工業(yè)生產(chǎn)過程定位誤差的與計算

工業(yè)生產(chǎn)過程

定位誤差的分析與計算

ZZQ2014-11-18本節(jié)課內(nèi)容：定位誤差及其分析與計算。定位方案的定位誤差校驗。

2014-11-18今天的課程學(xué)完后，預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果

：熟悉定位誤差的來源與要求；掌握工件以平面定位時的定位誤差分析與計算方法；掌握工件以外圓柱面在V形塊上定位時的定位誤差分析與計算方法；掌握工件以內(nèi)孔在心軸或圓柱銷上定位時的定位誤差分析與計算方法；掌握一面兩孔定位組合的定位誤差計算方法；掌握工件定位方案的定位誤差校驗方法。2014-11-18CDIO相關(guān)能力在今天課程中的培養(yǎng)：應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)知識與工程基礎(chǔ)知識，實行工程推理和解決問題的能力；通過對工件在夾具中定位誤差各相關(guān)問題的了解，提高在企業(yè)和社會環(huán)境中，完成設(shè)計實施過程和零件制造過程的各種具體能力；提高構(gòu)思系統(tǒng)與工程化的能力，提高面向使用設(shè)計的能力；對各項學(xué)習(xí)任務(wù)進行合理的時間安排，有效高質(zhì)量地完成。2014-11-18定位誤差的分析與計算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和根據(jù)工件定位面的情況選擇合適的定位元件等問題。但還沒討論是否能滿足工件加工精度的要求，要解決這一問題，需要進行工件定位誤差的分析和計算來判斷。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)生定位誤差的原因定位誤差是由于工件在夾具上（或機床上）的定位不準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Ｈ發(fā)生變化（若不考慮加工過程中產(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定位誤差來源主要來自兩個方面：基準不重合誤差——由于工件的設(shè)計基準與定位基準不重合而造成的加工誤差定位基準位移誤差——由于定位副制造不準確，使定位基準在加工尺寸方向上產(chǎn)生位移，導(dǎo)致各個工件的位置不一致而造成的加工誤差。定位基準位移誤差是由定位副的制造誤差造成的。注意：①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，不存在定位誤差；②定位誤差（包括基準不重合誤差和定位基準位移誤差）都與工件的定位方式有關(guān)。2014-11-18思考

用試切法加工時，是否存在定位誤差？為什么？2014-11-18基準不重合誤差如圖所示，工件以底面定位銑臺階面，要求保證尺寸a，設(shè)計基準為工件頂面，定位基準為底面，這時刀具的位置按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）位置在一范圍內(nèi)變動，從而使加工尺寸a產(chǎn)生誤差。2014-11-18基準準不不重重合合誤誤差差2014-11-18基準準不不重重合合誤誤差差2014-11-18基準準不不重重合合誤誤差差2014-11-18定位位基基準準位位移移誤誤差差2014-11-18定位位基基準準位位移移誤誤差差2014-11-18定位位基基準準位位移移誤誤差差2014-11-18常見見定定位位方方式式的的定定位位誤誤差差以平平面面定定位位——工件件以平面面定位時時，不考考慮定位位副尺寸寸方面的的制造誤誤差，所所以，定定位誤差差＝基準準不重合合誤差。。以內(nèi)孔在在心軸（（或圓柱柱銷）上上定位時時——工件件以內(nèi)孔孔作為定定位基準準時的定定位誤差差,與工工件內(nèi)孔孔的制造造精度、、定位元元件的放放置形式式、定位位基面與與限位基基面的配配合性質(zhì)質(zhì)及設(shè)計計基準與與定位基基準是否否重合等等因素有有關(guān)。其其定位誤誤差需在在詳細分分析后才才能分別別計算。。以外圓定位位——工件以以外圓定位位時，常見見的定位元元件為各種種定位套、、支承板和和V形塊等等。定位套套定位時誤誤差分析與與工件以內(nèi)內(nèi)孔在心軸軸（或圓柱柱銷）上定定位相似，，支承板定定位時誤差差分析與工工件以平面面定位相似似。工件以以外圓柱面面在V形塊塊上定位時時，定位誤誤差需在詳詳細分析后后才能分別別計算。2014-11-18工件以平面面定位時定定位誤差的的計算例如圖所示的的定位方案案銑工件上上的臺階面面，試分析析和計算工工序尺寸（（20±0.15））mm的定定位誤差，，并判斷這這一方案是是否可行。。2014-11-18工件以平面面定位時定定位誤差的的計算例解：由于于工件以B面為定位位基準，而而加工尺寸寸（20±±0.15）mm的的設(shè)計基準準為A面，，兩者不重重合，所以以存在基準準不重合誤誤差。工序序基準和定定位基準之之間的聯(lián)系系尺寸是40±0.14mm，因此基基準不重合合誤差0.28mm。定位誤差＝＝基準不重重合誤差（（因為工件件以平面定定位尺寸不不考慮定位位副的制造造誤差），，所以定位位誤差＝改用圖（b）方案。。2014-11-18在V形塊上上定位時定定位誤差分分析2014-11-18在V形塊上上定位時定定位誤差分分析2014-11-18在V形塊上上定位時定定位誤差分分析2014-11-18在V形塊上上定位時定定位誤差分分析2014-11-18在V形塊上上定位時定定位誤差分分析2014-11-18在V形塊上上定位時定定位誤差分分析2014-11-18在V形塊上上定位時定定位誤差分分析2014-11-18在V形塊上上定位時定定位誤差分分析2014-11-18在V形塊上上定位時定定位誤差分分析2014-11-18在V形塊上上定位時定定位誤差分分析小結(jié)三種設(shè)計基基準：工件軸線———總定位位誤差介于于后兩種之之間。所標標注尺寸不不方便測量量。工件下母線線——總定定位誤差最最小。這樣樣標注尺寸寸也方便測測量，可見見這樣標注注尺寸是較較合理的，，零件工作作圖常采用用這種設(shè)計計基準。工件上母線線——總定定位誤差最最大。所標標注尺寸也也不能測量量。對許多加工工實例，基基準不重合合誤差和定定位基準位位移誤差不不容易分別別計算，所所以，常直直接計算總總定位誤差差。2014-11-18工件以內(nèi)孔作作為定位基準準時的定位誤誤差,與工件件內(nèi)孔的制造造精度、定位位元件的放置置形式、定位位基面與限位位基面的配合合性質(zhì)及設(shè)計計基準與定位位基準是否重重合等因素有有關(guān)。如下頁圖所示示，工件以內(nèi)內(nèi)孔在水平放放置的心軸上上定位。工件件內(nèi)孔中心線線為定位基準準，工件內(nèi)孔孔圓柱面為定定位基準面，，定位心軸的的外圓柱面為為限位基面。。工件以內(nèi)孔在在心軸上定位位時的定位誤誤差2014-11-18心軸定位誤差差如圖所示：工工件以內(nèi)孔中中心O為定位基準，，套在心軸O1上，銑上平面面，工序尺寸寸為H+H0。從定位角度看，，孔心線與軸軸心線重合，，即設(shè)計基準與定位基基準重合，基基準不重合誤誤差C=0。但實際際上，定位心軸軸和工件內(nèi)孔都有有制造誤差，，心軸和工件之間還可可能有間隙，，故安裝后孔孔和軸的中心必然然不重合。即即這里有定位位副制造誤差差引起的基準準位移誤差W。2014-11-18可漲心軸與剛剛性心軸可漲心軸——可漲心軸軸可消除間隙隙，可不考慮慮定位副尺寸寸方面的制造造誤差，其定定位基準位移移誤差為零，，若設(shè)計基準準是工件內(nèi)孔孔軸線，則設(shè)設(shè)計基準與定定位基準重合合，基準不重重合誤差為零零。因此，這這種情況下，，定位誤差為為零。剛性心軸——剛性心軸軸為間隙配合合心軸，定位位心軸和工件件內(nèi)孔都有制制造誤差，心心軸和工件內(nèi)內(nèi)孔之間還可可能有不為零零的最小間隙隙，故安裝后后孔和軸的中中心必然不重重合。即這里里有定位副制制造誤差引起起的定位基準準位移誤差。。若設(shè)計基準準是工件內(nèi)孔孔軸線，則設(shè)設(shè)計基準與定定位基準重合合，基準不重重合誤差為零零。這種情況況下，定位誤誤差=定位基基準位移誤差差。2014-11-18水平心軸的基基準位移誤差差設(shè)孔徑為D+D0，軸徑為d0-d，最小間隙為為=D-d。當(dāng)心軸水平放置置時，工件孔孔與心軸始終終在母線A單邊接觸。則則工序基準O與O1間的最大和最小距離分別別為：因此，由于基基準發(fā)生位移移而造成的加加工誤差為：：W即工件以內(nèi)孔在在水平放置的的剛性心軸上上定位時，定位誤差（定定位基準位移移誤差）為內(nèi)內(nèi)孔制造公差差與心軸制造造公差之和的一半，且且與間隙無關(guān)。2014-11-18注意工件以內(nèi)孔在在水平放置的的剛性心軸上上定位時，因因重力作用，，工件內(nèi)孔與與剛性心軸的的接觸為固定定邊接觸，即即工件內(nèi)孔上上母線與剛性性心軸上母線線接觸，定位位基準的位移移方向總是向向下，因此，，在加工前調(diào)調(diào)整刀具時，，將刀具向下下調(diào)低孔和心心軸之間最小小配合間隙值值的二份之一一，就可消除除最小配合間間隙的影響，，即這種情況況下，最小配配合間隙不影影響定位精度度。2014-11-18垂直心軸的基基準位移誤差差工件以內(nèi)孔在垂直放置的的心軸（或圓圓柱銷）上定位時，工件件內(nèi)孔與剛性性心軸可能在在任意邊接觸觸，此時定位位基準位移誤誤差為工件內(nèi)孔制造造公差、心軸軸（或圓柱銷銷）制造公差差與最小配合合間隙三者之之和。即：W2014-11-18一面兩孔定位位組合的定位位誤差一面兩孔定位位組合中工件件上兩孔分別別采用圓柱銷銷和削邊銷定定位。按上面面分析：工件件以內(nèi)孔在垂垂直放置的圓圓柱銷上定位位時，定位基基準位移誤差差為工件內(nèi)孔孔制造公差、、圓柱銷制造造公差與最小小配合間隙三三者之和。采用圓柱銷定定位的工件上上孔1中心的的偏移范圍為為以孔1定位位基準位移誤誤差為直徑的的圓。采用削邊銷定定位的工件上上孔2中心在在兩孔中心連連線方向上的的偏移范圍與與孔1中心的的偏移范圍相相同（即該方方向自由度由由圓柱銷限制制），孔2中中心在垂直于于兩孔中心連連線方向上的的偏移范圍為為孔1定位基基準位移誤差差。若兩孔的的定位基準位位移誤差不相相等，則工件件上孔2中心心的偏移范圍圍為長、短軸軸分別等于兩兩定位基準位位移誤差的橢橢圓。2014-11-18一面兩孔定位位時的定位誤差計算如圖是工件上上兩孔分別采采用圓柱銷和和削邊銷定位位的情況。首首先分別分析析計算孔1和和孔2中心的的偏移范圍。。2014-11-18孔1中心的偏偏移范圍設(shè)孔1直徑為為D1+D10，公差為D1；銷1直徑為為d10-d1，公差為d1；孔、銷最小小間隙為1。這時，孔1與銷1的最最大間隙為：：D1=dw1=1+D1+d1由于于存存在在dw1，在在安安裝裝一一批批工工件件時時，，孔孔1的的中中心心將將偏偏離離銷銷1的的中中心心。。其其范范圍圍是是以以O(shè)1為中心，，以dw1為直徑的的圓，如如下圖：：2014-11-18孔2中心心的偏移移范圍設(shè)孔2直直徑為D2+D20，公差為為D2；銷2直直徑為d20-d2，公差為為d2；孔、銷銷最小間間隙為2。由于銷銷2僅限限制y方方向的移移動自由由度，所所以孔2中心相相對銷2中心的的偏離范范圍為：：在x方向向：dwx=dw1=1+D1+d1，即dwx取決于孔孔1與銷銷1；在y方向向：dwy=dw2=2+D2+d2，這時，孔孔2中心心相對銷銷2中心心的偏移移范圍近近似為一一個橢圓圓，如上上頁圖。。2014-11-18一面兩孔孔定位時時兩種定位誤差差將孔1與與孔2中中心的偏偏移誤差差組合起起來，便便引起工工件的兩兩種定位位誤差(忽略連連心線長長度L的誤差)。1）縱向向定位誤誤差Dx，即在兩兩孔連心心線方向向的最大可可能移動動量dwx：dwx=dw1=1+D1+d12）角度度定位誤誤差D=dw，即工件件繞兩銷銷中心連線的的最大偏偏轉(zhuǎn)角。如下圖：：2014-11-18一面兩孔孔定位時時角度定位誤差差由上式可可看出，，欲減小小D=dw，可從兩兩方面入入手：提高孔、、銷精度度，減小小配合間間隙；增大孔（（銷）中中心距。。兩銷中心心連線長長度越長長，角度度定位誤誤差越小小。故實實踐上采采用一面面兩孔定定位，選擇定位位基準時時，盡可可能選距距離較遠遠的兩孔孔，常用對角角線上兩兩孔。若工件上上無合適適的孔而而需另設(shè)設(shè)工藝孔孔時，工工藝孔也也應(yīng)布置置在具有有最大距距離的位位置。L2014-11-18思考齒輪減速速箱箱體體與箱蓋蓋結(jié)合面面上的兩兩個圓柱柱定位銷銷和這里里的一面面兩孔定定位有何何異同？？為什么么？2014-11-18工件定位位方案的的定位誤誤差校驗驗如果工件件的定位位誤差不不大于工工件加工工尺寸公公差值的的1/3，一般般認為該該定位方方案能滿滿足本工工序加工工精度的的要求。。當(dāng)工序要要保證的的工序尺尺寸精度度要求不不只一項項時（如如下頁題中中，要求保證證長度尺尺寸70mm與與深度尺尺寸530-0.2mm，并并保證鍵鍵槽對稱稱），各各項精度度要求均均需校驗。2014-11-18課堂練練習(xí)圖示工工件銑銑鍵槽槽18×70，，其它它表面面均已已加工工，要要求保保證長長度尺尺寸70mm與與深度度尺寸寸530-0.2mm，并保保證鍵槽對對稱。請設(shè)設(shè)計該工序序的定位方方案；分析析說明各定定位表面分分別采用什什么定位元元件定位？？分別消除除了哪些自自由度？并并進行定位位誤差分析析計算(查查表得：當(dāng)當(dāng)基本尺寸寸為50-80mm時，6級級精度IT6數(shù)值為為19μm，7級精精度IT7數(shù)值為30μm)。2014-11-18習(xí)題題填空題：機機床夾具的的定位誤差差主要由______和_______引起的的。選擇題1．機床夾夾具中，用用來確定工工件在夾具具中位置的的元件是()。A、定位元元件B、、對刀—導(dǎo)導(dǎo)向元件C、夾緊緊元件D、、連接元件件2．一個浮浮動支承可可以消除（（0、1、、2）個自自由度，一一個長的v型塊可消消除（3，，4，5））個自由度度。3．輔助支支承可以消消除（0、、1、2））個自由度度，限制同同一自由度度的定位稱稱（完全定定位、過定定位）。4．一個支支承釘可以以消除（0、1、2）個自由由度，消除除六個自由由度的定位位稱（完全全定位、過過定位）。。2014-11-18習(xí)題題判斷題1.夾具上上的定位元元件是用來來確定工件件在夾具中中正確位置置的元件。。（））2.兩點點式浮動支支承能限制制工件的兩兩個自由度度。（））3.輔助助支承是為為了增加工工件的剛性性和定位穩(wěn)穩(wěn)定性，并并不限制工工件的自由由度。（））4.一個個三點浮動動支承約束束3個自由由度。（））5.輔助助支承不僅僅能起定位位作用，還還能增加剛剛性和穩(wěn)定定性。()6.定位位誤差是指指一個工件件定位時，，工序基準準在加工要要求方向上上的最大位位置變動量量。（））2014-11-18習(xí)題題問答題1.對定定位元件的的要求有哪哪些？2.何謂謂定位誤差差？定位誤誤差是由哪哪些因素引引起的？定定位誤差的的數(shù)值一般般應(yīng)控制在在零件公差差的什么范范圍內(nèi)？2014-11-18習(xí)題題如圖圖所所示示，，a））為為工工件件銑銑槽槽工工序序簡簡圖圖，，b））為為工工件件定定位位簡簡圖圖。。試試計計算算加加工工尺尺寸寸90mm的的定定位位誤誤差差。。2014-11-18習(xí)題工件尺寸及工工序要求如圖圖所示，欲加加工鍵槽并保保證工序尺寸寸45mm及對內(nèi)內(nèi)孔中心的對對稱度0.05mm，試試分別計算圖圖b～圖e所所示各種定位位方案的定位位誤差。2014-11-18習(xí)題題2014-11-18習(xí)題題2014-11-18習(xí)題題2014-11-18習(xí)題題2014-11-18習(xí)題題2014-11-18習(xí)題題2014-11-18預(yù)習(xí)內(nèi)內(nèi)容工件在在夾具具中的的夾緊緊與典典型夾夾具。。2014-11-189、靜夜四無鄰鄰，荒居舊業(yè)業(yè)貧。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中中黃葉葉樹，，燈下下白頭頭人。。。13:01:3813:01:3813:0112/29/20221:01:38PM11、以我獨沈沈久，愧君君相見頻。。。12月-2213:01:3813:01Dec-2229-Dec-2212、故人江海別別，幾度隔山山川。。13:01:3813:01:3813:01Thursday,December29,202213、乍見翻翻疑夢，，相悲各各問年。。。12月-2212月-2213:01:3813:01:38December29,202214、他鄉(xiāng)生白白發(fā)，舊國國見青山。。。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、行動出成成果，工作作出財富。。。2022/12/2913:01:3813:01:3829December202217、做前，能夠夠環(huán)視四周；；做時，你只只能或者最好好沿著以腳為為起點的射線線向前。。1:01:38下午1:01下下午13:01:3812月-229、沒有有失敗敗，只只有暫暫時停停止成成功??！。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、很多多事情情努力力了未未必有有結(jié)果果，但但是不不努力力卻什什么改改變也也沒有有。。。13:01:3813:01:3813:0112/29/20221:01:38PM11、成功就是是日復(fù)一日日那一點點點小小努力力的積累。。。12月-2213:01:3813:01Dec-2229-Dec-2212、世世間間成成事事，，不不求求其其絕絕對對圓圓滿滿，，留留一一份份不不足足，，可可得得無無限限完完美美。。。。13:01:3913:01:3913:01Thursday,December29,202213、不知知香積積寺，，數(shù)里里入云云峰。。。12月月-2212月月-2213:01:3913:01:39December29,202214、意志堅堅強的人人能把世世界放在在手中像像泥塊一一樣任意意揉捏。。29十十二月20221:01:39下午午13:01:3912月-2215、楚塞塞三湘湘接，，荊門門九派派通。。。。十二月月221:01下下午午12月月-2213:01December29,202216、少年十十五二十十時