機械制造裝備定位誤差計算

1、三、 定位誤差及分析和計算P287 在機械加工中，產(chǎn)生加工誤差的因素很多，其中：夾具產(chǎn)生的加工誤差用夾具產(chǎn)生的加工誤差用j j表示表示除夾具以外，工藝系統(tǒng)其他一切因素有除夾具以外，工藝系統(tǒng)其他一切因素有關(guān)的加工誤差用關(guān)的加工誤差用表示。則：表示。則：工件的加工允差工件的加工允差 k k j j 工件在夾具中的工件在夾具中的定位誤差定位誤差dwdw 工件在夾具中的夾緊誤差工件在夾具中的夾緊誤差jjjj 夾具的安裝誤差引起的加工誤差夾具的安裝誤差引起的加工誤差 對刀誤差引起的加工誤差對刀誤差引起的加工誤差 夾具磨損引起的加工誤差夾具磨損引起的加工誤差在這里僅討論定位誤差dw 1/3 1/3k k

2、安裝誤差安裝誤差A(yù)WAW= =dw jjj 2/3 2/3k kj (一)定位誤差及其產(chǎn)生原因 P288 當(dāng)夾具在機床上的定位精度已達到要求時，如果工件在夾具中定位的不準(zhǔn)確，將會使設(shè)計基準(zhǔn)在加工尺寸方向上產(chǎn)生偏移。往往導(dǎo)致加工后工件達不到要求，存在定位誤差。定位誤差dw ：設(shè)計基準(zhǔn)在加工方向上（相對于定位元件的起始基準(zhǔn)）的最大位置變動量。定位誤差由基準(zhǔn)不重合誤差jb和定位副制造不準(zhǔn)確誤差db組成。dw jb + db即即1)基準(zhǔn)不重合誤差：須明確的概念：a)設(shè)計基準(zhǔn)：在零件圖上用來確定某一表面的尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)。b)工序基準(zhǔn)：在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依據(jù)的基

3、準(zhǔn)。c)基準(zhǔn)不重合誤差等于定位基準(zhǔn)相對于設(shè)計基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的最大變動量。 加工頂面2，以底面和側(cè)面定位，此時定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)都是底面3，即基準(zhǔn)重合?；鶞?zhǔn)不重合誤差基準(zhǔn)不重合誤差j jb b 0 0 忽略形狀誤差，平面定位的d db b0 0d dw w d db b0 0定位誤差： j jb b 加工臺階面1，定位同工序一，此時定位基準(zhǔn)為底面3，而設(shè)計基準(zhǔn)為頂面2，即基準(zhǔn)不重合。 Hjb2設(shè)計基準(zhǔn)在加工方向上相對定位基準(zhǔn)的最大位置變動設(shè)計基準(zhǔn)在加工方向上相對定位基準(zhǔn)的最大位置變動2H2H基準(zhǔn)不重合誤差工序二改進方案使基準(zhǔn)重合了( =0)。這種方案雖然提高了定位精度，但夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工件

4、安裝不便，并使加工穩(wěn)定性和可靠性變差，因而有可能產(chǎn)生更大的加工誤差。v從多方面考慮，在滿足加工要求的前提下，基準(zhǔn)不重合的定位方案在實踐中也可以采用。 jb2)定位副制造不準(zhǔn)確（間隙產(chǎn)生的間隙產(chǎn)生的）誤差 工件定位面與夾具定位元件共同構(gòu)成定位副，由于定位副制造得不準(zhǔn)確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動量，稱為定位副制造不準(zhǔn)確誤差。工件以內(nèi)孔中心O為定位基準(zhǔn)，套在心軸上，銑上平面，工序尺寸為 。從定位角度看，孔心線與軸心線重合，即設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合， =0。 jb實際上，定位心軸和工件內(nèi)孔都有制造誤差，而且為了便于工件套在心軸上，還應(yīng)留有間隙，故安裝后孔和軸的中心必然不重合，使得兩個基

5、準(zhǔn)發(fā)生位置變動。 基準(zhǔn)位移誤差： db (D+ d)12( (二二) )常見定位方式的定位誤差分析和計算常見定位方式的定位誤差分析和計算兩種方法：兩種方法： 1.1.基準(zhǔn)不重合誤差的方向和定位副制造不準(zhǔn)確誤基準(zhǔn)不重合誤差的方向和定位副制造不準(zhǔn)確誤差的方向可能不相同，定位誤差取為基準(zhǔn)不重合差的方向可能不相同，定位誤差取為基準(zhǔn)不重合誤差和定位副制造不準(zhǔn)確誤差的矢量和。誤差和定位副制造不準(zhǔn)確誤差的矢量和。2.2.按最不利情況，確定一批工件設(shè)計基準(zhǔn)的兩個按最不利情況，確定一批工件設(shè)計基準(zhǔn)的兩個極限位置，再根據(jù)幾何關(guān)系求出此極限位置，再根據(jù)幾何關(guān)系求出此兩兩位置的距離，位置的距離，并將其投影到加工尺寸方

6、向上，便可求出定位誤并將其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位誤差。差。常見定位方式的定位誤差分析和計算1.工件以平面定位(1)加工頂面2，以底面和側(cè)面定位，此時定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)都是底面3，即基準(zhǔn)重合?；鶞?zhǔn)不重合誤差基準(zhǔn)不重合誤差j jb b 0 0 忽略形狀誤差，平面定位的d db b0 0d dw w db0定位誤差： j jb b加工臺階面1，定位同工序一，此時定位基準(zhǔn)為底面3，而設(shè)計基準(zhǔn)為頂面2，即基準(zhǔn)不重合。 Hjb2基準(zhǔn)不重合誤差基準(zhǔn)不重合誤差（設(shè)計基準(zhǔn)在加工方向上相對定位基準(zhǔn)的最大位置變動）（設(shè)計基準(zhǔn)在加工方向上相對定位基準(zhǔn)的最大位置變動）2 H2.工件以圓孔在間隙配合圓柱心軸（

7、或定位銷）上定位1）心軸與工件定位孔固定單邊接觸 db (D+ d)12最小間隙最小間隙X Xminmin可通過可通過刀具的調(diào)整消除刀具的調(diào)整消除 d db b （D Dmaxmax-d-dminmin） ( (X Xminmin+D D+ d)+ d)1212 T TD D 工件圓孔直徑公差工件圓孔直徑公差 T Td d 心軸外圓直徑公差心軸外圓直徑公差2）心軸與定位孔任意邊接觸時YXYX dbDmax-dmin= Xmin + D D+ d+ dXmi n 定位副間的最小配合間隙定位副間的最小配合間隙D D 工件圓孔直接公差工件圓孔直接公差dd 心軸外圓中間公差心軸外圓中間公差(1)要求保

8、證軸心線到加工面的尺寸H，即設(shè)計基準(zhǔn)為O：尺寸H的定位誤差： 3.工件用V型塊以外圓定位 P286只有定位副不準(zhǔn)確的定位誤差。2sin121ddwO1O2 dbO(2)要求保證上母線到加工面的尺寸H，即設(shè)計基準(zhǔn)為B：存在基準(zhǔn)不重合誤差和定位副不準(zhǔn)確的定位誤差忽略V形塊制造誤差BB B設(shè)計基準(zhǔn)設(shè)計基準(zhǔn)O O定位基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)jbOB2B1 由于定位副中制造不準(zhǔn)確誤差，使B1下移至B1，使定位誤差增加jbjbOBOB2 2-OB-OB1 1 1/2 (d1/2 (dmaxmax-d-dminmin)= 1/2 d)= 1/2 dO1B2B1O2dw2dbB1尺寸H1的定位誤差為：(忽略V形塊制造誤差

9、)12sin122ddwdw2B1B2db jb=(3)要求保證下母線到加工面的尺寸，即設(shè)計基準(zhǔn)為C：存在基準(zhǔn)不重合誤差和定位副不準(zhǔn)確的定位誤差C由于定位副不準(zhǔn)確，造成C1下移至C1C1C2C設(shè)計基準(zhǔn)jbOO定位基準(zhǔn)B2B1C2C1O1O2dbdw3C1C1- C1C2=0102 - C1C2 C2C1 db jb ( (兩者是反方向的）兩者是反方向的）基準(zhǔn)不重合誤差OC1-OC2 (dmax-dmin)= d1212尺寸H2的定位誤差：C1C2 12sin123ddw第三節(jié)第三節(jié) 定位誤差分析定位誤差分析通過以上計算，可得出如下結(jié)論:即定位誤差隨工件誤差的增大而增大;與V形塊夾角有關(guān)，隨增大

10、而減小，但定位穩(wěn)定性變差，故一般取=90;dw與工序尺寸標(biāo)注方式有關(guān)，本例中dw2 dw1 dw3 。 以設(shè)計基準(zhǔn)為下母線的定位誤差為最小P321 14 P321 14 定位誤差計算定位誤差計算 例例1 1a)b)【解】圖（【解】圖（b）：）：為保證尺寸為保證尺寸5454，計算垂直方向定位誤差。，計算垂直方向定位誤差。為保證尺寸對稱度，計算水平方向定位誤差。為保證尺寸對稱度，計算水平方向定位誤差。 水平方向沒有造成定位基準(zhǔn)（中心）水平方向沒有造成定位基準(zhǔn)（中心）位置移動，所以水平方向的位置移動，所以水平方向的db0)3114. 0(02. 01707. 0121 . 01sin1mmmm 垂直

11、方向垂直方向 dw1=2c)【解】圖（【解】圖（c）：）：為保證尺寸為保證尺寸54，計算垂直方向定位誤差。，計算垂直方向定位誤差。dw1= jb1db1=0.13mm垂直方向定位誤差垂直方向定位誤差db1Dmax-dmin= Xmin + D D+ d+ d=0.03+0.02+0.01=0.06(mm)=0.03+0.02+0.01=0.06(mm)jb1= D D外圓外圓/2+/2+f f = 0.1/2+0.02=0.07(mm)為保證尺寸對稱度，計算水平方向定位誤差。為保證尺寸對稱度，計算水平方向定位誤差。j jb2 b2 =0=0水平方向定位誤差水平方向定位誤差: :db2Dmax-

12、dmin= Xmin + D D+ d+ d=0.03+0.02+0.01=0.06(mm)=0.03+0.02+0.01=0.06(mm)d)（平面定位）平面定位）為保證尺寸為保證尺寸5454，計算垂直方向定位誤差。，計算垂直方向定位誤差。d dw1w1= 0(mm)= 0(mm)j jb1b1=0(mm) =0(mm) ，db10 (mm)0 (mm)垂直方向定位誤差：垂直方向定位誤差：為保證對稱度，計算水平方向定位誤差。為保證對稱度，計算水平方向定位誤差。水平方向定位誤差：水平方向定位誤差：【解】圖（【解】圖（d d）：）：d dw1w1= 0.07(mm)= 0.07(mm)d db2

13、 b2 =0=0j jb2 b2 = D= D外圓外圓/2+/2+f f =0.1/2+0.02=0.07(mm) =0.1/2+0.02=0.07(mm)定位誤差計算定位誤差計算 例題例題2 2 （a） 有一批工件，如圖（有一批工件，如圖（a）所）所示，采用鉆模夾具鉆削工件上示，采用鉆模夾具鉆削工件上5mm 和和8mm兩孔，除保證圖兩孔，除保證圖紙尺寸要求外，還要求保證兩紙尺寸要求外，還要求保證兩孔連心線通過孔連心線通過 mm的軸線，的軸線，其偏離量公差為其偏離量公差為0.08mm。現(xiàn)采?，F(xiàn)采用如圖（用如圖（b）、（）、（c）、（）、（d）三）三種定位方案，若定位誤差不得種定位方案，若定位誤

14、差不得大于加工允差的大于加工允差的1/2。試問這三。試問這三種定位方案是否可行（種定位方案是否可行（90）01 . 060（a）（b）（c）（d）（b）)2125. 0(12. 01707. 0121 . 012sin122mmmmTDo【解】圖（【解】圖（b）：）：)211 . 0(02. 01707. 0121 . 01sin121mmmmTDo)2108. 0(0mmmm偏移量（c）)211 . 0(12. 01707. 0121 . 012sin121mmmmTDo【解】圖（【解】圖（c）：）：)2125. 0(02. 01707. 0121 . 01sin122mmmmTDo)210

15、8. 0(0mmmm偏移量（d）)2108. 0(07. 0707. 021 . 02sin2mmmmTD偏移量【解】圖（【解】圖（d）：）：只有（只有（b）方案可行。其定）方案可行。其定位誤差滿足要求。位誤差滿足要求。)2125. 0(05. 021 . 0221mmmmTDoodw= jb=設(shè)計基準(zhǔn)是母線，定位基準(zhǔn)外圓中心。設(shè)計基準(zhǔn)是母線，定位基準(zhǔn)外圓中心。例例5如圖鉆如圖鉆12孔，試分析孔，試分析 工序尺寸的定位誤差分析。工序尺寸的定位誤差分析。01 . 090例例6如圖銑平面保證如圖銑平面保證h，已知兩圓，已知兩圓 的同軸度的同軸度 0.1，其它，其它已知條件見圖，試分析工序尺寸已知條

16、件見圖，試分析工序尺寸h的定位誤差。的定位誤差。例例7圖示鉆孔，已知條件和加工要求見圖示，試分析圖示鉆孔，已知條件和加工要求見圖示，試分析a)a)、b)b)、c c）三種定位方案中，工序尺寸三種定位方案中，工序尺寸L L的定位誤差的定位誤差( )。009. 0025. 0025. 00/406/740gH例例10如圖在工件上銑臺階面，保證工序尺寸如圖在工件上銑臺階面，保證工序尺寸A，采用采用V形塊定位，試進行定位誤差分析。形塊定位，試進行定位誤差分析。4.一面兩孔定位誤差計算1)兩銷都是圓柱銷a)定位銷2直徑減小量的計算L+JL-KD1d11/2D2 2d2 2 12考慮極限情況:孔最小、軸最

17、大；工件上孔心距最 小，夾具上銷心距最大。D2 2/2/2L+ L+ J+d2 2/2+ /2+ L- +KL L+ +JJ- -JJ銷心距銷心距L L+ +KK- -KK孔心距孔心距孔 D 0 0+ +DD軸 d- -dd0 01、 2定位副1和2的最小配合間隙極限情況下定位孔2和定位銷2之間留下的間隙d2 2D2 22（KK JJ ）考慮極限情況:孔最小、軸最大；孔心距最小，工件上孔心距最大，夾具上銷心距最小LJLKD1d11/2D2 2d2 2 12L+L+KKD D2 2/2/2L LJJd d2 2/2/2d2 2 D2 22（KK J- J- ）綜合上述兩種情況可知：合格工件裝入定

18、位銷的條件：合格工件裝入定位銷的條件：d2 2D2 22（KK JJ ）定位銷2的直接縮小到實際定位時，出現(xiàn)上述兩種極限情況的機會很少。就可不考慮極限情況下的預(yù)留間隙，即0 0。此外，。此外，定位副定位副1 1之間的最小間隙之間的最小間隙1 1，也能起中心距補償作用，也能起中心距補償作用， 如上如上第一圖銷第一圖銷1 1向左移（或第二圖右移），銷向左移（或第二圖右移），銷2 2就可少減就可少減1 1/2/2于是于是上式便改為：上式便改為：d2 2D2 22(KKJJ1 1/2 /2 ）定位銷2的直徑縮小到d2 2：或2 2d2 2D2 22（KKJJ1 1/2 /2 ）2 2就是定位銷就是定位

19、銷2 2應(yīng)補償?shù)闹行木嗥钪祽?yīng)補償?shù)闹行木嗥钪?KK2J2J1 1b）移動定位誤差的計算（即定位副制造不準(zhǔn)確引起的定位誤差計算）孔1最大、定位銷1最小，此時，工件定位基準(zhǔn)位移最大，這個最大值就是定位誤差移動定位誤差d dw w1 1= = d1D1+1 D2d2dd1 12 2DD1 12 21 12 2c)轉(zhuǎn)角誤差計算（與削扁銷計算一樣，放在削扁銷里講） BM BM就是中心距補償量就是中心距補償量的一半 BM = BM = 2 2/22.采用一個圓柱銷和一個削邊銷（P287）a)菱形銷的設(shè)計 （P289教材不詳細(xì)）2/2S/2D2d22 22O O2 2。ABMbS/2 菱形銷不是采用增大

20、2 2來補償中心距偏離量，而是采用增來補償中心距偏離量，而是采用增加加s s來補償中心距偏離量，來補償中心距偏離量，s s就是中心距補償量。就是中心距補償量。s s 2（KKJJ1 1/2 /2 ）2 2 2（KKJJ1 1/2 /2 ）bD2bD22 2Sb2 2比采用圓柱銷小得多，減小了轉(zhuǎn)角誤差比采用圓柱銷小得多，減小了轉(zhuǎn)角誤差（b b查表獲得查表獲得p284p284）d d2 2 D D2 2-2 2 ( (通過此式可求得菱形銷定位圓柱的通過此式可求得菱形銷定位圓柱的 最大極限尺寸）最大極限尺寸）（注意：這里的（注意：這里的2 2是是菱形銷與工件孔的最大間隙，是沒有增大的。沒有增大的。)

21、 )通過通過OO2 2ABAB和和OO2 2AMAM可解得：可解得：b）移動定位誤差的計算(與兩個圓柱銷定位完全一樣）d dw w1 1= = d1D1+1 （中心線方向）（中心線方向）c）轉(zhuǎn)角定位誤差計算一面兩銷轉(zhuǎn)角定位誤差計算C）轉(zhuǎn)角誤差計算工件上的定位孔軸線發(fā)生偏移(dd1 1+D+D1 1+1 1+ d+ d2 2+D+D2 2+2 22L)轉(zhuǎn)角誤差22tg-10在O1OO2中:O1OO1O+ O1O= O1O+O2 2O2 2第三節(jié) 定位誤差分析三.保證加工精度的條件采用夾具加工時的誤差計算不等式: 減少與夾具有關(guān)的各項誤差是設(shè)計夾具時必須認(rèn)真考慮的問題之一。制訂夾具公差時，應(yīng)保證夾

22、具的定位、制造和調(diào)整誤差的總和不超過零件公差的2/3。 加工夾具工件T工件安裝誤差安裝誤差A(yù).W A.W 1/3 1/3工件工件 ( (包括包括d dw w 和夾緊誤差）和夾緊誤差）定位誤差： d dw w （1/51/51/3)1/3)工件工件 夾緊誤差夾緊誤差j.jj.j大，定位誤差取小值；反之取大大，定位誤差取小值；反之取大值。還要看工廠的加工能力。值。還要看工廠的加工能力。 例例11 11 兩孔定位的計算實例兩孔定位的計算實例 如圖所示工件用兩如圖所示工件用兩孔定位的方案。兩定位孔中心孔定位的方案。兩定位孔中心距尺寸為距尺寸為800.04mm。夾具。夾具采用以平面支撐和一圓柱定位采用以

23、平面支撐和一圓柱定位銷及一棱形定位銷定位。選定銷及一棱形定位銷定位。選定夾具體上兩定位孔中心距尺寸夾具體上兩定位孔中心距尺寸為為800.02mm。試決定圓柱。試決定圓柱定位銷和棱形定位銷的定位直定位銷和棱形定位銷的定位直徑的配合尺寸和偏差，并計算徑的配合尺寸和偏差，并計算定位誤差。定位誤差。解解 1. 確定圓柱定位銷的定位直徑和偏差確定圓柱定位銷的定位直徑和偏差 為了減少工件的移動定位誤差，并考慮定位銷制造時為了減少工件的移動定位誤差，并考慮定位銷制造時可能達到的經(jīng)濟精度。取圓柱定位銷的定位直徑和偏差為可能達到的經(jīng)濟精度。取圓柱定位銷的定位直徑和偏差為 。mm)(6g12006. 0017.

24、02. 確定菱形定位銷的結(jié)構(gòu)尺寸和偏差確定菱形定位銷的結(jié)構(gòu)尺寸和偏差菱形定位銷必須滿足的中心距偏差補償量為：菱形定位銷必須滿足的中心距偏差補償量為：S=2K+2 J- 1=0.08+0.04-0.006=0.114 (mm) 根據(jù)國標(biāo)根據(jù)國標(biāo)夾具零部件夾具零部件GB2203-80中查得直徑為中查得直徑為12mm的菱形定位銷圓柱部分寬度的菱形定位銷圓柱部分寬度b=3mm（也可參閱（也可參閱p284表表52）D D2 22 2S Sb b 為達到為達到0.114 mm的中心距偏差補償量，的中心距偏差補償量，b和和2之間，必須之間，必須滿足下列關(guān)系：滿足下列關(guān)系：)(029. 0123114. 0)22(212mmDbJK 求得求得2以后，確定菱形定位銷圓柱部分定位直徑以后，確定菱形定位銷圓柱部分定位直徑尺寸及偏差，一般有以下兩種方法：尺寸及偏差，一般有以下兩種方法：（1）根據(jù)）根據(jù)2求出菱形定位銷圓柱部分定位直徑的最大求出菱形定位銷圓柱部分定位直徑的最