定位誤差的分析與計算

1,定位誤差的分析與計算,一批工件逐個在夾具上定位時，由于工件及定位元件存在公差，使各個工件所占據(jù)的位置不完全一致即定位不準(zhǔn)確，加工后形成加工尺寸的不一致，形成加工誤差。這種只與工件定位有關(guān)的加工誤差，稱為定位誤差，用D表示。定位誤差：設(shè)計基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的最大位置變動量。,2,問題？,用逐件試切法加工是否存在定位誤差？,3,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(diào)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。,4,為了方便分析定位誤差，常將總化作三個部分：定位誤差定安裝、調(diào)整誤差安-調(diào):包括夾具在機床上的裝夾誤差、機床調(diào)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(yīng)小于或等于工件公差。,5,即：定+安-調(diào)+過在對定位方案進行分析時，可以假設(shè)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。,6,1.造成定位誤差的原因,造成定位誤差的原因有兩個。定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差不。定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差基（也叫定位副制造不準(zhǔn)確誤差）。,7,基準(zhǔn)不重合誤差不,須明確的概念：a)設(shè)計基準(zhǔn)：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(zhǔn)。b)工序基準(zhǔn)：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(zhǔn)。c)基準(zhǔn)不重合誤差等于定位基準(zhǔn)相對于設(shè)計基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的最大變動量。,8,加工頂面2，以底面和側(cè)面定位，此時定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)都是底面3，即基準(zhǔn)重合。定位誤差：定=0,9,加工臺階面1，定位同工序一，此時定位基準(zhǔn)為底面3，而設(shè)計基準(zhǔn)為頂面2，即基準(zhǔn)不重合。即使本工序刀具以底面為基準(zhǔn)調(diào)整得絕對準(zhǔn)確，且無其它加工誤差，仍會由于上一工序加工后頂面2在HH范圍內(nèi)變動，導(dǎo)致加工尺寸AA變?yōu)锳AH，其誤差為2H?；鶞?zhǔn)不重合誤差不=2H,10,工序二改進方案使基準(zhǔn)重合了(不=0)。這種方案雖然提高了定位精度，但夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工件安裝不便，并使加工穩(wěn)定性和可靠性變差，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(zhǔn)不重合的定位方案在實踐中也可以采用。,11,定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差不?；鶞?zhǔn)不重合誤差的大小應(yīng)等于定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)之間所有尺寸的公差和。在工序圖上尋找這些尺寸的公差。,12,當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)的變動方向與加工尺寸的方向不一致，存在一夾角時，基準(zhǔn)不重合誤差等于定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)之間所有尺寸的公差和在加工尺寸方向上的投影。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)的變動方向與加工尺寸的方向相同時，這時基準(zhǔn)不重合誤差等于定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)之間所有尺寸的公差和。,13,基準(zhǔn)位移誤差基,定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合引起的誤差。工件定位面與夾具定位元件共同構(gòu)成定位副，由于定位副制造得不準(zhǔn)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(zhǔn)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。,14,如圖所示，工件以內(nèi)孔中心O為定位基準(zhǔn)，套在心軸上，銑上平面，工序尺寸為從定位角度看，孔心線與軸心線重合，即設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，不=0。,15,實際上，定位心軸和工件內(nèi)孔都有制造誤差，而且為了便于工件套在心軸上，還應(yīng)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(zhǔn)發(fā)生位置變動。,此時基準(zhǔn)位移誤差：基=（D+d）/2,16,基準(zhǔn)位移誤差的示例說明,一批工件定位基準(zhǔn)的最大變動量應(yīng)為=OO1-OO2=Y=,17,若定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)的最大變動量為i。定位基準(zhǔn)的變動方向與設(shè)計尺寸方向相同時：基=i定位基準(zhǔn)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(zhǔn)位移誤差等于定位基準(zhǔn)的變動范圍在加工尺寸方向上的投影。基icos,18,2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(yīng)是基準(zhǔn)不重合誤差與基準(zhǔn)位移誤差的合成。計算時，可先算出基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差，然后將兩者合成。,19,合成時，若設(shè)計基準(zhǔn)不在定位基面上（設(shè)計基準(zhǔn)與定位基面為兩個獨立的表面），即基準(zhǔn)不重合誤差與基準(zhǔn)位移誤差無相關(guān)公共變量。定基不合成時，若設(shè)計基準(zhǔn)在定位基面上，即基準(zhǔn)不重合誤差與基準(zhǔn)位移誤差有相關(guān)的公共變量。定基不,20,+-確定方法：,定位基準(zhǔn)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(zhǔn)變動方向。定位基準(zhǔn)不變，定位基面直徑同樣變化，分析設(shè)計基準(zhǔn)的變動方向?；ɑ蚨ㄎ换鶞?zhǔn)）與不（或工序基準(zhǔn)）的變動方向相同時，取“”號；變動方向相反時，取“一”號。,21,定位誤差計算的兩種方法：,1.基準(zhǔn)不重合誤差的方向和定位副制造不準(zhǔn)確誤差的方向可能不相同，定位誤差取為基準(zhǔn)不重合誤差和定位副制造不準(zhǔn)確誤差的矢量和。2.按最不利情況，確定一批工件設(shè)計基準(zhǔn)的兩個極限位置，再根據(jù)幾何關(guān)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。,22,O1,O2,A,B,a,b,舉例：,C,23,24,對H2尺寸(加工面到中心線)不=0，基為定位基準(zhǔn)線O的在加工方向的最大變動量，即O1O2所以基=O1O2=O1C-O2C,因定基不，所以，此時定基,25,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=AO1O1O2aO2,自己推算一下,26,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？,27,通過以上計算，可得出如下結(jié)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(guān)，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(biāo)注方式有關(guān)，本例中定1定2定3。,28,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(guān)的各項誤差是設(shè)計夾具時必須認真考慮的問題之一。制訂夾具公差時，應(yīng)保證夾具的定位、制造和調(diào)整誤差的總和不超過零件公差的1/3。,29,3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(zhǔn)位移誤差基0定位誤差定不注：若為毛坯面，則仍有基,30,工件以內(nèi)孔定位,31,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(nèi)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(zhǔn)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=孔Dmax-軸dmin(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=1/2(D+d+min)=max/2或基=(Dmax/2)-(dmin/2)=max/2=(孔直徑公差+軸直徑公差)/2,32,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(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合,均為中心O,所以不=0對H2尺寸:不=d/2,33,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。基準(zhǔn)位移誤差基0,34,35,36,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(nèi)孔在圓柱心軸、圓柱銷上定位誤差的計算相同。,37,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)=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(zhuǎn)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(zhǔn)位置誤差,因為不=0。,38,需要指出的是定位誤差一般總是針對批量生產(chǎn)，并采用調(diào)整法加工的情況而言。在單件生產(chǎn)時，若采用調(diào)整法加工（采用樣件或?qū)Φ兑?guī)對刀），或在數(shù)控機床上加工時，同樣存在定位誤差問題。但若采用試切法進行加工，則一般不考慮定位誤差。,39,思考題工件以外圓表面在V型塊上定位銑鍵槽，若工序尺寸標(biāo)注如圖2-45所示，其定位誤差為多少？,40,答案：,1）若工件的工序基準(zhǔn)為外圓的下母線時（相應(yīng)的工