机床夹具定位误差计算秘籍
谈机床夹具设计中定位误差的分析与计算(精)
科技信息2010年第27期SCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION 《机械制造技术》这门课是机械类专业中的一门实践性很强的专业课程，在学习本课程之前既要掌握基本的专业理论知识，又要掌握基本的加工技能，具有较为丰富的感性认识。
在本书（由陈根琴、宋志良主编的21世纪高等院校应用型规划教材）中，本章节内容过于简单抽象，对于培养目标是高级技工的学生来说，课后习题学生总感到无从下手，故本人根据学生知识现状结合有关教学资料，从典型定位方式及定位元件入手，分别讲解定位误差的分析和计算，把最常见的误差分析讲透彻，由易及难，加上适当的例题讲解，使学生触类旁通，增强学生学习信心，从而达到教学目的。
1复习之前的两个重要概念：定位基准及工序基准定位基准：是指零件在加工过程中，用于确定零件在机床上或夹具上的位置的基准，可以是点/线/面；工序基准：是指用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。
和本道工序尺寸有关。
2讲清常用的三类典型定位方式的定位元件2．1工件以平面定位：常用支承钉或支承板作为定位元件；2．2工件以外圆柱表面定位：最常用的是V 型块；2．3工件以内孔定位：常用的是心轴或销轴。
3一般认为如果工件定位误差不超过工件加工尺寸公差值的1/3，则该定位方案能满足本工序加工精度的要求3．1定位误差（ΔD ）及其产生的原因：定位误差是由于工件在夹具上或在机床上的定位不准确而引起的加工误差，换句话说，在对一批工件进行加工时，所引起工序尺寸的极限变动量（即工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量）就是定位误差。
用符号ΔD 表示。
如图1所示，在轴上铣键槽，要保证尺寸H 。
若采用的定位元件为V 型块，键槽铣刀按尺寸H 调整好位置，由于工件外圆直径有公差，使工件中心位置发生变化，造成加工尺寸H 发生变化（若不考虑加工过程中产生的其他加工误差）。
此变化量（加工误差）是由于工件的定位而引起的，故称为定位误差。
机床夹具设计中工件定位误差的分析及其数值计算
机床夹具设计中工件定位误差的分析及其数值计算工件在夹具中的定位, 对保证本道工序尺寸的加工精度起着至关重要的作用, 正确的工件定位是保证得到我们所需要的加工表面的前提, 这也是工件在定位过程中要解决的第一个问题———位规律问题。
但是再精密的加工方法和手段都不可避免地使被加工对象产生加工误差。
对于夹具中的被定位工件和定位元件同样如此, 它们也存在着或大或小的加工误差, 加上元件在夹具中的定位基准的选取不同, 这些因素的客观存在都会使同一基本尺寸的各个工件在夹具中的几何位置有所变化, 从而造成本道工序的加工误差,这就是工件在定位时要解决的第二个问题———定位误差问题。
由此可以看出, 工件在夹具中的定位问题。
是夹具设计过程中要解决的首要问题, 下面就定位误差的产生及定位误差的计算方法, 需要强调的是: 分析定位误差的前提是用夹具安装法安装工件, 保证被加工表面之间的位置精度, 用调整法保证被加工面的尺寸精度。
1 相关文献对定位误差的阐述111 定位误差的定义相关文献对定位误差定义有下面几种叙述: 其一: 一批工件由于在夹具中定位而使得工序基准在沿工序尺寸方向上产生的最大位移。
其二: 用夹具装夹加工一批工件时, 由于定位不准确引起该批工件某加工参数的误差。
其三: 因定位引起的工序尺寸误差。
其四: 工件加工尺寸方向上设计基准的最大变动量。
其五: 由于定位不准而造成某一工序在工序尺寸或定位要求方面的加工误差。
其六: 工件在夹具中定位不准确引起的加工误差为定位误差等等。
各文献所述定义的一致点是定位误差的方向都是在工序方向上, 区别是产生最大位移量的主体是工序基准还是定位基准。
112 定位误差的计算由于对定位误差的定义各文献的叙述有所区别,导致在对定位误差进行计算时其结果也不相同。
在工图1 心轴水平放置件采用内孔定位, 定位元件采用心轴, 工件和定位元件的配合关系采用间隙配合时所产生的定位误差区别最大。
对于其中的基准不重合误差观点一致, 不同之处是基准位移误差。
机床夹具设计中的定位误差计算探讨
机床夹具设计中的定位误差计算探讨【摘要】本文主要探讨了机床夹具设计中的定位误差计算问题。
在引言部分介绍了研究背景和研究目的。
接着在正文部分分别阐述了机床夹具设计原理、定位误差的定义与分类、定位误差计算方法、影响定位误差的因素以及定位误差的优化措施。
通过对这些内容的详细讨论，为解决定位误差提供了理论支持和实践指导。
最后在结论部分对定位误差计算进行总结，并提出了未来研究方向建议。
本文对机床夹具设计中的定位误差问题进行了深入的探讨，对相关领域的研究和实践具有一定的指导意义。
【关键词】机床夹具设计、定位误差、计算方法、优化措施、影响因素、研究背景、研究目的、定位误差分类、定位误差优化、未来研究方向建议。
1. 引言1.1 研究背景机床夹具设计中的定位误差是影响加工精度和效率的重要因素。
随着现代制造技术的不断发展，对产品精度和质量的要求也越来越高，因此对定位误差的控制变得尤为重要。
定位误差的大小直接影响着工件的加工精度，甚至会导致工件的废品率增加。
目前，关于机床夹具设计中定位误差的研究还有待加强。
目前的研究大多集中在定位误差的计算方法和影响因素的分析上，但对于定位误差的优化措施和实际应用还有待进一步探讨。
有必要对机床夹具设计中的定位误差进行深入的研究和探讨，以提高加工精度和效率，满足市场对产品的需求。
1.2 研究目的机床夹具是机械加工中不可或缺的装卸工具，其设计质量直接影响加工精度和效率。
在机床夹具设计中，定位误差是一个重要的指标，它反映了工件加工中的位置偏差程度。
本研究旨在探讨机床夹具设计中的定位误差计算方法，帮助优化夹具设计，提高加工精度和效率。
通过深入研究定位误差的定义、分类和计算方法，可以更好地了解定位误差的产生机理，找出影响定位误差的因素，并提出相应的优化措施。
本研究还将总结定位误差计算的相关经验，为未来的研究提供参考。
通过这些研究目标的实现，可以推动机床夹具设计领域的进步，为工件加工提供更为精准、高效的解决方案。
机床夹具设计方案中工件定位误差的分析及其数值计算
机床夹具设计中工件定位误差的分析及其数值计算工件在夹具中的定位, 对保证本道工序尺寸的加工精度起着至关重要的作用, 正确的工件定位是保证得到我们所需要的加工表面的前提, 这也是工件在定位过程中要解决的第一个问题———位规律问题。
但是再精密的加工方法和手段都不可避免地使被加工对象产生加工误差。
对于夹具中的被定位工件和定位元件同样如此, 它们也存在着或大或小的加工误差, 加上元件在夹具中的定位基准的选取不同, 这些因素的客观存在都会使同一基本尺寸的各个工件在夹具中的几何位置有所变化, 从而造成本道工序的加工误差,这就是工件在定位时要解决的第二个问题———定位误差问题。
由此可以看出, 工件在夹具中的定位问题。
是夹具设计过程中要解决的首要问题, 下面就定位误差的产生及定位误差的计算方法, 需要强调的是: 分析定位误差的前提是用夹具安装法安装工件, 保证被加工表面之间的位置精度, 用调整法保证被加工面的尺寸精度。
1相关文献对定位误差的阐述111定位误差的定义相关文献对定位误差定义有下面几种叙述: 其一: 一批工件由于在夹具中定位而使得工序基准在沿工序尺寸方向上产生的最大位移。
其二: 用夹具装夹加工一批工件时, 由于定位不准确引起该批工件某加工参数的误差。
其三: 因定位引起的工序尺寸误差。
其四: 工件加工尺寸方向上设计基准的最大变动量。
其五: 由于定位不准而造成某一工序在工序尺寸或定位要求方面的加工误差。
其六: 工件在夹具中定位不准确引起的加工误差为定位误差等等。
各文献所述定义的一致点是定位误差的方向都是在工序方向上, 区别是产生最大位移量的主体是工序基准还是定位基准。
112定位误差的计算由于对定位误差的定义各文献的叙述有所区别,导致在对定位误差进行计算时其结果也不相同。
在工图1心轴水平放置件采用内孔定位, 定位元件采用心轴, 工件和定位元件的配合关系采用间隙配合时所产生的定位误差区别最大。
对于其中的基准不重合误差观点一致, 不同之处是基准位移误差。
机床夹具设计中的定位误差计算探讨
机床夹具设计中的定位误差计算探讨机床夹具设计中的定位误差计算是很重要的一部分，它直接关系到机床夹具的定位精度，而定位精度是机床加工精度的重要保证。
本文主要探讨机床夹具设计中的定位误差计算方法以及需要注意的问题。
一、定位误差的概念机床夹具设计中的定位误差是指工件在夹具上的位置与加工中心的目标位置之间的偏差。
定位误差可通过设定夹具与工件之间的定位元件来控制，如销、支撑、膜和方块等。
定位元件的瑕疵或者设计不当均可能导致定位误差，而粗糙的表面质量和工件偏心也可能影响定位误差。
二、定位误差的影响因素1.夹具本身精度2.定位元件精度、数量、布局及间距3.工件的材质、形状、大小、质量、表面质量及偏心4.加工工艺及机床本身精度5.温度、湿度、振动等环境因素以上因素均可能影响到定位精度的准确性。
三、定位误差的计算方法定位误差计算的具体方法多种多样，如点法、线法、平面法、三维法等。
在夹具设计中，通常采用平面法和三维法。
1.平面法平面法一般适用于平面工件的定位。
将被加工工件放置于夹具滑台上，用形位公差的约束条件来描述工件尺寸和形状，然后再进行夹具的设计。
平面法通过平移运动来实现定位，因此可用简单的平移矢量描述定位误差。
2.三维法三维法适用于复杂形状的工件定位。
在三维法中，工件与夹具的定位用拓扑和几何关系来描述，包括互相咬合、嵌合和支撑等。
这种方法可以准确地描述定位误差的大小和方向以及工件在夹具上的位置和姿态。
四、注意事项1.定位误差的计算需要考虑夹具和工件的尺寸和形状等具体参数，因此在进行计算前需要对夹具和工件进行精确的测量。
2.对于复杂工件的定位误差计算，应考虑工件在夹具上的不同姿态，而不仅局限于单一的平面。
3.定位误差计算结果要进行可靠性分析，以确保夹具定位误差在一定范围内。
如果定位误差过大，则需要重新设计夹具。
4.实际加工中定位误差还受到环境因素的影响，因此在实际操作时应注意环境的温度、湿度和振动等因素。
总之，在机床夹具设计中，定位误差的计算和控制是重要一环，它直接影响到机床加工精度和产品质量。
工件在夹具中的加工误差及夹具误差估算
机械制造技术
一般来说，用试切法加工工件时，不会引起 定位误差，但是用调整法加工工件时，则会引起 定位误差。
（1）定位误差的产生原因
工件在夹具中定位时，造成定位误差的原因 有两个：基准不重合误差和基准位移误差。
① 基准不重合误差 基准不重合误差是指由于工件的工序基准和定位
基准不重合而造成的加工误差，用ΔB表示。
在下图（a）所示工件上铣缺口，加工尺寸为 A和B。下图（b）所示为加工示意图，加工尺寸A 的工序基准是F面，定位基准是E面，两者不重合。 刀具相对于夹具的对刀尺寸C，在加工过程中是 不变的。由于一批工件中尺寸S的公差δS 使F面（工序基 准）的位置在一定 范围内变动，从而 使加工尺寸A产生 误差，这个误差就 是基准不重合误差。
使得工件内孔轴线和芯轴轴线不重合，导致加工
尺寸A产生误差，这个误差就是基准位移误差。
基准位移误差为：
Y
O1O2
Amax Amin imax imin
Dmax dmin 2
Dmin dmax 2
D d
2
i
当定位基准的变动方向与加工尺寸方向相同时，
基准位移误差等于定位基准的变动范围，即
机械制造技术
工件在夹具中的加工误差及夹 具误差估算
一、工件在夹具中的加工误差
工件在夹具中的加工误差一般由定位误差ΔD、 夹紧误差ΔJ和夹具装配与安装误差ΔP组成。
1．定位误差ΔD
定位误差ΔD是指由于工件在夹具上的定位不准确 而引起的加工误差。为了保证加工精度，一般限定定 位误差不超过工件加工误差的1/3。
Y i 当定位基准的变动方向与加工尺寸方向不同，其
夹角为α时，基准位移误差为：
Y i cos
机床夹具设计中的定位误差计算探讨
机床夹具设计中的定位误差计算探讨机床夹具设计中的定位误差计算是评价夹具定位精度的重要方法之一，对于提高夹具定位精度和确保加工质量具有重要意义。
本文对机床夹具设计中的定位误差计算进行探讨。
机床夹具的定位误差主要包括绝对定位误差和相对定位误差两个方面。
绝对定位误差是指夹具工作部位与参考点之间的误差，而相对定位误差是指夹具工作部位之间的相对位置误差。
绝对定位误差的计算一般可以通过以下两种方法进行：1. 利用精确测量方法：在夹具工作部位与参考点之间进行精确测量，得到实际的定位误差。
这种方法一般适用于小型夹具或者相对简单的夹具，但对于复杂的大型夹具，由于夹具体积较大，无法直接进行测量，因此需要借助其他的计算方法。
2. 利用数值仿真方法：通过计算机建立夹具的数值模型，并进行仿真计算，得到夹具的定位误差。
这种方法可以较为准确地计算夹具的定位误差，但需要提前对夹具进行较为精确的建模和仿真计算。
1. 几何定位分析法：根据夹具的设计图纸和工艺要求，进行几何定位分析，通过几何关系计算夹具工作部位之间的相对定位误差。
2. 动力学分析法：根据夹具设计中涉及的运动学和动力学原理，进行动力学分析，并计算夹具工作部位之间的相对定位误差。
这种方法适用于涉及复杂运动的夹具定位误差计算。
在机床夹具设计中，除了定位误差的计算，还需要对夹具进行优化设计，进一步提高夹具的定位精度。
一般来说，可以从以下几个方面进行夹具设计的优化：1. 结构优化：通过优化夹具的结构，减少夹具的变形和刚度缺陷，提高夹具的定位精度。
2. 定位系统优化：通过优化夹具的定位系统，如采用更加精确的定位元件和定位装置，提高夹具的定位精度。
4. 装夹力优化：通过优化夹具的装夹力，减少在加工过程中由于装夹力引起的夹具定位误差。
定位误差的分析与计算
△基＝Δicosα
17
2．定位误差的计算
定位误差的常用计算方法是合成法。 定位误差应是基准不重合误差与基准位移 误差的合成。 计算时，可先算出基准不重合误差和基准 位移误差，然后将两者合成。
定位基准不变，定位基面直径同样变化，分析设 计基准的变动方向。
△基（或定位基准）与△不（或工序基准）的变动 方向相同时，取“＋”号；变动方向相反时，取 “一”号。
20
定位误差计算的两种方法：
1.基准不重合误差的方向和定位副制造不准确误差的 方向可能不相同，定位误差取为基准不重合误差和 定位副制造不准确误差的矢量和。
15
基准位移误差的示例说明
一批工件定位基准的最大变动量应为 ∆ = =OO -OO = i AmYaxAm TDi2nTd即轴 1 公2差 2孔D 公 m 2 差 ad xm inD m 2 in dma x T D 2T d
16
若定位基准与限位基准的最大变动量为Δi。 定位基准的变动方向与设计尺寸方向相同时：
本例中∆定1 ＞ ∆定2 ＞ ∆定具加工时的误差计算不等式:
工件 夹具 加工
减少与夹具有关的各项误差是设计夹具时必须认 真考虑的问题之一。 制订夹具公差时，应保证夹具的定位、制造和调 整误差的总和不超过零件公差的1/3。
28
3．常见定位方式定位误差的计算
⑴工件以平面定位
2.按最不利情况，确定一批工件设计基准的两个极限 位置，再根据几何关系求出此二位置的距离，并将 其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位误差。
21
举例：
H3 H2
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B 加工位置
定位基准 工序基准
以上母线A做定位基准(以心轴上母线A调刀基准)。 Δjw=dAB=0， Δjb=dAO=dD/2=δD/2。
8
表4-X 常见定位方式的定位误差
加工位置
AC B
Δjw=0 Δjb= 定位基准
工序基准：A、B、C
������������−������ ������������
定位误差无关？
计算：定位误差。
13
H
微分解法： Δjw=d(AC)=0，
加工位置
C
定位基准 A
O1 Oh
Oc
E
Δjb= d(AF)=d(AE)+d(EF) =δD+EFmax─EFmin
F 工序基准
=δD+(dmax/2─Dmin/2+t+Δx)─(dmin/2─Dmax/2+Δx) =δD/2+δd/2+t
工序基准与定位基准之间的距离Ljb。
2
四、确定3个误差： 1、基准位置误差Δjw =刀距离Ljw的最大变动量Ljwmax─Ljwmin； 2、基准不重合误差Δjb =序定距离Ljb的最大变动量Ljbmax─Ljbmin； (若Ljb=0，则Δjb=0) 3、定位误差Δdw=Δjw+Δjb，并判断变动方向。
径公差δd，同轴度公差Δt。心轴
直径公差δd1，水平放置，工件 孔与心轴始终在上母线A单边接
触，最小间隙为Δx。
工件以上母线A做定位基准，
H
套 在 心 轴 O1 上 ， 铣 上 平 面 ， 以 心轴上母线A为调刀基准，工序
基准为外圆柱下母线。
C
试分析：在δD、δd、δd1、Δt、Δ五项中，哪些属 于基准不重合误差，哪些属于基准位置误差，哪些与
加工位置 定位基准
9
Δjw=������������������
������ �����������������������
；
A：Δjb=0， B、C ：Δjb=干������������������
9
Ljb Ljw
加工位置 定位基准
工序基准
Δjw=������������������
������ �����������������������
加工位置 外圆柱面
工件定位基准=工序基准=轴线，Δjb=0； 同轴度误差 = Δjw=d(D+d)+X=TD+Td+X。
6
加工位置
工件定位基准 工序基准
工件以其圆心O做定位基准，(以心轴上中心O1做调刀 基准)。 工件定位基准=工序基准=轴线，Δjb=0； Δjw=d(H)=Hmax─Hmin=TD+Td+X =OO1max─OO1min=ΔD/2+Δd/2=(δD+δd)/2
定位误差分析计算秘籍
哈尔滨工业大学（威海）机械系
贾宝贤
1
一、看2图：
1、工序图
2、工件在夹具中的定位图
二、找3个位置：
1、工序基准位置
2、工件定位基准位置
3、刀具加工位置
三、标出2个距离：
1、定刀距离：在工序尺寸方向上，标出工件定位
基准与刀具加工位置之间的距离Ljw；
2、序定距离：在工序尺寸方向上，标出工件本身
3
示例1：铣阶梯面
Ljw Ljw
加工位置
Ljw=A
工件定位基准
工序基准
Δjw=工件底面平面度误差
Δjb=jb=0
工序基准
加工位置
Ljw=B
4
Ljw
示例1：铣阶梯面
工序基准 加工位置
工件定位基准 Δjw=工件底面平面度误差 Δjb=dA=TA
5
表4-X 常见定位方式的定位误差
14
；Δjb=─
������������ ������
Δdw=Δjw+Δjb=������������������
������ �����������������������
─������
=0.05
������ ─������
������������������������������°
=0.021
对称度定位误差=0 10
加工位置
定位基准 细轴中心
∆jw=������������������
������
������ �����������������������
； ∆jb=Td2/2+t
Δdw=Δjw+Δjb=������.������������������ ∗ ������������������������������������°+������.������������������������+0.02
=0.005*1.4142+0.022+0.02=0.0491
对称度定位误差=0
Ljb
Ljw
工序基准 粗轴下母线
11
HT
加工位置
定位基准
工序基准
Δjw=dT=0，Δjb=dH=Hmax─Hmin=①+②+③， Δdw=Δjw+Δjb=①+②+③=0.04+0.05+0.03=0.12
12
工 件 孔 径 公 差 δD ， 外 圆 柱 直