项目5：夹具设计中定位误差分析

1、内容：内容：定位误差产生的原因定位误差的计算常见定位方式定位误差计算项目五：夹具设计中的定位误差分析项目五：夹具设计中的定位误差分析l简单说，简单说，定位误差定位误差是由于定位不准确而引起的加工误差。是由于定位不准确而引起的加工误差。l在用调整法加工工件时，在用调整法加工工件时，定位误差定位误差实质上就是实质上就是工序基准工序基准在工序尺寸方向上的最大变动量。在工序尺寸方向上的最大变动量。l定位误差定位误差 D按产生的原因分为按产生的原因分为基准不重合误差基准不重合误差 B和和基准基准位移误位移误差差 Y ，工件在加工时，可能，工件在加工时，可能 B和和 Y两部分都有，也可能两部分都有，也可能

2、只有其中一部分。只有其中一部分。一、定位误差产生的原因一、定位误差产生的原因1.1.基准不重合误差：基准不重合误差：误差就是误差【例【例1 】如图（如图（a）是工序）是工序简图，图（简图，图（b）是）是加工示意图，分加工示意图，分析工序尺寸尺寸析工序尺寸尺寸A的加工误差。的加工误差。（基准不重合误差的概念与计算）当定位基准与工序基准不重合时而导致的定位误差称为当定位基准与工序基准不重合时而导致的定位误差称为基准不重合误差基准不重合误差，用，用 B表表示，产生的原因就是示，产生的原因就是工序基准相对于定位基准在工序尺寸方向上有波动，所以其工序基准相对于定位基准在工序尺寸方向上有波动，所以其大小等

3、于工序基准相对于定位基准在工序尺寸方向上的变动量（计算时就等于工大小等于工序基准相对于定位基准在工序尺寸方向上的变动量（计算时就等于工序基准与定位基准间联系尺寸在工序尺寸方向上公差）。序基准与定位基准间联系尺寸在工序尺寸方向上公差）。 一次安装加工两孔一次安装加工两孔A和和B，孔，孔B在在X方向定位基准方向定位基准C与工序（设计）基准与工序（设计）基准A不重合，基准不重合不重合，基准不重合误差为联系尺寸误差为联系尺寸22的公差的公差0.2【例【例2 】结论：结论：（基准不重合误差的概念与计算）如图（如图（a）是工序简图，图（）是工序简图，图（b）和图（）和图（c）是加工示意图，分析加工误差。）

4、是加工示意图，分析加工误差。【例【例3 】（基准不重合误差的概念与计算）如图（如图（a）是工序简图，图（）是工序简图，图（b）是加工示）是加工示意图，分析工序尺寸尺寸意图，分析工序尺寸尺寸H的加工误差。的加工误差。尺寸尺寸 的工的工序基准是工件轴线，定位基准也是工序基准是工件轴线，定位基准也是工件轴线，两者重合，件轴线，两者重合，=0=0。基准位移基准位移基准位移误差的概念HOAO1O2Y【例【例4 】2.2.基准位移误差基准位移误差: :（基准位移误差的概念）如图是在如图是在V形块上加工键槽示意图，分析工形块上加工键槽示意图，分析工序尺寸尺寸序尺寸尺寸H的加工误差。的加工误差。一批工件逐个在

5、夹具上定位时一批工件逐个在夹具上定位时【例【例5 】（基准位移误差的概念）基准位移误差的概念如图（如图（a）是工序简图，图（）是工序简图，图（b）是加工示意图，分析工序尺寸尺寸）是加工示意图，分析工序尺寸尺寸A的加工误差。的加工误差。尺寸尺寸A A的工序基准是内孔轴线，定位基准也是内孔轴线，两者重合，的工序基准是内孔轴线，定位基准也是内孔轴线，两者重合，=0=0。但是，在夹紧力但是，在夹紧力F FJ J（或重力）的影响下工件的定位基准（内孔轴线）相对于限位基准（心轴轴线）下移一段距离。（或重力）的影响下工件的定位基准（内孔轴线）相对于限位基准（心轴轴线）下移一段距离。定位基准定位基准( (即工

6、序基准）的位置变动影响到尺寸即工序基准）的位置变动影响到尺寸A A的大小，造成了的大小，造成了A A的误差，这个误差就是基准位移误的误差，这个误差就是基准位移误差。差。Y Y=A=Amaxmax-A-Aminmin=O=O1 1O O2 2工件在夹具中定位时，由于工件定位基面或夹具上定位元件的制造公差（或工件在夹具中定位时，由于工件定位基面或夹具上定位元件的制造公差（或它们之间有间隙）而导致的定位误差称为它们之间有间隙）而导致的定位误差称为基准位移误差基准位移误差，用用 Y表示。产生表示。产生的原因就是的原因就是工件的定位基准的实际位置相对于定位基准的理想位置（限位基工件的定位基准的实际位置相

7、对于定位基准的理想位置（限位基准）在工序尺寸方向上有波动，所以其大小等于工件的定位基准的实际位置准）在工序尺寸方向上有波动，所以其大小等于工件的定位基准的实际位置相对于定位基准的理想位置（限位基准）在工序尺寸方向的最大变动量。相对于定位基准的理想位置（限位基准）在工序尺寸方向的最大变动量。结论结论: :【例【例6 】基准不重合误差与基准位移误差均有的概念（基准不重合误差与基准位移误差均有的情况） B Y B Y D用几何方法计算定位误差时，通常要画出工件的定位简图，并在图中夸张用几何方法计算定位误差时，通常要画出工件的定位简图，并在图中夸张地画出工件变动的极限位置；然后运用三角几何知识，求出工

8、序基准在加工尺寸地画出工件变动的极限位置；然后运用三角几何知识，求出工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量，即为定位误差。方向上的最大变动量，即为定位误差。二、定位误差的计二、定位误差的计算算 B Y D B Y B Y B Y B Y Y B D B Y D B Y注意点：注意点：（1 1）并不是在任何情况下这两部分误差都同时存在。并不是在任何情况下这两部分误差都同时存在。（2）验算时应满足）验算时应满足:D D + +其它其它TT 通常取通常取D D T/3T/3 T T工件该工序的公差工件该工序的公差三、三、 常见定位方式定位误差计算常见定位方式定位误差计算(1) (1) 以平面定位时的定

9、位误差计算以平面定位时的定位误差计算(2)(2)以圆孔定位时的定位误差计算以圆孔定位时的定位误差计算平面度误差很小，基准位移误差可忽略，所平面度误差很小，基准位移误差可忽略，所以定位误差主要由基准不重合引起。以定位误差主要由基准不重合引起。 工件孔与定位心轴无间隙配合，不存在基准位移误差，是否工件孔与定位心轴无间隙配合，不存在基准位移误差，是否有不重合误差，要看工序基准与定位基准是否重合。有不重合误差，要看工序基准与定位基准是否重合。工件孔与定位心轴间隙配合，而且在外力作用下定位副单边接工件孔与定位心轴间隙配合，而且在外力作用下定位副单边接触（如定位心轴水平放置），此时基准位移误差的计算：触（

10、如定位心轴水平放置），此时基准位移误差的计算：22)()(22minmaxminmaxmaxminminmax2121dDYTTddDDdDdDOOOOOO式中式中 Y 定位误差定位误差 Dmax工件定位孔最大直径工件定位孔最大直径 Dmin 工件定位孔最小直径工件定位孔最小直径 dmax 夹具定位心轴最大直径夹具定位心轴最大直径 dmin夹具定位心轴最小直径夹具定位心轴最小直径 TD 孔的公差孔的公差 Td心轴的公差心轴的公差 Xmin =Dmin- dmax孔与轴的最小配合间隙孔与轴的最小配合间隙 Xmax孔与轴的最大配合间隙孔与轴的最大配合间隙工件孔与定位心轴间隙配合，但定位副双边接触（

11、如工件孔与垂直工件孔与定位心轴间隙配合，但定位副双边接触（如工件孔与垂直放置的心轴间隙配合），此时基准位移误差的计算：放置的心轴间隙配合），此时基准位移误差的计算： maxminmaxminminmaxminmax2212222XXTTTdTDdDdDOOOOdDdDY DmaxdminOY= XmaxO1O2Xmax【思考题思考题】 如图在一批零件上钻孔如图在一批零件上钻孔（心轴垂直放置），（心轴垂直放置），距孔中心的尺寸距孔中心的尺寸要求为，问能否满足加工要求？其中要求为，问能否满足加工要求？其中 230.15mm 内孔直径内孔直径 mm 心轴直径心轴直径 d1= mm对刀尺寸对刀尺寸定位

12、基定位基准的理准的理想位置想位置（限位（限位基准）基准）【例【例7 】定位基定位基准的理准的理想位置想位置（限位（限位基准）基准）定位基定位基准的理准的理想位置想位置（限位（限位基准）基准）对刀尺寸对刀尺寸定位基定位基准的理准的理想位置想位置（限位（限位基准）基准）对刀尺寸对刀尺寸对刀尺寸对刀尺寸定位基定位基准的理准的理想位置想位置（限位（限位基准）基准）0 B) )T T( (T T2 21 1d dD DY YD DH H1 1D DB BT T2 21 1 d dB BY YD DH HT T2 21 12 20Tdd 01Td1d D DB BT T2 21 1 d dD DD Dd

13、dD DB BY YD DH HT T2 21 1T TT T2 21 1) )T T( (T T2 21 13 31 1d dB BT T2 21 1 ) )T TT T( (T T2 21 1T T2 21 1) )T T( (T T2 21 11 1d dd dD D1 1d dd dD DB BY YD DH H4 4) )T T( (T T2 21 1d dD DY Y 23(3)(3)以外圆在以外圆在V V形块上定位时的定位误差计算形块上定位时的定位误差计算 结论：结论： a) 定位误差定位误差d 随毛坯误差随毛坯误差Td 的增大而增大；的增大而增大； b) 定位误差定位误差d 随

14、随V形块夹角形块夹角 增大而减小，但稳定性变差；增大而减小，但稳定性变差； c) 定位误差定位误差d 与工序尺寸标注方式有关，与工序尺寸标注方式有关，d2 d1 d3 工序尺寸以工序尺寸以H2标注，其定位误差为：标注，其定位误差为： d2=B1B2= O1B2-O1B1 =O2B2+O1O2-O1B1 = =sin21Td2d-Td2 d2+sin21Td2 1工序尺寸以工序尺寸以H3标注，其定位误差为：标注，其定位误差为： d3=A1A2= A1O2-A2O2 =A1O1+O1O2-A2O2 = = d2+Td2sin21d-Td2sin21Td2+ 1 工序尺寸以工序尺寸以H1标注，其定位

15、误差为：标注，其定位误差为： d1=O1O2=O1C-O2C = = d2sin21d-Td2sin21sin21Td2a、直接利用几何关系求解b、合成法求解OOABCdd - TdO23AAA1dd - T2O13A2MO1Mdd/2/2minmax2CCO12Ad/2d/2minmax(3)(3)以外圆在以外圆在V V形块上定位时的定位误差计算形块上定位时的定位误差计算由于由于Td的影响，使工件中心沿垂直的影响，使工件中心沿垂直方向从方向从O移至移至O1，即基准位移量，即基准位移量:)2/sin(21dTOO )2/sin(2 dYT OOABCdd-TdO23AAA1dd-T2O13A2

16、MO1Mdd/ 2/ 2m inmax2CCO12Ad/ 2d/ 2mi nmax工序尺寸工序尺寸A1的定位误差的定位误差OOABCdd-TdO23AAA1dd-T2O13A2MO1Mdd/2/2minmax2CCO12Ad/2d/2minmax工序尺寸工序尺寸A2的定位误差的定位误差OOABCdd-TdO23AAA1dd-T2O13A2MO1Mdd/2/2minmax2CCO12Ad/2d/2minmaxOOABCdd-TdO23AAA1dd-T2O13A2MO1Mdd/2/2m inmax2CCO12Ad/2d/2mi nmax工序尺寸工序尺寸A3的定位误差的定位误差2MO1Mdd/2/2

17、minmax3AOOABCdd-TdO23AAA1dd-T2O13A2MO1Mdd/ 2/ 2m i nm a x2CCO12Ad/ 2d/ 2m i nm a x三种角的V形块，在不同标注工序尺寸时的定位误差值 结论：结论：（1）当工序尺寸由下素线注出，其定位误差）当工序尺寸由下素线注出，其定位误差最小；当工序尺寸由上素线注出，其定位误差最小；当工序尺寸由上素线注出，其定位误差最大。最大。 （2）V形块工作夹角形块工作夹角角越大，其垂直方向定角越大，其垂直方向定位误差值越小。位误差值越小。问：问：当当=180时，三种情况的时，三种情况的定位误差是多大？定位误差是多大？OOABCdd-TdO2

18、3AAA1dd-T2O13A2MO1Mdd/2/2m inmax2CCO12Ad/2d/2mi nmax如图钻孔，保证如图钻孔，保证A，用，用9090V形块定位，形块定位，采用采用a)d)四种加工方案，四种加工方案，试分别进行定位误差分析试分别进行定位误差分析（外圆（外圆 ）。）。 【例【例8 】1.207Td0.707Td0.5Tdd000c0.207Td0.707Td0.5Tdb0.707Td0.707Td0aDYB方案方案0Td dX1max/2X2max/2(4)(4)以一面两销定位时的基准位移误差以一面两销定位时的基准位移误差 1）移动的基准位移误差）移动的基准位移误差 孔孔O1中心

19、偏移在直径为中心偏移在直径为dw1 圆内，圆内，dw1 =X1max 孔孔O2在在X方向偏心与孔方向偏心与孔O1相同（不限位），为相同（不限位），为dw1 在在Y方向偏心在直径为方向偏心在直径为dw2 ，dw2 =X2 max 2）转动的基准位移误差（转角误差）转动的基准位移误差（转角误差） 当两孔偏转于两销异侧时，单边转角误差最大：当两孔偏转于两销异侧时，单边转角误差最大： =arctan(X1max+ X2 max )/2L 总的总的转角误差为转角误差为 要减小角度定位误差，要减小角度定位误差，提高孔销精度，减小配合间隙；提高孔销精度，减小配合间隙； 增大孔（销）中心距增大孔（销）中心距如

20、图是加工四个定位销如图是加工四个定位销孔的工序图。已知双销孔的工序图。已知双销中心距中心距590.02；圆柱；圆柱销直径销直径 ；菱形；菱形销直径销直径 ，求，求图中所标工序尺寸的定图中所标工序尺寸的定位误差。位误差。-0.0060.017-12-0.0080.091-12【例【例9 】如下图所示，为在半如下图所示，为在半V块上定位铣轴上平面。试求工序尺寸块上定位铣轴上平面。试求工序尺寸A的的定位误差。已知工件直径公差为定位误差。已知工件直径公差为Td；尺寸；尺寸B公差为公差为TB。cos2dBtgLAcos2cos2cos2minmaxmaxmaxminminminmaxdBDTtgTAAd

21、tgBLAdtgBLA【例【例10 】解：解：A1课堂练习：上题中的工序尺寸课堂练习：上题中的工序尺寸A改为改为A1，求，求D=?如下图所示，如下图所示，a)为零件图，其外圆和端面均已加工，现在欲钻孔为零件图，其外圆和端面均已加工，现在欲钻孔保证尺寸保证尺寸 ，试分析计算图中，试分析计算图中b)、c)、d)三种定位方案的定三种定位方案的定位误差。位误差。V形块形块=90。【例【例11 】0 0.11-30小结：小结：定位误差：定位误差：因工件定位而造成的工序尺寸的因工件定位而造成的工序尺寸的最大变动量最大变动量D。 定位误差定位误差的组成的组成基准不重合基准不重合误差误差 B基准位移基准位移误

22、差误差Y定位基准与工序基准定位基准与工序基准不重合引起的误差。不重合引起的误差。定位基准与限位基准不定位基准与限位基准不重合引起的误差。重合引起的误差。大小等于定位大小等于定位基准与工序基基准与工序基准之间的联系准之间的联系尺寸公差。尺寸公差。 大小等于工件大小等于工件的定位基准的的定位基准的位置相对于定位置相对于定位元件（限位位元件（限位基准）在工序基准）在工序尺寸方向的最尺寸方向的最大变动量。大变动量。零件图上确定其他零件图上确定其他点、线、面位置的点、线、面位置的基准基准确定其他点、确定其他点、线、面位置线、面位置的点、线、面的点、线、面零件工艺过程中零件工艺过程中使用的基准使用的基准（

23、1 1）基准的概念与分类）基准的概念与分类补充知识补充知识为了准确理解为了准确理解基准不重合误差基准不重合误差产生的原因，有必要巩固一产生的原因，有必要巩固一下补充知识。下补充知识。工序基准工序基准定位基准定位基准测量基准测量基准装配基准装配基准工序图上标注本工工序图上标注本工序的尺寸和位置采序的尺寸和位置采用的基准用的基准工件在机床和夹具工件在机床和夹具中占据一正确位置中占据一正确位置所用的基准所用的基准零件检验时，用来测零件检验时，用来测量已加工表面尺寸及量已加工表面尺寸及位置的基准位置的基准装配时，用来确定零装配时，用来确定零件或部件在机器中的件或部件在机器中的位置所用的基准位置所用的基准补充