,定位误差由基准位移误差和基准不重合误差组成。但并不是在任何情况下两种误差都存在。当定位基准与工序基准重合时，△B=0，当定位基准无变动时，△Y=0。定位误差由基准位移误差与基准不重合误差两项组合而成。计算时,先分别算出△Y和△B,然后将两者组合而成△D。组合方法为:如果工序基准不在定位基面上

△D

＝△Y＋△B如果工序基准在定位基面上△D＝△Y±△B式中“＋”、“－”号的确定方法如下：(1)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。(2)定位基面直径同样变化时,假设定位基准的位置不变动,分析工序基准的变动方向。(3)两者的变动方向相同时,取“＋”号,两者的变动方向相反时,取“一”号。定位误差分析1.工件以圆柱配合面定位(1）定位副固定单边接触如图5-27b所示,当心轴水平放置时,工件在自重作用下与心轴固定单边接触,此时

(2)定位副任意边接触如图5-27c所示,当心轴垂直放置时,工件与心轴任意边接触,此时式中:TD———工件孔的公差,mm;Td———心轴的公差,mm;Xmin—工件孔与心轴的最小间隙,mm。

定位误差分析

定位误差分析

定位误差分析图5-28凸轮工序图及定位简图

定位误差分析图5-29镗活塞销孔示意图2.工件以外圆在V形块上定位如图5-30所示,如不考虑V形块的制造误差,则定位基准在V形块对称平面上。它在水平方向的定位误差为零,但在垂直方向上由图5-30可知,因工件外圆柱面直径有制造误差,由此产生基准位移误差为对于图5-30b中的三种工序尺寸标注,其定位误差分别为:

定位误差分析图5-30工件以圆柱面在V形块上定位

(1）当工序尺寸标为A1，时,因基准重合

(2)当工序尺寸标为A2。和A3。时,工序基准是圆柱母线,存在基准不重合误差,又因工序基准在定位基面上,因此

△D＝△Y±△B对于尺寸A2,当定位基面直径由大变小时,定位基准向下变动;当定位基面直径由大变小时,假设定位基准位置不动,工序基准朝上变动。两者的变动方向相反,取“一”号,为

对于尺寸A3,当定位基面直径由大变小时,定位基准向下变动;当定位基面直径由大变小时,假设定位基准位置不动,工序基准也朝下变动。两者的变动方向相同,取“＋”号,为定位误差分析α=90°时,上述三种情况下,△D可以计算为:当工序尺寸为A1时当工序尺寸为A2时当工序尺寸为A2时定位误差分析

计算结果列表于5-2。定位误差分析表5-2工件以外圆在V形块上定位时的定位误差三、保证加工精度实现的条件

1.影响加工精度的因素用夹具装夹工件进行机械加工时,其工艺系统中影响工件加工精度的因素很多。与夹具有关的因素有定位误差△D、对刀误差△T、夹具在机床上的安装误差△A和夹具误差△J在机械加工工艺系统中,影响加工精度的其他因素综合称为加工方法误差△G。上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确,从而形成总的加工误差∑△。2．保证加工精度的条件工件在夹具中加工时,总加工误差∑△为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机变量,可应用概率法叠加,因此保证工件加工精度的条件是即工件的总加工误差∑△应不大于工件的加工尺寸公差∂k。为保证夹具有一定的使用寿命,防止夹具因磨损而过早报废,在分析计算工件加工精度时,需留出一定的精度储备量Jc。因此将上式改写为