机床夹具设计中工件定位误差的分析及其数值计算

李恒国

摘要：在机床夹具设计中工件定位存在误差的话容易影响到加工的精度，合理降低误差造成的影响，以及将误差控制在合理范围内，应当对机床夹具设计中工作定位误差的产生因素和数值计算方法进行全面分析，在安装工件的过程中运用夹具安装法，需要通过对定位误差进行合理的分析，从而保障被加工对象的加工精度。本文对机床夹具设计中工件定位误差的分析及其数值计算进行全面的分析和探究，并详细阐述了数值计算方法的具体应用。

关键词：机床夹具设计;工件定位;误差;数值计算;

引言：在机床夹具设计中通过对工件定位误差的影响因素需要进行详细的分析和研究，毕竟在加工的过程中即使是高精密的加工方法也无法确保完全不会存在误差问题，误差问题的存在对加工精度会造成一定的影响，保持正确的工件定位是保障各个工件在夹具中处于正确的几何位置，因为有些因素的影响会产生误差，也就对该道工序尺寸的加工精度造成一定的影响，容易出现加工精度误差问题，所以需要全面对工件定位的误差产生原因进行分析和思考，在机床夹具设计中需要充分考虑到和解决的重要问题。

1定位误差的基本定义阐述

目前针对定位误差并没有明确的定义，对定位误差的定义存在一些争议，根据现阶段对定位误差的定义论述，可从不同的角度对定位误差进行分析：第一，存在一批工件在机床夹具中定位，致使本道工序基准沿着工序尺寸方向产生的位移;第二，在机床夹具中进行装夹和加工的过程中，由于定位出现误差从而导被加工对象的参数出现了误差问题，不利于保障本批工件的加工精度。第三，由于定位误差对的存在对工序加工尺寸的影响而产生了一系列的误差问题;第四，在针对工件加工尺寸方向的过程中基尺寸基准的选取存在较大的不同和变动;第五，在机床夹具中由于定位不准导致工序尺寸也会导致加工误差问题的发生。虽然从不同角度分析和论述定位误差的定义存在一些不同点，但是在这些定义的论述下可以知道定位误差的方向在于工序方向，其中主要是工序基准和定位基准都是在工序尺寸方向上产生的最大位移，所以主要区别在于工序基准和定位基准。

2定位误差的数值计算分析

专门为某一工件的某道工序所设计的夹具则是机床夹具，在机床上是作为装夹工件和引导刀具所存在的一种重要装置，具备操作便捷和和结构紧凑等特点，能够有效保障工件工序尺寸的加工精度，以及有助于提高生产质量和效率。但是定位误差的存在对加工精度会造成一定程度上的影响，所以需要针对定位误差的产生原因和影响因素进行全方位分析，尤其需要对定位误差的数值进行计算，才能有效采取相应的措施处理误差问题，或是降低定位误差所造成的影响。由于对定位误差的具体定义存在较大的争议，在进行定位误差的计算时，容易导致所计算的结果也会存在不同。内孔定位是机床夹具中工件定位较为常见底的采用形式，心轴是较为常用的定位元件，定位工件和定位元件之间在进行间隙配合的过程中容易出现定位误差问题，而且具有很大的误差区别，其中还是以基准作为主体，最大的区别在于基准所产生的最大位移量。当定位方案为心轴水平放置的时候，根据相关心轴水平放置示意图能够看到工件定位内孔的公差为TD，定位元件心轴的公差为Td，而工件外圆的公差为TD1，工件外圆的跳动公差等主要为2e，根据相关计算方式可得到TD+Td+TD1/2+2e，TD+Td+TD1/2+e，TD+Td+TD1+Xmin/2+2e总之根据针对定位误差的定义不同所以所得到的的定位误差的计算也会存在不同。因此在机床夹具中定位误差的数值计算需要充分考虑到实际情况，根据实际情况和定位误差的产生因素选择合适的计算方式。

3定位误差的产生因素

在进行夹具安装工件的加工过程中，前提是需要保障应用调整法进行加工，能够起到增强被加工对象表面的尺寸精度，但是很多时候在进行实际加工的过程中，工件的定位基准和设计基准存在不重合的情况，并且在工件和定位元件之间出现制误差问题的情况下，容易导致机床夹具中的定位元件和被加工对象存在不同程度上的误差问题，以及工件被加工对象的表面的设计基准沿着工序尺寸方向出现位移的现象，这就是普遍认为的“定位误差”，通常导致产生“定位误差”的原因在于：

3.1定位基准和设计基准存在不重合问题

由于基准具有不同的作用，根据实际作用将其分为设计基准和工艺基准，设计基准主要指的是在零件图上用来明确其点、线、面位置的基准，所以在实际定位的过程中与工件的定位基准出现不重合的问题也是比较常见的，然后会导致设计基准会沿工序尺寸方向上产生位移，也就容易导致“基准不重合误差”的发生。

3.2基准位移误差

机床夹具主要是用于引导刀具的重要装置，加上工件和定位元件之间具有制造误差的问题存在，在进行加工的过程中使用的是调整法，由于机床夹具的设计和制造周期较长，并且需要花费大量的时间精力，在产品需要变更的情况下，也就需要根据变更产品的实际情况重新设计制造夹具，所以成本相对较高，在产品固定和大批量的生产中比较适合使用夹具，同时与工件的定位基准进行相互接触，能够保障工件在夹具中保持正确的位置，以及在进行加工的过程中能够有效保障加工精度和生产效率。因此当一批工件的定位基准现相对于调刀基准在工序尺寸方向上的几何位置会出现变化问题，从而导致不同程度位移的产生，也就是“基准位移误差”。

4详细分析定位误差的求解方法

4.1定位误差组成法的具体运用

根据定位误差的求解方法的实践情况来看，定位误差组成法的主要优势在于非常简单。通过对定位误差的产生原因进行全面分析，即基准不重合误差和基准位移误差是导致定位误差产生的影响因素，而且这两种误差是在进行工件定位时所产生的，基准不重合误差和基准位移误差的产生会对工序基准造成一定的影响，在导致工序基准产生变动后，也会造成工序尺寸产生相应的变化，也就导致了定位误差的产生，将基准不重合误差和基准位移误差进行合成，通过定位误差组成法的合理运用能够正确求解定位误差。

将基准不重合误差用△BC代表，基准位移误差用△JW代表，求得定位误差：△DW=△JW±△BC（△DW为定位误差），根据工件定位的几何位置产生的变动，以及工序尺寸的影响明确正负号，通过定位误差的引起因变量进行详细的分析，在确定因变量较少的情况下可以考虑运用该方法进行求解。

4.2定义法的具体运用

首先在进行机床夹具设计中应当对定位误差的定义进行详细的分析和了解，在一批工件在进行定位的时候，通过分析一种极限位置到另一种极限位置的变化情况，然后根据相关计算公式求解位置变动的最大变化量，结合所求解的最大变化量也能够求解出定位误差的數值大小：△DW=Amax-Amin（A为工序尺寸），在定位误差和工序尺寸的方向保持一致，能够准确把握工件定位的极限位置，以及定位误差的影响因素较少的情况下可以结合定义法的合理运用进行定位误差的求解。

结语

由于机床夹具的设计制造周期较长，制造成本相对较高，并且在大批量和产品固定的生产中进行使用，所以机床夹具的设计对于实际加工和生产具有至关重要的影响，若是机床夹具设计存在不合理，不仅会对加工精度和生产效率产生不良影响，严重的话还会造成巨大的经济损失。因此需要针对定位误差的产生原因与影响因素进行全面分析，并根据实际情况选择合适的计算方式和求解方法，从而不断降低定位误差的产生，不断提高生产效率。

参考文献：

[1]于凤云.机床夹具设计中工件定位误差的分析及其数值计算[J].机床与液压，2005（01）：45-47.

[2]满娜.定位误差分析与计算在机床夹具设计中的实践[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2017（03）：185-186.