夾具設(shè)計(jì)定位誤差分析與計(jì)算

夾具設(shè)計(jì)定位誤差分析與計(jì)算文章目錄[隱藏]1.定位誤差與基準(zhǔn)的概念2.造成定位誤差的原因3.定位誤差的計(jì)算1.定位誤差與基準(zhǔn)的概念工件上用于確定加工表面位置的點(diǎn)、線、面，稱為工序基準(zhǔn)。在夾具的定位元件上，與工件相接觸的表面稱為限位基準(zhǔn)。若定位元件是回轉(zhuǎn)體，則限位基準(zhǔn)就是它們的中心線。限位基準(zhǔn)在空間的位置固定不變，是調(diào)整刀具位置的依據(jù)。一批工件放在夾具中進(jìn)行加工，獲得的尺寸精度和位置精度取決于工序基準(zhǔn)與加工表面之間的尺寸和位置，加工表面在空間的位置又取決于刀具，刀具的位置在加工前根據(jù)夾具上的定位元件來調(diào)整，刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡由機(jī)床或?qū)蜓b置來保證，在假定機(jī)床有足夠剛度和忽略刀具磨損的情況下，可認(rèn)為加工表面在空間的位置相對(duì)于限位基準(zhǔn)是不變的，但由于工件及定位元件存在誤差，使得工序基準(zhǔn)在空間的位置發(fā)生了變化，所以造成加工后這批工件的尺寸和位置不一致，產(chǎn)生加工誤差。這種只與工件定位有關(guān)的加工誤差，稱為定位誤差，用ΔD表示。定位誤差的大小等于工序基準(zhǔn)相對(duì)于限位基準(zhǔn)的位移量。2.造成定位誤差的原因工序基準(zhǔn)相對(duì)于限位基準(zhǔn)的位移量可以分解成兩個(gè)部分，即工序基準(zhǔn)相對(duì)于定位基準(zhǔn)的位移量和定位基準(zhǔn)相對(duì)于限位基準(zhǔn)的位移量。相應(yīng)地造成定位誤差的原因可以歸結(jié)為兩個(gè):一是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，由此產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差ΔB，這是由于工件存在誤差造成的;二是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合，由此產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差Δy,這是由于工件和定位元件存在誤差造成的。圖1平面定位時(shí)的定位誤差計(jì)算

(a)工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)都是Q面;

(b)定位基準(zhǔn)為Q面，工序基準(zhǔn)為N面3.定位誤差的計(jì)算(1)工件以平面定位時(shí)的定位誤差計(jì)算。工件以平面定位產(chǎn)生定位誤差的原因，主要是由于工件定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合和定位基準(zhǔn)面間的位置誤差而引起的。因?yàn)檫@時(shí)定位基準(zhǔn)相對(duì)于限位基準(zhǔn)的位移量為定位基準(zhǔn)的平面度誤差，特別是用于定位的平面已加工過，其平面度誤差很小，可以忽略不計(jì)。①基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差。加工圖1所示的工件M面時(shí)，若表面N、Q在前道工序已加工，并保證尺寸(50+0.2)mm,在加工M面時(shí)，分別保證尺寸A和B,試分別計(jì)算兩種情況下的定位誤差?a.保證尺寸A時(shí)的定位誤差計(jì)算:如圖1(a),工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)都是Q面，所以定位誤差ΔD=ΔB=0。b.保證尺寸B時(shí)的定位誤差計(jì)算:如圖1(b),定位基準(zhǔn)是Q面，工序基準(zhǔn)是N面，N面相對(duì)于Q面的位移量等于尺寸(50+0.2)mm(聯(lián)系尺寸，即聯(lián)系工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)的尺寸)的公差0.4mm。則ΔD=ΔB=0.4mm。②定位基準(zhǔn)間位置誤差引起的定位誤差。若加工圖2所示的工件，工序尺寸為a+δ，取底面M面與側(cè)面K面為定位基準(zhǔn)，則上道工序加工的表面M與K面要互相垂直，但實(shí)際加工中總會(huì)有垂直度誤差。當(dāng)M與K面的交角為90°+α?xí)r(圖2(b))，這時(shí)加工后實(shí)際尺寸a實(shí)=a+htanα。當(dāng)M與K面的交角為90°-α?xí)r(圖2(c)),這時(shí)加工后的實(shí)際尺寸a實(shí)=a-htanα。圖2基準(zhǔn)間位置誤差引起的定位誤差

(a)M與K面互相垂直;

(b)M與K面的交角為90°+α;

(c)M與K面的交角為90°-α(2)外圓定位時(shí)的定位誤差計(jì)算。圖3為工件以外圓表面為定位基準(zhǔn)，在V形塊上定位銑鍵槽。在加工同一鍵槽時(shí)，由于標(biāo)注工序尺寸不同(即選擇不同的工序基準(zhǔn))，將產(chǎn)生不同的定位誤差。現(xiàn)分三種方法標(biāo)注工序尺寸，其定位誤差分析計(jì)算如下:①以工件外圓面的中心為工序基準(zhǔn)，標(biāo)注鍵槽的加工尺寸h1(圖3(a))。因?yàn)楣ぜ亩ㄎ换鶞?zhǔn)也是外圓的中心線，所以ΔB=0。由于工件的外圓尺寸的公差為δd，則外圓面中心線在O1和O2之間變動(dòng)，所以定位基準(zhǔn)相對(duì)于限位基準(zhǔn)的位移量為O1O2,即這種情況下的定位誤差為②以工件外圓的底素線為工序基準(zhǔn)，標(biāo)注鍵槽加工尺寸h2(圖3(b))。此時(shí)的基準(zhǔn)位移誤差仍為Δy=O1O2。由于工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)不重合，工序基準(zhǔn)相對(duì)于定位基準(zhǔn)的位移量等于外圓公差之半，即ΔB=δd/2。由圖可知，定位誤差為兩項(xiàng)誤差之代數(shù)差，即(3)以工件外圓的頂素線為工序基準(zhǔn)，標(biāo)注鍵槽加工尺寸h3(圖3(c))。定位誤差為兩項(xiàng)誤差之代數(shù)和。V形塊的夾角a有60°、90°、120°三種。從定位誤差大小來看，α=120°時(shí)其值最小，但定位穩(wěn)定性差，所以多用于工件直徑大、外圓尺寸精度低時(shí)。一般多用a=90°。圖3工件以外圓表面在V形塊上定位時(shí)的定位誤差

(a)以外圓的中心為工序基準(zhǔn);(b)以外圓的底索線為工序基準(zhǔn);

(c)以外圓的頂素線為工序基準(zhǔn)(4)用孔定位時(shí)的定位誤差計(jì)算。盤類工件常裝在心軸上加工，安裝簡圖如圖4所示。其中小圓表示心軸直徑，大圓表示工件定位孔直徑。圖4單位定位誤差

(a)孔與心軸偏向一邊接觸;(b)某些孔和心軸在一邊接觸;(c)工件由于工件定位孔和心軸直徑均有制造誤差，當(dāng)工件裝在心軸上加工時(shí)，孔與心軸的軸心線不重合。這是由于工件的定位孔和心軸的制造誤差及其配合間隙共同引起的，工件工序基準(zhǔn)(孔的中心)相對(duì)于限位基準(zhǔn)(心軸的軸心線)的最大位移量就是定位誤差。設(shè)工件定位孔的直徑為D+δ,心軸直徑