定位误差的确定

定位误差的分析

郝天军

（十堰市高级技工学校机电教研室  湖北　十堰）

摘要：本课题主要介绍了机械加工过程中工件的安装夹紧误差的计算。通过实例讲解分析了解定位误差的确定方法。

关键词：定位误差、基准重合、基准位移。

 

1    前言

在机械加工过程中，往往有很多因素影响工件的最终加工质量，如何使工件的加工达到质量要求，如何减少各种因素对加工精度的影响，就成为加工前必须考虑的事情，也就是要对影响机械加工精度的因素进行分析。分析表明影响机械加工精度的主要因素为原理误差、工艺系统的制造精度和磨损、工艺系统的受力变形、工艺系统的受热变形、工艺系统的调整误差、工件的安装夹紧误差和度量误差等，其中工件的安装夹紧误差即定位误差。本文主要介绍定位误差的确定方法。

 

2  定位误差的产生

零件的加工误差是由工件在夹具上定位时，由于工件及定位元件存在公差，使各个工件所占据的位置不完全一致即定位不准确，加工后形成的加工尺寸不一致，形成加工误差。这种只与工件定位有关的加工误差，称为定位误差，用ε_D表示。定位误差ε_D包括定位基准与设计基准不重合误差ε_c和定位基准位移误差，前者称为基准不重合误差，后者简称基准位移误差。其中，基准位移误差又可分为是由于工件定位表面不准确所引起的基准位移误差ε_W和夹具定位元件不准确所引起的基准位移误差ε_r。

2.1基准不重合误差ε_c

对于基准不重合误差，必须先了解设计基准、工序基准这两个概念：（1）、设计基准是零件图上用来确定某一表面的尺寸、位置所依据的基准。（2）、工序基准是在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准。

所谓基准不重合是指定位基准与设计基准（工序基准）不重合，误差的大小等于设计（工序）基准相对于定位基准在该工序（加工）尺寸方向的最大位移量。

图2.1.1

图2.1.1所示情况，加工一个缺口，一平面和一侧面定位，基本尺寸是30，则定位误差ε_D=εc=2*0.02，是由于基准不重合造成的。基准不重合误差的大小应等于定位基准与设计基准之间所有尺寸的公差和。在工序图上寻找这些尺寸的公差。

2.2基准位移误差ε_w（ε_r）

基准位移误差主要是由于工件定位表面不准确或夹具定位元件不准确造成的，大小等于定位基准与起始（调刀、限位）基准不重合造成的基准位移在工序尺寸上的位移量。

图2.1.2

图2.1.2所示情况，同样加工一缺口，一面两销定位，定位销位于尺寸距底面20mm处，如果要求的尺寸为35mm，则定位误差ε_D=ε_W=2（60-20）tan(0.02°)。这种情况基准是重合的，定位误差是由于工件表面不准确所造成的，工件的两个定位表面不垂直，有角度误差，因此产生基准位移误差。这个误差不仅和角度误差有关，同时和支承在高度上的位置有关。对于缺口尺寸65mm，则不仅有基准不重合误差，同时还有由于定位不准确所造成的基准位移误差，其定位误差为两者之和。

 

3  定位误差计算实例

3.1如图3.1钻φ12孔，试分析90⁰_-0.1工序尺寸的定位误差分析。

图3.1

解：钻孔采用V形块和销定位，不存在基准不重合误差，因此：εc=0；

    销与孔之间是间隙配合，存在基准位移误差，ε_W=（0.1+0.04）/2=0.07；所以，定位误差ε_D=ε_c+ε_W=0.07>T/3=0.1/3

不能满足定位要求。

3.2铣图3.2（a）所示工件上的键槽，以圆柱面d⁰_-T在α=90°的V形块上定位，求加工尺寸分别为A1、A2、A3时的定位误差。

图3.2（a）

图3.2（b）

图3.2（c）

解：1）工序尺寸为A1时的定位误差：

（1）  定位基准与工序基准重合，ε_c=0；

（2）  定位基准与限位基准不重合，见图3.2（c）,ε_W=(d1-d2)/2sin（α/2）=T/2sin（α/2）；

（3）  ε_D=ε_W= T/2sin（α/2）。

   2）当工序尺寸为A2时的定位误差：

（1）定位基准为圆柱轴线，工序基准是圆柱下母线，两者不重合，切两基准之间的距离为轴的半径，所以：ε_c=T/2；

（2）由前面的分析可知：ε_W= T/2sin（α/2）；

（3）因此，ε_D=ε_c-ε_W= T/2- T/2sin（α/2）=T/2[1- sin（α/2）]。（“+”“-”号的判断见下）

3）当工序尺寸为A3时的定位误差：

（1）同上2,基准不重合误差ε_c=T/2；

（2）基准位移误差ε_W= T/2sin（α/2）；

（3）定位误差ε_D=ε_c+ε_W= T/2+ T/2sin（α/2）=T/2[1+1/ sin（α/2）]。（“+”“-”号的判断见下）

 

4分析总结

根据前面的分析可知，定位误差的大小由基准不重合误差ε_c和基准位移误差ε_w（ε_r）两项因素所决定的。在计算时，通常分别计算出ε_c、ε_w（ε_r），然后按一定的规律将两者合成得到ε_D。当ε_c≠0，ε_w（ε_r）=0时，ε_D=ε_c；当ε_c=0，ε_w（ε_r）≠0，ε_D=ε_w（ε_r）；当ε_c≠0，ε_w（ε_r）≠0时，要将两者合成，从而确定定位误差，具体办法如下：（1）若工序基准不在定位基面上，则ε_D=ε_c+ε_w（ε_r）；（2）若工序基准在定位基面上，则ε_D=ε_c±ε_w（ε_r）。其中，正负号的判断方法和步骤如下：分析定位基面直径由小变大（或由大变小）时，定位基准的变动方向；当定位基面直径作相同变化时，设定位基准的位置不动，分析工序基准的变动方向； 如果两者的变动方向相同，则去“﹢”号，如果两者的变动方向相反，则取“－”号。如图3.2（c），定位基面即圆柱面直径有大变小的时候定位基准O1向下变动到02；同理，定位基准不动时，定位基面直径由大变小时，工序基准向上变动，两者变动方向相反，取“-”号。