机床夹具设计中的定位误差计算探讨.doc

机床夹具设计中的定位误差计算探讨


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　　摘 要：定位誤差分析是机床夹具设计阶段的关键工序，可以确定机床工序基准位置最大变动量，避免基准位移误差超标。本文分析了机床夹具设计阶段定位误差出现的原因，并对机床夹具设计中定位误差计算进行了探讨。
　　关键词：机床夹具设计;定位误差;平面;外圆;尺寸链;内孔
　　机床夹具定位误差计算主要是采用作图的方法，找出工序基准两个极端位置，随后计算工序基准位置最大变动量，并将其折算至工序尺寸中。全面的机床夹具定位误差计算可明确基准不重合误差，但机床夹具设计模块复杂程度较高，部分工序基准位置变动影响因素较复杂，因此，对基准误差引起的工序基准变动情况进行适当分析具有非常重要的意义。[1]
　　1 机床夹具设计中的定位误差产生原因
　　定位误差主要是由于机床夹具设计阶段定位不准导致的加工误差，即在一批工件加工阶段，通过持续误差变动引起的工序尺寸最大变动量。主要定位误差影响因素包括基准不重合误差、基准位移误差两个模块。基准不重合误差主要是指工件工序基准、工件定位基准无法重合，从而导致加工误差。如一批工件中尺寸公差可促使其工序基准在一定范围内变化，最终导致加工尺寸发生变化;基准位移误差主要是由于定位副制造不准导致的定位基准加工尺寸方向变化，最终致使各工件加工位置不一致。
　　2 机床夹具设计中的定位误差计算方法
　　 以平面为基准的误差定位计算方法
　　这种计算方法主要以支承钉或支承板为定位元件，在工件平面定位的基础上，假定基准位移误差为0，随后对表面不平度误差进行计算。如某工件顶面为工序基准，底面为定位基准，工序基准与定位基准不重合，若底面为加工表面，则其基准位移误差为0。据此，可判定工件基准不重合误差与工件基准位移误差相等。此时，工件基准不重合误差与定位基准、工序基准间存在一定联系。通过对联系尺寸的计算，可得出基准不重合误差数值。此外，若某工件顶面为工序基准及定位基准，工序基准与定位基准重合，则工件基准不重合误差与工件基准位移误差均为0。
　　 以外圆为基准的误差定位计算方法
　　主要用于V型工具加工，包括工件外圆圆心定位、外圆上母线定位及外圆下母线定位三种模式。[2]首先，若将工件外圆中心作为定位基准，外圆中心位于V型工件对称中心线某一点，以加工轴平面为基准面，为保证V型工件加工尺寸，可设定基准工件中心一定，则V型件定位基准为外圆中心。此时V型工具基准不重合误差为0。在实际工具加工阶段，为避免工具中心在V型工具对称中心线上偏移导致误差，可利用三角函数对V型块对称中心线变动误差进行计算，定位误差为工件外圆直径公差与二倍的V型块正弦夹角的比。
　　其次，若以工件外圆上母线为设计基准，则工件外圆轴心为定位基准。此时定、副制造不准确误差为V型块主要定位误差。据此，可设定定位基准、设计基准联系尺寸为外圆上母线尺寸的1/2。在基准不重合误差确定之后，可得出基准位移误差为工具外圆直径公差与V型块夹角正弦值