淺談工件以外圓定位的定位誤差分析與計(jì)算

李海勝 彭海燕

摘 要：在使用夾具裝夾批量生產(chǎn)過程中，定位誤差的分析與計(jì)算有著非常重要的作用。為了理清定位誤差計(jì)算的內(nèi)容，本文主要討論采用幾何法分析與計(jì)算以外圓定位時的定位誤差，拋磚引玉，以使學(xué)習(xí)者獲得觸類旁通、融會貫通的學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：工序基準(zhǔn)；定位基準(zhǔn)；定位誤差；基準(zhǔn)不重合誤差；基準(zhǔn)位移誤差

在大批量生產(chǎn)中，廣泛使用專用夾具對工件進(jìn)行裝夾加工。由于工件的工序尺寸及夾具存在誤差，在裝夾過程中存在定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不統(tǒng)一的情況，導(dǎo)致某個工序的加工精度產(chǎn)生誤差產(chǎn)生定位誤差。基于V型塊以外圓定位的定位方案較為常用，對其的定位誤差的分析和計(jì)算有著重要的應(yīng)用意義。

1 定位誤差的定義

用夾具裝夾加工一批工件時，由于定位元件及工件的定位基準(zhǔn)在制造時存在誤差影響了工件定位的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致加工存在誤差，我們把它稱定位誤差，用dw表示。

2 定位誤差產(chǎn)生的原因及其組成

我們在分析工件的定位誤差前，首先明確與夾具定位誤差計(jì)算有關(guān)的基本概念。1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是指在零件圖上用來確定某一表面的尺寸、位置的基準(zhǔn)。2）工序基準(zhǔn)是指在工序圖上用來確定加工表面位置所依據(jù)的基準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)過程中，我們一般追求工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一。分析計(jì)算定位誤差時的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是指零件圖上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工序圖上的工序基準(zhǔn)。3）定位基準(zhǔn)是指在加工過程中確定工件加工位置所依據(jù)的基準(zhǔn)，即為工件與夾具接觸或配合的表面或軸線。當(dāng)以V型塊定位工件時，工件的軸線一般為定位基準(zhǔn)。

下面我們以圖1所示為例，分析定位誤差產(chǎn)生的原因。圖1是以V型塊定位，在軸的外圓上銑削鍵槽的定位方案。鍵槽深度表示尺寸h的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是軸外圓的母線A，定位基準(zhǔn)是工件軸線O，而批量生產(chǎn)的軸直徑d在其公差范圍內(nèi)改變，故會存在定位不準(zhǔn)確的問題，導(dǎo)致工件加工精度的變化，即定位誤差。1）圖1的定位方案，當(dāng)以V型塊定位加工鍵槽時，工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與與定位基準(zhǔn)不重合，引起加工精度參數(shù)槽底尺寸h的變化（即產(chǎn)生定位誤差）；即：由于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的定位誤差稱為基準(zhǔn)不重合誤差，用符號“jb”表示，為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)之間尺寸的公差值。2）同時，工件外圓直徑尺寸在其公差范圍內(nèi)變化，引起定位基準(zhǔn)的位移發(fā)生變化，引起加工精度參數(shù)槽底尺寸h的變化（即產(chǎn)生定位誤差），即定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的不重合和定位基準(zhǔn)相對V型鐵（限位基準(zhǔn)）的位移變動。由于定位副制造誤差引起定位基準(zhǔn)位產(chǎn)生的誤差稱為移基準(zhǔn)位移誤差，用符號“db”表示，為定位基準(zhǔn)線O的在加工方向的最大變動量。（一般情況下，工件在V型塊上定位時，V型塊的角度誤差不計(jì)，因?yàn)樵谥味ㄎ坏那闆r下，定位元件的誤差——此處為V型塊的角度誤差，可以通過調(diào)整刀具相對于夾具的位置來進(jìn)行補(bǔ)償。）可見，定位誤差主要由基準(zhǔn)不重合誤差jb和基準(zhǔn)位移誤差db組成，其計(jì)算公式如下：

3 工件以外圓定位時定位誤差分析及計(jì)算

3.1 以外圓中心為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

如圖2所示，由于V型塊具有對中定心作用，工件以中心線為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)時，定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合而不產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差（jb=0），但是工件外圓直徑在公差范圍內(nèi)變化（圖2b中粗實(shí)線圓為工件的下極限尺寸dmin=d-Ts，雙點(diǎn)劃線圓為工件的上極限尺寸dmax=d），將引起工件中心在V型塊的對稱中心線上發(fā)生誤差，造成基準(zhǔn)移位誤差db，其值為圖2b中的O1點(diǎn)到O2點(diǎn)的距離。其計(jì)算方法如下：

由幾何關(guān)系可以得知：

3.3 以外圓下母線為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

計(jì)算公式如下：

在圖4c中，由幾何關(guān)系可以得知：

4 結(jié)語

采用V型塊支承定位方式在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用范圍較廣，弄清以外圓定位的定位誤差的計(jì)算對生產(chǎn)實(shí)踐有著較重要的意義。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以看出，采用外圓下母線為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的定位誤差較小，采用外圓下母線為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的方案較優(yōu)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄭煥文.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].東北工學(xué)院出版社.

[2] 王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[3] 機(jī)修鉗工技術(shù)手冊[M].中國勞動社會保障出版社.