定位误差对加工精度影响甚大,所以在机床夹具设计时,定位误差的计算尤为重要。为了保证加工精度要求,定位误差应小于或等于工序尺寸公差的1/3 ̄1/5。只有采用调整法加工一批工件时,才可能产生定位误差。如果对工件逐件采用试切法加工,则不会产生定位误差。
2定位误差计算方法定位误差计算方法主要有:公式法、全微分法、图形法。
2.1公式法定位误差是基准位移误差与基准不重合误差的综合结果,公式法是应用定位误差计算公式求解定位误差,定位误差的计算公式为:ΔD=Δγ+ΔB式中,ΔD?定位误差,ΔB?基准不重合误差,Δγ?基准位移误差。
在具体计算时,首先分别计算出Δγ和ΔB,然后按上式将两项合成,合成方法如下:(1)当ΔB≠0,Δγ=0时,ΔD=ΔB当ΔB=0,Δγ≠0时,ΔD=Δγ;(2)当ΔB≠0,Δγ≠0时,且工序基准不在定位面时,ΔD=Δγ+ΔB;(3)当ΔB≠0,Δγ≠0时,且工序基准在定位面时,ΔD=Δγ±ΔB。这种情况只可能出现在工件以曲面定位,如工件以平面定位,Δγ=0,所以不存在两项误差合成的问题。
公式中“+”、“-”的确定方法如下:(1)先假设定位基准的位置不变,让定位基准面的尺寸由小变大(或由大变小),判断这时工序基准位置的变化是使工序尺寸变大还是变小。
(2)工件定位时,定位基准面应与定位元件相接触,当定位基准面的尺寸变化后,定位基准面已与定位元件相脱离,因此,应使定位基准的位置移动,使定位基准面与定位元件接触。由于工序基准在定位面上,所以工序基准的位置也随之变化,判断此时工序尺寸变大还是变小。
(3)如果上述两步骤中工序尺寸同时变大或同时变小,则公式中取“+”,反之则取“-”。
这种方法要求概念比较清楚,不太好确定“+”、“-”。
2.2全微分法全微分法计算定位误差,首先找出工序基准到加工尺寸方向某一固定点的距离,建立两点间距离与工件尺寸的关系,两点间距离的全微分即为定位误差。这种方法要求应用高等数学的知识,比较复杂,对于求解含有角度尺寸的定位误差计算比较方便。
2.3图形法即利用AUTOCAD精确画出工件的定位简图,并在图中放大画出工件尺寸变动的极限位置,应用AUTOCAD的尺寸标注功能自动标注机床夹具定位误差。这种方法进行机床()定位误差的求解,直观、方便、简捷、求解精确。
图形法求解机床夹具定位误差的关键是找出引起工序尺寸变化的两个极限位置。
3应用实例加工如a)所示键槽,已知d 1=φ25-0.021 0 mm,d 2=φ40-0.025 0 mm,两外圆柱面的同轴度为φ0.02 mm,V形块夹角α=90°,两圆柱面已经加工好,键槽深度尺寸为A=34.8-0.171 0,试计算其定位误差,并分析其定位质量。
3.1公式法求解定位误差首先将尺寸标注,其中同轴度可标注为e=±0.01mm,R=20-0.0125 0,定位基准为d 1轴中心线,工序基准为d 2外圆的下母线,属于基准不重合。由图1b)可知,定位尺寸由e和R组成,故基准不重合误差为尺寸与公差之和,即ΔB=T e+T R=0.02+0.0125=0.0325 mm基准位移误差为:Δγ=T d 1(2 sinα2)=0.021/(2×sin 45°)=0.014849 mm因为工序基准不在定位表面,所以定位误差为:ΔD=Δγ+ΔB=0.047349mm定位误差小于工序尺寸公差的1/3(0.17/3=0.056mm),故此定位方案可行。
3.2全微分法求解定位误差
如所示,O 1为定位基准为d 1轴中心线,O 2为大外圆d 2轴中心线,e为两外圆的偏心,小外圆的半径γ1=12.5-0.0105 0,大外圆的半径γ2=20-0.0125 0,则C=γ2-e-γ1 sinα/2,于是工序尺寸A为:A=C+B=γ2-e-γ1 sinα/2+B式中,尺寸B为对刀尺寸,不考虑它的误差,不考虑角度α误差,则dAAr 1 dr 1+Ar 2 dr 2+Ae de=0.0105+0.0125+0.02=0.047349mm即采用全微分法求得得定位误差为0.047349mm。
3.3图形法求解定位误差利用AutoCAD精确作图,将定位基准的极限位置O 1,O 2画出,作图时,由于偏差值很小,将偏差放大100倍。
图形法求解定位误差当定位面d 1为*小极限尺寸,d 2的轴线处于*下位置O 4,d 2为*大极限尺寸A max时,工序尺寸获得*大极限尺寸。当定位面d 1为*大极限尺寸,d 2的轴线处于*上位置O 3,d 2为*小极限尺寸时,工序尺寸A获得*小极限尺寸A min。利用AutoCAD的尺寸标注命令直接标注得ΔD=4.7349mm,将ΔD的值缩小100倍,ΔD/100=0.047349mm即为加工键槽时,以上述方式定位,保证工序尺寸34.8-0.17 0的定位误差。
4结论通过上述分析,三种分析方法求得的定位误差相同。采用AutoCAD精确绘图,尺寸标注功能对机床夹具定位误差进行分析求解,直观明了,避免了繁琐的数学运算,而且精度高(可根据需要确定小数点位数),其关键是找出工序尺寸变化的两个极限位置。该方法不仅为机床夹具定位误差的计算提供了一种新方法,也为工程上类似计算提供了一种新思路。


