工藝定位誤差的分析與計(jì)算

1、工藝定位誤差的分析與計(jì)算2022/9/171第1頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三問(wèn)題？用逐件試切法加工是否存在定位誤差？2022/9/172第2頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)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(jī)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(jī)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(jī)床和刀具的制造誤差及磨損誤差等 。2022/9/173第3頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三為了方便分析

2、定位誤差，常將總化作三個(gè)部分：定位誤差定安裝、調(diào)整誤差安-調(diào):包括夾具在機(jī)床上的裝夾誤差、機(jī)床調(diào)整誤差、夾緊誤差以及機(jī)床和刀具的制造誤差等。加工過(guò)程誤差過(guò)：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(xiàng)誤差合成后應(yīng)小于或等于工件公差。2022/9/174第4頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三即： 定+ 安-調(diào)+ 過(guò) 在對(duì)定位方案進(jìn)行分析時(shí)，可以假設(shè)上述三項(xiàng)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(yàn)算公式。2022/9/175第5頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)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(gè)。 定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)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）。 2022/9/176第6頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三基準(zhǔn)不重合誤差不須明確的概念：a)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：在零件圖上用來(lái)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(lái)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(duì)于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的最大變動(dòng)量。2022/9/177第7頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三加工頂面2，以底面和側(cè)面定位，此時(shí)定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基

4、準(zhǔn)都是底面3，即基準(zhǔn)重合。定位誤差： 定 = 02022/9/178第8頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三加工臺(tái)階面1，定位同工序一，此時(shí)定位基準(zhǔn)為底面3，而設(shè)計(jì)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(duì)準(zhǔn)確，且無(wú)其它加工誤差，仍會(huì)由于上一工序加工后頂面2在 H H 范圍內(nèi)變動(dòng)，導(dǎo)致加工尺寸A A 變?yōu)锳 A H，其誤差為2 H?；鶞?zhǔn)不重合誤差不 = 2 H2022/9/179第9頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三工序二改進(jìn)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

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(zhǔn)不重合的定位方案在實(shí)踐中也可以采用。 2022/9/1710第10頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三 定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差不。 基準(zhǔn)不重合誤差的大小應(yīng)等于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)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。 2022/9/1711第11頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三 當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的變動(dòng)方向與加工尺寸的方向不一致，存在一夾角時(shí)，基準(zhǔn)不重合誤差等于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)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(jì)基準(zhǔn)的變動(dòng)

6、方向與加工尺寸的方向相同時(shí)，這時(shí)基準(zhǔn)不重合誤差等于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)之間所有尺寸的公差和。 2022/9/1712第12頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三基準(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(dòng)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。2022/9/1713第13頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三 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

7、線重合，即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合， 不 =0。 2022/9/1714第14頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三實(shí)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(gè)基準(zhǔn)發(fā)生位置變動(dòng)。此時(shí)基準(zhǔn)位移誤差： 基=（ D+ d ）/22022/9/1715第15頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三 若定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)的最大變動(dòng)量為i。 定位基準(zhǔn)的變動(dòng)方向與設(shè)計(jì)尺寸方向相同時(shí)： 基 =i 定位基準(zhǔn)的變動(dòng)方向與加工尺寸的方向不一致，兩者之間成夾角時(shí)，基準(zhǔn)位移誤差等于定位基準(zhǔn)的變動(dòng)范圍在加工尺寸方

8、向上的投影。 基icos2022/9/1716第16頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三2定位誤差的計(jì)算 定位誤差的常用計(jì)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(jì)算時(shí)，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。2022/9/1717第17頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三 合成時(shí)，若設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不在定位基面上（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基面為兩個(gè)獨(dú)立的表面），即基準(zhǔn)不重合誤差與基準(zhǔn)位移誤差無(wú)相關(guān)公共變量。 定基不 合成時(shí)，若設(shè)計(jì)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2022/9/1718第1

9、8頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三+ - 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(dòng)方向。 定位基準(zhǔn)不變，定位基面直徑同樣變化，分析設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的變動(dòng)方向。 基（或定位基準(zhǔn)）與不（或工序基準(zhǔn)）的變動(dòng)方向相同時(shí)，取“”號(hào)；變動(dòng)方向相反時(shí)，取“一”號(hào)。2022/9/1719第19頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三定位誤差計(jì)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(jì)基準(zhǔn)的兩個(gè)極限位置，再

10、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。2022/9/1720第20頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三O1O2H1H2H3ABabdmaxdmin舉例：C2022/9/1721第21頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三工序基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)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(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三對(duì)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(dòng)量，即O1O2 所以基 = O1O2=O1C-

11、O2C因定基不 ，所以，此時(shí)定 基2022/9/1723第23頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三 對(duì)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(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三 對(duì)H3尺寸（加工面到下母線）此時(shí)，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(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三通過(guò)以上計(jì)算，可得出如下

12、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 。 2022/9/1726第26頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三保證加工精度的條件采用夾具加工時(shí)的誤差計(jì)算不等式:減少與夾具有關(guān)的各項(xiàng)誤差是設(shè)計(jì)夾具時(shí)必須認(rèn)真考慮的問(wèn)題之一。制訂夾具公差時(shí)，應(yīng)保證夾具的定位、制造和調(diào)整誤差的總和不超過(guò)零件公差的1/3。 2022/9/1727第27頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三3常見定位方式定位誤差的計(jì)算 工件以平面定位 平面為精基面 基準(zhǔn)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(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三工件以內(nèi)孔定位 2022/9/1729第29頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)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(jì)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(dòng)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(dòng)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(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三 工件孔與定位心軸(銷)過(guò)盈配合時(shí)(垂直或水平放置)時(shí)的定位誤差此時(shí)，由于工件孔與心軸(銷)為過(guò)盈配合，所以基=0。對(duì)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(duì)H2尺寸:不=d/22022/9/1731第31頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)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(duì)中作用?；鶞?zhǔn)位移誤差 基 02022/9/1732第32頁(yè)，共4

15、8頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三2022/9/1733第33頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三2022/9/1734第34頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)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(jì)算與工件以內(nèi)孔在圓柱心軸、圓柱銷上定位誤差的計(jì)算相同。2022/9/1735第35頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三工件與一面兩孔定位時(shí)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(duì)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?yàn)椴?0。2022/9/1736第36頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三2022/9/1737第37頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三2022/9/1738第38頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三2022/9/1739第39頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三定位誤差的計(jì)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(jì)算其定位誤差。解 工件在V型塊上定位銑鍵槽時(shí)，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(duì)工件外圓中心的對(duì)稱度。 2022/9/1740第40頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三對(duì)于第1項(xiàng)要求，寫出O點(diǎn)至加工尺寸方向上某一固定點(diǎn)（例如V型塊兩斜面交點(diǎn)A）的距離： 式中 d - 工件外圓直徑；- V型塊兩斜面夾角。對(duì)上式求全微分，得到：2022/9/1741第41頁(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)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(fù)，各項(xiàng)誤差均取絕對(duì)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(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)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(guò)調(diào)整刀具相對(duì)于夾具的位置來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償），可以得到用V型塊對(duì)外圓表面定位，當(dāng)定位基準(zhǔn)為外圓中心時(shí)，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(yè)，共48頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)38分，星期三對(duì)于第2項(xiàng)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