工业生产过程定位误差的与计算

工业生产过程

定位误差的分析与计算

ZZQ2014-11-18本节课内容：定位误差及其分析与计算。定位方案的定位误差校验。

2014-11-18今天的课程学完后，预期学习结果

：熟悉定位误差的来源与要求；掌握工件以平面定位时的定位误差分析与计算方法；掌握工件以外圆柱面在V形块上定位时的定位误差分析与计算方法；掌握工件以内孔在心轴或圆柱销上定位时的定位误差分析与计算方法；掌握一面两孔定位组合的定位误差计算方法；掌握工件定位方案的定位误差校验方法。2014-11-18CDIO相关能力在今天课程中的培养：应用基础科学知识与工程基础知识，实行工程推理和解决问题的能力；通过对工件在夹具中定位误差各相关问题的了解，提高在企业和社会环境中，完成设计实施过程和零件制造过程的各种具体能力；提高构思系统与工程化的能力，提高面向使用设计的能力；对各项学习任务进行合理的时间安排，有效高质量地完成。2014-11-18定位误差的分析与计算前面我们分别讨论了根据工件的加工要求，确定工件应被限制的自由度，以及选择工件定位基准和根据工件定位面的情况选择合适的定位元件等问题。但还没讨论是否能满足工件加工精度的要求，要解决这一问题，需要进行工件定位误差的分析和计算来判断。如果工件的定位误差不大于工件加工尺寸公差值的1/3，一般认为该定位方案能满足本工序加工精度的要求。2014-11-18产生定位误差的原因定位误差是由于工件在夹具上（或机床上）的定位不准确而引起的加工误差。例如在轴上铣键槽，要保证尺寸H（如图所示）。若采用V形块定位，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它加工误差）。此变化量（加工误差）是由于工件定位而引起的，故称为定位误差。2014-11-18定位误差来源主要来自两个方面：基准不重合误差——由于工件的设计基准与定位基准不重合而造成的加工误差定位基准位移误差——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。定位基准位移误差是由定位副的制造误差造成的。注意：①定位误差只产生在按调整法加工一批工件的情况下，用试切法加工时，不存在定位误差；②定位误差（包括基准不重合误差和定位基准位移误差）都与工件的定位方式有关。2014-11-18思考

用试切法加工时，是否存在定位误差？为什么？2014-11-18基准不重合误差如图所示，工件以底面定位铣台阶面，要求保证尺寸a，设计基准为工件顶面，定位基准为底面，这时刀具的位置按定位面到刀具端面间的距离（调整尺寸）调整，由于一批工件中尺寸b的公差使工件顶面（工序基准）位置在一范围内变动，从而使加工尺寸a产生误差。2014-11-18基准准不不重重合合误误差差2014-11-18基准准不不重重合合误误差差2014-11-18基准准不不重重合合误误差差2014-11-18定位位基基准准位位移移误误差差2014-11-18定位位基基准准位位移移误误差差2014-11-18定位位基基准准位位移移误误差差2014-11-18常见见定定位位方方式式的的定定位位误误差差以平平面面定定位位——工件件以平面面定位时时，不考考虑定位位副尺寸寸方面的的制造误误差，所所以，定定位误差差＝基准准不重合合误差。。以内孔在在心轴（（或圆柱柱销）上上定位时时——工件件以内孔孔作为定定位基准准时的定定位误差差,与工工件内孔孔的制造造精度、、定位元元件的放放置形式式、定位位基面与与限位基基面的配配合性质质及设计计基准与与定位基基准是否否重合等等因素有有关。其其定位误误差需在在详细分分析后才才能分别别计算。。以外圆定位位——工件以以外圆定位位时，常见见的定位元元件为各种种定位套、、支承板和和V形块等等。定位套套定位时误误差分析与与工件以内内孔在心轴轴（或圆柱柱销）上定定位相似，，支承板定定位时误差差分析与工工件以平面面定位相似似。工件以以外圆柱面面在V形块块上定位时时，定位误误差需在详详细分析后后才能分别别计算。2014-11-18工件以平面面定位时定定位误差的的计算例如图所示的的定位方案案铣工件上上的台阶面面，试分析析和计算工工序尺寸（（20±0.15））mm的定定位误差，，并判断这这一方案是是否可行。。2014-11-18工件以平面面定位时定定位误差的的计算例解：由于于工件以B面为定位位基准，而而加工尺寸寸（20±±0.15）mm的的设计基准准为A面，，两者不重重合，所以以存在基准准不重合误误差。工序序基准和定定位基准之之间的联系系尺寸是40±0.14mm，因此基基准不重合合误差0.28mm。定位误差＝＝基准不重重合误差（（因为工件件以平面定定位尺寸不不考虑定位位副的制造造误差），，所以定位位误差＝改用图（b）方案。。2014-11-18在V形块上上定位时定定位误差分分析2014-11-18在V形块上上定位时定定位误差分分析2014-11-18在V形块上上定位时定定位误差分分析2014-11-18在V形块上上定位时定定位误差分分析2014-11-18在V形块上上定位时定定位误差分分析2014-11-18在V形块上上定位时定定位误差分分析2014-11-18在V形块上上定位时定定位误差分分析2014-11-18在V形块上上定位时定定位误差分分析2014-11-18在V形块上上定位时定定位误差分分析2014-11-18在V形块上上定位时定定位误差分分析小结三种设计基基准：工件轴线———总定位位误差介于于后两种之之间。所标标注尺寸不不方便测量量。工件下母线线——总定定位误差最最小。这样样标注尺寸寸也方便测测量，可见见这样标注注尺寸是较较合理的，，零件工作作图常采用用这种设计计基准。工件上母线线——总定定位误差最最大。所标标注尺寸也也不能测量量。对许多加工工实例，基基准不重合合误差和定定位基准位位移误差不不容易分别别计算，所所以，常直直接计算总总定位误差差。2014-11-18工件以内孔作作为定位基准准时的定位误误差,与工件件内孔的制造造精度、定位位元件的放置置形式、定位位基面与限位位基面的配合合性质及设计计基准与定位位基准是否重重合等因素有有关。如下页图所示示，工件以内内孔在水平放放置的心轴上上定位。工件件内孔中心线线为定位基准准，工件内孔孔圆柱面为定定位基准面，，定位心轴的的外圆柱面为为限位基面。。工件以内孔在在心轴上定位位时的定位误误差2014-11-18心轴定位误差差如图所示：工工件以内孔中中心O为定位基准，，套在心轴O1上，铣上平面面，工序尺寸寸为H+H0。从定位角度看，，孔心线与轴轴心线重合，，即设计基准与定位基基准重合，基基准不重合误误差C=0。但实际际上，定位心轴轴和工件内孔都有有制造误差，，心轴和工件之间还可可能有间隙，，故安装后孔孔和轴的中心必然然不重合。即即这里有定位位副制造误差差引起的基准准位移误差W。2014-11-18可涨心轴与刚刚性心轴可涨心轴——可涨心轴轴可消除间隙隙，可不考虑虑定位副尺寸寸方面的制造造误差，其定定位基准位移移误差为零，，若设计基准准是工件内孔孔轴线，则设设计基准与定定位基准重合合，基准不重重合误差为零零。因此，这这种情况下，，定位误差为为零。刚性心轴——刚性心轴轴为间隙配合合心轴，定位位心轴和工件件内孔都有制制造误差，心心轴和工件内内孔之间还可可能有不为零零的最小间隙隙，故安装后后孔和轴的中中心必然不重重合。即这里里有定位副制制造误差引起起的定位基准准位移误差。。若设计基准准是工件内孔孔轴线，则设设计基准与定定位基准重合合，基准不重重合误差为零零。这种情况况下，定位误误差=定位基基准位移误差差。2014-11-18水平心轴的基基准位移误差差设孔径为D+D0，轴径为d0-d，最小间隙为为=D-d。当心轴水平放置置时，工件孔孔与心轴始终终在母线A单边接触。则则工序基准O与O1间的最大和最小距离分别别为：因此，由于基基准发生位移移而造成的加加工误差为：：W即工件以内孔在在水平放置的的刚性心轴上上定位时，定位误差（定定位基准位移移误差）为内内孔制造公差差与心轴制造造公差之和的一半，且且与间隙无关。2014-11-18注意工件以内孔在在水平放置的的刚性心轴上上定位时，因因重力作用，，工件内孔与与刚性心轴的的接触为固定定边接触，即即工件内孔上上母线与刚性性心轴上母线线接触，定位位基准的位移移方向总是向向下，因此，，在加工前调调整刀具时，，将刀具向下下调低孔和心心轴之间最小小配合间隙值值的二份之一一，就可消除除最小配合间间隙的影响，，即这种情况况下，最小配配合间隙不影影响定位精度度。2014-11-18垂直心轴的基基准位移误差差工件以内孔在垂直放置的的心轴（或圆圆柱销）上定位时，工件件内孔与刚性性心轴可能在在任意边接触触，此时定位位基准位移误误差为工件内孔制造造公差、心轴轴（或圆柱销销）制造公差差与最小配合合间隙三者之之和。即：W2014-11-18一面两孔定位位组合的定位位误差一面两孔定位位组合中工件件上两孔分别别采用圆柱销销和削边销定定位。按上面面分析：工件件以内孔在垂垂直放置的圆圆柱销上定位位时，定位基基准位移误差差为工件内孔孔制造公差、、圆柱销制造造公差与最小小配合间隙三三者之和。采用圆柱销定定位的工件上上孔1中心的的偏移范围为为以孔1定位位基准位移误误差为直径的的圆。采用削边销定定位的工件上上孔2中心在在两孔中心连连线方向上的的偏移范围与与孔1中心的的偏移范围相相同（即该方方向自由度由由圆柱销限制制），孔2中中心在垂直于于两孔中心连连线方向上的的偏移范围为为孔1定位基基准位移误差差。若两孔的的定位基准位位移误差不相相等，则工件件上孔2中心心的偏移范围围为长、短轴轴分别等于两两定位基准位位移误差的椭椭圆。2014-11-18一面两孔定位位时的定位误差计算如图是工件上上两孔分别采采用圆柱销和和削边销定位位的情况。首首先分别分析析计算孔1和和孔2中心的的偏移范围。。2014-11-18孔1中心的偏偏移范围设孔1直径为为D1+D10，公差为D1；销1直径为为d10-d1，公差为d1；孔、销最小小间隙为1。这时，孔1与销1的最最大间隙为：：D1=dw1=1+D1+d1由于于存存在在dw1，在在安安装装一一批批工工件件时时，，孔孔1的的中中心心将将偏偏离离销销1的的中中心心。。其其范范围围是是以以O1为中心，，以dw1为直径的的圆，如如下图：：2014-11-18孔2中心心的偏移移范围设孔2直直径为D2+D20，公差为为D2；销2直直径为d20-d2，公差为为d2；孔、销销最小间间隙为2。由于销销2仅限限制y方方向的移移动自由由度，所所以孔2中心相相对销2中心的的偏离范范围为：：在x方向向：dwx=dw1=1+D1+d1，即dwx取决于孔孔1与销销1；在y方向向：dwy=dw2=2+D2+d2，这时，孔孔2中心心相对销销2中心心的偏移移范围近近似为一一个椭圆圆，如上上页图。。2014-11-18一面两孔孔定位时时两种定位误差差将孔1与与孔2中中心的偏偏移误差差组合起起来，便便引起工工件的两两种定位位误差(忽略连连心线长长度L的误差)。1）纵向向定位误误差Dx，即在两两孔连心心线方向向的最大可可能移动动量dwx：dwx=dw1=1+D1+d12）角度度定位误误差D=dw，即工件件绕两销销中心连线的的最大偏偏转角。如下图：：2014-11-18一面两孔孔定位时时角度定位误差差由上式可可看出，，欲减小小D=dw，可从两两方面入入手：提高孔、、销精度度，减小小配合间间隙；增大孔（（销）中中心距。。两销中心心连线长长度越长长，角度度定位误误差越小小。故实实践上采采用一面面两孔定定位，选择定位位基准时时，尽可可能选距距离较远远的两孔孔，常用对角角线上两两孔。若工件上上无合适适的孔而而需另设设工艺孔孔时，工工艺孔也也应布置置在具有有最大距距离的位位置。L2014-11-18思考齿轮减速速箱箱体体与箱盖盖结合面面上的两两个圆柱柱定位销销和这里里的一面面两孔定定位有何何异同？？为什么么？2014-11-18工件定位位方案的的定位误误差校验验如果工件件的定位位误差不不大于工工件加工工尺寸公公差值的的1/3，一般般认为该该定位方方案能满满足本工工序加工工精度的的要求。。当工序要要保证的的工序尺尺寸精度度要求不不只一项项时（如如下页题中中，要求保证证长度尺尺寸70mm与与深度尺尺寸530-0.2mm，并并保证键键槽对称称），各各项精度度要求均均需校验。2014-11-18课堂练练习图示工工件铣铣键槽槽18×70，，其它它表面面均已已加工工，要要求保保证长长度尺尺寸70mm与与深度度尺寸寸530-0.2mm，并保保证键槽对对称。请设设计该工序序的定位方方案；分析析说明各定定位表面分分别采用什什么定位元元件定位？？分别消除除了哪些自自由度？并并进行定位位误差分析析计算(查查表得：当当基本尺寸寸为50-80mm时，6级级精度IT6数值为为19µm，7级精精度IT7数值为30µm)。2014-11-18习题题填空题：机机床夹具的的定位误差差主要由______和_______引起的的。选择题1．机床夹夹具中，用用来确定工工件在夹具具中位置的的元件是()。A、定位元元件B、、对刀—导导向元件C、夹紧紧元件D、、连接元件件2．一个浮浮动支承可可以消除（（0、1、、2）个自自由度，一一个长的v型块可消消除（3，，4，5））个自由度度。3．辅助支支承可以消消除（0、、1、2））个自由度度，限制同同一自由度度的定位称称（完全定定位、过定定位）。4．一个支支承钉可以以消除（0、1、2）个自由由度，消除除六个自由由度的定位位称（完全全定位、过过定位）。。2014-11-18习题题判断题1.夹具上上的定位元元件是用来来确定工件件在夹具中中正确位置置的元件。。（））2.两点点式浮动支支承能限制制工件的两两个自由度度。（））3.辅助助支承是为为了增加工工件的刚性性和定位稳稳定性，并并不限制工工件的自由由度。（））4.一个个三点浮动动支承约束束3个自由由度。（））5.辅助助支承不仅仅能起定位位作用，还还能增加刚刚性和稳定定性。()6.定位位误差是指指一个工件件定位时，，工序基准准在加工要要求方向上上的最大位位置变动量量。（））2014-11-18习题题问答题1.对定定位元件的的要求有哪哪些？2.何谓谓定位误差差？定位误误差是由哪哪些因素引引起的？定定位误差的的数值一般般应控制在在零件公差差的什么范范围内？2014-11-18习题题如图图所所示示，，a））为为工工件件铣铣槽槽工工序序简简图图，，b））为为工工件件定定位位简简图图。。试试计计算算加加工工尺尺寸寸90mm的的定定位位误误差差。。2014-11-18习题工件尺寸及工工序要求如图图所示，欲加加工键槽并保保证工序尺寸寸45mm及对内内孔中心的对对称度0.05mm，试试分别计算图图b～图e所所示各种定位位方案的定位位误差。2014-11-18习题题2014-11-18习题题2014-11-18习题题2014-11-18习题题2014-11-18习题题2014-11-18习题题2014-11-18预习内内容工件在在夹具具中的的夹紧紧与典典型夹夹具。。2014-11-189、静夜四无邻邻，荒居旧业业贫。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中中黄叶叶树，，灯下下白头头人。。。13:01:3813:01:3813:0112/29/20221:01:38PM11、以我独沈沈久，愧君君相见频。。。12月-2213:01:3813:01Dec-2229-Dec-2212、故人江海别别，几度隔山山川。。13:01:3813:01:3813:01Thursday,December29,202213、乍见翻翻疑梦，，相悲各各问年。。。12月-2212月-2213:01:3813:01:38December29,202214、他乡生白白发，旧国国见青山。。。29十二二月20221:01:38下下午13:01:3812月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月221:01下下午午12月月-2213:01December29,202216、行动出成成果，工作作出财富。。。2022/12/2913:01:3813:01:3829December202217、做前，能够够环视四周；；做时，你只只能或者最好好沿着以脚为为起点的射线线向前。。1:01:38下午1:01下下午13:01:3812月-229、没有有失败败，只只有暂暂时停停止成成功！！。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、很多多事情情努力力了未未必有有结果果，但但是不不努力力却什什么改改变也也没有有。。。13:01:3813:01:3813:0112/29/20221:01:38PM11、成功就是是日复一日日那一点点点小小努力力的积累。。。12月-2213:01:3813:01Dec-2229-Dec-2212、世世间间成成事事，，不不求求其其绝绝对对圆圆满满，，留留一一份份不不足足，，可可得得无无限限完完美美。。。。13:01:3913:01:3913:01Thursday,December29,202213、不知知香积积寺，，数里里入云云峰。。。12月月-2212月月-2213:01:3913:01:39December29,202214、意志坚坚强的人人能把世世界放在在手中像像泥块一一样任意意揉捏。。29十十二月20221:01:39下午午13:01:3912月-2215、楚塞塞三湘湘接，，荆门门九派派通。。。。十二月月221:01下下午午12月月-2213:01December29,202216、少年十十五二十十时