工藝定位誤差的分析與計算

1、工藝定位誤差的分析與計算2022/9/171第1頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三問題？用逐件試切法加工是否存在定位誤差？2022/9/172第2頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三引 言 要保證零件加工精度，則需滿足以下條件： 總 其中總為多種原因產(chǎn)生的誤差總和；是工件被加工尺寸的公差?？偘ǎ?）夾具在機床上的裝夾誤差，（2）工件在夾具中的定位誤差和夾緊誤差，（3）機床調整誤差，（4）工藝系統(tǒng)的彈性變形和熱變形誤差，（5）機床和刀具的制造誤差及磨損誤差等 。2022/9/173第3頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三為了方便分析

2、定位誤差，常將總化作三個部分：定位誤差定安裝、調整誤差安-調:包括夾具在機床上的裝夾誤差、機床調整誤差、夾緊誤差以及機床和刀具的制造誤差等。加工過程誤差過：包括工藝系統(tǒng)的彈性變形和熱變形誤差以及磨損誤差等。為保證加工要求，上述三項誤差合成后應小于或等于工件公差。2022/9/174第4頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三即： 定+ 安-調+ 過 在對定位方案進行分析時，可以假設上述三項誤差各占工件公差的1/3。則有： 定 /3 此就是夾具定位誤差驗算公式。2022/9/175第5頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三1. 造成定位誤差的原因 造成定位誤差的

3、原因有兩個。 定位基準與設計基準不重合，產(chǎn)生基準不重合誤差不。 定位基準與限位基準不重合，產(chǎn)生基準位移誤差基（也叫定位副制造不準確誤差）。 2022/9/176第6頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三基準不重合誤差不須明確的概念：a)設計基準：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。b)工序基準：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)的基準。c)基準不重合誤差等于定位基準相對于設計基準在工序尺寸方向上的最大變動量。2022/9/177第7頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三加工頂面2，以底面和側面定位，此時定位基準和設計基

4、準都是底面3，即基準重合。定位誤差： 定 = 02022/9/178第8頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三加工臺階面1，定位同工序一，此時定位基準為底面3，而設計基準為頂面2，即基準不重合。即使本工序刀具以底面為基準調整得絕對準確，且無其它加工誤差，仍會由于上一工序加工后頂面2在 H H 范圍內變動，導致加工尺寸A A 變?yōu)锳 A H，其誤差為2 H?；鶞什恢睾险`差不 = 2 H2022/9/179第9頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三工序二改進方案使基準重合了(不 =0)。這種方案雖然提高了定位精度，但夾具結構復雜，工件安裝不便，并使加工穩(wěn)定性和可

5、靠性變差，因而有可能產(chǎn)生更大的加工誤差。從多方面考慮，在滿足加工要求的前提下，基準不重合的定位方案在實踐中也可以采用。 2022/9/1710第10頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三 定位基準與設計基準不重合，產(chǎn)生的基準不重合誤差不。 基準不重合誤差的大小應等于定位基準與設計基準之間所有尺寸的公差和。 在工序圖上尋找這些尺寸的公差。 2022/9/1711第11頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三 當設計基準的變動方向與加工尺寸的方向不一致，存在一夾角時，基準不重合誤差等于定位基準與設計基準之間所有尺寸的公差和在加工尺寸方向上的投影。 當設計基準的變動

6、方向與加工尺寸的方向相同時，這時基準不重合誤差等于定位基準與設計基準之間所有尺寸的公差和。 2022/9/1712第12頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三基準位移誤差基定位基準與限位基準不重合引起的誤差。 工件定位面與夾具定位元件共同構成定位副，由于定位副制造得不準確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動量，也稱為定位副制造不準確誤差。 這是由于定位基面和限位基面的制造公差和間隙造成的。2022/9/1713第13頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三 如圖所示，工件以內孔中心O為定位基準，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

7、線重合，即設計基準與定位基準重合， 不 =0。 2022/9/1714第14頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三實際上，定位心軸和工件內孔都有制造誤差，而且為了便于工件套在心軸上，還應留有間隙，故安裝后孔和軸的中心必然不重合，使得兩個基準發(fā)生位置變動。此時基準位移誤差： 基=（ D+ d ）/22022/9/1715第15頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三 若定位基準與限位基準的最大變動量為i。 定位基準的變動方向與設計尺寸方向相同時： 基 =i 定位基準的變動方向與加工尺寸的方向不一致，兩者之間成夾角時，基準位移誤差等于定位基準的變動范圍在加工尺寸方

8、向上的投影。 基icos2022/9/1716第16頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三2定位誤差的計算 定位誤差的常用計算方法是合成法。 定位誤差應是基準不重合誤差與基準位移誤差的合成。 計算時，可先算出基準不重合誤差和基準位移誤差，然后將兩者合成。2022/9/1717第17頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三 合成時，若設計基準不在定位基面上（設計基準與定位基面為兩個獨立的表面），即基準不重合誤差與基準位移誤差無相關公共變量。 定基不 合成時，若設計基準在定位基面上，即基準不重合誤差與基準位移誤差有相關的公共變量。 定基不2022/9/1718第1

9、8頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三+ - 確定方法：定位基準與限位基面接觸，定位基面直徑由小變大（或由大變?。?，分析定位基準變動方向。 定位基準不變，定位基面直徑同樣變化，分析設計基準的變動方向。 基（或定位基準）與不（或工序基準）的變動方向相同時，取“”號；變動方向相反時，取“一”號。2022/9/1719第19頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三定位誤差計算的兩種方法： 1.基準不重合誤差的方向和定位副制造不準確誤差的方向可能不相同，定位誤差取為基準不重合誤差和定位副制造不準確誤差的矢量和。2.按最不利情況，確定一批工件設計基準的兩個極限位置，再

10、根據(jù)幾何關系求出此二位置的距離，并將其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位誤差。2022/9/1720第20頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三O1O2H1H2H3ABabdmaxdmin舉例：C2022/9/1721第21頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三工序基準定位基準定H1尺寸：Ao不0，基0H2尺寸：oo不 =0， 基0H3尺寸：Bo不0，基02022/9/1722第22頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三對H2尺寸 (加工面到中心線)不=0，基為定位基準線O的在加工方向的最大變動量，即O1O2 所以基 = O1O2=O1C-

11、O2C因定基不 ，所以，此時定 基2022/9/1723第23頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三 對H1尺寸（加工面到上母線）由于不0，基0 ； 定基不 而基 = O1O2=O1CO2C不 =則定基不 或定= Aa= AO1O1O2 aO2自己推算一下2022/9/1724第24頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三 對H3尺寸（加工面到下母線）此時，定 = bB = bO2+O2O1-BO1或根據(jù)不0，基0 ； 定基不 基不變，不 =想想為什么？2022/9/1725第25頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三通過以上計算，可得出如下

12、結論:即定位誤差隨工件誤差的增大而增大;與V形塊夾角有關，隨增大而減小，但定位穩(wěn)定性變差，故一般取=90;定與工序尺寸標注方式有關， 本例中定1 定2 定3 。 2022/9/1726第26頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期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:減少與夾具有關的各項誤差是設計夾具時必須認真考慮的問題之一。制訂夾具公差時，應保證夾具的定位、制造和調整誤差的總和不超過零件公差的1/3。 2022/9/1727第27頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三3常見定位方式定位誤差的計算 工件以平面定位 平面為精基面 基準位移誤差基0 定

13、位誤差 定不注：若為毛坯面，則仍有基2022/9/1728第28頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三工件以內孔定位 2022/9/1729第29頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三工件孔與定位心軸（或銷）采用間隙配合的定位誤差計算 定 = 不 + 基 工件以內孔在圓柱心軸、圓柱銷上定位。由于孔與軸有配合間隙，有基準位移誤差，分兩種情況討論： a.心軸（或定位銷）垂直放置，按最大孔和最銷軸求得孔中心線位置的變動量為： 基 = D + d + min = max (最大間隙） b.心軸（或定位銷）水平放置，孔中心線的最大變動量（在鉛垂方向上）即為定 基=OO

14、=1/2(D+d+min)=max/2 或基=(Dmax/2)-(dmin/2)=max/22022/9/1730第30頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三 工件孔與定位心軸(銷)過盈配合時(垂直或水平放置)時的定位誤差此時，由于工件孔與心軸(銷)為過盈配合，所以基=0。對H1尺寸:工序基準與定位基準重合,均為中心O ,所以不=0 對H2尺寸:不=d/22022/9/1731第31頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三工件以外圓表面定位 A、工件以外圓表面在V型塊上定位由于V型塊在水平方向有對中作用?；鶞饰灰普`差 基 02022/9/1732第32頁，共4

15、8頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三2022/9/1733第33頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三2022/9/1734第34頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三B工件以外圓表面在定位套上定位 定位誤差的計算與工件以內孔在圓柱心軸、圓柱銷上定位誤差的計算相同。2022/9/1735第35頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三工件與一面兩孔定位時的定位誤差“1”孔中心線在X，Y方向的最大位移為： 定（1x)=定(1y)=D1+d1+1min=1max（孔與銷的最大間隙）“2”孔中心線在X,Y方向的最大位移分別為: 定(2x)

16、=定(1x)+2Ld(兩孔中心距公差) 定(2y)=D2+d2+2min=2max兩孔中心連線對兩銷中心連線的最大轉角誤差: 定()=2=2tan-1(1max+2max)/2L (其中L為兩孔中心距) 以上定位誤差都屬于基準位置誤差,因為不=0。2022/9/1736第36頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三2022/9/1737第37頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三2022/9/1738第38頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三2022/9/1739第39頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三定位誤差的計算（

17、續(xù)） 微分方法 B例 工件在V型塊上定位銑鍵槽（右圖），試計算其定位誤差。解 工件在V型塊上定位銑鍵槽時，需要保證的工序尺寸和工序要求是： 槽底至工件外圓中心的距離H； 鍵槽對工件外圓中心的對稱度。 2022/9/1740第40頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三對于第1項要求，寫出O點至加工尺寸方向上某一固定點（例如V型塊兩斜面交點A）的距離： 式中 d - 工件外圓直徑；- V型塊兩斜面夾角。對上式求全微分，得到：2022/9/1741第41頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三以微小增量代替微分，并將尺寸（包括直線尺寸和角度）誤差視為微小增量，且考慮

18、到尺寸誤差可正可負，各項誤差均取絕對值，可得到工序尺寸H的定位誤差： (2-11)式中 Td - 工件外圓直徑公差； T- V型塊兩斜面夾角角度公差。2022/9/1742第42頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三若忽略V型塊兩斜面夾角的角度誤差（在支承定位的情況下，定位元件的誤差 - 此處為V型塊的角度誤差，可以通過調整刀具相對于夾具的位置來進行補償），可以得到用V型塊對外圓表面定位，當定位基準為外圓中心時，在垂直方向（圖2-44中尺寸H方向）上的定位誤差為： (2-12) 2022/9/1743第43頁，共48頁，2022年，5月20日，4點38分，星期三對于第2項要求，若忽略工件的圓度誤差和V型塊的角度偏差（這種忽略通常是合理的，并符合工