兰州交通大学：《数控加工工艺》课程教学资源（授课教案）02.doc_大学文库

数控技术及应用教案及讲稿部分：数控加工工艺斜模：2文：工作：+中块：5轮 (2)外圆柱面定位件以外圆柱面作为定位基准时，常用V形块、半圆套、定位套、支承板、锥套和三爪自定心卡盘等定位元件作为中心定位方法。 ①V形块当V形块的定位面较长时，V形块的用两个销钉，两个螺钉固定在夹具体上，可限制工件四个自由度：当定位面较短时。则只能限制工件两个自由度。若固定V形块与活动V形块组合一起对工根据加工需要选择。它具有对中性也用特点，是用得较广的定位元件。可采用硬质合半圆套如图1-29所示，定位由下半圆套的A面承担，类似于V形块定位，但它比V形块定位的稳固性好，而定位精度则取决于工件定位面的桔度。一般用于大型轴类零件的桔基准定位。上半圆套起夹紧工件作用，为了能有效定位及夹紧工件，一般半圆套的最小内径为工件定位面的最大直径。图1-29半圆 ③定位套图一30所示为定位套定位。当定位套与工件外圆接触部分较短时，往往可以使工件端面同时定位，限制工件的五个自由度。其中工件端面为主要定位面，限制y三个自由度：短圆柱定位套限制y(移动)两个自由度。当外圆柱与定位套接触较长时，则圆柱作为主要定位面，限制工件（转）X (移动)四个自由度，以工件端面定位又限制了移动心y(转)三个自由度，会产生过定位，必须对工件的定位基准面提出要求，才能避免工件装夹时产生变形。 (3)圆孔定位工件以圆孔定位时，常用的定位元件有定位销、圆柱心轴和圆锥销。定位销分为短销和长销。短销只能限制两个移动自由度，而长销除了限制两个移动自由度外。还能个荬定盘膏配合和过配合两种过盈配合定心精度高不用另设夹紧装置，配合拆卸方便，但定心精度不商。圆维葡紧用维箱定维的与拆机厕的接触我为一个圆，制工件的三个程动自由度。 (4) 面两孔定位面两孔定位是数控铣床加工过程中最常用的定 3 位方式之一，即以工件上的一个较大平面和平面上相距要合品支如个出预制青一个圆柱销限制x和)两个自由度，另一个圆柱销限制：自由度。为保证工件能够顺利安装，第二个销通常采用削边结构（参考表1-2）。削边销与孔的最小配合间隙Xmm可由下式计算： -6+Z) (1-2) D 式中 T 兰州交通大学机电工程学院

数控技术及应用教案及讲稿下部分：数控加工工艺兰州交通大学机电工程学院 7 1-斜楔；2-支承；3-工件；4-半圆块；5-手轮 (2) 外圆柱面定位工件以外圆柱面作为定位基准时，常用 V 形块、半圆套、定位套、支承板、锥套和三爪自定心卡盘等定位元件作为中心定位方法。 ① V 形块当 V 形块的定位面较长时，V 形块的用两个销钉，两个螺钉固定在夹具体上，可限制工件四个自由度；当定位面较短时。则只能限制工件两个自由度。若固定 V 形块与活动 V 形块组合一起对工件定位，则可以限制三个自由度。根据加工需要选择。 V 形块既能用于精定位，也能用于粗定位，能用于工件是完整的圆柱面，也能用于工件是局部圆柱面的定位。它具有对中性好的特点，是用得较广的定位元件。V 形块的 V 形面上可采用硬质合金的镶块来延长 V 形块的使用寿命。 ② 半圆套如图 1-29 所示，定位由下半圆套的 A 面承担，类似于 V 形块定位，但它比 V 形块定位的稳固性好，而定位精度则取决于工件定位面的精度。一般用于大型轴类零件的精基准定位。上半圆套起夹紧工件作用，为了能有效定位及夹紧工件，一般半圆套的最小内径为工件定位面的最大直径。图 1-29 半圆套图 1-30 定位套（a）短定位套；（b）长定位套 ③ 定位套图 1-30 所示为定位套定位。当定位套与工件外圆接触部分较短时，往往可以使工件端面同时定位，限制工件的五个自由度。其中工件端面为主要定位面，限制 zxy 三个自由度；短圆柱定位套限制 xy(移动)两个自由度。当外圆柱与定位套接触较长时，则圆柱作为主要定位面，限制工件 xy(转)xy （移动）四个自由度，以工件端面定位又限制了 z(移动)xy（转）三个自由度，会产生过定位，必须对工件的定位基准面提出要求，才能避免工件装夹时产生变形。（3）圆孔定位工件以圆孔定位时，常用的定位元件有定位销、圆柱心轴和圆锥销。 ① 定位销分为短销和长销。短销只能限制两个移动自由度，而长销除了限制两个移动自由度外，还能限制两个转动自由度。 ② 圆柱心轴其定位有间隙配合和过盈配合两种。间隙配合拆卸方便，但定心精度不高；过盈配合定心精度高，不用另设夹紧装置，但拆卸工作不方便。 ③ 圆锥销采用圆锥销定位时，圆锥销与工件圆孔的接触线为一个圆，限制工件的三个移动自由度。（4）一面两孔定位一面两孔定位是数控铣床加工过程中最常用的定位方式之一，即以工件上的一个较大平面和平面上相距较远的两个孔组合定位。如图 1-31 所示，平面支承限制 x  、 y  和 z  三个自由度，一个圆柱销限制 x  和 y  两个自由度，另一个圆柱销限制 z  自由度。为保证工件能够顺利安装，第二个销通常采用削边结构（参考表 1-2）。削边销与孔的最小配合间隙 X min 可由下式计算： X min = D b TD Td ( + ) (1-2) 式中 b——削边销的宽度； TD ——两定位孔中心距公差；图 1-31 一面两孔定位 1-圆柱销；2-削边销；3-定位平面

数控技术及应用教案及讲稿下部分：数控加工工艺兰州交通大学机电工程学院 8 Td ——两定位销中心距公差； D——与削边销配合的孔的直径。表 1-2 削边销结构尺寸第五节定位误差在金属切削加工过程中，能否保证工件的加工精度，取决于刀具与工件之间正确的互相位置，而影响这个正确位置关系的误差因素有以下几种：（1）定位误差定位误差是指一批工件在夹具中的位置不一致而引起的误差。如定位副的制造误差而引起的位置不一致；工序基准与定位基准不重合而引起的位置不一致，都属定位误差。（2）安装误差和调整误差安装误差是指夹具在机床上安装时，引起定位元件与机床上安装夹具的装夹面之间的位置不准确而引起的误差；调整误差是指夹具上的对刀元件或导向元件与定位元件之间的位置不准确所引起的误差。（3）加工过程误差（加工方法误差）此误差是由机床运动精度和工艺系统的变形等因素而引起的误差。定位误差的分析和计算方法（1）定位误差包括基准位移误差和基准不重合误差 ① 基准位移误差定位基准相对于其理想位置的最大变动量，称为基准位移误差，用 Y 表示。例如图 1-32（a）所示键槽，工件内孔与定位心轴的尺寸分别为 D +TD 0 、 0 Td d − ，工序尺寸Ａ时由于工件与刀具的相对位置决定的。Ｏ是心轴轴心， O1 、O2 是工件内孔的中心.工件以内孔在圆柱心轴上定位，符合定位重合原则，因而不存在基准不重合误差。但由于心轴和工件内孔都存在着制造误差，使定位基准在工序尺寸Ａ方向有一个变化范围，制造工序尺寸Ａ的尺寸误差，这个误差就是基准位移误差，其大小为定位基准的最大变动范围。当心轴水平放置时，工件在自重作用下与心轴固定单边接触[见图 1-32（b）]，此时基准位移误差为： 2 2 2 2 max min min max max min D d Y D d D d T T A A = + − − −  = − = （1-3）式中 Amax—最大工序尺寸； Amin —最小工序尺寸； TD —工件内孔直径公差； Td —心轴直径公差

数控技术及应用教案及讲稿下部分：数控加工工艺当心抽垂直放置时，工件与心箱任盒边接触见图2（心）]，此时基准位移误差为： A= -dan=Tp+Ts+Xm (1-4) 式中一定位孔与定位心轴间的最小配合间隙。基准不重合误差差是美震轻塞餐德联製期美 (1-5) (2) 计算定位误差时，现分别计算出基准不重合误差△。和基准位移误差4，然后根据具体情况按下述方法进行合成得到定位误差△。 B 、L+aL 图1-33基准不重合误差实例 ①当工序基准不在定位面上时，△。=A,+△。： ②当工序基准在定位面上时，4=小，±△。当基准位移和基准不重合引起的加工尺寸变化方向相说明的是基准重当定位基淮与工序 40:当基准无变 ,4,=0。定6 告况下都存在，批零件的条件下。工件平面定基准位平面时，其定位误差主要是由基准不重合误差引起的一般不计算基准位移误差，这是因为平面定位时的基准位移误差主要是有平面度引起的，该误差很小可忽略不 ②工件以圆孔定位工件以圆孔表面为定位基准时的定位误差，与工件圆孔的制造精度、定位元件的放置形式、工件圆孔与定位元件的配合性质和工序基准与定位基准是否重合等因素密切相关。例如图1-32所示铣槽工序，存在基准位移误差。但如果采用弹性可涨心轴为定位元件，则定位元件与定位基准之间无相对位移，此时基准定位误差△，=0。 ③工件以外圆在V形块上定位时的定位误差铣削如图1-34(a)所示轴的键槽时，工件以外圆柱面在V形块上定位[见图1-34(b)],定位基准是工件外圆轴心线，因工件外圆柱面直径有制造误差，导致工件在垂直方向上的基准唯一误差为： d d-Tp 4,=00=2 2. (1-6) insin2sn号下面分析图1-34(c)所示三种工序尺寸、和A,的定位误差。兰州交通大学机电工程学院 9

数控技术及应用教案及讲稿下部分：数控加工工艺兰州交通大学机电工程学院 9 图 1-32 基准位移误差实例当心轴垂直放置时，工件与心轴任意边接触[见图 1-32（c）]，此时基准位移误差为： Y = Dmax − dmin = TD +Td + X min （1-4）式中 X min —定位孔与定位心轴间的最小配合间隙。有式（1-3）、式（1-4）可以看出，基准位移误差是由定位副的制造误差造成的。 ② 基准不重合误差定位基准和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 B 表示。是 D 图面。为方便装夹，定位基准选择 1-33 所示为铣沟槽工序简图，前意工序已将各平面加工好，本工序铣槽，工序尺寸 F 面，因此定位基准与工序基准不重合。槽的位置相对于定位 B 的基准基准一定，由于工序基准相对于定位基准存在误差批工件工序尺寸是基准不重合误差B 存在基准不重合的加工误差。工序基准 L ,使得工序基准 D 相对于定位基准 D 在一定范围内变化，导致该 F 的最大位置变动量就 B 。 B =2 L (1-5) （2）定位误差的计算方法计算定位误差时，现分别计算出基准不重合误差 B 。和基准位移误差 Y ，然后根据具体情况按下述方法进行合成得到定位误差 D 。图 1-33 基准不重合误差实例 ① 当工序基准不在定位面上时， D = Y + B ； ② 当工序基准在定位面上时， D = Y  B 。当基准位移和基准不重合引起的加工尺寸变化方向相同时，取“+”；反之取“-”。需要说明的是基准位移误差和基准不重合误差并不是在任何情况下都存在，当定位基准与工序基准重合时， B =0；当基准无变动时， Y =0。定位误差只产生在用调整法加工一批零件的条件下。采用试切法加工时，不存在定位误差。 (3) 几种典型定位方式的定位误差 ① 工件以平面定位定位基准位平面时，其定位误差主要是由基准不重合误差引起的，一般不计算基准位移误差。这是因为平面定位时的基准位移误差主要是有平面度引起的，该误差很小，可忽略不计。 ② 工件以圆孔定位工件以圆孔表面为定位基准时的定位误差，与工件圆孔的制造精度、定位元件的放置形式、工件圆孔与定位元件的配合性质和工序基准与定位基准是否重合等因素密切相关。例如图 1-32 所示铣槽工序，存在基准位移误差。但如果采用弹性可涨心轴为定位元件，则定位元件与定位基准之间无相对位移，此时基准定位误差 Y =0。 ③ 工件以外圆在 V 形块上定位时的定位误差铣削如图 1-34（a）所示轴的键槽时，工件以外圆柱面在 V 形块上定位[见图 1-34（b）]，定位基准是工件外圆轴心线，因工件外圆柱面直径有制造误差，导致工件在垂直方向上的基准唯一误差为： Y = O O1 = 2 2sin 2 sin 2 2 sin 2    D D T d d T = − − (1-6) 下面分析图 1-34（c）所示三种工序尺寸 1 h 、 h2 和 3 h 的定位误差

数控技术及应用教案及讲稿下部分：数控加工工艺兰州交通大学机电工程学院 10 图 1-35 一面两孔定位转角误差图 1-34 工件以外圆在 V 形块上定位 a. 当工序尺寸为 1 h 时，工序基准与定位基准重合，故 B =0，则 D = Y = 2 2sin  TD （1-7） b. 当工序尺寸为 h2 时，工序基准是圆柱面的下母线，当定位基准不重合，工序基准相对于定位基准的最大变动量即基准不重合误差 B = 2 TD 。因工序基准在定位面上，因此定位误差 D = Y  B 。符号确定：当定位基面直径由大变小时，定位基准向下移动，使 h2 变大；当定位基面由大变小时，假设定位基准不动，则工序基准相对于定位基准向上移动，使 h2 变小。两者变动方向相反，故有            =  −  = − = −1 2 2sin 1 2 2 2 2sin   D D D D Y B T T T （1-8） c. 当工序尺寸为 3 h 时，同理可以求出定位误差为：            =  +  = + = +1 2 2sin 1 2 2 2 2sin   D D D D Y B T T T （1-9） ④ 工件以一面两空定位时的定位误差一面两孔定位时，定位误差主要是基准位移误差的计算，这时定位基准是两孔中心的连线，限位基准是两销中心的连线。基准位移误差有移动和转动两种可能，分述如下。 a. 移动的基准位移误差一般取决于第一定位副的最大配合间隙，可按定位销垂直放置时计算，即 Y = X1max = TD1 +Td1 + X1min （1-10）式中 X1max — 圆柱销与定位孔的最大配合间隙； TD1 —与圆柱销配合的定位孔的直径公差； Td1 —圆柱销的直径公差； X1min —圆柱销与定位孔的最小配合间隙。 b. 转动的基准位移误差（转角误差）如图 1-35 所示，转角误差取决于两定位孔与定位销的最大配合间隙 X1max 和 X2max 、中心距 L 及工件的偏转方向。当两孔同侧偏转时[见图 1-35（a）]，其单边转角误差： L X X 2 arctan 2max − 1max  = （1-11）当两孔异侧偏转时[见图 1-35（b）]，其单边转角误差为： L X X 2 arctan 1max + 2max  = （1-12）