應用尺寸鏈理論分析計算銑床夾具定位誤差

摘 要：銑床零件加工的精度與夾具定位誤差關系密切，定位誤差有多種計算方法，其中利用尺寸鏈原理分析定位誤差的形成，并按照尺寸鏈的計算方法得出定位誤差值，使計算過程步驟清晰，便于控制，有利于技術人員提高工作效率。

關鍵詞：機械制造工藝 尺寸鏈 定位誤差 夾具定位

中圖分類號：TH161文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0248-02

隨著制造業的發展，數控機床的普及使得加工精度有了大幅度提升，產品的質量明顯提高。加工過程中，零件的定位方式和定位精度起著至關重要的作用，確定定位方案后，要合理計算定位誤差，才能保證零件的質量要求。該文提出應用尺寸鏈理論進行定位誤差值分析計算，與用幾何解析法及微分法比較，計算過程簡單易懂，更準確、更方便。

銑床上零件加工之前必須先使其在夾具中合理定位，零件形狀不同，使用的夾具也隨之變化。由于夾具在制造過程中誤差是不可避免的，零件輪廓在加工中也必然存在形狀與尺寸誤差，而零件部分結構加工必須以零件的其他已加工平面或圓柱面為基準進行，批量加工時，工件定位造成的某加工面相對于工序基準在加工尺寸方向上的位置變動形成定位誤差。定位誤差的大小直接影響零件的加工精度。因此必須明確造成定位誤差的各個環節，準確計算工件的定位誤差，從而合理控制定位誤差，保證零件的質量。

工件定位誤差由基準位移誤差和基準不重合誤差兩部分組成，造成誤差的環節取決于夾具的尺寸與工件的已加工工序的尺寸，理想基準位置、實際基準位置、工件設計尺寸和實際加工尺寸等各相關尺寸在加工方向上可構成封閉的尺寸鏈，根據尺寸鏈各組成環的公差計算封閉環的最大誤差，即為分析定位誤差的原理。現以在圓柱表面銑鍵槽為例說明定位誤差的分析計算方法。

1 工件以圓孔定位時的定位誤差

心軸（或定位銷）水平放置、間隙配合。

封閉環公差即是工件定位誤差：

（2）心軸（或定位銷）垂直放置、間隙配合。

如圖2（a）所示，心軸和定位孔兩圓心之間的位移O1O2為定位誤差，即封閉環A0，此時工件與心軸的左、右母線都可能接觸，相對于定位銷中心O，工序基準位于O1至O2一條直線上，取軸與孔的安裝間隙X=D-d，并使間隙分布在軸的兩側，可以找出如圖2（b）所示尺寸鏈：

基本尺寸：

則定位誤差為：

當孔與軸的母線在左右兩側互相接觸時A0達到最大極限值；孔與軸兩端間隙為X/2時，心軸與孔中心位置重合，A0達到最小極限值，定位誤差為零。

2 工件以外圓定位時的定位誤差

銑削如圖3（a）所示工件的鍵槽時，以圓柱面在V型塊上定位，分析加工尺寸分別為A1、A2、A3時的定位誤差。由于鍵槽槽底的工序基準不同，可能出現三種情況。

2.1 加工尺寸A1的定位誤差

在圓柱外表面d0-Td銑削工序尺寸為A1的鍵槽，工序基準為圓柱的軸線O。定位誤差尺寸鏈的封閉環A0為O1O2，如圖3（b）所示，尺寸鏈各組成環與封閉環O1O2在一個平面上但互不平行，構成一個平面尺寸鏈，將各組成環向封閉環方向上投影后，可得如圖3（c）所示的直線型尺寸鏈。根據尺寸鏈計算公式有：

2.2 加工尺寸為A2的定位誤差

銑鍵槽時，如果工序尺寸為A2時，則工序基準為心軸下母線，心軸軸線為定位基準，如圖4（a）所示，存在基準不重合誤差。查找定位尺寸鏈如圖4（b）所示，則工件定位誤差由基準不重合誤差和基準位移誤差兩部分組成。

（3）加工尺寸A3的定位誤差

銑鍵槽時，工序尺寸為A3，工序基準為心軸外圓上母線，如圖5（a）所示，定位基準與工序基準不重合，查找定位尺寸鏈如圖5（b）所示，則有：

3 結語

銑床上的夾具有通用夾具和專用夾具，無論哪種裝夾定位方式，其工序尺寸與基準之間存在著必然的聯系，多種形式的定位誤差均可用尺寸鏈原理解算。不論直線型尺寸鏈、平面尺寸鏈或空間尺寸鏈，只要正確查找出封閉環和各組成環，然后選用不同的公式進行計算即可。計算步驟較為簡單，思路清晰，同時也使尺寸鏈原理得到更廣泛的應用。

參考文獻

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