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V型塊是機(jī)床夾具中常用的定位元件之一，用V型塊定位時(shí)，其定位基準(zhǔn)是什么，目前尚有分歧?！稒C(jī)械工程師》1996年*3期、1998年*1期均有文章論及此事，但是觀點(diǎn)各異。前者認(rèn)為V型塊的定位基準(zhǔn)就是V型塊與工件的接觸母線(下稱母線論)，后者則認(rèn)為應(yīng)以其工件的回轉(zhuǎn)中心線作為定位基準(zhǔn)收稿日期1998.05.07(下稱中心論)。筆者經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期教學(xué)研究，認(rèn)為前述兩種觀點(diǎn)均有不妥之處，現(xiàn)提出自己對(duì)此問(wèn)題的新見(jiàn)解，與同仁商榷。
1 V型塊的定位基準(zhǔn)的確定
V型塊是一種比較特殊的定位元件。它雖然是一個(gè)單獨(dú)定位元件，但它的定位基面的結(jié)構(gòu)要素卻不是單一的，有兩個(gè)定位平面，從某種意義上來(lái)講這種形式的定位可看作是兩個(gè)平面的組合定位。因此，它的定位基準(zhǔn)的確定就不能象分析單一定位基面那樣簡(jiǎn)單。
大多數(shù)定位元件的定位基準(zhǔn)都是定位基面本身或者是由其形成的點(diǎn)、面、線，如單一平面、球心、孔和軸的中心線等。根據(jù)這個(gè)道理，筆者認(rèn)為，V型塊的定位基準(zhǔn)應(yīng)有兩個(gè)，其一是兩定位平面的交線，另一個(gè)是由兩平面形成的對(duì)稱中心面，交線作為垂直方向的定位基準(zhǔn)；對(duì)稱中心面作為水平方向的定位基準(zhǔn)。
按照傳統(tǒng)(中心論)的理論，V型塊的定位基準(zhǔn)應(yīng)是檢驗(yàn)心軸的中心高，即檢驗(yàn)心軸在V型塊上放置時(shí)的中心線，實(shí)際上這條中心線在V型塊中的位置是不確切的，它會(huì)因檢驗(yàn)心軸直徑誤差大小而變化，因此，在對(duì)刀誤差中往往會(huì)引入這條中心線的位置誤差。若以V型塊定位平面與工件外圓接觸母線(母線論)為定位基準(zhǔn)，由于有兩個(gè)定位基面的共同定位作用，才使工件實(shí)現(xiàn)正確定位，那么應(yīng)以那個(gè)面的母線作基準(zhǔn)呢？看來(lái)這種方法具有不確切的問(wèn)題，這種觀點(diǎn)不但使定位誤差的公式推導(dǎo)過(guò)程繁瑣、復(fù)雜，而且公式含義不清。
由于V型塊是兩個(gè)平面的組合定位，不能用分析單一表面的定位元件的定位基準(zhǔn)方法來(lái)分析其定位基準(zhǔn)。例如，工件以一面兩孔定位是常用定位元件為一面兩銷，兩銷的中心連線常作為工作的垂直連心線方向的位置要求的定位基準(zhǔn)，并不是以某一銷中心線或外圓面作其定位基準(zhǔn)的。
2 定位誤差的計(jì)算
定位誤差的計(jì)算常用的有合成法和極限位置法兩種方式，筆者曾用函數(shù)法推導(dǎo)定位誤差公式，方法比較簡(jiǎn)便實(shí)用。極限位置法和函數(shù)法在計(jì)算組合定位誤差時(shí)，有著明顯的優(yōu)越性。
圖1 工件工序圖 圖2 工件在V型塊上定位
這里仍以圓柱體工件上銑鍵槽為例說(shuō)明定位誤差公式的推導(dǎo)(僅以豎直方向尺寸要求為例)。見(jiàn)圖1工件工序圖，鍵槽深度尺寸可分別以B1、B2、B3三種方式標(biāo)注，圓柱體直徑設(shè)為d0dd。圖2為工件在V型塊上定位的情況，M為定位基準(zhǔn)，o為圓柱體中心。其定位誤差dB1、dB2、dB3計(jì)算如下：
- 用極限位置法對(duì)B1尺寸而言，其工序基準(zhǔn)為A,定位基準(zhǔn)為M,因此，其誤差即為AM尺寸的變化量，而
AM=OM-OA={d/[2sin(a/2)]-(d/2)}所以
| dB1=dd/2[1/sin(a/2)-1]
| (1) |
- 式中α為V型塊角度。
- 對(duì)B2尺寸的工序基準(zhǔn)為o,定位基準(zhǔn)為M,故
OM=d/[2sin(a/2)]
- B3尺寸的工序基準(zhǔn)為C,定位基準(zhǔn)為M,故
CM=OM+OC=(a/2)[1/sin(a/2)+1]
- 則
| dB3=(a/2)[1/sin(a/2)+1]
| (3) |
- 用函數(shù)法
- 這種方法就是先要建立要求保證尺寸的函數(shù)式，然后進(jìn)行微分，算出加工誤差，其中的一部分為定位誤差。
- 用此方法時(shí)先要確定對(duì)刀尺寸，傳統(tǒng)中心論者以工件的定位基準(zhǔn)至刀塊對(duì)刀表面的尺寸作為對(duì)刀尺寸，如前所述，這種方法由于中心線位置受檢驗(yàn)心軸直徑誤差的影響而不確定，使其失之精確，而兩平面交線是一確定的，故以其對(duì)D塊對(duì)刀表面的尺寸對(duì)刀可免除檢驗(yàn)心軸精度的影響。這樣我們就可以建立B1、B2、B3的函數(shù)式如下:
B1=BM-(OM-OA)=h-{d/[2sin(a/2)]-d/2}
B2=BM-OM=h-d/[2sin(a/2)]
B3=OM+OC-BM={d/[2sin(a/2)]+d/2}-h
- 式中h為調(diào)整（對(duì)刀）尺寸，這些函數(shù)式說(shuō)明在不考慮其他因素影響的條件下，深度尺寸是對(duì)刀尺寸、工作直徑、V型塊角度的函數(shù)。我們假定調(diào)整誤差為0,V型塊角度**精度，那么鍵槽深度就只受工件直徑大小的影響，微分后，即可方便地得出(1)、(2)、(3)式。
3 結(jié)論
綜合上述分析，筆者認(rèn)為V型塊的定位基準(zhǔn)選擇兩平面交線和對(duì)稱中心面比較合理，它既可避免使用檢驗(yàn)心軸和避**驗(yàn)心軸的直徑誤差對(duì)加工誤差的影響，又可方便地進(jìn)行定位誤差的分析計(jì)算，為進(jìn)一步應(yīng)用函數(shù)法對(duì)夾具進(jìn)行加工精度分析打下基礎(chǔ)。 |