夾具加工的誤差綜合分析和誤差分配

摘要：在機械加工的成組和批量生產中，使用各類夾具是確保加工精度、提高生產效率的重要手段。制訂機床夾縣的磨損極限是保證產品質量的必要條件。本文基于對零件加工誤差的綜合分析和誤差分配原則，討論了夾具磨損極限值的計算方法。

在機械加工過程中夾具的使用非常廣泛，它是降低工人勞動強度、擴大機床的工業范圍、保證產品質量、提高生產效率的重要手段。夾具的使用狀況如何，在某種意義上反映了生產產品質量的穩定程度。零件的加工誤差實際上是機械加工系統綜合誤差的反映，它不僅包括夾具的制造誤差，還包括機床誤差、刀具誤差、工件的定位誤差，就其誤差的組成和誤差的可控性來說，夾具的誤差就顯得較為重要。為了保證產品的加工質量，使零件的誤差控制在合理的范圍內，夾具磨損到什么程度必需進行修復或報廢，亦即研究夾具磨損的極限偏差問題及其誤差的分配就顯得十分有意義。

1機床夾具磨損極限值計算準則

(1)綜合誤差δ的計算

(2)實用綜合誤差計算公式

(3)夾具磨損極限值δ_m的確定

(4)δ磨損極限值δ_m的分配

(5)夾具磨損的調整

機械加工系統的綜合誤差是機床誤差、夾具制造誤差、刀具制造誤差、工件定位誤差的綜合反映。

a.機床誤差δ_z。車床主要包括：機床主軸徑向跳動和機床主軸端面跳動，用δ_z1表示：車床絲杠螺距綜合誤差，即螺距累積誤差和絲杠兩軸承中心線對床身導軌不等距度的綜合誤差，用δ_z2表示。δ_z1、δ_z2可查表1。鉆床主要是鉆軸工作臺垂直平行綜合誤差。立銑床主要是立銑床主軸中心對工作臺直平行綜合誤差。臥銑床主要是臥銑床的綜合誤差。插床主要是插床導軌對工作臺面不垂直誤差。

表1車夾具制造允許誤差δ_j1，車床誤差δ_z1、δ_z2

b.夾具制造誤差δ_j。夾具制造誤差由δ_j=δ_j1+δ_j2+δ_j3+δ_j4+δ_j5+δ_j6構成。其中：δ_j1為夾具制造允許誤差，對車夾具來說是彈性夾頭夾口與主軸不同軸度誤差，可查表1(表中L按(d₁+d₂)/2計算，d₁為彈性夾頭夾口直徑，d₂為主軸直徑)：δ_j2為夾具的形狀位置誤差：δ_j3為對刀裝置極限偏差：δ_j4為塞尺的極限偏差：δ_j5為夾具定位表面極限偏差：δ_j6為鉆套軸與襯套孔的綜合誤差。

c.刀具誤差δ_d。立銑床用的棒形銑刀主要是刀具的徑向擺動誤差：臥銑床用的盤狀銑刀主要是刀具的徑向跳動和端面擺動綜合誤差：鉆孔用鉆頭主要是鉆頭直徑的制造公差。

d.工件的定位誤差δ_g。

e.其它誤差δ_q。車床是指車床法蘭盤的定位軸與夾具定位孔的間隙誤差的綜合值，可查表2：銑床是指銑床法蘭盤的端面跳動和不同軸的綜合誤差。

表2其它誤差δ_q

在實際加工過程中，各項誤差可能會互相覆蓋，也不可能同時出現最大值。為了便于計算，根據加工過程實際使用的經驗，將各項誤差先算術平均，再乘修正系數k，從而得到實用的綜合誤差計算公式

δ=k(δ_z+δ_j+δ_d+δ_g+δ_q)(1)

其中：k的取值范圍一般為k=0.7～0.8。

夾具磨損極限值應根據零件技術要求的尺寸偏差和零件在夾具上加工產生的誤差而定。如果用δ₁表示零件允許的尺寸誤差，則夾具磨損極限值δ_m可用下式表達

δ_m≤δ1-δ(2)

如果夾具上數個零件的磨損都會影響加工精度時，應該把磨損極限值δ_m進行合理的分配。分配時要考慮夾具的結構要求、夾具零件的耐磨性以及夾具零件磨損對加工誤差影響的程度。設可分配總值為δ_k，夾具零件磨損分配值為δ_k1，δ_k2，δ_k3，……，δ_kn，則

δ_k=δ_k1+δ_k2+δ_k3+……+δ_kn(3)

夾具磨損可分配值δ_k應小于夾具磨損極限值δ_m。此時，精度儲備為δ_b

δ_b=δ_m-δ_k(4)

一般情況下，δ_k應滿足下式

δ_k≤0.8δ_m-0.5δ_m(5)

為了保證零件在夾具中的加工精度，計算時應滿足如下不等式

δ₁≥δ+δ_m(6)

如果式(5)不能滿足，且δ≥δ₁，應從下述三方面進行調整：

a.夾具制造誤差太大在可能的情況下減少制造誤差。

b.夾具結構不合理改變夾具的結構。

c.零件尺寸偏差過小在可能的情況下與設計和工藝人員協商加大零件的尺寸偏差。