機床自動線檢驗工裝測距板的設計改進

羅秀珍 付承云

(大連機床集團有限責任公司，遼寧 大連116620)

組合機床自動線是由多單臺組合機床及輔助裝置連接而成的，一般為直線排列，個別自動線雖有曲線部分，其主、輔機也都排列在直線部分上。被加工件或隨行夾具在其上以步進式輸送、自動裝夾、定位及加工或松開。它的組成必須保證各主、輔機之間有準確的相對位置。根據行業標準JB/T 3048—2008《組合機床自動線 精度檢驗》幾何精度檢驗項目G1(相鄰夾具定位基面的等高度)、G2(相鄰機床的中心距)、G3(相鄰夾具定位銷的共面度)三項精度的檢驗規定，檢驗時需要配備相應檢驗工裝，這個工裝一般稱為測距板。測距板是這一準確對應位置的不可缺少的連接紐帶，是實測和安裝各單機之間相對位置的必要工裝。現將測距板的設計改進做一下介紹，以便更好地貫徹標準。

利用測距板檢驗G1、G2、G3三項精度示意圖如下:

(1)G1:相鄰主機夾具定位基面的等高度的檢驗見圖1、圖2，允差0.04 mm/1000 mm。

(2)G2:相鄰主機夾具的中心距的檢驗見圖1、圖2，允差0.06 mm。

(3)G3:相鄰主機夾具的定位銷共面度的檢驗見圖3、圖4，允差0.04 mm。

因為測距板在工作中要靠人力搬動，最多兩個人抬，所示不能太重。但受機床距離限制，它需要做得比較長。隨著長度的增加，剛度也會越差，在鑄造、加工和使用中都會產生變形，因此在機床間距較小時用圖1、圖3 的形式做1 個測距板，在相鄰機床中心距過長的情況下，用圖2、圖4 的形式做3 個測距板。

由于上述情況，雖然在長度上采取了以上的措施，測距板仍然是一個截面小、長度大、剛性不易保證的零件。故對測距板不論在截面形狀、材質和制造中都必須采取嚴格的保證剛性的措施。在使用和存放過程中的變形對測距板來說也是一個重要問題。如果它變形彎曲就會直接影響相鄰兩夾具距離、相鄰兩夾具等高及定位銷中心線共面。也就是說會影響整條自動線的直線性。使工件和隨行夾具在輸送中不能順利無碰撞地送到各單機加工定位的位置。

就變形而言，也就是使用中ΔYmax值(撓度變化)計算如下:

式(1)中:p 為測距板自重，要盡量減輕;l 為懸伸長度，根據自動線單機中心距定;E 為彈性模量，根據材料而定;J 為截面慣性矩，由截面形狀而決定。

為了減輕重量采用鑄鋁材料，這樣l、E 就確定了。最后只有使截面慣性矩J 加大才能使ΔY 減小。同時要著重考慮克服鑄造和加工后存在著內應力引起的變形。為此要采用的截面為封閉型，同時注意J 的因素。在過去由于單純注重撓度ΔY 變化，一般采用“工”字形，截面為開口形式，這樣一來，使測距板長期存在由于內應力造成的變形。造成測距板在車間和用戶安裝時無法使用。下面分析改進后截面形狀與“工”字形截面形狀在內應力作用下的變化情況。

“工”字形截面形式為開口式(見圖5)。

改進后測距板理論計算的截面形狀為封閉式(見圖6)。

一般情況下，在連線時有兩種使用形式，即橫跨式和懸伸式。在兩夾具中心距較近時，采用橫跨式。橫跨式受力簡圖見圖7。

式(2)中:q 為單位長上的自重量。在兩夾具中心距較遠時，采用懸伸式。懸伸式受力簡圖見圖8。

我們對空心矩形和改進截面形狀的兩種測距板進行了懸伸狀態下的變形試驗。所得數據如表1 和表2。

表1 實測改進后的測距板數據ΔY 值隨l 變化情況

表2 實測空心矩形測距板數據ΔY 值隨l 變化情況

根據表1 的比較所得撓度曲線如見圖9。

從圖9 可以看出改進截面形狀后的測距板撓度ΔY 的變化是比較理想的，而且截面形狀接近于國際標尺，故在長度上的尺寸精度也得到很好的控制。

國際標尺截面形狀見圖10。

改進后測距板理論計算的截面形狀見圖11。

為了方便鑄造、加工和使用，根據理論形狀的基礎，改進后投產使用的測距板截面形狀見圖12。

改進截面形狀后的測距板在理論上吸取“工”字和矩形之長處，克服了前兩者的不足，所以它既保留了矩形為封閉形的抗端面扭矩能力強的優點，又具有“工”字形重量輕，懸伸時彎曲變形小的長處。同時由于接近國際標尺的截面形狀，又獨具國際標尺在長度上變化小的優點。經多年來生產實用證明，在自動線連線安裝使用中撓曲變形量較小、精加工成品后的測距板，在存放中精度很穩定，克服了由內應力引起的端面扭轉變形。因此多數測距板采用這種截面形狀，以此截形作了大小不等的許多測距板，效果良好，既方便了鑄造和加工，也滿足了使用要求，保證了兩測距板本身和自動線的相應精度。