定位误差分析计算方法的研究

2013-11-06张普礼

机电工程技术 2013年11期

张普礼

（陕西工业职业技术学院，陕西咸阳 712000）

0 引言

定位误差大小是判断定位方案能否保证加工精度，合理选择定位方案的主要依据，也是夹具误差的主要组成部分，更是评价夹具设计质量的重要指标。根据定位误差计算结果，分析影响因素，从而找到减小定位误差和提高夹具工作精度的途径[1]。由此可见，分析计算定位误差是夹具设计过程中的一个十分重要环节。基于多年教学和设计实践基础，本文浅析定位误差分析计算过程中的合成方法。

1 定位误差计算

用夹具装夹加工一批工件，由于定位不准确引起该批工件某加工尺寸或位置精度的误差，称为该加工精度参数的定位误差，用ΔD表示。定位误差的产生原因有两项，一是工序基准与定位基准不重合时产生基准不重要误差，用ΔB表示；二是定位基准相对定位元件产生了移动而形成基准位移误差，用ΔY表示。将基准不重合误差、基准位移误差合成为定位误差是计算过程中的关键步骤。

1.1 基准不重合误差计算

图1 基准不重合误差

计算基准不重合误差时，首先，分析工序基准和定位基准。如图1所示，本工序加工宽度为b±Δb的槽，工序尺寸为a±Δa。判断工序基准主要是沿a±Δa尺寸线箭头方向查找，一个箭头指向工序基准B面，另一箭头指向加工表面。定位基准查找原则是：工件以平面定位时与定位元件直接接触的表面即为定位基准，以回转体表面与定位元件接触时，回转体的中心线或轴线即为定位基准。其次，找出两者联系尺寸。若该尺寸是单一尺寸，则这个尺寸公差在加工尺寸方向上的分量即为基准不重合误差，若为一组尺寸，则各尺寸公差在加工尺寸方向上的分量之和即为基准不重合误差。

1.2 基准位移误差计算

计算基准位移误差的关键是找出定位基准相对定位元件在加工尺寸方向上发生位移的最大变化范围，该范围即为基准位移误差。对于不同定位方式，如工件以平面定位、以圆柱孔定位、以外圆定位、以组合面定位等，其计算过程完全不同[2]。

1.3 合成方法

分析计算定位误差时，基准不重合误差和基准位移误差的求解相对容易，关键在于如何将两者合成为定位误差。合成原则如下：

1）当ΔY≠0、ΔB=0时，ΔD=ΔY；

2）当ΔY=0、ΔB≠0时，ΔD=ΔB;

3）当ΔY≠0、ΔB≠0时，现行教材和设计资料中都是先作图，再分析基准不重合误差和基准位移误差引起工序基准作同方向变化还是反方向变化，若同方向变化，则ΔD=ΔB+ΔY，若反方向变化，则ΔD=ΔY-ΔB，这种分析方法既费时，又易出错，本人经过多年教学和夹具设计的实践，研究形成了相对快捷的合成方法。

（1）工序基准不在工件定位面上，定位误差ΔD为两者之和。当工序基准不在工件定位面上时，造成基准不重合误差、基准位移误差的原因是相互独立的因素，即一个因素引起基准不重合误差，另一因素引起基准位移误差，此时，相互独立的两个变化因素必然引起工序基准的最大变化范围是两者叠加，则定位误差为两项之和：ΔD=ΔB+ΔY。

如图2所示，本工序需钻ϕ1孔，试计算被加工孔位置尺寸L±0.05的定位误差。

尺寸L±0.05的工序基准为外圆右侧母线A，定位基准为内孔中心线O1，二者不重合，以尺寸相联系，故ΔB=0.05/2=0.25mm。

图2 套类零件定位误差分析计算

由于孔轴存在间隙，定位基准相对定位元件发生位置变化，即存在基准位移误差：

ΔY=Xmax=0.021-(-0.02)=0.041mm。

因工序基准A在外圆上，工件定位面为内孔，工序基准不在工件定位面上，基准不重合误差是尺寸引起，基准位移误差是配合间隙引起，属相互独立因素，则：

图3 图解合成定位误差

ΔD=ΔB+ΔY=0.025+0.041=0.066mm。

如图3所示，基准不重合误差引起工序基准的变化范围为ΔB，基准位移误差引起工序基准的变化范围是ΔY=ΔY/2+ΔY/2，最大变化范围是两者叠加，即：ΔD=ΔB+ΔY，作图分析结果与合成方法计算结果完全相同。

（2）工序基准在工件定位面上，定位误差的合成需分析判别“＋”、“－”号，即：ΔD=ΔB+ΔY或ΔD=ΔY-ΔB。此时，基准不重合误差、基准位移误差是同一因素造成，必须经过作图分析，当造成基准不重合误差和基准位移误差的因素变化时，若ΔB、ΔY引起工序基准作同方向变化，取“＋”号。若ΔB、ΔY引起工序基准作反方向变化，取“－”号。