2022年机床夹具设计方案中工件定位误差的分析及其数值计算.docx

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1、精品学习资源机床夹具设计中工件定位误差的分析及其数值运算工件在夹具中的定位, 对保证本道工序尺寸的加工精度起着至关重要的作用, 正确的工件定位是保证得到我们所需要的加工表面的前提, 这也是工件在定位过程中要解决的第一个问题位规律问题；但是再精密的加工方法和手段都不行防止地使被加工对象产生加工误差；对于夹具中的被定位工件和定位元件同样如此, 它们也存在着或大或小的加工误差, 加上元件在夹具中的定位基准的选取不同 , 这些因素的客观存在都会使同一基本尺寸的各个工件在夹具中的几何位置有所变化, 从而造成本道工序的加工误差,这就是工件在定位时要解决的其次个问题定位误差问题；由此可以看出 , 工件在夹具

2、中的定位问题；是夹具设计过程中要解决的首要问题 , 下面就定位误差的产生及定位误差的运算方法 , 需要强调的是 : 分析定位误差的前提是用夹具安装法安装工件 , 保证被加工表面之间的位置精度 , 用调整法保证被加工面的尺寸精度；1相关文献对定位误差的阐述111 定位误差的定义相关文献对定位误差定义有下面几种表达: 其一 : 一批工件由于在夹具中定位而使得工序基准在沿工序尺寸方向上产生的最大位移；其二: 用夹具装夹加工一批工件时, 由于定位不精确引起该批工件某加工参数的误差；其三: 因定位引起的工序尺寸误差；其四: 工件加工尺寸方向上设计基准的最大变动量；其五 : 由于定位不准而造成某一工序在工

3、序尺寸或定位要求方面的加工误差；其六: 工件在夹具中定位不精确引起的加工误差为定位误差等等；各文献所述定义的一样点是定位误差的方向都是在工序方向上 , 区分是产生最大位移量的主体是工序基准仍是定位基准；112 定位误差的运算由于对定位误差的定义各文献的表达有所区分,导致在对定位误差进行运算时其结果也不相同；在工图1心轴水平放置 件采纳内孔定位, 定位元件采纳心轴 , 工件和定位元件的协作关系采纳间隙协作时所产生的定位误差区分最大；对于其中的基准不重合误差观点一样, 不同之处是基准位移误差；如对于图 1 所示心轴水平放置时的定位方案, 其中 T是工件定位内孔的公差, T是定位元件心轴的公差, T

4、 是工件外圆的公差 , 2e是工件内外圆的位置误差同轴度或跳动公差等 ；依据文献 1, 4, 5, 6 的表达 , 其定位误差为 T+ T+ T2+ 2e, 按文献 2 的算法 , 定位误差是 T+ T+ T+ X2+ 2e, 按文献 机床与液压20051 No11 45 3 的观点运算得到的定位误差就是T+ T+ T2+e；下面就上述两方面存在的不同论述阐述作者的观点；2定位误差的产生在应用夹具安装工件进行调整法加工时, 当工件的定位基准与设计基准不重合, 同时由于工件和位元件又都存在着制造误差时, 将使工件被加工表面的设计基准沿工序尺寸方向上产生位移, 称之“定图2心轴竖直放置 位误差”

5、, 用表示 , 它是由以下两个缘由引起的；211基准不重合误差 当工件的定位基准与其设计基准不重合时, 必定使设计基准在沿工序尺寸方向上产生位移, 产生了“基准不重合误差” , 用表示；212基准位移误差由于工件和定位元件本身存在着制造误差, 又由于是用调整法进行加工,必定使一批工件的定位基准 相对于调刀基准在工序尺寸方向上的位置发生变化, 产生了肯定的位移 , 形成了“基准位移误差”, 用表示；定位误差是由于基准不重合和基准位移两项因素的影响产生的；3定位误差的求解方法311 定位误差组成法欢迎下载精品学习资源定位误差组成法是求解定位误差的最基本的方法, 它简洁、直观 , 一目了然；依据定位

6、误差产生的缘由 , 即基准不重合误差和基准位移误差, 由于这两项误差均是在工件定位时产生的, 二者会同时引起工序基准的变动从而引起工序尺寸的变化, 产生了定位误差, 将两种误差进行合成, 就可求得定位误差 : = 1 正负号是依据和对一批工件在定位过程中由一种极限位置变化到另一种极限位置时 , 工序尺寸变化的影响同异来确定的；适用范畴: 引起定位误差的因变量较少时适合采纳此方法；312 定义法依据定位误差的定义, 确定这批工件在夹具中定位时, 能够显现的两个极限位置, 求其从一个极限位置变化到另一个极限位置的最大变化量, 也可得到定位误差的大小: =A- A 2式中 : A工序尺寸；适用范畴:

7、 定位误差的方向和工序尺寸的方向一样, 影响定位误差的因素又少,工件定位的极限位置易确定时用定义法较合适；313 尺寸链分析法尺寸链是指在机器装配或零件加工过程中, 由依次首尾相接的尺寸所组成的尺寸组, 封闭性和制约性是尺寸链的两个基本特点, 定位误差就是由于一个或某几个几何参数的变化而引起另外某一几何参数工序尺寸 变化 , 我们可以将几何参数设定为“环”, 可见这些“环”具备尺寸链各环的性质, 而定位误差就是封闭环；所以可以用尺寸链分析法求解定位误差；设X为影响工序尺寸的工件和夹具 的各有关几何量 , 就工序尺寸 A = F x, x, x, ., x 函数的增量用全微分表示如下:dA =9

8、F9xdx+ 9F9xdx+ . +9F9 xdx式中 : dA工序尺寸误差 ；dx, dx, ., dx工件和夹具各有关量误差；9F9x,9F9 x .,9F9 x工件和夹具各有关几何量误差的函数；以x代替 dx, 就工序尺寸误差为A=9F9x x+9F9x x+ .+9F9 x x 3就 A 就是定位误差；适用范畴 : 引起定位误差的因变量较多组成环数多 , 一般在 3个以上 , 定位情形较复杂时适合采纳尺寸链法；4公式推导411心轴水平放置如图 1 所示 , 心轴水平放置 , 设心轴轴心线为 O, 最小、最大直径分别为 d、d, 公差为 T； 工件最小直径为D、轴心线为 O, 最大直径

9、D、轴心线为 O, 公差为 T, 工件外圆最小、最大直径分别为 D、D, 公差为T； 工件与心轴协作的最小间隙为 X；在这种定位情形下 , 工件上母线始终与心轴上线单边接触；这批工件的定位基准是内孔轴心线 , 由于工件和心轴都存在制造误差及二者协作的间隙 , 使得该定位方案存在基准位移误差, 定位基准由 O移到 O；由图示几何关系知: 当心轴直径最小 d、定位孔径最大 D 时, 心轴与工件内孔的距离为, 相反有距离；由此可以得出定位基准的 46 机床与液压20051 No11最大变动量 基准位移误差 为 : = - =D- d2-D- d2=12 T+ T同时这肯定位方案的定位基准是内孔轴心线

10、, 设计基准是外圆下母线, 因此存在基准不重合误差, 另外工件的内孔和外圆仍存在形位误差2e, 基准不重合误差为: =12 T+ 2e:就定位误差的总值为: = + =12 T+ T+ T + 2e 4明显 , 此时的定位误差与协作的最小间隙无关；为进一步验证这一结论的正确性, 针对同肯定位方案再用定义法进行推导；如图1所示 , 最大工序尺寸为 A, 最小工序尺寸为 A, 就工序尺寸的最大变动量定位误差的全值 为: =A- A= +12D - +D +2e = - +12D - D + 2e =12 T+ T+ T + 2e 5由此验证了公式 4 的正确性；412心轴竖直放置如图 2所示 ,

11、心轴竖直放置时, 各个参考文献结论一样, 在此不再重述；5 典型实例运算图3 如图 2所示 , 在立式铣床上加工键槽, 工件外圆 40h60 01016, 内孔 20H7 + 01 0210, 采纳心轴 20g6- 01007- 0 1 020 定位 , 工件外圆对内孔的径向跳动公差为0102mm, 键槽的技术要求为: 槽宽 b = 12hg0- 0 1043 ；槽距左端面距离为 20h120- 0 121； 槽深为 3418h110- 0 1 16； 槽的对称度公差为 0110mm；求该定位方式的定位误差；欢迎下载精品学习资源 1 对槽宽 b和尺寸 20h12 的定位误差运算简洁, 在此略叙

12、； 2 对于尺寸 3418h11 按公式 1 进行运算；依据题意取“+ ”号 ,其中 : 基准不重合误差 =12T= 01008mm基准位移误差= + =12 T+T + 0102 = 01037mm就 = + = 01045 键槽的位置误差 对称度 其解法类似于第 2 点 = 0 = + = 0 + 0102 = 0102m 分析定位误差的前提是在应用专用夹具安装工件情形下用调整法进行加工；2 对定位误差进行运算, 必需先分析定位误差产生的缘由；工件在专用夹具上定位加工时, 其定位基准和工序基准始终是重合的, 只是定位基准和设计基准有可能不重合；3 工件用内孔定位 , 工件和定位元件之间采用

13、间隙协作时所产生的定位误差与协作的最小间隙量无关, 与工件自身的形位公差的全值存在代数和的关系 ；4 定位误差的各种运算方法的应用要结合定位方案详细分析；引起定位误差的因变量较少时适合采纳误差组成法和定义法； 定位情形较复杂及对定位误差的干扰因素组成环 较多时宜采纳尺寸链法；欢迎下载精品学习资源图1心轴水平放置欢迎下载精品学习资源图2心轴竖直放置欢迎下载精品学习资源图3参考文献【1】王秀伦等 1机床夹具设计 M 1中国铁道出版社 ,【2】龚定安等 1机床夹具设计 M 1西安交通高校出版社,【3】张树森等 1机械制造工程学 M 1 东北高校出版社 ,【4】赵福生等 1机械制造工程学 M 1 哈尔滨工程高校出版社 ,【5】李旦1机械制造工艺学试卷精选与答题技巧M 哈尔滨工业高校出版社,【6】李洪1 机械加工工艺手册 M 1 北京出版社,欢迎下载