工件定位误差的分析与计算方法

定位误差(Locating Error)是指工件定位时所造成的加工表面相对其工序基准的位置误差，以ΔDW表示。在加工时，夹具相对刀具及切削成形运动的位置经调定后不再变动，因此可以认为加工面的位置是固定的，那么，加工面对其工序基准的位置误差必然是工序基准的位置变动所引起的，所以定位误差实质上就是工件定位时，工序基准位置在工序尺寸方向或沿加工要求方向上的最大位置变动量。

2.2.3.1　定位误差产生的原因

1.由基准不重合误差引起的定位误差

工件定位时，由于工件的工序基准与定位基准不重合，则同批工件的工序基准位置相对定位基准的最大变动量，称为基准不重合误差，以ΔBC表示。如图2-20所示工件，加工通槽时，按尺寸B进行调刀，其工序基准为D面，而定位基准为F面，两者不重合，必然产生定位误差，使工序基准D面的位置在定位尺寸L的公差范围内变动，即ΔBC=2ΔL。

图2-20　基准不重合引起的定位误差

2.由基准位置误差引起的定位误差

工件定位时，由于定位副(工件的定位基面与定位元件的工作表面)的制造误差引起定位基准相对位置的最大变动量，称为基准位置误差，以ΔJW表示。如图2-23所示工件，在其轴端钻孔，工序基准为工件定位外圆的几何中心，基准重合，ΔBC=0，但由于外圆在V形块上定位时，因外圆尺寸的公差，将引起工序基准在O与O1之间变动，其最大变动量即为基准位置误差。

工件定位时所产生的定位误差，由上述两项误差所组成，即

定位误差是在按调整法加工一批工件时才有可能产生，如果按逐件试切法加工工件，则不会产生定位误差。

2.2.3.2　定位误差的分析与计算

工件定位时一定要保证定位精度，也就是要控制定位时可能产生的误差，以满足加工要求，为此应掌握定位误差的具体分析与计算方法。

1.工件以平面定位

工件以平面作为主要定位基面，当定位基面为精基准时，夹具上定位元件的工作面又处于同一平面上，则两者接触良好，同批工件定位基准的位置能基本保持一致，不会产生基准位置误差;当定位基面为粗基准时，由于被加工表面对此平面的精度未作严格要求，即使有严格要求，必然要由后续精加工工序满足，为此不必考虑基准位置误差。

因此工件以平面定位时，主要考虑基准不重合误差。

2.工件以内孔定位

工件以内孔定位，基准孔与定位元件表面一般采用间隙配合，将产生基准位置误差，其值可按两种情况进行分析:

(1)基准孔与心轴(或定位销)任意接触。

当定位元件在夹具中为垂直放置，工件基准孔与定位元件可以在任意方向接触时，由于定位副间存在径向间隙，必然产生基准位置误差，如图2-21所示，其定位误差值为定位副间的最大间隙值。

图2-21　用间隙配合心轴定位时的基准位置误差

式中:Dmax——工件定位基准孔的最大直径;

dmin——定位元件的最小直径;

TD——工件定位基准孔的直径公差;

Td——定位元件的直径公差;

Xmin——基准孔与定位元件间的最小配合间隙。

(2)基准孔与心轴(或定位销)固定边接触。

当定位元件在夹具中为水平放置时，因为工件自重的影响或受夹紧力的作用，工件定位基准孔将与定位元件的固定边接触，定位副之间只存在单边间隙，其定位误差值为定位副间最大间隙值的一半。(www.xing528.com)

3.工件以外圆在V形块上定位

如图2-22所示，工件以外圆在V形块上定位进行钻孔，加工孔的位置尺寸的标准假设有三种，其相应的工序尺寸分别为A，B，C。因工件定位外圆的尺寸公差，将引起几何中心O发生变化，当工件外圆为最大尺寸时，其中心处于最高位置O1，当工件外圆为最小尺寸时，其中心处于最低位置O2，相应地外圆上母线D2下降至D3，下母线E2下降至E3，其变动量即为基准位置误差ΔJW。

式中:Td——工件外圆尺寸的公差;

α——V形块的夹角。

图2-22　在V形块上定位的定位误差分析

(1)对于工序尺寸A。

其工序基准为工件定位外圆的中心O，与定位基准重合，ΔBC=0，此时

图2-23　两孔定位计算实例

(2)对于工序尺寸B。

其工序基准为工件定位外圆的上母线，与定位基准不重合，Δ和Δ同时存在，且两者方向相同，Δ= ，此时

(3)对于工序尺寸C。

其工序基准为工件定位外圆的下母线，与定位基准不重合，ΔBC与ΔJW同时存在，但两者方向相反，此时

综合上述三种情况，在Td与α相同时，ΔDWC＜ΔDWA＜ΔDWB，也就是说，加工表面的工序基准是工件定位外圆的下母线时，在V形块上定位进行加工最为有利。

应用举例

如图2-23所示零件以一面两孔定位，其中一孔用圆销，直径尺寸为φ12mm，一孔用菱形销，直径尺寸为φ12mm，两孔的直径尺寸为φ12mm，其中心距为80±0.04mm，两定位销为垂直放置，试计算工件定位时所产生的最大转角误差。

解:工件以一面两孔定位，两定位销虽然为垂直放置，但因为是计算定位时所产生的转角误差值，当工件上的两孔与两定位销为反方向接触时，其产生的转角误差为最大，因此计算误差时只需考虑一个方向即可。根据式(2-3):

对圆销孔

对菱销孔

因为tanΔθ=(ΔDW1+ΔDW2)/L

所以Δθmax=tan－1=tan－1(0.057/80.04)=2'27″

故此工序工件定位时所产生的最大转角误差为2'27″。