零件加工定位误差的分析与计算

摘 要：工件的定位误差如果大于工件加工精度中规定的公差值的1/3，该定位方案不能满足本工序的加工精度要求，加工的零件是废品，造成工件材料及工时的浪费。零件加工时定位基准的选择是否合理关系到零件加工的质量，工艺人员必须正确计算工件的定位误差。

关键词：定位误差；计算

要保证工件的加工要求，就要求工件正确定位，如定位不正确将产生定位误差，定位误差超出工件加工精度中规定的公差值的1/3，会导致加工产生废品，造成工件材料及工时的浪费，如果超差，就不加工，重新确定定位方案，所以在加工前必须计算定位误差。

一、定位误差产生的原因

六点定位原则解决了工件在夹具中位置“定与不定”的问题。但是，由于一批工件逐个在夹具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，即出现工件位置定得“准与不准”的问题。如果工件在夹具中所占据的位置不准确，加工后各工件的加工尺寸必然大小不一，形成误差。这种只与工件定位有关的误差称为定位误差，用ΔD表示，如果工件的定位误差不大于工件加工精度中规定的公差值的1/3，一般认为该定位方案能满足本工序的加工精度要求。一般限定定位误差不超过工件加工尺寸公差的1/5～1/3，

即 （1）

式中 ΔD——定位误差（mm）；

T ——工件加工尺寸公差（mm）。

二、定位误差

成批加工工件时，夹具相对机床的位置及切削运动的行程调定后不再变动，刀具经调整后位置是不动的，但因一批工件中每个工件在尺寸形状及表面相互位置上均存在差异，所以定位后各表面有不同的位置变动。定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。

工件逐个在夹具中定位时，各个工件的位置不一致的原因是基准不重合，分为两种情况：一是定位基准与工序基准不重合；二是定位基准与限位基准不重合。

1.基准不重合误差

由于定位基准与工序基准不重合而造成的加工误差，称为基准不重合误差，用ΔB 表示。

如图1所示，在工件上铣通槽，要求保證尺寸 ，为使分析问题方便仅讨论如何保证尺寸 的问题。

图1a方案是以工序基准面B为定位基准，即工序基准与定位基准重合。基准不重合误差ΔB=0。

a） 以工序基准面B为定位基准 b） 以工件上的C面为定位基准

图1 基准不重合误差分析

图1b方案是以工件上的C 面为定位基准，因定位基准与工序基准不重合。这时定位基准与工序基准之间的联系尺寸L（定位尺寸）的公差ΔLd ，将引起工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上发生变动。其变动的最大范围，即为基准不重合误差值，故ΔB=ΔLd。

当定位尺寸与工序尺寸方向一致时，则基准不重合误差就是定位尺寸的公差；若定位尺寸与工序尺寸方向不一致时，则基准不重合误差就等于定位尺寸公差在加工尺寸（即工序尺寸）方向的投影。

2.基准位移误差

由于定位副的制造误差而造成定位基准与限位基准不重合，定位基准在加工尺寸方向上的位置变动，对工件加工尺寸造成的误差，称为基准位移误差，用ΔY来表示。

ΔY =Amax - Amin = imax - imin （2）

式中 ΔY——基准位移误差（mm）；

i——定位基准的位移量（mm）。

当定位基准的变动方向与加工尺寸方向一致时，则基准位移误差就等于定位基准的最大变动范围；当定位基准的变动方向与加工尺寸方向不一致时，则基准位移误差就等于定位基准的最大变动范围在加工尺寸（即工序尺寸）方向的投影。

三、定位误差的计算方法

由于定位误差ΔD是由基准不重合误差和基准位移误差组合而成的，因此在计算定位误差，先分别算出ΔB和ΔY，然后根据不同情况按照下述方法将两者进行组合而得ΔD。

1.两种特殊情况

ΔY = 0，ΔB ≠0时，ΔD = ΔB （3）

ΔB = 0，ΔY ≠0时，ΔD = ΔY （4）

2.一般情况

ΔB ≠0， ΔY ≠0

1）如果工序基准不在定位基面上， （5）

2）如果工序基准在定位基面上， （6）

“+”“-”的确定可按如下原则判断：

①分析定位基面尺寸由大变小（或由小变大）时，定位基准的变动方向；

②当定位基面尺寸作同样变化时，设定位基准不动，分析工序基准变动方向；

③若两者变动方向相同即“ + ”号，两者变动方向相反即“-” 号。

计算出定位误差后，根据 判定是否满足要求。

四、定位误差的计算实例

工件以外圆定位铣键槽，工序尺寸（槽底尺寸）的标注方法有H1、H2、H3三种，如图2b、c、d所示，现分别计算这三种标注工序尺寸的定位误差。

图2 工件以外圆柱表面在V形块上时定位误差分析

解：1）当工序尺寸标为H1时，因基准重合，ΔB=0，所以

2）当工序尺寸标为H2时，工序基准为外圆柱面上母线，与定位基准不重合，二者以 相联系，所以 。由于工序基在定位基面上，因此定位误差 ，“+”“-”的确定，当定位基面直径由大变小时，定位基准朝下运动；当定位基面直径由大变小时，假定定位基准不动，工序基准向下运动，两者变动方向相同，故有

3）当工序尺寸标为H3时，工序基准为外圆柱面下母线，与定位基准不重合，二者以 相联系，所以 。由于工序基在定位基面上，因此定位误差 ，“+”“-”号的确定，当定位基面直径由大变小时，定位基准朝下运动；当定位基面直径由大变小时，假定定位基准不动，工序基准向上运动，两者变动方向相反，故有

结束语：

当基准不重合误差△B与基准位移误差△Y都不为零时，分别计算基准不重合误差与基准位移误差，如果工序基准在定位基面上应用

进行计算，确定“+”“-”号，就可以计算定位误差，定位误差计算后，根据

判定是否满足要求。

参考文献

[1]杨天云.数控加工工艺.[M].北京：北京交通大学出版社，2012年.

[2]朱淑萍.机械加工工艺及装备.[M].北京：机械工业出版社，2009年.