機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中工件定位誤差的分析及其數(shù)值計(jì)算(共6頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中工件定位誤差的分析及其數(shù)值計(jì)算工件在夾具中的定位, 對(duì)保證本道工序尺寸的加工精度起著至關(guān)重要的作用, 正確的工件定位是保證得到我們所需要的加工表面的前提, 這也是工件在定位過(guò)程中要解決的第一個(gè)問(wèn)題位規(guī)律問(wèn)題。但是再精密的加工方法和手段都不可避免地使被加工對(duì)象產(chǎn)生加工誤差。對(duì)于夾具中的被定位工件和定位元件同樣如此, 它們也存在著或大或小的加工誤差, 加上元件在夾具中的定位基準(zhǔn)的選取不同, 這些因素的客觀存在都會(huì)使同一基本尺寸的各個(gè)工件在夾具中的幾何位置有所變化, 從而造成本道工序的加工誤差,這就是工件在定位時(shí)要解決的第二個(gè)問(wèn)題定位誤差問(wèn)題。由此可以看出,

2、工件在夾具中的定位問(wèn)題。是夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中要解決的首要問(wèn)題, 下面就定位誤差的產(chǎn)生及定位誤差的計(jì)算方法, 需要強(qiáng)調(diào)的是: 分析定位誤差的前提是用夾具安裝法安裝工件, 保證被加工表面之間的位置精度, 用調(diào)整法保證被加工面的尺寸精度。1相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)定位誤差的闡述111定位誤差的定義相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)定位誤差定義有下面幾種敘述: 其一: 一批工件由于在夾具中定位而使得工序基準(zhǔn)在沿工序尺寸方向上產(chǎn)生的最大位移。其二: 用夾具裝夾加工一批工件時(shí), 由于定位不準(zhǔn)確引起該批工件某加工參數(shù)的誤差。其三: 因定位引起的工序尺寸誤差。其四: 工件加工尺寸方向上設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的最大變動(dòng)量。其五: 由于定位不準(zhǔn)而造成某一工序在工序尺寸

3、或定位要求方面的加工誤差。其六: 工件在夾具中定位不準(zhǔn)確引起的加工誤差為定位誤差等等。各文獻(xiàn)所述定義的一致點(diǎn)是定位誤差的方向都是在工序方向上, 區(qū)別是產(chǎn)生最大位移量的主體是工序基準(zhǔn)還是定位基準(zhǔn)。112定位誤差的計(jì)算由于對(duì)定位誤差的定義各文獻(xiàn)的敘述有所區(qū)別,導(dǎo)致在對(duì)定位誤差進(jìn)行計(jì)算時(shí)其結(jié)果也不相同。在工圖1心軸水平放置件采用內(nèi)孔定位, 定位元件采用心軸, 工件和定位元件的配合關(guān)系采用間隙配合時(shí)所產(chǎn)生的定位誤差區(qū)別最大。對(duì)于其中的基準(zhǔn)不重合誤差觀點(diǎn)一致, 不同之處是基準(zhǔn)位移誤差。如對(duì)于圖1 所示心軸水平放置時(shí)的定位方案, 其中TD 是工件定位內(nèi)孔的公差, Td 是定位元件心軸的公差, TD1是工件

4、外圓的公差, 2e是工件內(nèi)外圓的位置誤差(同軸度或跳動(dòng)公差等) 。按照文獻(xiàn) 1, 4, 5, 6 的敘述, 其定位誤差為TD + Td + TD12+ 2e, 按文獻(xiàn) 2 的算法, 定位誤差是TD + Td + TD1 + Xm in2+ 2e, 按文獻(xiàn)機(jī)床與液壓20051No11 ·45· 3 的觀點(diǎn)計(jì)算得到的定位誤差則是TD + Td + TD12+e。下面就上述兩方面存在的不同論述闡述作者的觀點(diǎn)。2定位誤差的產(chǎn)生在應(yīng)用夾具安裝工件進(jìn)行調(diào)整法加工時(shí), 當(dāng)工件的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合, 同時(shí)由于工件和位元件又都存在著制造誤差時(shí), 將使工件被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)沿工序尺寸方

5、向上產(chǎn)生位移, 稱之“定圖2心軸豎直放置位誤差”, 用DW 表示, 它是由以下兩個(gè)原因引起的。211基準(zhǔn)不重合誤差當(dāng)工件的定位基準(zhǔn)與其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí), 必然使設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在沿工序尺寸方向上產(chǎn)生位移, 產(chǎn)生了“基準(zhǔn)不重合誤差”, 用BC表示。212基準(zhǔn)位移誤差由于工件和定位元件本身存在著制造誤差, 又因?yàn)槭怯谜{(diào)整法進(jìn)行加工,必然使一批工件的定位基準(zhǔn)相對(duì)于調(diào)刀基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的位置發(fā)生變化, 產(chǎn)生了一定的位移, 形成了“基準(zhǔn)位移誤差”, 用JW表示。定位誤差是由于基準(zhǔn)不重合和基準(zhǔn)位移兩項(xiàng)因素的影響產(chǎn)生的。3定位誤差的求解方法311定位誤差組成法定位誤差組成法是求解定位誤差的最基本的方法, 它簡(jiǎn)單

6、、直觀, 一目了然。根據(jù)定位誤差產(chǎn)生的原因, 即基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差, 由于這兩項(xiàng)誤差均是在工件定位時(shí)產(chǎn)生的, 二者會(huì)同時(shí)引起工序基準(zhǔn)的變動(dòng)從而引起工序尺寸的變化, 產(chǎn)生了定位誤差, 將兩種誤差進(jìn)行合成, 就可求得定位誤差:DW =JW ±BC ( 1)正負(fù)號(hào)是根據(jù)JW和BC對(duì)一批工件在定位過(guò)程中由一種極限位置變化到另一種極限位置時(shí), 工序尺寸變化的影響同異來(lái)確定的。適用范圍: 引起定位誤差的因變量較少時(shí)適合采用此方法。312定義法按照定位誤差的定義, 確定這批工件在夾具中定位時(shí), 能夠出現(xiàn)的兩個(gè)極限位置, 求其從一個(gè)極限位置變化到另一個(gè)極限位置的最大變化量, 也可得到定位誤

7、差的大小:DW =Amax - Am in ( 2)式中: A工序尺寸。適用范圍: 定位誤差的方向和工序尺寸的方向一致, 影響定位誤差的因素又少, 工件定位的極限位置易確定時(shí)用定義法較合適。313尺寸鏈分析法尺寸鏈?zhǔn)侵冈跈C(jī)器裝配或零件加工過(guò)程中, 由依次首尾相接的尺寸所組成的尺寸組, 封閉性和制約性是尺寸鏈的兩個(gè)基本特征, 定位誤差則是由于一個(gè)或某幾個(gè)幾何參數(shù)的變化而引起另外某一幾何參數(shù)(工序尺寸) 變化, 我們可以將幾何參數(shù)設(shè)定為“環(huán)”, 可見這些“環(huán)”具備尺寸鏈各環(huán)的性質(zhì), 而定位誤差就是封閉環(huán)。所以可以用尺寸鏈分析法求解定位誤差。設(shè)Xi 為影響工序尺寸的工件和夾具的各有關(guān)幾何量, 則工序

8、尺寸A = F ( x1 , x2 , x3 , , xm ) 函數(shù)的增量用全微分表示如下:dA =9F9x1dx1 +9F9x2dx2 + +9F9xmdxm式中: dA工序尺寸誤差;dx1 , dx2 , , dxm 工件和夾具各有關(guān)量誤差;9F9x1,9F9x ,9F9xm工件和夾具各有關(guān)幾何量誤差的函數(shù)。以xi 代替dxi , 則工序尺寸誤差為A =9F9x1x1 +9F9x2x2 + +9F9xmxm ( 3)則A 就是定位誤差。適用范圍: 引起定位誤差的因變量較多(組成環(huán)數(shù)多, 一般在3個(gè)以上) , 定位情況較復(fù)雜時(shí)適合采用尺寸鏈法。4公式推導(dǎo)411心軸水平放置如圖1 所示, 心軸

9、水平放置, 設(shè)心軸軸心線為O, 最小、最大直徑分別為dmin、dmax , 公差為Td ; 工件最小直徑為Dm in、軸心線為O1 , 最大直徑Dmax、軸心線為O2 , 公差為TD , 工件外圓最小、最大直徑分別為D1min、D1max , 公差為TD1 ; 工件與心軸配合的最小間隙為Xmin。在這種定位情況下, 工件上母線始終與心軸上線單邊接觸。這批工件的定位基準(zhǔn)是內(nèi)孔軸心線, 由于工件和心軸都存在制造誤差及二者配合的間隙, 使得該定位方案存在基準(zhǔn)位移誤差, 定位基準(zhǔn)由O1 移到O2。由圖示幾何關(guān)系知: 當(dāng)心軸直徑最小dm in、定位孔徑最大Dmax時(shí), 心軸與工件內(nèi)孔的距離為1 , 相反

10、有距離2。由此可以得出定位基準(zhǔn)的·46· 機(jī)床與液壓20051No11最大變動(dòng)量(基準(zhǔn)位移誤差) JW為:JW =1 - 2 =Dmax - dmin2-Dmin - dmax2=12( TD + Td )同時(shí)這一定位方案的定位基準(zhǔn)是內(nèi)孔軸心線, 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是外圓下母線, 因此存在基準(zhǔn)不重合誤差, 另外工件的內(nèi)孔和外圓還存在形位誤差2e, 基準(zhǔn)不重合誤差為:BC =12TD1 + 2e:則定位誤差的總值為:DW =BC +JW =12( TD + Td + TD1 ) + 2e ( 4)顯然, 此時(shí)的定位誤差與配合的最小間隙無(wú)關(guān)。為進(jìn)一步驗(yàn)證這一結(jié)論的正確性, 針對(duì)同一定位方

11、案再用定義法進(jìn)行推導(dǎo)。如圖1所示, 最大工序尺寸為Amax , 最小工序尺寸為Am in , 則工序尺寸的最大變動(dòng)量(定位誤差的全值) 為:DW =Amax - Am in = (1 +12D1max ) - (2 +D1m in ) +2e = (1 - 2 ) +12(D1max - D1m in ) + 2e =12( TD + Td + TD1 ) + 2e ( 5)由此驗(yàn)證了公式( 4) 的正確性。412心軸豎直放置如圖2所示, 心軸豎直放置時(shí), 各個(gè)參考文獻(xiàn)結(jié)論一致, 在此不再重述。5典型實(shí)例計(jì)算圖3如圖2所示, 在立式銑床上加工鍵槽, 工件外圓40h60 01016, 內(nèi)孔20H

12、7+ , 采用心軸20g6- 01007- 01020 定位, 工件外圓對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)公差為0102mm, 鍵槽的技術(shù)要求為: 槽寬b = 12hg0- 01043; 槽距左端面距離為20h120- 0121; 槽深為3418h110- 0116; 槽的對(duì)稱度公差為0110mm。求該定位方式的定位誤差。( 1) 對(duì)槽寬b和尺寸20h12 的定位誤差計(jì)算簡(jiǎn)單, 在此略敘。( 2) 對(duì)于尺寸3418h11 按公式( 1) 進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)題意取“ + ”號(hào),其中: 基準(zhǔn)不重合誤差BC =12T40 = 01008mm基準(zhǔn)位移誤差JW =JW1 +JW2 =12( T20H7 +T20g6 ) +

13、0102 = 01037mm則DW =BC +JW = 01045 <13T3418 , 滿足要求。(3) 鍵槽的位置誤差(對(duì)稱度)其解法類似于第( 2) 點(diǎn)BC = 0JW =JW1 +JW2 = 0 + 0102 = 0102m <對(duì)稱度公差3, 滿足要求。6結(jié)束語(yǔ)(1) 分析定位誤差的前提是在應(yīng)用專用夾具安裝工件情況下用調(diào)整法進(jìn)行加工;(2) 對(duì)定位誤差進(jìn)行計(jì)算, 必須先分析定位誤差產(chǎn)生的原因。工件在專用夾具上定位加工時(shí), 其定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)始終是重合的, 只是定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)有可能不重合;(3) 工件用內(nèi)孔定位, 工件和定位元件之間采用間隙配合時(shí)所產(chǎn)生的定位誤差與配合的最小間隙量無(wú)關(guān), 與工件自身的形位公差的全值存在代數(shù)和的關(guān)系;(4) 定位誤差的各種計(jì)算方法的應(yīng)用要結(jié)合定位方案具體分析。引起定位誤差的因變量較少時(shí)適合采用誤差組成法和定義法; 定位情況較復(fù)雜及對(duì)定位誤差的干擾因素(組成環(huán)) 較多時(shí)宜采用