基于零間隙配合的精密摩擦脹芯定位機構的開發設計

趙詩若 趙忠興

(長春汽車工業高等專科學校，吉林 長春130011)

基于零間隙配合的精密摩擦脹芯定位機構的開發設計

趙詩若 趙忠興

(長春汽車工業高等專科學校，吉林 長春130011)

針對現有脹芯定位夾緊機構所存在的結構復雜、體積過大、精度不穩定等諸多問題，開發了一款新型的工藝裝備——精密摩擦脹芯定位機構。文章介紹了這種裝備的結構和原理，為機械加工行業所大量需要的自定心夾具提供了一種新的選擇。

脹芯定位；夾緊；摩擦角

1 背景技術

目前很多工件(比如：殼體類)在加工、檢驗過程中經常會遇到用孔定位的情況，使用的定位元件往往是定位銷軸。而定位銷軸與孔的配合間隙往往成為安裝誤差的最大來源。所以，基于零間隙定位所設計的各種工藝裝備應運而生。人們首先想到用過盈配合來消除間隙，這樣結構緊湊、集定位夾緊為一體的結構帶來的問題是裝卸不便，并且在插銷和拔銷過程中對工件定位表面造成劃傷。于是又有了脹芯定位機構，但類似產品也都存在這樣或那樣的問題。如：

(1)脹塊式：調節范圍大，基本屬于卡爪式定位夾緊裝置。缺點是機構復雜、體積大、精度不高。

(2)可調液壓式：精度高，但也是體積大，又需要注入礦物油。其制造成本、維護維修成本都較高。

(3)可調卡爪式：類似第一種。

(4) 脹套式：精度高、體積大、機構復雜、工藝成本高。

可見傳統銷軸類脹芯機構或者結構復雜，或者體積過大，精度不穩定，還有的需要外圍設備的支持等等。

類似的工藝裝備需求量特別大，因而急需一種結構小巧、精度穩定、快速高效的裝備來取代傳統產品。我們新近開發的精密摩擦脹芯定位系統給市場提供了一種新的選擇。

2 新型精密摩擦脹芯定位機構的結構原理

2.1 結構

如圖1所示為新近開發研制出的新型精密摩擦脹芯定位機構的結構圖，其特征在于：銷軸1前端帶有錐度，彈性脹套2的內孔也帶有相同的錐度，銷軸與彈性脹套內孔之間鑲嵌有保持架3，在保持架3上布置有n個圓柱滾子4，并均勻分布在整個圓錐表面上，圓柱滾子與銷軸軸線呈一定夾角α，軸用卡環5固定在銷軸1前端錐面的環槽里。

2.2 原理

使用時將彈性脹套2插入與之相配合工件的定位孔中，然后逆時針轉動銷軸1，這時圓柱滾子4在逆時針轉動的同時會沿銷軸1的錐面向大端滾動，如圖2所示。

在純滾動無滑動的情況下，摩擦力就會帶動彈性脹套2也向銷軸大端運動，從而將彈性脹套2脹開，最終消除彈性脹套與工件定位孔之間的間隙直至脹緊而完成定位和夾緊。反之，順時針轉動銷軸則脹套彈性恢復到原來的初始尺寸，進而松開工件。

銷軸1前端帶的錐度大小在摩擦角范圍內根據需要選取，彈性脹套2的內孔也帶有相同的錐度并通過圓柱滾子與銷軸發生作用，圓柱滾子與銷軸軸線之間的夾角α可以保證圓柱滾子沿著需要的方向滾動，其大小也可在摩擦角范圍內選取。軸用卡環5用來保證彈性脹套2和保持架3始終不脫離銷軸1前端的錐面。

3 結語

綜上所述，該裝置的積極效果是其結構簡單緊湊、定位精確，快速方便，成本低廉，具有普適性。各種機床夾具、裝配夾具、檢驗夾具以及各種機械產品零部件之間的可拆定位結構中都可以方便使用。既能提高效率、又能更好地保障產品的精度。該結構已經獲得國家專利(專利號：ZL 2014 2027 0924.9)。

[1] 許雯.張樹禮. 高精度盤套類零件自動定心夾具設計[J]. 金屬加工：冷加工, 2009(16)：46-47.

[2]姚廣鷹.脹條式自動定心夾具[J].機械制造,1998(4)：62.

[3]肖繼德，陳寧平. 機床夾具設計[M].北京：機械工業出版社，1998.

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Development of precision friction expansion core positioning organization based on the zero clearance fit

ZHAO Shiruo, ZHAO Zhongxing

(Changchun Automobile Industry Institute, Changchun 130011, CHN)

In view of the complex structure of the existing expansion core clamping mechanism, the volume is too large, the precision is unstable, and many other issues, develop a new process equipment-precision friction expansion core organization. Introduce the structure and principle of this kind of equipment, provide a new choice for a large number of self-centering clamp needed by mechanical processing industry.

expansion core positioning; clamping; friction Angle

TG665

A

10.19287/j.cnki.1005-2402.2016.09.029

趙詩若，女，1987年生，理學碩士，講師，主要研究方向為數控加工與測量技術。

(編輯 孫德茂)

2016-05-03)

160934