第四章第4节定位误差的分析及计算-(2)

定位误差的分析与计算前面分析了工件的正确定位以及各种定位元件。是否只要工件正确定位了，经过加工就能达到要求呢？由于夹具的定位系统存在误差，所以还要对定位误差进行分析与控制。温习调整法的概念利用机床上的定程装置或对刀装置，使刀具相对于机床或夹具达到一定的精度，从而保证工件的加工精度。按工件规定的尺寸，调整好刀具和工件的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这个相对位置不变。刀具和工件的相对位置，多用定程机构和对刀装置等进行调整，如行程开关、定程挡块、样件、样板、对刀块等。定位误差当用调整法加工一批工件时，工件在夹具上的定位过程中，会遇到工件的定位基准与工件的工序基准不重合的情况，从而引起基准不重合误差；工件的定位基准(基面)和定位元件工作表面本身存在制造误差会引起基准位移误差；上述两种情况都会引起工件的工序基准偏离理想位置，引起工序尺寸产生加工误差。工件的工序基准沿工序尺寸方向上发生的最大偏移量称为定位误差，用表示。d（也叫定位副制造不准确误差）。定位误差定位误差包括两个部分：基准不重合误差基准位移(位置)误差d,jy,jb,,djbjy基准位移(位置)误差1、定位元件的制造误差2、工件的制造误差（定位基准面）3、定位元件和工件之间的配合间隙计算定位误差时，主要这两项，把它们限制在工件公差的1/3范围内，把2/3留给其它(安装误差、夹紧变形、热变形、磨损等）误差。并不是在任何情况下这两部分误差都同时存在。,,13djbjygT在卧式铣床上加工套状零件上的键槽。要求保证工序尺寸为0bTb/2AAT机床夹具及定位系统如图：工件1装夹在夹具的心轴2上心轴的直径为0dTd工序尺寸b由铣刀3的宽度保证，与定位无关。工序尺寸A是由工件相对于刀具的正确位置来保证的，其尺寸精度与定位有直接关系。工序尺寸A的工序基准是外圆面d的下母线，工件的定位基准为孔的轴线。显然，工件的定位基准与工序尺寸的工序基准不重合。在加工过程中会现出基准不重合误差。如果工件的工序图如4-32所示，则工件的定位基准与工序尺寸(此时工序尺寸为C)的工序基准重合。在加工过程中不会现出基准不重合误差。由于工件的定位基准与工序尺寸的工序基准不重合，整个加工过程中外圆直径在其尺寸公差内变动，从而引起工序基准在工序尺寸方向上产生位置变化，其最大值为。这就是由于基准不重合引起的基准不重合误差。用表示，其值为gd/2dgT,jb,/2jbdgT上述的定位误差(基准不重合误差)是在心轴与孔配合间隙为0的假设条件下分析的。实际上，由于心轴与孔存在最小间隙X以及孔与心轴本身的制造误差，工件在自重的作用下，孔和心轴的轴线必定不会时时重合，孔的轴线会偏离心轴轴线位置而下移，这时，如果不考虑外圆的误差，工序尺寸也会出现加工误差。DTdTgd,2DdjyTTX是由定位副制造不准确而产生的误差）。这种由于定位基面(孔)和定位元件(心轴)的制造误差，而使定位基准在工序尺寸方向上产生最大位置变化而引起的加工误差，称为基准位移误差，用表示。本例中由于工件的重力作用使得工件向单一方向位移，故DTdT,jy,2DdjyTTX（也叫定位副制造不准确误差）。刀的位置不动工序基准的位置变化了工件的线条已组合在一起，可在PPT编辑状态下移动黄色的线条进行演示。上述两项定位误差是相互独立存在的，所以对于工序尺寸A总的定位误差为,,22dgDdjbjydATTTX由上述实例可推论出定位误差产生的一般规律和计算方法：1、定位误差只产生在采用调整法加工一批工件的场合，如一批工件逐个按试切法加工，则不产生定位误差。2、定位误差可以分为两个部分：工序基准与定位基准不重合误差和基准位移误差。基准位移误差是由于定位基准(基面)和定位元件本身存在制造误差和最小配合间隙而使定位基准偏离理想位置造成的。3、定位误差的计算方法：极限位置法和单项计算合成法。,jy,jbd极限位置法计算定位误差画出一批工件定位时引起工序尺寸变化的两个极限位置(最大和最小)，通过几何关系，直接找出工序基准的位置变化量在工序尺寸方向上的分量，即为该工序尺寸的定位误差。单项计算合成法计算定位误差根据定位误差的定义，分别计算基准不重合误差和基准位移误差，然后按进行合成。但要特别注意，一批工件从一种极限位置变为另一种极限位置时和的变化方向与工序尺寸方向的关系，从而确定和的大小和符号。,,djbjy,jb,jy,jy,jb但并不是在任何情况下这两部分误差都存在。当定位基准与工序基准重合时，；当工序基准无位移变化时，。,0jb,0jy强调：基准位移误差是由于定位基准(基面)和定位元件本身存在制造误差和最小配合间隙而使定位基准偏离理想位置造成的。-----工件其它部位的制造误差不能算到基准位移误差中。基准不重合误差是由于定位基准和工序基准不重合而产生的误差。----由于基准不重合，工件其它部位的制造误差造成了定位误差。如工件上的定位用的定位孔如心轴如工件的外圆面定位误差的分析与计算前面讲了定位误差产生的原因：工序基准与定位基准不重合误差和基准位移误差。以不同类型的定位面为例，介绍定位误差的分析与计算。由前面的分析可知，只要出现定位误差，就会使工序基准在工序尺寸方向上发生位置偏移。因此，分析计算定位误差，就是找出一批工件的工序基准位置沿工序尺寸方向上可能发生的最大偏移量。工件以平面定位时的定位误差当工件以单一平面为定位基准时，平面与定位元件是直接接触的。若平面又是工序基准，则基准是重合的，没有基准不重合误差，即；若平面不是工序基准，则基准是不重合的，故一定存在基准不重合误差，即而基准位移误差有两种情况：,0jb,0jb基准位移误差有两种情况：1、定位平面是未加工的毛坯表面---这种情况一般用三点支承方式，定位元件是球头支承钉。由于毛坯面的制造误差，使得定位基准在范围内变化，故H,jyH2、定位平面是已加工过的平面---这种情况一般用多条支承板，也可以用支承钉。由于平面已被加工过，可以认为定位基准没有位移变化。故,0jy当工件以两个以上的组合平面定位时，要根据具体情况具体分析。例：如图所示的定位系统，该工序要求保证工序尺寸b、H、B。b是由铣刀宽度保证的。尺寸H、B是靠工件相对于铣刀的正确定位来保证的。(),(),()000dHjbHjyH当以平面K1和K2为定位基准时，由于定位基准与工序基准重合，基准不重合误差为0。而基准位移误差，对于工序尺寸H，它的工序基准和定位基准都是K1平面，且平面K1是已加工表面，故基准位移误差也为0，即对于工序尺寸B，它的工序基准和定位基准都是K2平面，由于平面K1与K2之间存在垂直度误差(),因此，在调整好的机床上加工一批工件时，将引起工序基准位置发生变化，故工序尺寸B也随之产生加工误差，其定位误差为：(),(),()02tan2tandBjbBjyBhh90例题图a为零件图，图b铣顶面工序中，H尺寸定位基准与设计基准重合，不存在△jb。而图c铣台阶面工序中，A尺寸由于基准不重合而存在△jb，设计基准在H+TH与H-TH之间变化，∴△jb=2TH。∴△d=△jy+△jb=2TH工件底面已加工过，△jy＝0如工件总高H=40±0.14mm,要求保证A=20±0.15mm.求加工阶梯面时的△d△d=2TH=2X0.14=0.28mm本工序要保证的尺寸A=20±0.15mm其公差Tg=0.15-(-0.15)=0.30mm不满足,,13djbjygT工序二改进方案使基准重合了(△不=0)。这种方案虽然提高了定位精度，但夹具结构复杂，工件安装不便，并使加工稳定性和可靠性变差，因而有可能产生更大的加工误差。从多方面考虑，在满足加工要求的前提下，基准不重合的定位方案在实践中也可以采用。工件以圆孔定位时的定位误差与孔配合的定位元件有心轴、定位销和锥销。工件以圆孔定位时，所产生的定位误差是随定位系统、孔与心轴（销）的不同配合性质而变化的。如间隙配合和过盈配合。以圆孔与心轴间隙配合来定位为例。当心轴水平放置时：在工件上钻一个孔，由工序图可知，工序基准与定位基准都是定位孔的轴线，基准是重合的，故不存在基准不重合误差。由于孔和心轴存在制造误差和最小配合间隙，如图b所示。孔的偏差一般是上偏差如轴的偏差一般是下偏差如0.050D00.05d符合偏差标定的入体原则由于孔和心轴存在制造误差和最小配合间隙，如图b所示。红色虚线表示心轴的最小直径；绿色虚线表示孔的最大直径。所以当工件装在心轴上时，因自重而下降使圆孔上母线与心轴上母线接触，引起定位基准(工序基准)发生偏移，如图c所示，造成基准位移误差。这时所引起的基准位移误差为12gDddATTX工序基准偏移的方向是向下的，也可以说成是单向的偏移。当心轴垂直放置时：仍以上述工件钻孔为例，在立式钻床上钻孔并保证工序尺寸A。从下图可看出，工序基准偏移范围，是以心轴轴线为圆心，直径为最大配合间隙的圆。工序基准为孔的轴线--图中蓝色的点，它可以在粉色的圆内任意位置处。工序基准偏移的方向是向四向方向的，也可以说成是双向或多向的偏移。在工序尺寸方向上的偏移即图中的Z向(正反两个方向)上的偏移，造成了基准位移误差因此，心轴垂直放置时的定位误差比水平放置时的定位误差增大了1倍。即gDddATTX前面讲的心轴水平放置时其工序基准的偏移为单向偏移。与心轴垂直放置时不同。工件以外圆定位时的定位误差工件用外圆定位时，常用的定位元件有V形块、定位套、支承板、支承钉等。当采用定位套、支承板、支承钉对外圆进行定位时，产生的定位误差可参照前述圆孔定位和平面定位的情况进行分析和计算。当采用V形块对外圆进行定位时，一圆柱体上铣一键槽，以此为例对定位误差进行分析与计算。键槽深度尺寸(工序尺寸h)的标注方法有三种，产生的定位误差是不同的1、以外圆轴线为工序基准工序尺寸h1的工序基准为工件轴线O，工件的定位基准也是工件轴线O，两者是重合的。因为V形块既是对中定位元件，也是定心定位元件。因此不存在基准不重合误差。但是，由于一批工件的外圆面即它的定位基面存在制造误差，使得工件与V形块接触时，将在最大尺寸和最小尺寸之间变动，从而引起工序基准O在V形块对称平面内发生偏移，O的移动区间是O1O2，O1O2的长度就是工序尺寸h1的基准位移量，也就是基准位移误差。故1112hhhoo定位误差可通过11OCC22OCC的关系求得121211122=sinsin2sin2sin2sin22222dhddOOOCOCdTTOCOCd注意：书中公式有误书中的图画得也不准确少画了一段2、以外圆下母线为工序基准除了存在定位基面(工件外圆面)制造误差而产生的基准位移误差外，还存在基准不重合误差。其总的定位误差为121222112,2,2112222sinsin22dhjyhjbhdddBBOOOBOBTdTTd注：外圆尺寸为O1代表的圆为O2代表的圆为0dTddddT3、以外圆上母线为工序基准与第二种情况相同，定位误差也是由于基准不重合和基准位移误差共同引起的。定位误差为121112223,3,3112222sinsin22dhjyhjbhdddAAOAOOOATdTTd注意：书中公式有误由上述分析可知，外圆在V形块上定位铣键槽时，键槽深度的工序基准不同，其定位误差也不同，即从减少定位误差来考虑，标注尺寸最佳。3112sin2ddhT2112sin2ddhT1122sin