谈机床夹具设计中定位误差的分析与计算精

1、科技信息2010年第27期SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 机械制造技术这门课是机械 类专业中的一门实践性很强的专业课程，在学习本课程之前既要掌握基本的专业理 论知识，又要掌握基本的加工技能，具有较为丰富的感性认识。在本书（由陈根琴、宋志良主编的 21世纪高等院校应用型规划教材）中，本 章节内容过于简单抽象，对于培养目标是高级技工的学生来说，课后习题学生总感 到无从下手，故本人根据学生知识现状结合有关教学资料，从典型定位方式及定位 元件入手，分别讲解定位误差的分析和计算，把最常见的误差分析讲透彻，由易及 难，加上适当的例题讲解，使学生触类旁通，增强学生学

2、习信心，从而达到教学目 的。1复习之前的两个重要概念：定位基准及工序基准定位基准：是指零件在加工过程中，用于确定零件在机床上或夹具上的位置的 基准，可以是点/线/面；nJnI工序基准：是指用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基 准。和本道工序尺寸有关。2讲清常用的三类典型定位方式的定位元件2. 1工件以平面定位：常用支承钉或支承板作为定位元件；2. 2工件以外圆柱表面定位：最常用的是 V型块；2. 3工件以内孔定位：常用的是心轴或销轴3一般认为如果工件定位误差不超过工件加工尺寸公差值的1/3,则该定位方案能满足本工序加工精度的要求3. 1定位误差（ D）及其产生的原因：定位误差是

3、由于工件在夹具上或在机床上 的定位不准确而引起的加工误差，换句话说，在对一批工件进行加工时，所引起工 序尺寸的极限变动量（即工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量）就是定位误 差。用符号 D表示。如图1所示，在轴上铣键槽,要保证尺寸H。若采用的定位元件为V型块，键槽铣刀按尺寸H调整好位置，由于工件外圆直径有公差，使工 件中心位置发生变化，造成加工尺寸 H发生变化（若不考虑加工过程中产生的其他加工误差）。此变化量（加工误差）是由于工件的定位而引起的，故称为定位误 差。定位误差的来源主要有两个方面：（1）基准不重合误差（4B）:由于工件的工序基准与工件的定位基准不重 合而造成的加工误差称为基准不重误

4、差，用符号 B表示。如图2所示，工件以底面定位铣台阶面，要求保证尺寸a，工序基准是工件的顶面，定，这时刀具的位置按定位面到刀具端面间的距离调整，由于一批工件中尺寸 b的公差使工 件顶面（即工序基准）位置在某一范围内变动，从而使加工尺寸 a产生误差。这个 误差就是基准不重合误差，它等于工序基准相对的最大变动量。（2）基准位移误差（ 丫）：由于定位副制造不准确，使定位基准在加工尺 寸方向上产生位移，导致各个工件的位置不一致而造成的加工误差，称为基准位移 误差，用符号 丫表示。如图3所示，在圆柱面上铣键槽，加工尺寸为 A和B。（a）为零件断面图，由图可知，工序基准为该圆柱体孔的轴心；（ b ）为加

5、工示意图，工件以内孔在圆柱心轴上定位，则定位基准就是心轴的轴心，对工序尺寸A来说，工序基准和定位基准重合，即 B=0。但是，由于心轴外圆和工件内 孔都存在制造误差，造成心轴直径 d和工件孔径D分别在Td和T D范围内变化, 从而使加工尺寸A在AminAmax范围内发生变化，此即为基准位移误差。由图计 算得到由上式可知基准位移误差 丫是由定位副（心轴和孔配合）的制造误差造成 的。注意两点：按调整法加工一批工件时，产生定位误差，用试切法加工时，不 产生定位误差；定位误差与工件定位方式有关。3. 2定位误差计算方法在出现以曲面为定位基准时：若 B、 丫引起的加工尺寸变化方向相同，取 “ +号；若 丫

6、引起的加 工尺寸变化方向相反，取-”号。4常用定位方式定位误差的分析计算4. 1以平面为定位基准时的定位误差（ D=A B,v 丫=0,）以平面为定位准时常用定位元件为支承钉或支承板，此时的定位误差主要由基 准不重合A B引起，因为工件以平面定位时，只有表面不平度误差，若用已加工的 平面定位时，一般可不考虑，即基准位移误差 A 丫=Q例1如图所示，上下表面均已加工，分别求以下三种情况下的定位误差。4. 2以外圆为定位基准时定位误差（ D=A 丫 ±A）以外圆为定位基准最常用的定位元件是 V型块，可以看成是以工件外圆中心 为定位基准（即圆中心），因为外圆中心始终位于V型块的对称中心线上

7、。以加工轴上的平面为例，要保证尺寸 H，根据被加工零件的工序基准不同，分三种情 况：（1设计基准为外圆轴线：如图，设计基准为工件中心0 ;定位元件为V型块，也即定位基准同样为工件外圆中心，则基准不重合误差A B=0但对一批工件而言，外圆直谈机床夹具设计中定位误差的分析与计算罗爱武（龙岩技师学院福建龙岩364000）图1基准位移引起的定位误差图2基准不重合引起的定位误差图3基准位移误差设计基准为外圆中心时 V型块定位误差O职校论坛O科技信息SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2010年第27期径有偏差则必然引起工件中心在 V型块的对称中心线上发生上 下偏移，也

8、就是说存在定位副制造不准确所造成的基准位移误差4Yin图瓦知 a = 81产生二曲屁牡：卜算占 注 d -对 Td<週建“=_ $in fl ( tin 气匚 戈 $in 门、Seinfl/ zy £f 丄定悄舉誉= AJ + A? - ；.OO 帕圄习却 AT =814由三用孑:软汁幕用定洼误輕AD - AJ + At'-裙申E丁悴秤FWB辑供罢16F = T ox A 1 = :sin 巴 j 2«inl«in7J*Ish %或屮帀工件外昭宜说盘雄 i-JKJi 1U- + »L和图可知牡=8'.4由三陀场題计算粤M A V (

9、2计基准为外圆上母线：如图，设计基准为工件外圆上母线，定位基准为工件外圆轴心，故存在基准不重合误差 B;同时仍存在定副制造不准确误差 Y扫即1灯.ir三8”社主二冬和営卄翼月J d-TA Td定也误墓AP - AJ + AF =观屮M工件叶15宜好；i基、谕a ;Td亠 :>! %hi恻田刁.幻AT =0O'.i=fi-£#卄算丐 d 扌 Td Td-in a、Trf '设计基准为上母线时V型块定位误差OU b丘笹淇爰AD -+ AT椚囲可却 AT =8，.4由三用羽載计挥再 (1 -Td 财lit、故b丁 =sin2 sin2 sin a k/2/IZ2Tti

10、忆虫工如 吕丁 = 814丄三月曲轨卄鼻卫-. 4T =戌申JW工髀卄国直嗤瓷差 “申比it £d(3设计基准为外圆下母线：如图，设计基准为工件外圆下母线，定位基准为 工件外圆轴心，故存在基准不重合误差 B;同时也存在定位副制造不准确误差 Y。Id轴,二-7 =,放 J鈕白、2血4、 上J1' <£.Td比曲刁胡 也】- 0014曲三总亟左卄鼻耳疋怔法甲 A7> = AjJ + iF = rIsiT%帕田可打 応】=8 14出三冃西屯计算粵 d 7W 71/定程谋茎 AU AJ + i I2或中Td工杵即3H空瓷差 «型快哭设计基准为下母线时V

11、型块定位误差把田刁知占】-004由三戸虽散计鼻寻d d Td 柑血 口 £iin5E也误起 1£> - AJ A1 - 或屮rrf工性片5启咗伫羞7W7 口、.ft A JPaip-8'.4曲三豹®孤卄挥丐 d drd D的值最小由以上三种情况比较得知，当设计基准为下母线时，定位误差以下举例加深理解。例2如图中所示工件中分别求出按（a、（b两种定位方法铣平面时的定位误差。4. 3以内孔为定位基准时的定位误差（ D=A丫 ±A）B以内孔为定位基准时常用定位元件是以轴或定位销，常用间隙配合。定位基准 为轴心，基准重合A B=0但存在定位副制造误

12、差，分两种情况：（1单边接触：即工件因自重而始终使圆孔与心轴的上母线接触，定位误差在 垂直方向上。（2双边接触：工件在水平方向和垂直方向上双边移动，此时一批工件的径向 定位误差，是单边接触时定位误差的两倍。以上分析的三类典型定位方式的定位误差计算，是在定位基准的变动方向与工 序尺寸的方向一致时的情况分析。在搞清楚工序基准（或设计基准）和定位基准的 前提下，始终围绕基准不重合误差和基准位移误差这两个方面入手来确定定位误 差，这样分析计算起来就有了明确的思路，不再无从下手。5例题解析例1、如图（a）所示套类工件铣键槽，要求保证尺寸 94-0.20,分别采用图（b ）定位销定位方案和图（c ） V形

13、槽定位方案，分别计算定位误差如團可知 AJ- Td2.d 71/抑图可却>由三用和觀卄鶯再 TdTd©IL定程罠魁 AD - AJ < iF =29MI 竹11三"工血疋位逞垄&D = 2 m乡; 或中W工件卄国口喳瓷着.,V *. Ik &CJO '= sin a討n2帥Of战自1W 只校论坛O 682科技信息2010年第27期¥：rW 案宦徒时：(1) 華巻不董合许现#皿倨乩 葭il棊溶:勺下母牝 定过基港为 心怕紈G、AB -罟JoIQbmh(2) 蔓畦徒移逞養&人包無工件内扎和定沱幣的制造任同时证有斡玲防案定桂吋

14、:基准不更合谓蚤创：由(口柯幻.设计基准拘下母蚩*定位茎准为 心抽轴心AB = g=?=o 伽丹时FM疽幸定悄时-碁涯不亞含逞无胡:赳(1斶七叭垃廿碁淮为下埠践”宦位誉准旳 心轴轴心 妙碍-警-0血则(2)雄准建越谋苣前1包鬲工4内孔杓定位怕的削造心芝同时逹W 心轴和内礼的冋段W吕严4空=竺厂山七型4叫讪仙12 Z 212(suD-iy-niB-=O45+«ift=o,5Wj:轿MtfMH零定位旳基準不翼會逞差醪:由（罚图期p谟计基強为下埠线定过基准为 心铀報丿帥Ag二马二警二OlOiiMn解:!苹定忙IT基査不it合田査站也同图虬 设卄基世为下 心柏抽右，站二辛二警"-0

15、 J OwifliQ）基隧址善谋基R也T忑H件内孔科电位幣鷹H 叱梱和內孔的间阻Tr Td S_030 一0丄】一（-0 60） 0.1解:帥用案定位时基准不重合濮渤由“国知.设计基 心轴給4= -? -=® lOffWKSCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION （上接第 680页）竞争者不谦虚。谦虚是中华民族的传统美德，是实力的展现，竞争能力的提高正是谦虚的结果。我们职院刚刚成立，百业待举，需职工既要敢于木秀于林、行超于众”关心自我，创造自我，也要倡导 敏于事而慎语言”，吾日三省吾身”的精神，发扬批评与 自我批评的优良作风。切忌自高自满、我行我素、自以

16、为是，甚至狂妄、大言不 惭。无可置否，近年来，随着 毛遂自荐”、自我推销”风气的盛行，言过其实、夸 夸其谈者队伍越来越庞大，言者口沫横溅，意气洋洋，一行白鹭上青天”，闻者如坐针毡，抚额汗颜，唯有樽前笑不成”。其二竞争就是嫉妒。因为别人比自己强而怨恨心生嫉妒。这一劣根性不铲除， 无益于竞争氛围的形成。自古及今，因其产生的八分钱，恶心你半年”的行径，令多少人啼笑皆非，令多少人倒霉。它一方面破坏着你美好的心境，一方面错过了你 多少机会、机遇。有些人整日无所事事，专门关注张家长李家短，男人薄女人厚， 习惯于对别人评头论足，忙碌于走东街串西巷，搜集情报”，传播闲话，快意于捕风捉影制造流言蜚语。用他们阴沉

17、、低调的心理揣摩一切人和事，至于事实如何， 他全然不管，随意挥舞着这把无情的无形之剑，挫伤了人的斗志和尊严，甚至生 命。当然，这种千年劣根一时难除，我们不妨学会告诫自己，当你遇到嫉妒，说明你很卓越；当你嫉妒别人，说明你很无能”，君子坦荡荡，小人长戚戚”， 品 德详明性坚定，事理通达心气和平”，弘扬正气，文明行为，高贵生命。依据中华 人民共和国竞争法，展开道德规范下的竞争。事实证明，有竞争意识、竞争能力的人，必将在人生舞台上大显身手，而那些惟命是从，没有创造精神的人，是不会取得任何成就的，迟早会被淘汰出局。江泽民也殷切期望： 要坚持严谨治学，实事求是，民主求实的作风；要甘于 寂寞，淡破名利，力戒

18、浮躁，潜心研究；要认真读书，多思慎思，关注世界，注重 学术积累；要厚积薄发。出精品，出正品；要加强团结、和谐合作，在学术研究中 相互切磋，共同进步”。综上所述，只有上下齐努力，教师的劳动才会闪现出创造的光辉和人性的魅 力，学校的事业才会蒸蒸日上。但须记住：平衡的心理是我们事业的基石。注释： 指鹿为马：出自史记 秦始皇本纪：赵高欲为乱，恐群臣不听，乃先设验，持鹿献于二世，曰： 马也。'二世笑曰：丞相误邪？谓鹿为马。问左右，左右或默，或言马以阿顺赵高。” 一行白鹭上青天”：杜甫绝句两个黄鹂鸣翠柳,一行白鹭上青天，窗含西岭千秋雪，门泊东吴万里船。此处为离题万里，不知所云。 唯有樽前笑不成”：即对其夸夸其谈无所适从