工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程17定位誤差的分析與計(jì)算

1、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程定位誤差的分析與計(jì)算定位誤差的分析與計(jì)算 ZZQ2014-11-18本節(jié)課內(nèi)容：本節(jié)課內(nèi)容：l定位誤差及其分析與計(jì)算。l定位方案的定位誤差校驗(yàn)。 2014-11-18今天的課程學(xué)完后，預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果今天的課程學(xué)完后，預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果 ：l熟悉定位誤差的來(lái)源與要求；l掌握工件以平面定位時(shí)的定位誤差分析與計(jì)算方法；l掌握工件以外圓柱面在V形塊上定位時(shí)的定位誤差分析與計(jì)算方法；l掌握工件以內(nèi)孔在心軸或圓柱銷(xiāo)上定位時(shí)的定位誤差分析與計(jì)算方法；l掌握一面兩孔定位組合的定位誤差計(jì)算方法；l掌握工件定位方案的定位誤差校驗(yàn)方法。 2014-11-18CDIOCDIO相關(guān)能力在今天課程中的培養(yǎng)

2、：相關(guān)能力在今天課程中的培養(yǎng)：l應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)與工程基礎(chǔ)知識(shí)，實(shí)行工程推理和解決問(wèn)題的能力；l通過(guò)對(duì)工件在夾具中定位誤差各相關(guān)問(wèn)題的了解，提高在企業(yè)和社會(huì)環(huán)境中，完成設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程和零件制造過(guò)程的各種具體能力；l提高構(gòu)思系統(tǒng)與工程化的能力，提高面向使用設(shè)計(jì)的能力；l對(duì)各項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行合理的時(shí)間安排，有效高質(zhì)量地完成。 2014-11-18定位誤差的分析與計(jì)算定位誤差的分析與計(jì)算l前面我們分別討論了根據(jù)工件的加工要求，確定工件應(yīng)被限制的自由度，以及選擇工件定位基準(zhǔn)和根據(jù)工件定位面的情況選擇合適的定位元件等問(wèn)題。但還沒(méi)討論是否能滿足工件加工精度的要求，要解決這一問(wèn)題，需要進(jìn)行工件定位誤差的分析和計(jì)

3、算來(lái)判斷。如果工件的定位誤差不大于工件加工尺寸公差值的1/3，一般認(rèn)為該定位方案能滿足本工序加工精度的要求。2014-11-18產(chǎn)生定位誤差的原因產(chǎn)生定位誤差的原因l定位誤差是由于工件在夾具上（或機(jī)床上）的定位不準(zhǔn)確而引起的加工誤差。例如在軸上銑鍵槽，要保證尺寸H（如圖所示）。若采用V形塊定位，鍵槽銑刀按尺寸H調(diào)整好位置，由于工件外圓直徑有公差，使工件中心位置發(fā)生變化，造成加工尺寸發(fā)生變化（若不考慮加工過(guò)程中產(chǎn)生的其它加工誤差）。此變化量（加工誤差）是由于工件定位而引起的，故稱為定位誤差。2014-11-18定位誤差來(lái)源定位誤差來(lái)源l主要來(lái)自兩個(gè)方面：l基準(zhǔn)不重合誤差基準(zhǔn)不重合誤差由于工件的設(shè)

4、計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而造成的加工誤差l定位基準(zhǔn)位移誤差定位基準(zhǔn)位移誤差由于定位副制造不準(zhǔn)確，使定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上產(chǎn)生位移，導(dǎo)致各個(gè)工件的位置不一致而造成的加工誤差。定位基準(zhǔn)位移誤差是由定位副的制造誤差造成的。l注意：定位誤差只產(chǎn)生在按調(diào)整法加工一批工件的情況下，用試切法加工時(shí)，不存在定位誤差；定位誤差（包括基準(zhǔn)不重合誤差和定位基準(zhǔn)位移誤差）都與工件的定位方式有關(guān)。2014-11-18思考思考 l用試切法加工時(shí)，是否存在定位誤差？為什么？ 2014-11-18基準(zhǔn)不重基準(zhǔn)不重合誤差合誤差如圖所示，工件以底面定位銑臺(tái)階面，要求保證尺寸a，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工件頂面，定位基準(zhǔn)為底面，這時(shí)刀具的位置按

5、定位面到刀具端面間的距離（調(diào)整尺寸）調(diào)整，由于一批工件中尺寸b的公差使工件頂面（工序基準(zhǔn)）位置在一范圍內(nèi)變動(dòng)，從而使加工尺寸a產(chǎn)生誤差。2014-11-18基準(zhǔn)不重合誤差基準(zhǔn)不重合誤差2014-11-18基準(zhǔn)不重合誤差基準(zhǔn)不重合誤差2014-11-18基準(zhǔn)不重合誤差基準(zhǔn)不重合誤差2014-11-18定位基準(zhǔn)位移誤差定位基準(zhǔn)位移誤差2014-11-18定位基準(zhǔn)位移誤差定位基準(zhǔn)位移誤差2014-11-18定位基準(zhǔn)位移誤差定位基準(zhǔn)位移誤差2014-11-18常見(jiàn)定位方式的定位誤差常見(jiàn)定位方式的定位誤差 l以平面定位以平面定位工件以平面定位時(shí)，不考慮定位副尺寸方面的制造誤差，所以，定位誤差基準(zhǔn)不重合誤

6、差。l以內(nèi)孔在心軸（或圓柱銷(xiāo)）上定位時(shí)以內(nèi)孔在心軸（或圓柱銷(xiāo)）上定位時(shí)工件以內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)時(shí)的定位誤差,與工件內(nèi)孔的制造精度、定位元件的放置形式、定位基面與限位基面的配合性質(zhì)及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)是否重合等因素有關(guān)。其定位誤差需在詳細(xì)分析后才能分別計(jì)算。l以外圓定位以外圓定位工件以外圓定位時(shí)，常見(jiàn)的定位元件為各種定位套、支承板和V形塊等。定位套定位時(shí)誤差分析與工件以內(nèi)孔在心軸（或圓柱銷(xiāo)）上定位相似，支承板定位時(shí)誤差分析與工件以平面定位相似。工件以外圓柱面在V形塊上定位時(shí)，定位誤差需在詳細(xì)分析后才能分別計(jì)算。2014-11-18工件以平面定位時(shí)定位誤差的計(jì)工件以平面定位時(shí)定位誤差的計(jì)算例算例l如

7、圖所示的定位方案銑工件上的臺(tái)階面，試分析和計(jì)算工序尺寸（200.15）mm的定位誤差，并判斷這一方案是否可行。2014-11-18工件以平面定位時(shí)定位誤差的計(jì)算例工件以平面定位時(shí)定位誤差的計(jì)算例l解： 由于工件以B面為定位基準(zhǔn)，而加工尺寸（200.15）mm的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為A面，兩者不重合，所以存在基準(zhǔn)不重合誤差。工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)之間的聯(lián)系尺寸是400.14mm，因此基準(zhǔn)不重合誤差0.28mm。l定位誤差基準(zhǔn)不重合誤差（因?yàn)楣ぜ云矫娑ㄎ怀叽绮豢紤]定位副的制造誤差），所以定位誤差l改用圖（b）方案。2014-11-18在在V V形塊上定位時(shí)定位誤差分析形塊上定位時(shí)定位誤差分析2014-11-18

8、在在V V形塊上定位時(shí)定位誤差分析形塊上定位時(shí)定位誤差分析2014-11-18在在V V形塊上定位時(shí)定位誤差分析形塊上定位時(shí)定位誤差分析2014-11-18在在V V形塊上定位時(shí)定位誤差分析形塊上定位時(shí)定位誤差分析2014-11-18在在V V形塊上定位時(shí)定位誤差分析形塊上定位時(shí)定位誤差分析2014-11-18在在V V形塊上定位時(shí)定位誤差分析形塊上定位時(shí)定位誤差分析2014-11-18在在V V形塊上定位時(shí)定位誤差分析形塊上定位時(shí)定位誤差分析2014-11-18在在V V形塊上定位時(shí)定位誤差分析形塊上定位時(shí)定位誤差分析2014-11-18在在V V形塊上定位時(shí)定位誤差分析形塊上定位時(shí)定位誤差

9、分析2014-11-18在在V V形塊上定位時(shí)形塊上定位時(shí)定位誤差分析小結(jié)定位誤差分析小結(jié)l三種設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：三種設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：l工件軸線總定位誤差介于后兩種之間。所標(biāo)注尺寸不方便測(cè)量。l工件下母線總定位誤差最小。這樣標(biāo)注尺寸也方便測(cè)量，可見(jiàn)這樣標(biāo)注尺寸是較合理的，零件工作圖常采用這種設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。l工件上母線總定位誤差最大。所標(biāo)注尺寸也不能測(cè)量。l對(duì)許多加工實(shí)例，基準(zhǔn)不重合誤差和定位基準(zhǔn)位移誤差不容易分別計(jì)算，所以，常直接計(jì)算總定位誤差。 2014-11-18l工件以內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)時(shí)的定位誤差,與工件內(nèi)孔的制造精度、定位元件的放置形式、定位基面與限位基面的配合性質(zhì)及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)是否重合等因素有關(guān)

10、。l如下頁(yè)圖所示，工件以內(nèi)孔在水平放置的心軸上定位。工件內(nèi)孔中心線為定位基準(zhǔn)，工件內(nèi)孔圓柱面為定位基準(zhǔn)面，定位心軸的外圓柱面為限位基面。 工件以內(nèi)孔在心軸上工件以內(nèi)孔在心軸上定位時(shí)的定位誤差定位時(shí)的定位誤差2014-11-18心軸定位心軸定位誤差誤差l如圖所示：工件以內(nèi)孔中心O為定位基準(zhǔn)，套在心軸O1上，銑上平面，工序尺寸為H+H0。從定位角度看，孔心線與軸心線重合，即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)不重合誤差C=0。但實(shí)際上，定位心軸和工件內(nèi)孔都有制造誤差，心軸和工件之間還可能有間隙，故安裝后孔和軸的中心必然不重合。即這里有定位副制造誤差引起的基準(zhǔn)位移誤差W 。2014-11-18可漲心軸與剛性

11、心軸可漲心軸與剛性心軸 l可漲心軸可漲心軸可漲心軸可消除間隙，可不考慮定位副尺寸方面的制造誤差，其定位基準(zhǔn)位移誤差為零，若設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是工件內(nèi)孔軸線，則設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)不重合誤差為零。因此，這種情況下，定位誤差為零。l剛性心軸剛性心軸剛性心軸為間隙配合心軸，定位心軸和工件內(nèi)孔都有制造誤差，心軸和工件內(nèi)孔之間還可能有不為零的最小間隙，故安裝后孔和軸的中心必然不重合。即這里有定位副制造誤差引起的定位基準(zhǔn)位移誤差。若設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是工件內(nèi)孔軸線，則設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)不重合誤差為零。這種情況下，定位誤差=定位基準(zhǔn)位移誤差。2014-11-18水平心軸的基準(zhǔn)位移誤差水平心軸的基準(zhǔn)位移誤差l設(shè)

12、孔徑為D+D0，軸徑為d0-d ，最小間隙為=D-d。當(dāng)心軸水平放置時(shí)，工件孔與心軸始終在母線A單邊接觸。則工序基準(zhǔn)O與O1間的最大和最小距離分別為：l因此，由于基準(zhǔn)發(fā)生位移而造成的加工誤差為：l Wl即工件以內(nèi)孔在水平放置的剛性心軸上定位時(shí)，定位誤差（定位基準(zhǔn)位移誤差）為內(nèi)孔制造公差與心軸制造公差之和的一半，且與間隙無(wú)關(guān)。2014-11-18注意注意l工件以內(nèi)孔在水平放置的剛性心軸上定位時(shí)，因重力作用，工件內(nèi)孔與剛性心軸的接觸為固定邊接觸，即工件內(nèi)孔上母線與剛性心軸上母線接觸，定位基準(zhǔn)的位移方向總是向下，因此，在加工前調(diào)整刀具時(shí)，將刀具向下調(diào)低孔和心軸之間最小配合間隙值的二份之一，就可消除最

13、小配合間隙的影響，即這種情況下，最小配合間隙不影響定位精度。2014-11-18 垂直心軸的基準(zhǔn)位移誤差垂直心軸的基準(zhǔn)位移誤差 工件以內(nèi)孔在垂直放置的心軸（或圓柱銷(xiāo)）上在垂直放置的心軸（或圓柱銷(xiāo)）上定位時(shí)，工件內(nèi)孔與剛性心軸可能在任意邊接觸，此時(shí)定位基準(zhǔn)位移誤差為工件內(nèi)孔制造公工件內(nèi)孔制造公差、心軸（或圓柱銷(xiāo)）制造公差與最小配合間差、心軸（或圓柱銷(xiāo)）制造公差與最小配合間隙三者之和隙三者之和。 即： W2014-11-18一面兩孔定位組合的定位誤差一面兩孔定位組合的定位誤差 l一面兩孔定位組合中工件上兩孔分別采用圓柱銷(xiāo)和削邊銷(xiāo)定位。按上面分析：工件以內(nèi)孔在垂直放置的圓柱銷(xiāo)上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)位移誤

14、差為工件內(nèi)孔制造公差、圓柱銷(xiāo)制造公差與最小配合間隙三者之和。l采用圓柱銷(xiāo)定位的工件上孔1中心的偏移范圍為以孔1定位基準(zhǔn)位移誤差為直徑的圓。l采用削邊銷(xiāo)定位的工件上孔2中心在兩孔中心連線方向上的偏移范圍與孔1中心的偏移范圍相同（即該方向自由度由圓柱銷(xiāo)限制），孔2中心在垂直于兩孔中心連線方向上的偏移范圍為孔1定位基準(zhǔn)位移誤差。若兩孔的定位基準(zhǔn)位移誤差不相等，則工件上孔2中心的偏移范圍為長(zhǎng)、短軸分別等于兩定位基準(zhǔn)位移誤差的橢圓。2014-11-18一面兩孔一面兩孔定位時(shí)定位時(shí)的的定位誤差定位誤差計(jì)算計(jì)算 如圖是工件上兩孔分別采用圓柱銷(xiāo)和削邊銷(xiāo)定位的情況。首先分別分析計(jì)算孔1和孔2中心的偏移范圍。20

15、14-11-18孔孔1 1中心的偏移范圍中心的偏移范圍 設(shè)孔1直徑為D1+D10，公差為D1；銷(xiāo)1直徑為d10-d1，公差為d1；孔、銷(xiāo)最小間隙為1。這時(shí)，孔1與銷(xiāo)1的最大間隙為： D1=dw1=1+D1+d1 由于存在dw1 ，在安裝一批工件時(shí)，孔1的中心將偏離銷(xiāo)1的中心。其范圍是以O(shè)1為中心，以dw1為直徑的圓，如下圖：2014-11-18孔孔2 2中心的偏移范圍中心的偏移范圍l設(shè)孔2直徑為D2+D20，公差為D2；銷(xiāo)2直徑為d20-d2，公差為d2；孔、銷(xiāo)最小間隙為2。由于銷(xiāo)2僅限制y方向的移動(dòng)自由度，所以孔2中心相對(duì)銷(xiāo)2中心的偏離范圍為：l在x方向： dwx=dw1=1+D1+d1，即

16、dwx取決于孔1與銷(xiāo)1；l在y方向： dwy=dw2=2+D2+d2，l這時(shí)，孔2中心相對(duì)銷(xiāo)2中心的偏移范圍近似為一個(gè)橢圓，如上頁(yè)圖。2014-11-18一面兩孔定位時(shí)一面兩孔定位時(shí)兩種兩種定位誤差定位誤差l將孔1與孔2中心的偏移誤差組合起來(lái)，便引起工件的兩種定位誤差(忽略連心線長(zhǎng)度L的誤差)。l1）縱向定位誤差Dx，即在兩孔連心線方向l 的最大可能移動(dòng)量dwx ： dwx =dw1=1+D1+d1l2）角度定位誤差D=dw，即工件繞兩銷(xiāo)中l(wèi) 心連線的最大偏轉(zhuǎn)角。如下圖：2014-11-18一面兩孔定位時(shí)一面兩孔定位時(shí)角度角度定位誤差定位誤差l由上式可看出，欲減小D=dw ，可從兩方面入手：提

17、高孔、銷(xiāo)精度，減小配合間隙；增大孔（銷(xiāo)）中心距。l兩銷(xiāo)中心連線長(zhǎng)度越長(zhǎng)，角度定位誤差越小。故實(shí)踐上采用一面兩孔定位，選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，盡可能選距離較遠(yuǎn)的兩孔，常用對(duì)角線上兩孔。若工件上無(wú)合適的孔而需另設(shè)工藝孔時(shí)，工藝孔也應(yīng)布置在具有最大距離的位置。L2014-11-18思考思考 l齒輪減速箱箱體與箱蓋結(jié)合面上的兩個(gè)圓柱定位銷(xiāo)和這里的一面兩孔定位有何異同？為什么？ 2014-11-18工件定位方案的定位誤差校驗(yàn)工件定位方案的定位誤差校驗(yàn) l如果工件的定位誤差不大于工件加工尺寸公差值的1/3，一般認(rèn)為該定位方案能滿足本工序加工精度的要求。l當(dāng)工序要保證的工序尺寸精度要求不只一項(xiàng)時(shí)（如下頁(yè)題中，要求保

18、證長(zhǎng)度尺寸70mm與深度尺寸530-0.2 mm，并保證鍵槽對(duì)稱），各項(xiàng)精度要求均需校驗(yàn)。 2014-11-18課堂課堂練習(xí)練習(xí) l圖示工件銑鍵槽1870，其它表面均已加工，要求保證長(zhǎng)度尺寸70mm與深度尺寸530-0.2 mm，并保證鍵槽對(duì)稱。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)該工序的定位方案；分析說(shuō)明各定位表面分別采用什么定位元件定位？分別消除了哪些自由度？并進(jìn)行定位誤差分析計(jì)算(查表得：當(dāng)基本尺寸為50-80mm時(shí)，6級(jí)精度IT6數(shù)值為19m，7級(jí)精度IT7數(shù)值為30m) 。 2014-11-18習(xí)習(xí) 題題l填空題：機(jī)床夾具的定位誤差主要由_和_引起的。l選擇題l1機(jī)床夾具中，用來(lái)確定工件在夾具中位置的元件是( )。lA、定位元件 B、對(duì)刀導(dǎo)向元件 C、夾緊元件D、連接元件l2一個(gè)浮動(dòng)支承可以消除（0、1、2）個(gè)自由度，一個(gè)長(zhǎng)的v型塊可消除（3，4，5）個(gè)自由度。l3輔助支承可以消除（0、1、2）個(gè)自由度，限制同一自由度的定位稱（完全定位、過(guò)定位）。 l4一個(gè)支承釘可以消除（