1、课题三课题三 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算知识点知识点技能点技能点l具备定位误差产生原因分析和计算能力具备定位误差产生原因分析和计算能力l定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因l常见定位方式的定位误差计算常见定位方式的定位误差计算一一.课题分析课题分析在批量生产的条件下在批量生产的条件下,常使用专用夹具装夹工件常使用专用夹具装夹工件,专用夹具设计必须考虑工件在夹具中的定位问题，专用夹具设计必须考虑工件在夹具中的定位问题，由于定位的原因，使加工时产生的加工误差，你为由于定位的原因，使加工时产生的加工误差，你为定位误差。如果定位误差过大将会影响到零件的加定位误差。如果定位误差过大将会
2、影响到零件的加工质量，因此分析定位误差产生的原因及计算定位工质量，因此分析定位误差产生的原因及计算定位误差是夹具设计的重要手段，是保证加工质量的重误差是夹具设计的重要手段，是保证加工质量的重要措施。要措施。按照加工工艺要求，将工件置于夹具中，使工件在夹按照加工工艺要求，将工件置于夹具中，使工件在夹紧前相对于机床和刀具就占有一个预定的位置，或者是使紧前相对于机床和刀具就占有一个预定的位置，或者是使同一批工件逐次放置到夹具中时都能占据同一位置。同一批工件逐次放置到夹具中时都能占据同一位置。定位基准定位基准在机械加工中用作定位的基准。在机械加工中用作定位的基准。定位基面定位基面工件定位时，作为定位基
3、准的点和线，往往工件定位时，作为定位基准的点和线，往往由某些具体表面体现出来，这种表面称为定位基面。由某些具体表面体现出来，这种表面称为定位基面。1.工件定位的基本原理工件定位的基本原理二二.相关知识相关知识 定位元件的限位基面，一般都经过精加工，所以可认为限位基定位元件的限位基面，一般都经过精加工，所以可认为限位基面就是限位基准，即定位元件的工作平面就是限位基准。面就是限位基准，即定位元件的工作平面就是限位基准。一批工件逐个在夹具上定位时，各个工件所占据的位置不一批工件逐个在夹具上定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，加工后，各工件的加工尺寸必然大小不一，这种完全一致，加工后，各工件的加工
4、尺寸必然大小不一，这种由由于工件定位引起的使工序基准在工序尺寸方向上的最大位置变于工件定位引起的使工序基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量，称为定位误差，用动量，称为定位误差，用D表示。表示。在工件的加工中，还会因夹具在制造与安装、工件的夹紧、在工件的加工中，还会因夹具在制造与安装、工件的夹紧、机床的工作精度、刀具的精度、受力变形、热变形等因素而产机床的工作精度、刀具的精度、受力变形、热变形等因素而产生误差，定位误差仅是加工误差的一部分。一般限定定位误差生误差，定位误差仅是加工误差的一部分。一般限定定位误差不超过工件加工公差不超过工件加工公差T的的1/51/3，即，即 D(1/51/3)T 二
5、二.定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因 1 1）基准不重合误差）基准不重合误差 由于工序基准与定位基准不重合所导致的工序基由于工序基准与定位基准不重合所导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差重合误差,用用B B表示表示 2)2)基准位移误差基准位移误差 由于定位副的制造误差或定位副配合间隙所导致由于定位副的制造误差或定位副配合间隙所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用基准位移误差，用Y Y表示表示 3 3）定位误差）定位误差 D D=B B
6、+Y Y（1）产生定位误差的原因产生定位误差的原因 图（图（a）为被加工零件的工序简图，在工件上铣缺口，加工尺寸）为被加工零件的工序简图，在工件上铣缺口，加工尺寸为为A和和B。图（。图（b）是加工示意图）是加工示意图（2）基准不重合误差）基准不重合误差B 从图中可看出，工件以底面和从图中可看出，工件以底面和E面定位。调整好尺寸面定位。调整好尺寸后，在一批工件的加工过程中对刀尺寸后，在一批工件的加工过程中对刀尺寸C的大小是不变的。的大小是不变的。加工尺寸加工尺寸A的工序基准是的工序基准是F，定位基准是，定位基准是E，两者不重，两者不重合。合。当一批工件逐个在夹具上定位时，当一批工件逐个在夹具上定
7、位时，A的尺寸受尺寸的尺寸受尺寸Ss/2的影响，这个误差就是基准不重合误差。的影响，这个误差就是基准不重合误差。基准不重合误差的大小应等于因定位基准与工序基准基准不重合误差的大小应等于因定位基准与工序基准不重合而造成的加工尺寸的变动范围不重合而造成的加工尺寸的变动范围。即即 B=Amax-Amin=Smax-Smin=s 图（图（a）所示工序简图，在圆柱面上铣槽，加工尺寸为）所示工序简图，在圆柱面上铣槽，加工尺寸为A和和B。图（图（b）是加工示意图，工件以内孔）是加工示意图，工件以内孔D在圆柱心轴上定位，在圆柱心轴上定位，O是心轴是心轴轴线，轴线，C是对刀尺寸。是对刀尺寸。（3）基准位移误差）
8、基准位移误差Y 尺寸尺寸A的工序基准是内孔轴线，定位基准也是内孔轴线，的工序基准是内孔轴线，定位基准也是内孔轴线，两者重合，两者重合，B=0。由于定位副（工件内孔表面与心轴圆柱面）有制造公差和由于定位副（工件内孔表面与心轴圆柱面）有制造公差和最小配合间隙，使得定位基准（工件内孔轴线）与限位基准最小配合间隙，使得定位基准（工件内孔轴线）与限位基准（心轴轴线）不能重合，定位基准相对于限位基准下移了一段（心轴轴线）不能重合，定位基准相对于限位基准下移了一段距离。距离。定位基准的位置变动影响到工序尺寸定位基准的位置变动影响到工序尺寸A的大小，给的大小，给A造成了造成了误差，这个误差就是基准位移误差。误
9、差，这个误差就是基准位移误差。基准位移误差的大小应等于因定位基准与限位基准不重合基准位移误差的大小应等于因定位基准与限位基准不重合造成的加工尺寸的变动范围。造成的加工尺寸的变动范围。当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向相同时，基准位当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向相同时，基准位移误差等于定位基准的变动范围，即移误差等于定位基准的变动范围，即iy （4 4）定位误差）定位误差 定位误差由定位误差由基准位移误差基准位移误差Y Y和基准位移误差用和基准位移误差用B B两部分组成部分两部分组成部分 D D=Y Y+B B 计算定位误差时，可以分别求出基准位移误差和基计算定位误差时，可以分别求出基准
10、位移误差和基准不重合误差，再求出它们在加工尺寸方向上的矢量和；准不重合误差，再求出它们在加工尺寸方向上的矢量和；也可以按最不利情况也可以按最不利情况,确定工序基准的两个极限位置，确定工序基准的两个极限位置，根据几何关系求出这两个位置的距离，将其投影到加工根据几何关系求出这两个位置的距离，将其投影到加工方向上，求出定位误差方向上，求出定位误差。2、常见定位方式的定位误差计算、常见定位方式的定位误差计算 定位误差由基准不重合误差和基准位移误差两项组合而成。定位误差由基准不重合误差和基准位移误差两项组合而成。计算时，先分别计算计算时，先分别计算B和和y，B在工序图上确定，在工序图上确定，y由定由定位
11、副间接触状态获得，然后将两者组合而得位副间接触状态获得，然后将两者组合而得D。其合成方法。其合成方法为：为：如果工序基准不在定位基面上如果工序基准不在定位基面上,则则:D=B+y 如果工序基准在定位基面上如果工序基准在定位基面上,则则:D=By a、定位基面与限位基面接触，分析定位基面直径由小变大、定位基面与限位基面接触，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。（或由大变小）时，定位基准的变动方向。b、定位基准的位置不动，当定位基面直径同样变化时，分、定位基准的位置不动，当定位基面直径同样变化时，分析工序基准的变动方向。析工序基准的变动方向。c、两者的变动方向相同时取、两
12、者的变动方向相同时取“+”号，相反时取号，相反时取“”号。号。图图5-27所示，（所示，（a）为工件工序简图，（）为工件工序简图，（b）是工件在夹具）是工件在夹具中的加工简图。工件以中的加工简图。工件以A平面为主要定位基准，平面为主要定位基准，B平面为导向基准，平面为导向基准，同时加工同时加工D、C平面平面（1）工件以平面定位时的定位误差计算）工件以平面定位时的定位误差计算 工件以圆柱孔在心轴（或定位销）上定位与工件以外圆柱面在定位工件以圆柱孔在心轴（或定位销）上定位与工件以外圆柱面在定位套上定位时所产生的基准位移误差的计算方法相同，应按圆孔与外圆柱套上定位时所产生的基准位移误差的计算方法相同
13、，应按圆孔与外圆柱面固定边接触和非固定边接触两种情况分别计算。面固定边接触和非固定边接触两种情况分别计算。（2）以圆孔、外圆柱面为定位副时的定位误差计算）以圆孔、外圆柱面为定位副时的定位误差计算1）固定边接触）固定边接触2 2）非固定边接触非固定边接触例例5-1钻铰如图钻铰如图5-29（a）所示凸轮的两小孔）所示凸轮的两小孔2-16，定位方式如图所定位方式如图所示。定位销走直径为示。定位销走直径为 ，求加工尺寸（，求加工尺寸（1000.1)mm的定的定位误差位误差.0021.022解解 a）分析）分析 定位基准与工序基准重合同为定位基准与工序基准重合同为22轴线。定位基面与轴线。定位基面与限位
14、基面间有间隙，定位基准与限位基准不重合，限位基面间有间隙，定位基准与限位基准不重合，y0。虽然定位销垂直布置，但定位时活动虽然定位销垂直布置，但定位时活动V形块将工件推向左形块将工件推向左边，使孔、销右边固定接触。定位基准移动方向与加工边，使孔、销右边固定接触。定位基准移动方向与加工尺寸方向间的夹角尺寸方向间的夹角 。b）计算计算mmymmiymmTTiOBDdDB023.0023.030cos027.02021.0033.022 5130 例例5-2 图图5-30所示工件以所示工件以80mm0.05mm外圆柱面在定外圆柱面在定位元件位元件 的止口中定位，加工宽的止口中定位，加工宽11mm的槽
15、，求的槽，求槽对称度的定位误差。槽对称度的定位误差。mm1.007.080解解 a)分析分析对 称 度 的 工 序 基 准 为对 称 度 的 工 序 基 准 为 1 2 H 8 的 轴 线，与 定 位 基 准的 轴 线，与 定 位 基 准80mm0.05mm的轴线不重合，的轴线不重合，B0。定位基准与限位。定位基准与限位基准（基准（）不重合，）不重合，y0。定位基准可任意方向移动。定位基准可任意方向移动。b)计算计算 B=0.02mm（同轴度误差）（同轴度误差）y y=TD+Td+Xmin =0.03+0.10+0.02=0.15mm 或或 y=Dmax-dmin=80.10-79.95=0.
16、15mm D=y+B=0.15+0.02=0.17mm 这种定位方式的定位误差太大，很难保证槽的对称度这种定位方式的定位误差太大，很难保证槽的对称度要求。其原因一方面是定位基准与工序基准不重合，另一要求。其原因一方面是定位基准与工序基准不重合，另一方面是定位基面的公差太大。方面是定位基面的公差太大。10.007.080 解决以上问题的措施是：解决以上问题的措施是：改用改用12H8孔定位，使孔定位，使B=0。同时，由于。同时，由于12H8孔的公差较小，孔的公差较小，y 也将缩小。也将缩小。提高定位基面的制造精度，缩小提高定位基面的制造精度，缩小y。如可将。如可将80mm0.05mm提高到提高到8
17、0mm0.02mm，限位，限位基面直径改为。基面直径改为。即即（3）工件用）工件用V型块定位时的定位误差计算型块定位时的定位误差计算 由于圆柱面的加工误差，圆柱面尺由于圆柱面的加工误差，圆柱面尺寸最大时定位基准为寸最大时定位基准为O1，最小时为，最小时为O2。定位基准的变动量：定位基准的变动量：2sin22sin22sin2minmaxminmax2121ddddOOOOOOi2/sin2diT例例5-3 铣如图铣如图5-32所示工件上的键槽，以圆柱面或所示工件上的键槽，以圆柱面或 在在 的的V形块上定位，求加工尺寸分别为形块上定位，求加工尺寸分别为A1，A2，A3时的定时的定位误差。位误差。
18、0 dd 90轴上铣槽定位示意图轴上铣槽定位示意图解解：a 分析分析 定位基准是圆柱体轴线，定位基准是圆柱体轴线，A1尺寸的尺寸的工序基准也是圆柱体轴线，基准重合；工序基准也是圆柱体轴线，基准重合；A2尺寸的工序基准是圆柱的下母线，尺寸的工序基准是圆柱的下母线，在定位基面上，两者不重合，且定位基在定位基面上，两者不重合，且定位基准的变动方向与工序基准变动方向相反；准的变动方向与工序基准变动方向相反；A3尺寸在定位基面上的上母线上，尺寸在定位基面上的上母线上，也不重合，工序基准变动方向与定位基也不重合，工序基准变动方向与定位基准的变动方向相同。准的变动方向相同。b 计算计算A1的定位误差的定位误
19、差2/sin22/sin20dBDdByiyA2的定位误差的定位误差)2/sin211(22/sin222/sin22dddyBDddByA3的定位误差的定位误差)2/sin211(22/sin222/sin22 dddBDddByy “一面两孔一面两孔”定位的特点：定位的特点：a、容易实现基准统一；、容易实现基准统一；b、位置精度高；、位置精度高；c、存在过定位现象（支承平面限制三个自由、存在过定位现象（支承平面限制三个自由度，每根短销限制两个自由度）度，每根短销限制两个自由度）（4）工件以）工件以“一面两孔一面两孔”定位时的定位误差计定位时的定位误差计算算 1）一夹面两销定位）一夹面两销定
20、位图图6-46 两圆柱销限位时工件顺利装卸的条件两圆柱销限位时工件顺利装卸的条件 这就是说，要满足工件顺利装卸的条件，直径缩小后的第二销与这就是说，要满足工件顺利装卸的条件，直径缩小后的第二销与第二孔之间的最小间隙应达到：第二孔之间的最小间隙应达到：222222LdLDLdLDLLOO从图从图6-46可得可得LdLDXDdmin2min2max2故故min2max2min2min2XdDXLdLD 这样缩小定位销直径的方法，虽然能实现工件的顺利装卸，这样缩小定位销直径的方法，虽然能实现工件的顺利装卸，但增大了工件的转角误差，因此，只能在加工要求不高时使用。但增大了工件的转角误差，因此，只能在加
21、工要求不高时使用。所以，实际生产中常用削边所以，实际生产中常用削边(菱形菱形)销代替减小直径的圆柱销。销代替减小直径的圆柱销。削边销的形成削边销的形成2）一圆销、一削边销及一平面定位一圆销、一削边销及一平面定位 为了保证销的为了保证销的强度，通常使强度，通常使用菱形销。用菱形销。图图a用于直径很用于直径很小时小时 图图b用于直径用于直径为为350mm时时 图图c用于大于用于大于50mm时时 削边销尺寸的确定削边销尺寸的确定d36688202024243030404050Bd-0.5d-0.5d-1d-1d-2d-2d-3d-3d-4d-4d-5d-5d-6d-6b11233345b234556
22、8aXDb2min2min2 A型应用广泛（又称菱形型应用广泛（又称菱形销），其尺寸见表销），其尺寸见表6-2 表表6-2 菱形销的尺寸（菱形销的尺寸（mm）定位误差分析定位误差分析 基准位移误差：为第一定位销、孔的最大配合间隙基准位移误差：为第一定位销、孔的最大配合间隙 Y=D1+d1+X1min（1）在连心线方向上的基准位移误差）在连心线方向上的基准位移误差 由图由图6-46可见，在连心线方向，削边销与孔之间的间可见，在连心线方向，削边销与孔之间的间隙要求补偿两孔及两销中心距的公差，通常其间隙隙要求补偿两孔及两销中心距的公差，通常其间隙X2max 要要比圆柱销与孔之间的间隙比圆柱销与孔之间
23、的间隙X1max 大，因此，在两销连心线方大，因此，在两销连心线方向基准（圆柱销孔中心）的变动，由圆柱销向基准（圆柱销孔中心）的变动，由圆柱销1与孔与孔1的间隙的间隙决定。决定。单方向变动时单方向变动时 （6-14）双向变动时双向变动时 （6-15）2max1Xixmax1Xxi（2）在连心线垂直方向上的基准位移误差）在连心线垂直方向上的基准位移误差在在实实际际定定位位过过程程中，中，主主要要有有三三种种情情况况 1）同向固定边（单边）接触）同向固定边（单边）接触 在加工盖板、连杆等零件时，两定位销水平布置且处于左右位置，在加工盖板、连杆等零件时，两定位销水平布置且处于左右位置，由于零件的重力
24、作用，定位时，工件定位基面与限位基面在上母线接由于零件的重力作用，定位时，工件定位基面与限位基面在上母线接触。工件定位基准相对于夹具限位基准向下偏移，其偏移量在销孔处触。工件定位基准相对于夹具限位基准向下偏移，其偏移量在销孔处等于配合间隙的一半，如图等于配合间隙的一半，如图6-49（a）所示，两销（孔）中心距为）所示，两销（孔）中心距为L，圆柱销与定位孔的最大间隙为圆柱销与定位孔的最大间隙为X1max，削边销与定位孔的最大间隙为，削边销与定位孔的最大间隙为X2max，由于两者的间隙大小不同，引起的转角，由于两者的间隙大小不同，引起的转角LXXLXX222tanminmax2max1max2 在
25、距圆柱销孔距离为（以圆柱销指向削边销方向为正，反之为负）在距圆柱销孔距离为（以圆柱销指向削边销方向为正，反之为负）处，定位基准的变动量：处，定位基准的变动量：tan2max1xXy 在两销水平布置，可处于上下位置，由于工件的重力作用线不在两销水平布置，可处于上下位置，由于工件的重力作用线不从两销之间通过，工件产生旋转。其中一销、孔在上母线接触而另从两销之间通过，工件产生旋转。其中一销、孔在上母线接触而另一销、孔在下母线接触，图一销、孔在下母线接触，图6-49（b）所示定位时引起的转角误差、）所示定位时引起的转角误差、定位基准变动量分别为定位基准变动量分别为2）反向固定边单边接触）反向固定边单边
26、接触LXX2tanmax2max1tgxXy2max1 引起定位基准变动最大的情况是：同向两边接触，基准变动量引起定位基准变动最大的情况是：同向两边接触，基准变动量在在 与与 之间；反向两边拉触，定位基准变动量在之间；反向两边拉触，定位基准变动量在 与与 之之间。由图间。由图6-49（c）可见，）可见，在两孔之间，前者大于后者，在两孔在两孔之间，前者大于后者，在两孔之外，后者大于前者，因此之外，后者大于前者，因此3）任意边接触）任意边接触1l1l2l2lx两销之间：两销之间：tan2max1xXy两销之外：两销之外：tan2max1xXy 在加工箱体零件，两定位销垂直布置，定位销与定位孔的接在加工箱体零件，两定位销垂直布置，定位销与定位孔的接触是任意的。触是任意的。l定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因l常见定位方式的定位误差计算常见定位方式的定位误差计算小结小结
