機床夾具設計中工件定位誤差的分析及數(shù)值計算研究

紀會勝+黃繁

[摘 要]機床夾具設計是保證機床夾具質(zhì)量精度的前提條件，從實際工作來看，機床夾具設計中存在工件定位誤差。為了使此類誤差得到有效控制，有必要對其誤差進行詳細分析，并采取有效計算方法，從而使誤差控制在合理范圍內(nèi)。本文從機床夾具設計工件定位誤差、數(shù)值計算兩大方面進行分析，以期為機床夾具設計的優(yōu)化及完善提供一些具有價值的參考建議。

[關鍵詞]機床夾具設計；工件定位誤差；數(shù)值計算

中圖分類號：G223 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）02-0390-01

近年來，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國加工業(yè)也得到了相應的發(fā)展。對于機床夾具設計來說，是確保機床夾具質(zhì)量及精度的前提條件。換而言之，要想使機床夾具的質(zhì)量得到有效保障，便需要做好機床夾具設計工作。從工件與夾具兩者的關系來看，工件主要在夾具當中定位，進而能夠使本道工序尺寸的加工精度得到有效保障[1]。但是，從實際工作發(fā)現(xiàn)，機床夾具設計中存在工件定位誤差，如果此類誤差未能得到有效解決，將會使加工面的尺寸精度難以得到有效保障。所以，本文對“機床夾具設計中工件定位誤差及數(shù)值計算”進行研究具備一定價值作用。

一、機床夾具設計問題分析

結(jié)合實際工作，發(fā)現(xiàn)需解決的機床夾具設計問題主要有兩個，包括：（1）定位正確性問題。對于工件來說，基于夾具當中的定位，對確保本道工序尺寸的加工精度起到了非常重要的作用。在確保工件定位正確性的條件下，才能夠使加工表面的質(zhì)量得到有效保障，而工件在定位環(huán)節(jié)首先便需要解決定位是否正確性這一問題。（2）定位誤差問題。在實際工作當中，不難發(fā)現(xiàn)不管加工方法有多精密，均難以控制在加工過程中產(chǎn)生一定的誤差。同理，對于夾具當中的被定位工件與定位元件也是一樣的，其加工誤差也在一定程度上存在。并且，元件在夾具中的定位基準的選取存在差異，當存在這些客觀因素的情況下，同一基本尺寸的各工件在夾具當中的幾何位置便有發(fā)生改變，進而使本道工序加工誤差發(fā)生，所以上述呈現(xiàn)的定位誤差問題也需解決[2]。

根據(jù)實際工作，不難發(fā)現(xiàn)如果不能保證定位的正確性，也會產(chǎn)生定位誤差，所以定位正確性和定位誤差之間存在密切的聯(lián)系。所以，總結(jié)起來主要需要解決的是機床夾具設計過程中的工件定位誤差問題。

二、機床夾具設計中工件定位誤差分析

在上述分析中，認識到要想保證機床夾具設計的質(zhì)量，便需要對機床夾具設計中工件定位誤差加以控制。下面將從定位誤差的定義、計算以及產(chǎn)生兩大方面進行分析，具體內(nèi)容如下：

（一）工件定位誤差定義

對于工件定位誤差來說，根據(jù)不同原因引起的誤差，其定義也存在差異。結(jié)合相關資料，總結(jié)出了的定義包括：（1）以某批工件為對象，若在夾具中定位，進而導致工序基準在沿工序尺寸方向產(chǎn)生最大位移，則將出現(xiàn)定位誤差；（2）使用夾具裝夾對某批工件進行加工過程中，若存在定位不準確狀況，那么將使得此批工件某加工參數(shù)出現(xiàn)誤差，進而出現(xiàn)定位誤差；（3）在定位過程中，可能引起工序尺寸誤差；（4）工件加工尺寸方向上涉及基準的最大變動量；（5）因受到定位不精準因素影響，使得某一工序在工序尺寸或者在定位要求方面產(chǎn)生加工誤差；（6）工件在夾具中定位不準確，進而產(chǎn)生的加工誤差稱之為定位誤差[3]。

由上述各種定義可知，工件定位誤差的定義較多，綜合分析不難發(fā)現(xiàn)：產(chǎn)生最大位移量的主體為工序基準還是為定位基準是各定義的區(qū)別所在。但是，不管是何種原因引起的工件定位誤差，均需要進行相應的原因分析及計算，這樣才能夠為進一步解決工件定位誤差提供有效幫助。

（二）定位誤差計算

因為在工件定位誤差方面，不同文獻的描述不一樣，這樣便使得在定位誤差計算過程中存在不同的結(jié)果。從工件來看，主要使用的是內(nèi)孔定位，定位元件所使用的是心軸，而工件與定位元件的配合關系使用間隙配合時發(fā)生的定位誤差差異最大。對當中基準不重合誤差觀點不夠一直，主要的不同是基準位移誤差。從實際工作角度來看，針對定位誤差，在計算過程中主要結(jié)合心軸水平放置進行計算。并且，在計算過程中，需明確的指標參數(shù)包括：工件定位內(nèi)孔公差、定位元件心軸公差、工件外圓公差以及工件內(nèi)外圓的位置誤差等。

（三）定位誤差產(chǎn)生原因

在實際工作過程中，使用夾具安裝工件，并采取調(diào)整法進行加工，如果工件的定位基準和設計基準不能重合，并且工件與定位元件均具備一定的制造誤差，那么工件被加工表面的設計基準沿工序尺寸方向便會出現(xiàn)位移，此位移稱之為定位誤差?？偨Y(jié)起來，引發(fā)定位誤差的原因主要包括：（1）基準不重合誤差。如果工件的定位基準和其設計基準不能重合，則會導致設計基準在沿工序尺寸方向發(fā)生位移，進而出現(xiàn)基準不重合誤差。（2）基準位移誤差。因工件與定位元件自身具備一定的制造誤差，與此同時由于采取了調(diào)整法進行加工，這樣便導致一批工件的定位基準相對調(diào)刀基準在工序尺寸方向發(fā)生一定的改變，進而形成一定位移，此位移便稱之為基準位移誤差[3]?？偨Y(jié)起來，對于定位誤差來說，主要是因基準不重合與基準位移兩大原因發(fā)生的，所以在實際工作中需對這些因素加以控制，進而使誤差得到全面控制。

三、相關數(shù)值計算分析

基礎夾具設計中工件定位誤差的相關數(shù)值計算，即指的是定位誤差的計算方法。結(jié)合相關資料，下面重點對定位誤差組成計算法和定義計算法進行分析。

（一）定位誤差組成計算法

對于定位誤差組成計算法來說，為對定位誤差進行求解的最基本的一種方法，此方法具備簡單且直觀的特點。以定位誤差發(fā)生的原因為依據(jù)，即：基準不重合誤差與基準位移誤差因素，因為這兩種誤差都是于工件定位的時候形成，兩種誤差均會使工序基準發(fā)生變化，進而使工序尺寸發(fā)生變化，當定位誤差產(chǎn)生的情況下，把兩種誤差合成，便能夠?qū)⒍ㄎ徽`差求解出來，其計算公式為：△DW=△JW±△BC；對于其中的“±”是以△JW、△BC為標準，基于定位期間由一種極限位置變化至另一種極限位置過程中，工序尺寸變化的影響差異進而確定的?？偨Y(jié)起來，定位誤差組成計算方法在引起定位誤差的因變量比較少的情況下適合使用。

（二）定義計算法

以定位誤差的定義為依舊，對此批工件在夾具當中的定位加以確定時，可有兩種極限位置發(fā)生，對其中一個極限位置變化至另一個極限位置的最大變化量進行求解，便可獲得定位誤差的數(shù)值，其計算公式為：△DW=△max—△min；式子中的“A”表示工序尺寸。對于定義計算法來說，其適合使用的范圍為：（1）定位誤差的方向與工序尺寸方向相同；（2）對定位誤差產(chǎn)生的影響因素較少；（3）工件定位的極限位置容易確立。

四、結(jié)語

通過本文的探究，認識到要想使機床夾具設計的質(zhì)量得到有效保障，便需要對其工件定位誤差進行分析。一方面，了解定位誤差的定義、產(chǎn)生原因。另一方面，掌握定義誤差的計算方法。在此次研究中，重點提到了定位誤差組成計算法和定義計算法。兩種計算方法的適合使用范圍有所差異，需根據(jù)實際情況優(yōu)化選取，以此使機床夾具設計中工件定位誤差得到有效控制，進一步確保機床夾具設計的整體質(zhì)量得到有效提高。

參考文獻

[1] 張國政，劉有余.機床夾具定位誤差的計算機輔助數(shù)據(jù)處理[J].制造技術(shù)與機床，2012，04：126-130.

[2] 陳建剛，陳杰峰，張昌明，趙知辛.定位誤差分析與計算在機床夾具設計中的應用與研究[J].煤礦機械，2015，05：229-231.

[3] 鄒哲維.圖解法在工件定位誤差計算中的應用[J].機械工程師，2013，01：24-25.

[4] 吳衛(wèi)東，廖文和.基于特征的夾具設計校驗方法研究[J].機械設計與制造，2013，06：231-233.