过定位在组合夹具中的应用研究

过定位在组合夹具中的应用研究

童永华   陈昌兵   曹俊

江苏省无锡交通高等职业技术学校

【摘要】工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该严禁采用。但当过定位并不影响加工精度，反而对提高加工精度有利时，可以合理应用过定位，提高产品的位置精度。

关键词: 组合夹具、过定位、精度分析及计算。

一、前言：

某纺织机械厂主导产品为化纤高速弹力丝机、棉纺粗纱机、精纱机等。其中高速弹力丝机份额占国内市场的50%以上。由于市场的竞争激烈，原材料市场的不断攀升，使产品成本冲高，企业的生存要靠产品的不断更新。在新品的开发中，新产品的设计和制造有时需要专用夹具，制造高精度的专用夹具，经济成本较高，且生产周期长，不利于快速开发新品。通过校企联合，我们建议该厂在零件加工中要推广组合夹具运用。本文重点介绍了该公司在新产品研制期间，为降低生产成本，加快开发速度，针对产品槽筒箱体，利用组合夹具采用过定位的方式，并通过夹具精度的误差分析，改变工艺装备等几个方面来保证产品的图纸要求。

（见图一）就是针对研制产品槽筒箱体用普通镗床替代精密机床加工的一个实例。

二、针对产品及图纸的分析：

槽筒箱是高速弹上的主要部件，在一台整机上有120只槽筒箱。槽筒箱体为压铸件，总长520mm，两端有2-φ42 J6的孔，其同轴度为φ0.03mm，两孔与底面平行度为0.05mm，两孔贯穿一根槽筒轴，如槽筒箱体两端孔同轴度不能达到要求，将会直接影响纺丝的卷绕成型。由于要降低生产成本，提高生产效率。槽筒箱体2-φ42 J6的孔加工，用普通T68镗床替代精密机床加工。难度在于几个形位公差难以保证。单纯利用回转台也难以保证同轴度为0.03mm。所以我们就采用组合夹具，利用过定位方式，利用两端定位插销来消除分度盘回转的误差，提高夹具的分度精度，从而达到产品的尺寸要求。

三、组合夹具的设计组装和注意事项：

（一）选用精度统一的组合夹具元件。由于组合夹具也有制造误差，需要挑选精度数值相近的元件。这样以便给组装时的调整带来方便。用千分表在大理石的0级平板上对元件进行检测，使元件精度统一，长度和孔的精度误差一般取0.003mm以内。选用组合夹具元件有：基础板，规格480×300×60，600×360×60各一件，角铁形定位支承，规格φ26×45×90×60二件，有台阶定位支承，规格φ26×120×60×100二件，φ360×135高精度回转分度台一件，200×45×25加长条形压板二件，以及其他T形螺栓、螺母、键若干

（二）组装时的校正和特别注意的问题较多。

1．组装时要在0级平板上完成。将600×360×60基础板作为底板，高精度回转分度台紧固在基础板正中，且分度台的底部一定要嵌入十字键，用千分表将分度台平面校正，使其与平板平行度在0.01mm以内，如有超差就用垫片校正。

2．将480×300×60基础板紧固在分度台平面上，重复上面的校正方法，与平板平行度在0.01mm以内，并校正上下基础板槽的中心是否在一条直线上。

3．在600×360×60基础板两边装上两件φ26×120×60×100有台阶定位支承，不要紧固。

4．在480×300×60基础板两侧组装两件φ26×45×90×60角铁形定位支承，要注意一定要将键十字定位，并用螺钉紧固。这样是为了零件加工时，受到机床的轴向力时，不容易失去精度，保证了回转台平面与机床轴心线的平行度。

5．将两件基础板和回转台竖起90°，校正两件φ26×45×90×60角铁形定位支承φ26孔是否与基础板侧面平行。

6．校正好后，就根据两件角铁形定位支承校正两有台阶定位支承，两有台阶定位支承只需安装直键，以便在基础板槽中滑动校正，校正对上下两φ26孔的同轴度0.03mm，并紧固有台阶定位支承。

7．加工长短各一根定位芯轴，注意凸台阶与孔中心的对称度，与芯轴扁势的垂直度的保证。形状分别（见图二、图三）。加工二根定位插销，形状（见图四），注意外径尺寸的精度保证，它在装配中起到至关重要的作用。

8．将两定位芯轴扁势平面校对直线，并校对与两件角铁形定位支承孔中心线的距离30mm和平行度0.03mm。

9．将夹具放平，再次检测夹具的回转平行度。

10．利用压板、T形螺栓压紧产品。注意：（由于槽筒箱体内部为R形腔，压紧时，需用两
件圆柱形辅助垫块，将其压紧，压紧位置要靠近加工点。）

四、过定位装置及分度精度分析

根据上述分度方案分析，由于加工的产品两端孔的位置间距较长，单靠回转不能达到产品同轴度要求。因此为了消除回转分度盘回转误差过大，提高夹具的分度精度。在设计中两定位插销插孔位置时，如果安装在基础板360mm的方向，那么回转精度不能保障，因为从中间定位会使误差向两端延伸得越来越大，形成一个较大的夹角。只有安装在两端，回转位置在产品长度之外，才能把回转误差加以控制，在实践中分度装置只起到锁紧作用。所以相应地采用两端定位插销过定位方式，收到了满意的效果。

分度工作原理：当加工好一侧孔后，拔出两定位插销，分度盘转过180，再将两定位销插入两角铁形定位支承定位孔，加工另一侧的孔。

有台阶定位支承和角铁形定位支承的孔径为φ26H6（），插销外径φ26g5（），回转台的中心孔为φ100H6（），回转轴为φ100g6（）。

则回转分度的转角误差通过计算为：

换算成工件上两孔的同轴度为：                             

＞φ0.03mm的给定值

该分度装置靠两圆柱销定位，从定位方式上看属过定位。若能克服两定位销同时插入两分度孔出现干涉问题，则回转误差为：

  =0.0084°

换算成工件上两孔的同轴度误差为：

＜给定值φ0.03mm

因为＜给定值φ0.03mm，且有一定的精度储备，故能满足零件的加工要求。

（五）结果

由于槽筒箱体为压铸件，加工余量为1－1.2mm，在T68镗床上的加工时可利用可调式镗刀，一次加工就尺寸。经过实践测量，2-φ42K6孔，完全达到了图纸的各项技术要求。因为槽筒箱体在高速弹力丝机核心部件，在一台HY-4高速弹力丝机上有120只。采用这样的加工方法，大大缩短了零件的加工时间，在加工过程中，尺寸也很稳定，也降低了在高精设备上加工的成本，为高精设备减轻了压力，为后道工序的加工取得了保证，为今后的专用夹具的设计提供了有力的依据，扩大了设备的加工范围，得到了操作工人的一致好评，证明了有些产品合理应用过定位方式，会起到很好的效果。

参考文献：

(1)机械加工工艺手册                      孟少农  主编

(2)组合夹具——组装、应用、理论          朱耀祥  主编

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