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采用组成法解析键槽尺寸位置定位误差
顾立志林碧郑清娟
华侨大学机电机自动化学院福建泉州 362021
摘要:定位误差分析与确定是机械加工工艺规程设计中不可或缺的重要内容,定位误差的确定恰当与否直接影响加工质量、工艺性和生产成本。键槽作为零件设计和机械加工的典型形面,其尺寸位置定位误差的确定具有代表性。本文从工序定位误差的严格定义和概念出发,在分析定位误差组成要素的基础上,细致地研究和计算了应用定位误差组成法确定用心轴定位、用V形块定位和用垂直两平面定位三种定位方案时键槽的尺寸和对称度定位误差,比较了方案的优劣,阐明定位误差组成法应用的方法步骤、特点和使用注意事项,并给出了分析及确定实例。
关键词:键槽,心轴,V型块,定位误差,定位误差组成法
1 引言
采用调整法加工一批工件时,由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸或位置要求方面的加工误差——即所谓定位误差。在机械制造中,特别在夹具制造过程中,不仅设计过程而且制造过程均需考虑设计基准、加工方法、工艺基准等,进行相关尺寸链计算和工件的定位以及工序定位误差分析。工件在工序中的定位方案以及定位误差的确定直接影响机械零件的加工质量、生产率和技术经济性。定位误差分析与确定亦是机械加工工艺规程设计不可或缺的重要内容。基于定位误差的概念,分析定位误差的组成,进而运用定位误差的组成原理——定位误差组成法计算和确定定位误差的大小,达到优化定位方案的目的。
键槽作为光滑圆柱体连接的传递扭矩和运动的重要形式得到广泛应用。其加工的定位误差具有典型性,它包涵尺寸和位置两个方面,如图1所示。键槽尺寸的定位误差指的是键槽深度方向上尺寸定位误差,因它通常有三种标注形式,会有不同的定位误差值;键槽位置的定位误差指的是键槽相对于自己所在圆柱面中心线(面)的对称度。

图1键槽深度及对称度
2 组成法基本原理
当采用夹具加工工件时,由于工件定位基面和定位元件的工作表面均有制造误差使定位基准位置变化,即定位基准的最大变动量,故由此引起的误差称基准位置误差,而对于一批工件来讲就产生定位误差。如图2所示。
该工序的工件定位表面与机床上或夹具上的定位元件的制造和安装所导致的定位误差
△jw(定为基准位置误差) .
当工序的加工基准与上述定位基准不重合时,因工件上用作确定该加工工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的点、线或面的误差所导致的定位误差
△jb (定为基准不重合误差)
由于△jw和△jb是相互独立的,对某确定的定位方案其中定位误差是两者的代数和
△dw = △jw ± △jb (1)
符号“±”中的“+”表示△jw和△jb 两者的变动方向一致,均使该道工序的加工误差因定位原因而加大;“-”表示△jw和△jb 两者的变动方向相反,即有补偿作用,使该道工序的加工误差因定位原因而有所减小。这可用“定位基准变动虚拟归零”方法方便而迅速获得。
为着进一步说明上述两种情况,我们给出用型块定位键槽的情景。对于以下母线为工序基准时的情景当定位基准由O1变动到O2时,工序的定位基准由A1变动到A2。此时定位基准的位置误差为Δjw=Td/(2sinα/2)。因为工序基准为A,而定位基准为O,工序基准和定位基准不重合,存在基准不重合误差,我们考察一下它的大小。假设O1、O2位置重合,这意味着基准位置误差为零,A1