精密灌胶定位夹具的设计与应用

Design and Application of the Precision Glue Irrigation Positioning FixtureLV Jufang，WANG Yongming，NING Xiuyue，LI Zhaoshan(Shenji Group Kunming Machine Tool Company Limited，Kunming Yunnan 650203，China)Abstract：A kind of precision glue irrigation positioning fixture was introduced. The structure and working principle of the fixturewere explained. The positioning error and clamping mode of this fixture were analyzed.The application method was introduced. Theproblem of the precision consistency demand for large size multi-table is solved.Th e table processing difculty and the production costare reduced. The production eficiency is impmved.The practicability of this fixture is pmved through practice。

Keywords：Precision glue irrigation po sitioning fixture；Precision consistency；Large size table柔性制造系统通常由多台加工中心主机与多件工作台的物流系统组成，根据加工要求，柔性制造系统可以把装夹有需加工零件的工作台交换到系统指定的任意-台主机上进行加工，因此具有自动化程度高、加工效率高等优点。某公司为某用户设计生产的FMS1600柔性制造系统，由7台双工位卧式加工中心主机、30件高精度大规格工作台 (1.8 m x 1.6 m)、有效行程大于50 m的物流运输线、24个缓冲存储站组成。为了确保30件工作台中任意 1件工作台交换到7台主机任意1台上后所有精度都合格，就必须保证30件工作台各项精度的-致性达到要求。

工作台通过 - 面两销 ”的定位方式定位 ，因此，对工作台定位孔的尺寸精度、形位精度、孔距精度要求都很高：30件工作台两定位孔到中心孔孔距尺寸-致性要求 0.Ol mm；两基准侧面与中心孔 的距离尺寸-致性要求 0.005 mm；定位面与台面尺寸- 致性要求0.005 mm (见图 1)。后两项可以通过精加工来保证 ，而第-项对于 1件工作台来说 ，精度再高都可以通过采取相应 的工艺措施来保证 ，而对于30件或者更多数量 的工作台来说 ，要保证每件各个尺寸-致性的高精度要求，用传统的结构设计和工艺方法难以实现。因此经过深入分析和研究后，设计了- 套 精密灌胶定位夹具”来解决该问题，即结构上采用在工作台定位孔里增加-个定位套，在定位孔和定位套之间留有-定的间隙，通过夹具来保证中心孔与两定位孔孔距尺寸的-致性，定位孔和定位套之间通过灌胶的形式进行粘接固定 (见图2)。

图 1 工作台定位图面图 2 工作台定位孔与定位套胶液固定图收稿日期：2012-09-12作者简介：吕菊芳 (1963-)，女，工程师，研究方向为机械制造工艺研究。E-mail：jf717737###sina.com。

· 12· 机床与液压 第4l卷1 精密灌胶定位夹具结构及工作原理 孔校正轴、校对块、齿轮传动机构、带传动机构、顶1.1 精密灌胶定位夹具的结构 头、压板、中心定位套、校正工具 (由测量座、表精密灌胶定位夹具由夹具体、两个定位销、中心 杆、千分表、表架构成)等组成，见图3。

工 手柄 齿轮传动机构 带传动机构 夹具体图3 精密灌胶定位夹具结构图齿轮、带传动机构主要 由手柄 6、齿轮箱 l、齿轮轴 4、齿轮8、轴承2和9、轴套 5、带轮 12和 14、皮带 13等组成，见图4。中心孔校正轴主要由心轴28、轴承 24、外隔套 22、内隔套 23、圆螺母 16、表杆 27、电子测微仪26等组成，见图 5。

l-齿轮箱2、 轴承3-盖4齿轮轴5-轴套6手柄7-底板8-齿轮lO-小轴ll- 平键12-带轮7 8 9 10 11 ll 13 l 皮带图4 齿轮、带传动机构放大图14-带轮1s-平键16-圆螺母17-止退垫18-球面垫圈1 锥面垫圈20、25- 盖21、24-轴承22-外隔圈23-内隔圈26-电子测微仪27-表杆28-心轴29-中心定位套图5 中心孔校正轴放大图1.2 精密灌胶定位夹具的工作原理摇动手柄6，齿轮轴4旋转，齿轮轴右端的伞齿轮把运动传递给伞齿轮8，伞齿轮8通过平键11将运动传到带轮 l2，通过皮带13传递给带轮14，带轮 14通过平键 15将运动传到心轴 28，心轴带动电子测微仪 26旋转来找正工作台中心孔，然后用中心定位套座29定住工作台中心孔。

校正工具用来校正工作台基准侧面与孔中心的平行及距离尺寸。使用时移动紧靠夹具体两相互垂直面的测量座通过千分表读数 ，用顶头来校正，校正后用压板将工作台压紧在夹具上。

2 精密灌胶定位夹具设计与分析2.1 精密灌胶定位夹具的定位及夹紧原理2.1.1 定位工作台与滑座采用 -面两销”定位，因此该夹具也是采用 -面两销”定位，与工作台实际使用状态-致，使加工基准与使用基准统-。工作台定位面为第-定位基准，限制了z、A、B三个 自由度 ，两个定位销作为第二、第三定位基准限制了、 y、C三个 自由度 J。

2.1.2 夹紧工作台中心孔和基准侧面校正好后 ，在工作台定位面内侧 (4处)用压板、双头螺栓、螺母将工作台压紧在夹具上，见图3。

2.2 交换工作台两定位孔到中心孔孔距-致性保障要保证 30件工作台中心孔到两定位孔孔距 0.01mm的-致性精度要求，首先要对夹具及工作台的定位误差进行确定，由于采用了在工作台定位孔内增加定位套，定位套与夹具定位销的配合只能有很小的间隙，经过分析，确定了定位套与夹具定位销的配合间隙，定位套孔与夹具定位销的配合间隙最大不能超过0.005 mm；确定了工作台中心孔的圆度误差 ，即圆度最大不能超过 0.002 mm；根据夹具的定位误差要求，工作台两定位孔到中心孔的孔距公差是 ±0.01mm，因此夹 具 中两 定 位销 到 夹具 中心 的公 差 为第 l0期 吕菊芳 等：精密灌胶定位夹具的设计与应用 ·13·I寺-÷) ×0.01 mln±(0.002～0.003 3 mm)。

、 J ， ，这样孔距的定位误差控制在0.01 mnl，就能满足 30件工作台的-致性精度要求。

根据定位套孔与夹具定位销的配合间隙最大不能超过0.005 mm的要求，对定位套孔和夹具定位销的公差进行了分配，即夹具定位销的尺寸公差为：4，80：： mm；定位套孔的尺寸公差为：4，800 mm。

根据定义，最大间隙 (X ) 孔的最大极限尺寸 -轴的最蝎限尺寸 80.003 mm-79.998mln0.005 mm最袖隙 ( )孔的最蝎限尺寸 -轴的最大极限尺寸 80 mm-79.999 mm0.001 mlTl通过以上计算，定位套孔与夹具定位销的配合最大间隙为0.005 mm，最袖隙为0.001 mm，所分配的公差能满足要求。

2.3 交换工作台两基准侧面到中心孔距离-致性的保障通过测量工具上千分表在校对块上的读数与在工作台基准侧面上读数的数值差来确定基准侧面与中心孔的尺寸，并将每件工作台的该数值差做记录，最后根据所记录的数据精加工工作台侧面来保证30件工作台侧面与孔中心距离-致性 0.005 mm的精度要求。

2.4 交换工作台定位面与台面厚度尺寸-致性的保障对于3O件工作台定位面与台面厚度尺寸-致性0.005 mm的要求，通过采用精密刮研技术，保证工作台台面的平面度及其-致性，再以台面为基准，在高精度数控导轨磨床上对定位面进行精密磨削来保证其尺寸和平行精度的-致性。

3 精密灌胶定位夹具使用方法(1)首先在夹具两个定位销上装上配合间隙为0.001～0.005 mm的定位套，不紧固螺钉 ，然后吊装工作台将两个定位孔对准定位套 (定位孔与定位套留有 2 mm间隙)，将工作台放到夹具上。

(2)摇动手柄 ，带动 中心孔校正轴旋转，通过电子测微仪来校正工作台的中心孑L在 0.005/'DAfl内，用中心定位套定住中心孔，定位套与夹具心轴、工作台中心孔的配合间隙都是0.002-0.005 mm，这样工作台在夹具上就不会移动，只会转动。

(3)将校正工具紧靠夹具体两相互垂直基准面上 ，移动校正工具来校正工作台基准侧面在 0.005mil内，用连接螺钉将定位套紧固在工作台上 (见图6)，并用4块压板将工作台压紧在夹具上 (参看图3)。然后将千分表在校对块上的读数与在工作台基准侧面上读数的数值差做记录，根据所记录的数据对工作台侧面进行精修，以此来保证基准侧面与中心孔尺寸-致性0.005 mln的高精度要求。

(4)灌胶。用喷枪将混合好的胶液从进胶孔注入到定位孔与定位套之间的间隙中，当胶液从出胶孔流出时说明胶液已灌满，用堵头将进胶孔和出胶孔堵上。24 h胶液固化后即完成了灌胶工作，也就是完成了定位套的粘接定位工作，见图6。

作台胶孔胶孔接螺钉具体图6 灌胶图4 结束语FMS1600柔性制造系统实际使用证明：精密灌胶定位夹具具有结构简单、定位准确、操作方便等优点，使用该夹具后，工作台定位孔的加工精度要求可以大幅降低，降低了生产制造成本，提高了加工效率，保证了工作台两定位孔的孔距精度-致性及工作台两基准侧面到中心孔距离尺寸精度-致性，解决了柔性制造系统多件工作台精度-致性要求较高的问题，保证了整个柔性制造系统的顺利实现。同时 ，该夹具的设计应用也促进 了该公司灌胶技术的发展 。