機床夾具設計中工件定位誤差的分析及其數值計算

李恒國

摘要：在機床夾具設計中工件定位存在誤差的話容易影響到加工的精度，合理降低誤差造成的影響，以及將誤差控制在合理范圍內，應當對機床夾具設計中工作定位誤差的產生因素和數值計算方法進行全面分析，在安裝工件的過程中運用夾具安裝法，需要通過對定位誤差進行合理的分析，從而保障被加工對象的加工精度。本文對機床夾具設計中工件定位誤差的分析及其數值計算進行全面的分析和探究，并詳細闡述了數值計算方法的具體應用。

關鍵詞：機床夾具設計;工件定位;誤差;數值計算;

引言：在機床夾具設計中通過對工件定位誤差的影響因素需要進行詳細的分析和研究，畢竟在加工的過程中即使是高精密的加工方法也無法確保完全不會存在誤差問題，誤差問題的存在對加工精度會造成一定的影響，保持正確的工件定位是保障各個工件在夾具中處于正確的幾何位置，因為有些因素的影響會產生誤差，也就對該道工序尺寸的加工精度造成一定的影響，容易出現加工精度誤差問題，所以需要全面對工件定位的誤差產生原因進行分析和思考，在機床夾具設計中需要充分考慮到和解決的重要問題。

1定位誤差的基本定義闡述

目前針對定位誤差并沒有明確的定義，對定位誤差的定義存在一些爭議，根據現階段對定位誤差的定義論述，可從不同的角度對定位誤差進行分析：第一，存在一批工件在機床夾具中定位，致使本道工序基準沿著工序尺寸方向產生的位移;第二，在機床夾具中進行裝夾和加工的過程中，由于定位出現誤差從而導被加工對象的參數出現了誤差問題，不利于保障本批工件的加工精度。第三，由于定位誤差對的存在對工序加工尺寸的影響而產生了一系列的誤差問題;第四，在針對工件加工尺寸方向的過程中基尺寸基準的選取存在較大的不同和變動;第五，在機床夾具中由于定位不準導致工序尺寸也會導致加工誤差問題的發生。雖然從不同角度分析和論述定位誤差的定義存在一些不同點，但是在這些定義的論述下可以知道定位誤差的方向在于工序方向，其中主要是工序基準和定位基準都是在工序尺寸方向上產生的最大位移，所以主要區別在于工序基準和定位基準。

2定位誤差的數值計算分析

專門為某一工件的某道工序所設計的夾具則是機床夾具，在機床上是作為裝夾工件和引導刀具所存在的一種重要裝置，具備操作便捷和和結構緊湊等特點，能夠有效保障工件工序尺寸的加工精度，以及有助于提高生產質量和效率。但是定位誤差的存在對加工精度會造成一定程度上的影響，所以需要針對定位誤差的產生原因和影響因素進行全方位分析，尤其需要對定位誤差的數值進行計算，才能有效采取相應的措施處理誤差問題，或是降低定位誤差所造成的影響。由于對定位誤差的具體定義存在較大的爭議，在進行定位誤差的計算時，容易導致所計算的結果也會存在不同。內孔定位是機床夾具中工件定位較為常見底的采用形式，心軸是較為常用的定位元件，定位工件和定位元件之間在進行間隙配合的過程中容易出現定位誤差問題，而且具有很大的誤差區別，其中還是以基準作為主體，最大的區別在于基準所產生的最大位移量。當定位方案為心軸水平放置的時候，根據相關心軸水平放置示意圖能夠看到工件定位內孔的公差為TD，定位元件心軸的公差為Td，而工件外圓的公差為TD1，工件外圓的跳動公差等主要為2e，根據相關計算方式可得到TD+Td+TD1/2+2e，TD+Td+TD1/2+e，TD+Td+TD1+Xmin/2+2e總之根據針對定位誤差的定義不同所以所得到的的定位誤差的計算也會存在不同。因此在機床夾具中定位誤差的數值計算需要充分考慮到實際情況，根據實際情況和定位誤差的產生因素選擇合適的計算方式。

3定位誤差的產生因素

在進行夾具安裝工件的加工過程中，前提是需要保障應用調整法進行加工，能夠起到增強被加工對象表面的尺寸精度，但是很多時候在進行實際加工的過程中，工件的定位基準和設計基準存在不重合的情況，并且在工件和定位元件之間出現制誤差問題的情況下，容易導致機床夾具中的定位元件和被加工對象存在不同程度上的誤差問題，以及工件被加工對象的表面的設計基準沿著工序尺寸方向出現位移的現象，這就是普遍認為的“定位誤差”，通常導致產生“定位誤差”的原因在于：

3.1定位基準和設計基準存在不重合問題

由于基準具有不同的作用，根據實際作用將其分為設計基準和工藝基準，設計基準主要指的是在零件圖上用來明確其點、線、面位置的基準，所以在實際定位的過程中與工件的定位基準出現不重合的問題也是比較常見的，然后會導致設計基準會沿工序尺寸方向上產生位移，也就容易導致“基準不重合誤差”的發生。

3.2基準位移誤差

機床夾具主要是用于引導刀具的重要裝置，加上工件和定位元件之間具有制造誤差的問題存在，在進行加工的過程中使用的是調整法，由于機床夾具的設計和制造周期較長，并且需要花費大量的時間精力，在產品需要變更的情況下，也就需要根據變更產品的實際情況重新設計制造夾具，所以成本相對較高，在產品固定和大批量的生產中比較適合使用夾具，同時與工件的定位基準進行相互接觸，能夠保障工件在夾具中保持正確的位置，以及在進行加工的過程中能夠有效保障加工精度和生產效率。因此當一批工件的定位基準現相對于調刀基準在工序尺寸方向上的幾何位置會出現變化問題，從而導致不同程度位移的產生，也就是“基準位移誤差”。

4詳細分析定位誤差的求解方法

4.1定位誤差組成法的具體運用

根據定位誤差的求解方法的實踐情況來看，定位誤差組成法的主要優勢在于非常簡單。通過對定位誤差的產生原因進行全面分析，即基準不重合誤差和基準位移誤差是導致定位誤差產生的影響因素，而且這兩種誤差是在進行工件定位時所產生的，基準不重合誤差和基準位移誤差的產生會對工序基準造成一定的影響，在導致工序基準產生變動后，也會造成工序尺寸產生相應的變化，也就導致了定位誤差的產生，將基準不重合誤差和基準位移誤差進行合成，通過定位誤差組成法的合理運用能夠正確求解定位誤差。

將基準不重合誤差用△BC代表，基準位移誤差用△JW代表，求得定位誤差：△DW=△JW±△BC（△DW為定位誤差），根據工件定位的幾何位置產生的變動，以及工序尺寸的影響明確正負號，通過定位誤差的引起因變量進行詳細的分析，在確定因變量較少的情況下可以考慮運用該方法進行求解。

4.2定義法的具體運用

首先在進行機床夾具設計中應當對定位誤差的定義進行詳細的分析和了解，在一批工件在進行定位的時候，通過分析一種極限位置到另一種極限位置的變化情況，然后根據相關計算公式求解位置變動的最大變化量，結合所求解的最大變化量也能夠求解出定位誤差的數值大小：△DW=Amax-Amin（A為工序尺寸），在定位誤差和工序尺寸的方向保持一致，能夠準確把握工件定位的極限位置，以及定位誤差的影響因素較少的情況下可以結合定義法的合理運用進行定位誤差的求解。

結語

由于機床夾具的設計制造周期較長，制造成本相對較高，并且在大批量和產品固定的生產中進行使用，所以機床夾具的設計對于實際加工和生產具有至關重要的影響，若是機床夾具設計存在不合理，不僅會對加工精度和生產效率產生不良影響，嚴重的話還會造成巨大的經濟損失。因此需要針對定位誤差的產生原因與影響因素進行全面分析，并根據實際情況選擇合適的計算方式和求解方法，從而不斷降低定位誤差的產生，不斷提高生產效率。

參考文獻：

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