定位誤差分析計(jì)算方法的研究

張普禮

（陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西咸陽(yáng) 712000）

0 引言

定位誤差大小是判斷定位方案能否保證加工精度，合理選擇定位方案的主要依據(jù)，也是夾具誤差的主要組成部分，更是評(píng)價(jià)夾具設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要指標(biāo)。根據(jù)定位誤差計(jì)算結(jié)果，分析影響因素，從而找到減小定位誤差和提高夾具工作精度的途徑[1]。由此可見(jiàn)，分析計(jì)算定位誤差是夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)十分重要環(huán)節(jié)?；诙嗄杲虒W(xué)和設(shè)計(jì)實(shí)踐基礎(chǔ)，本文淺析定位誤差分析計(jì)算過(guò)程中的合成方法。

1 定位誤差計(jì)算

用夾具裝夾加工一批工件，由于定位不準(zhǔn)確引起該批工件某加工尺寸或位置精度的誤差，稱(chēng)為該加工精度參數(shù)的定位誤差，用ΔD表示。定位誤差的產(chǎn)生原因有兩項(xiàng)，一是工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合時(shí)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重要誤差，用ΔB表示；二是定位基準(zhǔn)相對(duì)定位元件產(chǎn)生了移動(dòng)而形成基準(zhǔn)位移誤差，用ΔY表示。將基準(zhǔn)不重合誤差、基準(zhǔn)位移誤差合成為定位誤差是計(jì)算過(guò)程中的關(guān)鍵步驟。

1.1 基準(zhǔn)不重合誤差計(jì)算

圖1 基準(zhǔn)不重合誤差

計(jì)算基準(zhǔn)不重合誤差時(shí)，首先，分析工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)。如圖1所示，本工序加工寬度為b±Δb的槽，工序尺寸為a±Δa。判斷工序基準(zhǔn)主要是沿a±Δa尺寸線箭頭方向查找，一個(gè)箭頭指向工序基準(zhǔn)B面，另一箭頭指向加工表面。定位基準(zhǔn)查找原則是：工件以平面定位時(shí)與定位元件直接接觸的表面即為定位基準(zhǔn)，以回轉(zhuǎn)體表面與定位元件接觸時(shí)，回轉(zhuǎn)體的中心線或軸線即為定位基準(zhǔn)。其次，找出兩者聯(lián)系尺寸。若該尺寸是單一尺寸，則這個(gè)尺寸公差在加工尺寸方向上的分量即為基準(zhǔn)不重合誤差，若為一組尺寸，則各尺寸公差在加工尺寸方向上的分量之和即為基準(zhǔn)不重合誤差。

1.2 基準(zhǔn)位移誤差計(jì)算

計(jì)算基準(zhǔn)位移誤差的關(guān)鍵是找出定位基準(zhǔn)相對(duì)定位元件在加工尺寸方向上發(fā)生位移的最大變化范圍，該范圍即為基準(zhǔn)位移誤差。對(duì)于不同定位方式，如工件以平面定位、以圓柱孔定位、以外圓定位、以組合面定位等，其計(jì)算過(guò)程完全不同[2]。

1.3 合成方法

分析計(jì)算定位誤差時(shí)，基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差的求解相對(duì)容易，關(guān)鍵在于如何將兩者合成為定位誤差。合成原則如下：

1）當(dāng)ΔY≠0、ΔB=0時(shí)，ΔD=ΔY；

2）當(dāng)ΔY=0、ΔB≠0時(shí)，ΔD=ΔB;

3）當(dāng)ΔY≠0、ΔB≠0時(shí)，現(xiàn)行教材和設(shè)計(jì)資料中都是先作圖，再分析基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差引起工序基準(zhǔn)作同方向變化還是反方向變化，若同方向變化，則ΔD=ΔB+ΔY，若反方向變化，則ΔD=ΔY-ΔB，這種分析方法既費(fèi)時(shí)，又易出錯(cuò)，本人經(jīng)過(guò)多年教學(xué)和夾具設(shè)計(jì)的實(shí)踐，研究形成了相對(duì)快捷的合成方法。

（1）工序基準(zhǔn)不在工件定位面上，定位誤差ΔD為兩者之和。當(dāng)工序基準(zhǔn)不在工件定位面上時(shí)，造成基準(zhǔn)不重合誤差、基準(zhǔn)位移誤差的原因是相互獨(dú)立的因素，即一個(gè)因素引起基準(zhǔn)不重合誤差，另一因素引起基準(zhǔn)位移誤差，此時(shí)，相互獨(dú)立的兩個(gè)變化因素必然引起工序基準(zhǔn)的最大變化范圍是兩者疊加，則定位誤差為兩項(xiàng)之和：ΔD=ΔB+ΔY。

如圖2所示，本工序需鉆?1孔，試計(jì)算被加工孔位置尺寸L±0.05的定位誤差。

尺寸L±0.05的工序基準(zhǔn)為外圓右側(cè)母線A，定位基準(zhǔn)為內(nèi)孔中心線O1，二者不重合，以尺寸相聯(lián)系，故ΔB=0.05/2=0.25mm。

圖2 套類(lèi)零件定位誤差分析計(jì)算

由于孔軸存在間隙，定位基準(zhǔn)相對(duì)定位元件發(fā)生位置變化，即存在基準(zhǔn)位移誤差：

ΔY=Xmax=0.021-(-0.02)=0.041mm。

因工序基準(zhǔn)A在外圓上，工件定位面為內(nèi)孔，工序基準(zhǔn)不在工件定位面上，基準(zhǔn)不重合誤差是尺寸引起，基準(zhǔn)位移誤差是配合間隙引起，屬相互獨(dú)立因素，則：

圖3 圖解合成定位誤差

ΔD=ΔB+ΔY=0.025+0.041=0.066mm。

如圖3所示，基準(zhǔn)不重合誤差引起工序基準(zhǔn)的變化范圍為ΔB，基準(zhǔn)位移誤差引起工序基準(zhǔn)的變化范圍是ΔY=ΔY/2+ΔY/2，最大變化范圍是兩者疊加，即：ΔD=ΔB+ΔY，作圖分析結(jié)果與合成方法計(jì)算結(jié)果完全相同。

（2）工序基準(zhǔn)在工件定位面上，定位誤差的合成需分析判別“＋”、“－”號(hào)，即：ΔD=ΔB+ΔY或ΔD=ΔY-ΔB。此時(shí)，基準(zhǔn)不重合誤差、基準(zhǔn)位移誤差是同一因素造成，必須經(jīng)過(guò)作圖分析，當(dāng)造成基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差的因素變化時(shí)，若ΔB、ΔY引起工序基準(zhǔn)作同方向變化，取“＋”號(hào)。若ΔB、ΔY引起工序基準(zhǔn)作反方向變化，取“－”號(hào)。

2 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，分析計(jì)算定位誤差，采用此方法進(jìn)行基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差的合成，即省時(shí)又能避免出錯(cuò)，是一種行之有效方法，具有很好實(shí)用價(jià)值。

［1］龔定安，高化.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)［M］.西安：西安交通大學(xué)出版社，2000.

［2］薛源順.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.