项目5：夹具设计中的定位误差分析教案资料

内容：定位误差产生的原因定位误差的计算常见(chánɡjiàn)定位方式定位误差计算项目五：夹具(jiājù)设计中的定位误差分析第一页，共38页。简单说，定位误差(wùchā)是由于定位不准确而引起的加工误差(wùchā)。在用调整法加工工件时，定位误差(wùchā)实质上就是工序基准在工序尺寸方向上的最大变动量。定位误差(wùchā)D按产生的原因分为基准不重合误差(wùchā)B和基准位移误差(wùchā)Y，工件在加工时，可能B和Y两部分都有，也可能只有其中一部分。一、定位(dìngwèi)误差产生的原因第二页，共38页。1.基准不重合(chónghé)误差：加工误差就是加工尺寸的变动范围，现在分析尺寸A的变动范围。如图（b），用调整法加工一批工件(gōngjiàn)时，将铣刀相对定位元件（即定位基准E）调整好尺寸C,加工这一批工件(gōngjiàn)时保持C不变。则这一批工件(gōngjiàn)的尺寸A的变动范围是：△B=Amax-Amin=Smax-Smin=TS，其中E是本工序的定位基准（与定位元件接触），F是本工序的工序基准，A是本工序的加工尺寸，S是前面工序的加工尺寸（就是定位基准E与工序基准F间的联系尺寸），即尺寸A的变动范围就等于定位基准与工序基准间联系尺寸的公差，如图，当S的公差为TS，即△B=TS，下标的“B”表示加工误差△是由于定位基准与工序基准不重合造成的。【例1】如图（a）是工序简图，图（b）是加工(jiāgōng)示意图，分析工序尺寸尺寸A的加工(jiāgōng)误差。（基准不重合误差的概念与计算）第三页，共38页。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，用B表示，产生的原因就是工序基准相对于定位基准在工序尺寸(chǐcun)方向上有波动，所以其大小等于工序基准相对于定位基准在工序尺寸(chǐcun)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(chǐcun)在工序尺寸(chǐcun)方向上公差）。一次安装加工两孔A和B，孔B在X方向定位基准(jīzhǔn)C与工序（设计）基准(jīzhǔn)A不重合，基准(jīzhǔn)不重合误差为联系尺寸22的公差0.2【例2】结论(jiélùn)：（基准不重合误差的概念与计算）如图（a）是工序简图，图（b）和图（c）是加工示意图，分析加工误差。第四页，共38页。【例3】（基准不重合(chónghé)误差的概念与计算）如图（a）是工序简图，图（b）是加工示意图，分析(fēnxī)工序尺寸尺寸H的加工误差。第五页，共38页。在铣床上对一批轴铣键槽。若采用V型块定位，键槽铣刀(xǐdāo)按规定尺寸H调整好位置（见右图）。尺寸H的工序基准是工件轴线，定位基准也是工件轴线，两者重合，ΔΒ=0。实际加工时，由于工件直径存在公差，会使定为基准位置发生变化。而使工序尺寸H发生了变化。此变化量O1O2（即加工误差）是由于工件的定为基准位置发生变化引起的，故称为基准位移误差。基准位移误差的概念HOAO1O2ΔY【例4】2.基准(jīzhǔn)位移误差:（基准位移误差(wùchā)的概念）如图是在V形块上加工键槽示意图，分析工序尺寸尺寸H的加工误差。一批工件逐个在夹具上定位时第六页，共38页。【例5】（基准位移误差(wùchā)的概念）基准位移误差(wùchā)的概念如图（a）是工序(gōngxù)简图，图（b）是加工示意图，分析工序(gōngxù)尺寸尺寸A的加工误差。尺寸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，ΔΒ=0。但是，在夹紧力FJ（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(即工序基准）的位置变动影响到尺寸A的大小，造成了A的误差，这个误差就是基准位移误差。ΔY=Amax-Amin=O1O2第七页，共38页。工件在夹具中定位时，由于工件定位基面(jīmiàn)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基准位移误差，用Y表示。产生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。结论(jiélùn):第八页，共38页。【例6】基准不重合误差与基准位移(wèiyí)误差均有的概念（基准不重合(chónghé)误差与基准位移误差均有的情况）第九页，共38页。（1）直接求解法——B、Y单独计算时必须用此法，也可用于B、Y都有的D计算。计算过程：按最不利情况,确定一批工件工序尺寸的两个极限值（或工序基准的两个极端位置，通过几何关系求出两个极限值的差值（或工序基准的两个极端位置在工序尺寸方向上的距离），这两个极限值的差值即为所求。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(zhīshi)，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。

二、定位(dìngwèi)误差的计算第十页，共38页。（2）合成法——用于B、Y都有的D计算。计算过程：分别求出基准不重合误差B和基准位移误差Y，再求出它们在加工尺寸方向上的代数和；因为此时B≠0，Y≠0时,为了求出B和Y，先假定其中一个为0，即假设其中一个处于理想状态，求出另一个。例如，假定基准重合（此时B=0），求出Y；或假定定位基准处在规定位置无变动，（此时Y=0）求出B然后按下面方法求和：如果(rúguǒ)工序基准不在定位基面上D=B+Y如果(rúguǒ)工序基准在定位基面上D=│B±Y│“+”，“-”的判别方法为:在工序尺寸方向上，工件的工序基准与工件和定位元件的定位接触点位于工件定位基准同侧时，合成‘－’，异侧时，合成‘+’。——即同‘－’异‘+’第十一页，共38页。

注意点：（1）并不是(bùshi)在任何情况下这两部分误差都同时存在。（2）验算时应满足:△D+△其它≤T通常取△D＜T/3T——工件该工序的公差第十二页，共38页。三、常见(chánɡjiàn)定位方式定位误差计算(1)以平面定位时的定位误差(wùchā)计算(2)以圆孔定位时的定位误差(wùchā)计算平面度误差很小，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。①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。②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：第十三页，共38页。单边接触(jiēchù)时的基准位移示意图第十四页，共38页。式中ΔY——定位误差(wùchā)Dmax——工件定位孔最大直径Dmin——工件定位孔最小直径dmax——夹具定位心轴最大直径dmin——夹具定位心轴最小直径TD——孔的公差Td——心轴的公差Xmin=Dmin-dmax——孔与轴的最小配合间隙Xmax——孔与轴的最大配合间隙③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(cǐshí)基准位移误差的计算：双边接触时的基准位移示意图DmaxdminOΔY=XmaxO1O2Xmax第十五页，共38页。【思考题】如图在一批零件上钻孔Ｏ１（心轴垂直(chuízhí)放置），Ｏ１距孔中心Ｏ的尺寸要求为Ｈ，问能否满足加工要求？其中Ｈ＝23±0.15mm内孔直径Ｄ＝mm心轴直径d1=mm第十六页，共38页。对刀尺寸(chǐcun)定位(dìngwèi)基准的理想位置（限位基准）【例7】在水平心轴上定位铣削外圆柱面，工序基准(jīzhǔn)为工件下母线，计算定位误差。工件外圆公差Td，工件孔公差TD，心轴公差Td心AmaxAminHmaxOO1O2OHminΔYΔBΔYΔDΔYΔBΔD定位基准的理想位置（限位基准）定位基准的理想位置（限位基准）AmaxAminHmaxOO1O2OHminΔYΔBΔYΔD对刀尺寸定位基准的理想位置（限位基准）AmaxAminHmaxOO1O2OHminΔYΔBΔYΔDAmaxAminHmaxOO1O2OHminΔYΔBΔYΔD对刀尺寸AmaxAminHmaxOO1O2OHminΔYΔBΔYΔDAmaxAminHmaxOO1O2OHminΔYΔBΔYΔD对刀尺寸定位基准的理想位置（限位基准）AmaxAminHmaxOO1O2OHminΔYΔBΔYΔDAmaxAminHmaxOO1O2OHminΔYΔBΔYΔD第十七页，共38页。对于(duìyú)尺寸H1：对于(duìyú)尺寸H2：对于(duìyú)尺寸H3：以心轴水平放置进行定位，不同工序基准的定位误差情况：对于尺寸H4：ΔD对于如图定位，有：第十八页，共38页。23(3)以外圆在V形块上定位时的定位误差(wùchā)计算④结论：a)定位误差(wùchā)Δd随毛坯误差(wùchā)Td的增大而增大；b)定位误差(wùchā)Δd随V形块夹角α增大而减小，但稳定性变差；c)定位误差(wùchā)Δd与工序尺寸标注方式有关，Δd2＞Δd1＞Δd3②工序尺寸以H2标注，其定位误差为：Δd2=B1B2=O1B2-O1B1=O2B2+O1O2-O1B1

==sinα21Td2d-Td2d2+－sinα21Td2－1③工序尺寸以H3标注，其定位误差为：Δd3=A1A2=A1O2-A2O2=A1O1+O1O2-A2O2

==d2+Td2sinα21－d-Td2sinα21Td2+

1①工序尺寸以H1标注，其定位误差为：Δd1=O1O2=O1C-O2C==d2sinα21－d-Td2sinα21sinα21Td2a、直接利用(lìyòng)几何关系求解第十九页，共38页。b、合成(héchéng)法求解图9-10工件(gōngjiàn)以外圆在V形块上定位(3)以外圆在V形块上定位(dìngwèi)时的定位(dìngwèi)误差计算第二十页，共38页。由于Td的影响，使工件中心沿垂直(chuízhí)方向从O移至O1，即基准位移量:第二十一页，共38页。工序尺寸(chǐcun)A1的定位误差第二十二页，共38页。工序尺寸A2的定位(dìngwèi)误差合成：第二十三页，共38页。工序尺寸(chǐcun)A3的定位误差合成：第二十四页，共38页。三种α角的V形块，在不同(bùtónɡ)标注工序尺寸时的定位误差值结论：（1）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，其定位误差最大。（2）V形块工作夹角α角越大，其垂直方向(fāngxiàng)定位误差值越小。问：当α=180°时，三种情况的定位误差是多大？第二十五页，共38页。如图钻孔(zuànkǒnɡ)，保证A，用90°V形块定位，采用a)～d)四种加工方案，试分别进行定位误差分析（外圆）。【例8】1.207Td0.707Td0.5Tdd000c0.207Td0.707Td0.5Tdb0.707Td0.707Td0aΔDΔYΔB方案(fāngàn)第二十六页，共38页。一面两孔定位误差示意图αX1max/2X2max/2(4)以一面两销定位时的基准位移(wèiyí)误差1）移动的基准(jīzhǔn)位移误差孔O1中心偏移在直径为△dw1圆内，△dw1=X1max孔O2在X方向偏心与孔O1相同（不限位），为△dw1在Y方向偏心在直径为△dw2，△dw2=X2max

2）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：△а=arctan(X1max+X2max)/2L总的转角误差为±△а要减小角度(jiǎodù)定位误差，①提高孔销精度，减小配合间隙；②增大孔（销）中心距第二十七页，共38页。如图是加工四个定位销孔的工序(gōngxù)图。已知双销中心距59±0.02；圆柱销直径；菱形销直径，求图中所标工序(gōngxù)尺寸的定位误差。【例9】第二十八页，共38页。如下图所示，为在半V块上定位铣轴上平面。试求工序尺寸A的定位误差(wùchā)。已知工件直径公差为Td；尺寸B公差为TB。【例10】解：A1课堂练习：上题中的工序(gōngxù)尺寸A改为A1，求△D=?第二十九页，共38页。如下图所示，a)为零件图，其外圆和端面均已加工，现在欲钻孔保证(bǎozhèng)尺寸，试分析计算图中b)、c)、d)三种定位方案的定位误差。V形块α=90°。【例11】第三十页，共38页。小结(xiǎojié)：定位误差：因工件定位而造成的工序(gōngxù)尺寸的最大变动量△D。定位误差(wùchā)的组成基准不重合误差△B基准位移误差△Y定位基准与工序基准不重合引起的误差。定位基准与限位基准不重合引起的误差。大小等于定位基准与工序基准之间的联系尺寸公差。大小等于工件的定位基准的位置相对于定位元件（限位基准）在工序尺寸方向的最大变动量。第三十一页，共38页。零件图上确定(quèdìng)其他点、线、面位置的基准确定其他(qítā)点、线、面位置的点、线、面零件工艺过程(guòchéng)中使用的基准（1）基准的概念与分类补充知识基准设计基准工艺基准为了准确理解基准不重合误差产生的原因，有必要巩固一下补充知识。第三十二页，共38页。工序(gōngxù)基准定位(dìngwèi)基准测量(cèliáng)基准装配基准工序图上标注本工序的尺寸和位置采用的基准工件在机床和夹具中占据一正确位置所用的基准零件检验时，用来测量已加工表面尺寸及位置的基准装配时，用来确定零件或部件在机器中的位置所用的基准补充知识工艺基准第三十三页，共38页。应注意(zhùyì)以下两点：当被加工工件的工艺过程确定以后，各工序的工序尺