机械加工定位误差分析及菱形销设计.docx

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机械加工定位误差分析及菱形销设计机械加工定位误差分析及菱形销设计机械加工定位误差分析及菱形销设计机械加工定位误差分析及菱形销设计如前所述.为保证工件的加工精度，L：

件加丄前必须正确的定位。

所谓正确的定位.除应限制必要的自由度、正确地选择定位基准和定位元件之外，还应使选择的定位方式所产生的误差在丄件允许的误差X圉以内。

木节即是定虽地分析il算定位方式所产生的定位误差.以确定所选择的定位方式是否合理。

使用夹具时造成匸件加工误差的因素包括如下四个方面：

（1）与工件在夹具上定位有关的误差，称为定位误差AD；

（2）与夹具在机床上安装有关的误差.称为安装误差A:

（3）与刀具同夹具定位元件有关的误差.称为调整误差AT:

（4）与加匸过程有关的误差，称为过程误差AG。

其中包括机床和刀具误差.变形误差和测虽误差等。

为了保证工件的加工要求,上述误差合成后不应超出工件的加工公差6K即D+AA+AT+AGS5K木节先分析与工件在夹具中定位有关的误差，即定位误差有关的内容。

由定位引起的同一批工件的设汁基准在加工尺寸方向上的最大变动屯称为定位误差。

、勺定位误差AD1/36K一般认为选定的定位方式可行。

一、定位课養产生的原因及计算造成定位误差的原因有两个：

一个是由于定位基准与设讣基准不重合.称为基准不重合误差（基准不符误差）：

二是由于定位副制造误差而引起定位基准的位移，称为基准位移误差。

图图3-61基准不重合误差基准不重合误差

（一）基准不重合误差及计算

（一）基准不重合误差及计算由于定位基准与设计基准不重合而造成的定位误差称为基准不重合误差，以AE来农示。

图3-61a所示为零件简图，在工件上铳缺口，加工尺寸为A、B。

图3-6lb为加工示恿图，工件以底而和E面定位，C为确定刀具与夹具和互位置的对刀尺寸，在批工件的加工过程中C的位置是不变的。

加工尺寸A的设计基准是F,定位基准是E,两者不重合。

当批工件逐个在夹具上定位时，受尺寸S6S/2的影响，工疗:

展准F的位置是变动的，F的变动影响A的人小,给A造成误差，这个误差就是基准不重合误差。

显然基准不重合谋差的人小应等于定位基准与设计基准不重合而造成的加工尺寸的变动X围,由图3-6lb可知:

AB=Amax-Amin=Smax-Smin=6SS是定位基准E与设计基准F间的距离尺寸。

、勺设计基准的变动方向与加丄尺寸的方向相同时.基准不重合误差就等于定位基准与设讣基准间尺寸的公差，如图3-61.S的公差为6S,即AB=oS（3-2）X设讣基准的变动方向与加匚尺寸方向有一夹角（其夹角为时.基准不重合误差等于定位基准与设讣基准间更离尺寸公差在加工尺寸方向上的投影.即AB=6Sxcosp（3-3）X定位基准与设汁基准之间有几个相关尺寸的组合.应将幹相关连的尺寸公差在加L：

尺寸方向上投影取和，即壬心纵壬心纵（3-4）2-1式中01定位基准与工序基准之间各相关连尺寸的公差（mm）：

pi1的方向与加工尺寸方向之间的夹角（0）。

式（34）是基准不重合误差AB的一般计算式

（二）基准位移误差及计算由于定位副的制适误差而造成定位基准位宜的变动.对1：

件加匸尺寸造成的误差，称为基准位移误差，用AY來表示。

显然不同的定位方式和不同的定位副结构.其定位基准的移动虽的汁算方法是不同的。

下而.分析几种常见的定位方式产生的基准位移误差的il算方法：

1工件以平面定位工件以平面定位时的基准位移谋差计算较方便。

如图3-61所示的11件以平面定位时,定位基面的位迓可以看成是不变动的.因此基准位移误差为零.即匸件以平面定位时AY=02工件以圆孔在圆柱销、圆柱心轴上定位匸件以圆孔在圆柱销、圆柱心轴上定位.其定位基准为孔的中心线.定位基面为内孔表面C如图3-62所示，由于定位副配合间隙的影响.会使工件上圆孔中心线（定位基准）的位置发生偏移.其中心偏移址在加工尺寸方向上的投影即为基准位移误差AY。

定位基准偏移的方向有两种可能：

投影后的值才是此加匸尺寸的基准位移误差。

山二饥十十心才山二饥十十心才（3-7）X匸件用圆柱心轴定位时，定位副的配合间隙还会使匸件孔的轴线发生歪斜，并影响匸件的位置精度,如图363所示。

工件除了孔距公差还有平行度误差,即式中l1加工面长度（mm）：

L2定位孔长度（mm）（3）丄件以外柱圆在V形块上定位匸件以外圆柱面在V形块上定位时,其定位基准为工件外圆柱面的轴心线,定位基面为外圆柱而。

（3-8）若不计v形块的误差，而仅有匸件基准面的形状和尺寸误差时工件的定位基准会产生偏移,如图3-64axb所示。

由图3-64b可知，仅由于工件的尺寸公差6d的影响，使匚件中心沿Z向从01移至02即在Z向的基准位移量可由下式计算式中5d匸件定位基面的直径公差（mm）：

a/2V形块的半角（0）。

位移虽的大小与外圆柱面直径公差有关，因此对干较椿密的定位.需适、勺提商外圆的精度。

V形块的对中性好，所以沿其X方向的位移为零。

图3-64V形块定心定位的位移误差00=0.707%当用200的V形块，定位基准在Z向的位移量可由下式计算如匸件的加匸尺寸方向与Z方向相同，则在加匸尺寸方向上的基准位移误差为丫=0/02=0.7073d（3-10）Ay=。

12cos0=算算kcosB=0.707cos（3-11）122sin%）如在加匸尺寸方向上与Z有一夹角p,则在加工尺寸方向上的基准位移误差为（三）定位误筮的计算由于定位误差AD是由基准不重合误差和基准位移误差组合而成的。

因此在计算定位误差时.先分别算出AB和AY,然后将两者组合而得ADo组合时可有如下情况：

1AY?

0,AB=0时，AD=AB（3-12）2AY=0,ABiO时，AD=AY（3-13）3AY?

0,AB吉0时，如果工序基准不在定位基面上：

AD=AB+AY（3-14）如果匸序基准在定位基倆上，AD=ABAY（3-15）的判别方法为：

1分析定位基面尺寸由大变小（或由小变大）时，定位基准的变动方向：

2十定位基面尺寸作同样变化时设定位基准不动.分析匸序基准变动方向：

3若两者变动方向相同即两者变动方向相反艮厂一二二、定位误差计算实例例3.1钻铁图3-65所示的零件|-.q）10H7的孔，匚件以孔他0丹7伴血1）宦位，宦位箔肓矗020*器:

滋朋求：

工序尺寸50O.O7mm及平行度的定位误差。

解：

（1）工序尺寸500.07mm的定位误差AB=0nmi（定位基准与丄序基准重合）按式（35）得：

y=5D+5d0+Xmin=0.021+0.009+0.007=O.O37mm则由式（312）得D=y=O.O37mm

（2）平行度0.04mm的定位误差Ay=（0.021+0.009+0.007）x=0.01S厶厶258同理，AB=0mm按式（37）得：

则平行度的定位误差为D=y=0.018mm例3-2如图3-66所示，用角度铳刀铳削斜面,求加工尺寸为390.04mm的定位误差。

解：

AB=0iimi（定位基准与丄序基准重合按式（3-11）得AY=0.707odcosp=0.707x0.04x0.866=0.024mm按式（3-12）得D=Y=0.024mm58例例3-3如图如图3-67所示，工件以外圆柱而在所示，工件以外圆柱而在V形块上左位加工键槽，保证键槽深度形块上左位加工键槽，保证键槽深度34垢朋加，试计算其泄位误差。

垢朋加，试计算其泄位误差。

解：

解：

AB=（1/2）8d=（1/2）X0.025=0.0125mmAY二二0707Sd二二0707X0.025=0.0177mm因为工序基准在定位基而上，所以AD=AB土AY,经分析，此例中的工序基准变动的方向与定位基准变动的方向相反，取“一”号例3-4如图3-68所示，以A而定位加工20H8孔，求加工尺寸4001mm的定位误差。

解：

AY=0mm（定位基而为平而）工序基准B与定mm位基准A不重合，因此将产生基准不重合误差Aj=乞乞Qcos=（0.05+0.I）cos0=0.15mmAD=AB=0.15mm例3-5如图3-69所示，工件以d1外圆左位，加工“10H8孑一已知:

矶=寫严吆=55券:

酬禰H=400.15mm,t=求加工尺寸400.15mm的左位误差。

图3-69定位误差计算示例之五解：

左位基准是dl的轴线A,工序基准则在d2的外圆的母线上，是相互独立的因素，可按式（1-14）合成5.046+fC0S力=+0.032XZi2丿X=工爲CQ$=0.053wzAy=0.707（=0.707x0.01=0.00722A2）=A5十=（0.053十0.007）=0.06mm三、工件以一面两孔组合定位时的定位误差计算在加工箱体、支架类零件时,常用工件的面两孔定位,以使基准统-O这种组合定位中心连线相垂氏，并应正确地选择菱形销直径的展本尺寸和经削边后圆柱部分的宽度。

图3-70为菱形销的结构，衣3-13为菱形销的尺寸。

表3-13菱形销的尺寸（mm）d363飞8202024243030、404050Bd-O.5dTd-2d-3d-4d-5d6b11233345b2345568图菱形销的设计图菱形销的设计2菱形销的设计图3-71所示，当孔距为最大尺寸，销距为最小尺寸时，菱形销的干涉点发生在A、B。

当孔距为最小尺寸，销距为最大尺寸时，菱形销的干涉点发生在C、D（图3-71b）,为满足工件顺利装卸的要求，需控制菱形销的直径d2和削边后的圆柱部宽度b。

菱形销圆柱部宽度b可査表3-13。

由图3-71c所示的儿何关系，在AOCI1CO2=AO2-AC2=TO2=B02-BC2A-J在BOC中联立解两式得:

则2a菱形销宽度b已标准化，故可反算得（）式中X2min菱形销圧位的最小间隙（mm）：

b菱形销圆柱部分的宽度（mm）：

D2一一工件龙位孔的最大实体尺寸（mm）：

a补偿量。

菱形销直径可按下式计算d2二D2X2min（3-19）例：

泵前盖简图如图3-72所示，以泵前盖底及201_0册定位（面两孔定位），加工内容为：

（1）僮孔知常叫2）铳尺寸为107瓚咖的两侧而。

试设计零件加工时的定位方案及计算定位误差。

解：

设计面两孔定位方案1）确定两销中心距及公差两销中心距的基本尺寸应等于两孔中心距的平均尺寸，其公差为两孔中心距公差的1/31/5o即=%瓦本例因Ad=+0.155=15615001知倔,故取Ld=156.150.005mm

（2）确左圆柱销直径和公差圆柱销直径基本尺寸等于孔的最小尺寸，公差一般取g6或h7o故本例取爲=啊2化膈=Wmm（3）确左菱形销直径和公差1选择菱形销宽度b二4mm（由表3-13査得）。

2补偿量弘十召0-03+0.01wa=0.02冷冷223计算最小间隙2ah2x0.02x4疋品=0.016加?

3曲69.9724计算菱形销的直径血=2一兀通=9.972-0.016=9.956菱形销直径一般取h6,故血=刖.9凭泌（乌财）二mo黑撷

（2）计算镣孔却1璟也加加时的左位误差1尺寸7骑加的泄位误差S=0Ay=D哄-右血=（10-0.012）-（10-0.043）=0.031/血A十Ay=0+0.031=0.031加朋2垂直度0.05mm定位误差AD=AB+AY=03对称度0.03mm的定位误差由于圆柱销和菱形销分别与两泄位孔之间有间隙，因此两孔中心连线的变动可有如图3-37a、b所示的四种位置。

对于对称度而言，应取图3-73a所示的情况：

X】吨=D血一给晦=（10-0012）-（10-0.043）=0.031兀血=血一去峽=（10-0.012）-（10-0.053）=0.041因孔在0102在中心，即21221121211=0（36卒秽卒秽2A2）=Ay+=0.036+0=0.036mm（3）两侧面平行度005mm的定位误差tanA=经匸上竺a2LA0.02322Ay=lOOww=00.031+0.0412x156.15=0.00023A2）=Ay+=00236+0=00236lOOww100珑网讣算平行度误差时，两孔中心连线的位置应取图3-73b所示的情况图3-73两孔中心连线变动的四个位置设计结果见图3-74所示。