一種保證板式工件平行度、同軸度定位工裝的設(shè)計(jì)研究

朱家洲，杭恩照，吳林林，王新華

（南京埃斯頓機(jī)器人工程有限公司，江蘇 南京 210000）

在工業(yè)自動(dòng)化裝配中，為了使工件在每次工序的操作過(guò)程中都具有確定、準(zhǔn)確的位置，保證操作的精度，必須通過(guò)定位夾具來(lái)保證，定位夾具可以保證每次操作時(shí)工件位置的一致性。許多板式工件對(duì)平行度和同軸度都有裝配的精度要求，僅靠人工安裝，無(wú)法保證其精度，且多次安裝調(diào)整還會(huì)損壞相互配合的其它零件，大大影響了產(chǎn)品性能。不僅增加成本，也會(huì)增加相應(yīng)的勞動(dòng)量，嚴(yán)重不滿足自動(dòng)化的需求。一套工裝設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞，最為關(guān)鍵的就是其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。故針對(duì)以上情況，需要設(shè)計(jì)一種保證板式工件的平行度、同軸度的桿式定位工裝。

1 桿式定位工裝的結(jié)構(gòu)和工作原理

桿式定位工裝由高精度安裝軸、防松螺母、軸端U型擋圈、工件、定位隔套、U型隔板、防松螺母、球頭柱塞組成，桿式定位工裝結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 桿式定位工裝結(jié)構(gòu)示意圖

圖1所示的結(jié)構(gòu)含有4種裝配板式工件。現(xiàn)結(jié)合圖1，對(duì)定位工裝進(jìn)行詳細(xì)介紹。裝配體按照從左向右的順序依次安裝，4工件由3軸端U型擋圈凸臺(tái)圓柱面來(lái)定位工件上的孔位，保證同軸度，由3軸端U型擋圈和5定位隔套（短）端面去定位軸向位置；6工件由7定位隔套（長(zhǎng)）凸臺(tái)圓柱面來(lái)定位工件上的孔位，保證同軸度，由5定位隔套（短）和7定位隔套（長(zhǎng)）端面去定位軸向位置；10工件由9定位隔套（長(zhǎng)）凸臺(tái)圓柱面定位了工件上的孔位，保證同軸度，由11定位隔套（短）和9定位隔套（長(zhǎng)）端面去定位軸向位置；12工件由13軸端U型擋圈凸臺(tái)圓柱面再定位工件上的孔位，保證同軸度，由13軸端U型擋圈和11定位隔套（短）端面去定位軸向位置。15球頭柱塞安裝在1高精度安裝軸內(nèi)，用于消除1高精度安裝軸與5定位隔套（短）之間的間隙，柔性配合，防止1高精度安裝軸和5定位隔套（短）相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；16球頭柱塞安裝在1高精度安裝軸內(nèi)，用于消除1高精度安裝軸與7定位隔套（長(zhǎng)）之間的間隙，柔性配合，防止1高精度安裝軸和7定位隔套（長(zhǎng)）相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；17球頭柱塞安裝在1高精度安裝軸內(nèi)，用于消除1高精度安裝軸與9定位隔套（長(zhǎng)）之間的間隙，柔性配合，防止1高精度安裝軸和9定位隔套（長(zhǎng)）相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；18球頭柱塞安裝在1高精度安裝軸內(nèi)，用于消除1高精度安裝軸與11定位隔套（短）之間的間隙，柔性配合，防止1高精度安裝軸和11定位隔套（短）相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；15球頭柱塞、16球頭柱塞、17球頭柱塞、18球頭柱塞的頂部為一滾珠，采用彈簧頂滾珠的方式，使得滾珠下壓的距離可以自動(dòng)地柔性調(diào)整，以此來(lái)消除間隙，防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，方便安裝和定位。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 保證板式工件的同軸度和平面度

安裝軸的設(shè)計(jì)根據(jù)軸上定位工件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的工作能力包含軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面。工裝由高精度安裝軸和定位隔套構(gòu)成，依靠定位隔套的定位面來(lái)保證多個(gè)板式工件之間的平行度，定位隔套端面的加工精度容易保證，利用凸臺(tái)和高精度安裝軸來(lái)保證板料對(duì)應(yīng)孔的同軸度。安裝軸利用對(duì)中頂尖孔定位，方便加工，兩端防松螺母向中間鎖緊，調(diào)節(jié)方便，保證了穩(wěn)固的夾緊力。桿式定位工裝細(xì)化結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 桿式定位工裝細(xì)化結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 消除安裝軸和定位隔套的間隙

依靠多個(gè)球頭柱塞來(lái)消除安裝軸和定位隔套的間隙，提高了工裝的安裝精度，同時(shí)利用球頭柱塞的柔性配合，解決了傳統(tǒng)工裝精度低的問(wèn)題。

2.3 解決裝配、拆卸困難的問(wèn)題

如圖2所示，相鄰定位隔套之間安裝有U型隔板，軸端采用軸端U型擋圈限位，拆卸時(shí)，松螺母后，可先直接取下U型隔板和軸端U型擋圈，再依次取出其余零件，拆卸十分方便，反之，安裝時(shí)也可先依次裝入其它零件，再插上U型隔板和U型擋圈，最后鎖緊兩端螺母即可；裝拆時(shí)，球頭柱塞上的滾珠可跟隨定位隔套滾動(dòng)，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，減小裝拆時(shí)的阻力，解決了傳統(tǒng)工裝法的安裝與拆卸困難的問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)板式工件對(duì)平行度和同軸度均有裝配精度要求的情況，設(shè)計(jì)了一種保證板料平行度、同軸度的桿式定位工裝?？梢杂行Ы鉀Q現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題，在保證裝配精度的情況下，安裝拆卸方便，保證工件本體不受損壞，同時(shí)提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。