涂塑施膠復(fù)印成型法在活動(dòng)定位銷中的應(yīng)用

郝軍平 吳曉亮 張曉璐

（漢川機(jī)床集團(tuán)有限公司，陜西漢中 723003）

1 問題的提出

在現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)中，對工作臺(tái)垂直90°轉(zhuǎn)位的4個(gè)定位點(diǎn)，常采用活動(dòng)定位銷配定位塊的方法來實(shí)現(xiàn)高精度的定位（如圖1）。但在實(shí)際操作中，配定位塊時(shí)需先將活動(dòng)定位銷插入定位塊的定位孔中（活動(dòng)定位銷與孔確保0.005～0.01 mm間隙），調(diào)整工作臺(tái)垂直90°轉(zhuǎn)位的4個(gè)定位點(diǎn)，確保定位要求后擰緊定位塊與工作臺(tái)接合的螺釘，測試工作臺(tái)垂直90°轉(zhuǎn)位的4個(gè)定位點(diǎn)的定位精度（擰緊螺釘時(shí)會(huì)由于螺釘拉緊力不同而使定位塊產(chǎn)生變形或位移現(xiàn)象）。如此反復(fù)調(diào)整、測試，直至達(dá)到所需要的工作臺(tái)垂直90°轉(zhuǎn)位的4個(gè)定位精度，一般操作熟練的師傅也需要3～5次，最終完成調(diào)試后下固定定位銷（下固定定位時(shí)定位塊仍然會(huì)有少許變形和位移，一般請操作熟練的師傅完成）。

對于科技日新月異的今天，我們也希望通過新工藝或新方法來實(shí)現(xiàn)更高的定位精度和更便捷的操作，在本實(shí)例中需要解決以下幾個(gè)問題:

（1）螺釘可以在活動(dòng)定位銷固定位置之前就緊固。這樣可以減少緊固螺釘時(shí)對定位塊產(chǎn)生的變形和位移。（2）無需對定位塊下固定定位銷，這樣也可以減少緊固螺釘時(shí)對定位塊產(chǎn)生的變形和位移。（3）對活動(dòng)定位銷與孔無需在加工中配0.005～0.01 mm間隙，這樣可以減少加工中的比較難操作的配加工流程，縮短加工工時(shí)。（4）銷套磨損后容易修復(fù)。

2 解決方法

針對以上幾點(diǎn)，我們可以采用涂塑施膠復(fù)印成型法應(yīng)用在活動(dòng)定位銷結(jié)構(gòu)中。該方法的主要原理是:將工作臺(tái)垂直90°轉(zhuǎn)位的4個(gè)定位點(diǎn)一次調(diào)試好精度后，將活動(dòng)定位銷外壁涂脫膠液，再將活動(dòng)定位銷插入注膠孔腔中，注入固化膠，固化膠將根據(jù)活動(dòng)定位銷的外表特點(diǎn)固化成銷孔，待固化膠完全固化后即可得到所需的高精度定位銷孔。對圖1實(shí)例可按圖2所示的方法來實(shí)施。

在圖2中可看到取消了圖1中的螺釘和固定定位銷，同時(shí)也就省去了定位塊，只需在工作臺(tái)上保留注膠孔腔，再加工兩個(gè)小孔，作為注膠孔和出膠孔。注膠孔、出膠孔和注膠孔腔的加工精度要求都很低，注膠孔和出膠孔可以直接通過手電鉆來完成，而注膠孔腔也只需要確保自由公差的精度就可以了。由于取消了固定定位銷和螺釘，也就消除了需要解決的前兩個(gè)問題。

在圖1實(shí)例機(jī)構(gòu)中，需要對活動(dòng)定位銷和銷套進(jìn)行配加工，確保0.005～0.01 mm的間隙，在實(shí)際加工流程中很難操作。而采用涂塑施膠復(fù)印成型法可以無需配加工銷套或活動(dòng)定位銷，由于注膠前在活動(dòng)定位銷外表壁涂有脫膠液，在加壓條件下，脫模膠與成型膠融合固化后自然形成無間隙的配合銷孔。維修時(shí)，圖1中的定位結(jié)構(gòu)需要配銷套，需要拆卸定位塊后換銷套，需要重新配加工銷套和調(diào)試，而作為維修人員在外聯(lián)系單件配加工是很麻煩的。如果采用涂塑施膠復(fù)印成型法實(shí)現(xiàn)的活動(dòng)定位銷結(jié)構(gòu)在維修時(shí)只需敲出固體膠，一次調(diào)整定位點(diǎn)后，現(xiàn)場重新注膠即可完成維修，從各方面減少了工作量，這就解決了后兩個(gè)問題。

3 設(shè)計(jì)與驗(yàn)算

對于涂塑施膠復(fù)印成型法在活動(dòng)定位銷中應(yīng)用的可行性我們還需要做以下幾個(gè)方面的論證:（1）固體膠的耐磨性，需確保固體膠能在活動(dòng)定位銷頻繁的插入和退出工作中有較長的使用壽命;（2）固體膠的剛性，需確?；顒?dòng)定位銷定位受壓后的位移量較小，不影響工件加工時(shí)的定位精度;（3）固體膠的韌性，需確保活動(dòng)定位銷定位受沖擊載荷時(shí)不出現(xiàn)開裂脫落等現(xiàn)象。在這里我們以可賽新TS353、TS355高精度定位膠為試驗(yàn)對象，兩種定位膠的各項(xiàng)性能指標(biāo)如表1所示。

表1 TS353、TS355注塑成型膠的性能指標(biāo)

零件的耐磨性主要由PV≤［PV］來確定，而活動(dòng)定位銷在機(jī)床切削狀態(tài)下是不進(jìn)行插入和退出動(dòng)作的，因此可以不考慮速度V。在活動(dòng)定位銷進(jìn)行插入和退出動(dòng)作時(shí)不承受切削力，因此PV值是很小的，耐磨條件是可以滿足的。

零件的剛性主要體現(xiàn)在材料在單位應(yīng)力條件下的變形量，主要通過兩種失效型式來判定:斷裂或塑性變形。塑性材料以屈服極限σs作為極限應(yīng)力，而脆性材料要以強(qiáng)度極限σβ為極限應(yīng)力。而TS353、TS355高精度定位膠為脆性材料，因此在這里以強(qiáng)度極限σβ為極限應(yīng)力。根據(jù)力學(xué)公式:力N等于壓強(qiáng)P乘以受力面積S（即N=SP）可知，注塑層的許用力［N］=S［σ］，即許用力［N］=DL［σβ］。式中:D為活動(dòng)銷直徑;L為活動(dòng)銷最小接觸長度;σβ為強(qiáng)度極限。

（1）計(jì)算注塑成型膠的許用承載力矩

①采用TS355注塑成型膠，以直徑20 mm、接觸長度為20 mm的圓柱活動(dòng)銷、回轉(zhuǎn)直徑400 mm工作臺(tái)為例，簡要計(jì)算其工作臺(tái)承載力矩M。力矩公式M=RN（即回轉(zhuǎn)半徑R乘以受力點(diǎn)的切向力N），即M=RDL［σβ］=0.2×0.02×0.02×100×106=8 000 N·m。

②同理采用TS353注塑成型膠，以直徑20 mm、接觸長度為20 mm的圓柱活動(dòng)銷、回轉(zhuǎn)直徑400 mm工作臺(tái)為例，來簡要計(jì)算下其工作臺(tái)承載力矩M。由力矩公式M=RN（即回轉(zhuǎn)半徑R乘以受力點(diǎn)的切向力N），即M=RDL［σβ］=0.2×0.02×0.02×150×106=12 000 N·m。

（2）計(jì)算工作臺(tái)非工作狀態(tài)下的阻力矩

以摩擦系數(shù)較大的靜壓導(dǎo)軌為例，其摩擦系數(shù)為μ=0.02～0.06，取 μ=（0.02+0.06）/2=0.04;回轉(zhuǎn)直徑400 mm工作臺(tái)最大承重為2 t，即G=2 000 kg。

阻力公式F=μN(yùn)=0．04×2 000×9．8=784 N

阻力矩公式M=FR=784 ×0．2=156．8 N·m

4 結(jié)語

由以上計(jì)算可得出結(jié)論，因活動(dòng)定位銷只在非加工狀態(tài)下對工作臺(tái)四點(diǎn)90°定位時(shí)進(jìn)行位置校正，在8 000～12 000 N·m力矩條件下遠(yuǎn)大于阻力矩156.8 N·m，足以對回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行定位校正。

［1］機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第5冊）［M］．機(jī)械工業(yè)出版社，2004．

［2］可賽新產(chǎn)品資料［Z］．