机床夹具_一面两孔_定位销设计.pdf

收稿日期 2011 年 10 月 机床夹具 一面两孔 定位销设计 程代玲1 赵斐2 1平高集团有限公司 2 库柏耐吉 宁波 电气有限公司 摘要 介绍一种在夹具设计实践中总结出来的定位销设计方法 该方法简单有效 有别于传统夹具教材和手 册上介绍的定位销设计原理 其基本过程是 根据常用定位销的配合间隙和工件定位孔公差 计算出两定位销允 许的中心距公差 这种新的设计方法为合理确定夹具设计精度提供依据 给出了标准定位销和变型定位销不同 结构形式和典型实例 对灵活使用定位销具有较高参考价值 关键词 一面两孔 定位销结构 中心距 夹具设计 中图分类号 TG702文献标志码 A Design of One Side Two Hole Location Pin Cheng Dailing Zhao Fei Abstract A design methodology for clamp of locating pin in design practice is introduced which is different from the traditional design principles of locating pin in classic textbooks and enchiridions because it is more efficient and easier to be used The basic process of this method is calculating the tolerance of the center distance between the two locating pins based on the frequently used fit clearance and tolerance of workpiece locating hole which provides a base for optimizing the determination of clamp manufacturing precision Different structural styles and typical examples of normal locating pin and abnormal locating pin are given in this paper which provides a high reference value for better applying locating pin Keywords one surface with two holes structure of locating pin center distance design for clamp 1引言 定位销是夹具中最为常用的元件之一 尤其在 箱体 盖板 支架等零件加工时 利用一面两孔定位 使设计基准和工艺基准重合 以减少定位误差 按 一面两孔定位方式设计夹具定位元件 最主要的工 作是进行菱形销结构设计及尺寸计算 在经典夹具 设计教材或设计手册中 提供的菱形销与定位孔间 最小间隙的计算公式为 1 min b Lg Lj D 1 式中 b 为菱形销的宽度 Lg为工件两定位孔中心 距公差 Lj为两定位销中心距公差 D 为与菱形销 相配合的孔的直径 式 1 提供的菱形销与定位孔之间最小间隙 是在被加工工件的两定位孔中心距 圆柱销与菱形 之间中心距都处于极限偏差 而且方向相反的情况 下计算出来 这说明 当定位孔与菱形销之间配合 间隙小于该值 工件两定位孔与两定位销 菱形销 与圆柱销 就可能发生干涉现象 导致工件不能正 确定位 按照传统的一面两孔的设计思想来设计菱形 首先需要确定两定位孔中心距公差 Lg 两定位销之 间中心距公差 Lj以及定位孔直径 按式 1 计算出 菱形销与定位孔间最小间隙 min 最终确定菱形直 径 D min 及制造公差 基于这种设计方法 首先 要确定较为合理的两定位销之间中心距公差 Lj 但 在实践中容易出现菱形销与定位销 圆柱销的公称 尺寸不同 本文在夹具设计实践中 对设计方法进 行了改进 2定位销主要尺寸的确定 常用标准定位销尺寸已有明确的规定 设计时 应尽量选用标准的定位销 机床夹具及零部件国家 标准 GB T2205 和 GB T2204 规定了各种常见规格 定位销的尺寸与公差 定位销与定位孔之间也有推 荐的配合公差带 通常为 H8 f7 和 H7 g6 两种 按 这种配合性质 定位销与定位孔的公称尺寸相同 两 者之间最小间隙也就随之确定 由式 1 可得 L g Lj minD b 2 通过式 2 可计算出两定位销孔中心距公差与两定 位孔中心距公差之和 按上述方法设计定位销 首先要设定定位销与 定位孔配合公差带 确定最小间隙 min 然后依据定 542012 年第 46 卷 No 3 位孔的公称尺寸 按设计手册查菱形销的圆弧宽度 计算出两定位销中心距公差与两定位孔中心距公差 之和 工件两定位孔中心距公差通常为已知值 这样 就可以得到两定位销中心距公差值 3合理选择定位销的结构形式 a b 图 1菱形销结构 a 固定式圆柱销 b 可换圆柱销 图 2标准定位销 在确定定位销的直径尺寸之后 下一步便要进 行结构设计 基于图 1a 所示菱形销结构可导出式 1 而在进行夹具图样设计时要参照图 1b 所示菱 形销的结构 两者区别在于后者对于尖角进行了修 圆 修圆的作用主要体现在两个方面 避免在工件 装卸时 菱形销插入定位孔碰到孔壁 进一步避免菱 形销与定位孔之间的干涉 根据定位销与夹具体之 间关系 定位销可分为固定式定位销和移动式定位 销两类 3 1标准定位销 在一般情况下 应该尽量选用标准定位销 见 图 2a 该定位销结构简单 安装方便 在大批量生 产时 会由于机械磨损 工件装卸时造成磕碰等原 因 致使定位销精度丧失 为更换方便 可改变定位 销的结构形式 见图 2b 不过定位销与夹具体配 合部分公差带则由 r6 调整为 h6 端部的螺纹则起固 定连接作用 当夹具体定位孔为盲孔 对于图 2a 的定位销需 作进一步改进 如图 3a 所示 固定式定位销中间部 位设置了通孔 定位销安装时在盲孔底部放置一个 带螺纹孔的垫圈 需更换定位销采用螺钉等工具进 行拉拔 如图 3b 所示 利用螺钉可以很方便地将定 位销从盲孔中取出 a b 图 3改进后的固定式定位销 图 4专用圆柱定位销 3 2专用固定式定位销 在一些特殊情况下 标准定位销无论是结构 尺 寸 强度等方面 均不能满足工装保证工件加工精度 要求 这就要对标准定位销结构作改进 须设计专 用定位销 图 4 是某箱体生产线上使用的专用固定式定位 销 与标准定位销相比 它具有以下特点 加长轴 向长度 以满足工装空间结构上要求 增大定位销 与工装连接面的尺寸 并加粗底部 保持足够的强度 和刚度 倒角与圆柱定位部分之间作修圆处理 减 少工件安装时的阻力 用内六角螺钉固定定位销 增强在定位销工件加工时承受断续切削带来的冲击 力 3 3移动式定位销 移动式定位销主要用在工件重量较大 装卸时 工件两定位孔直接对正定位销有一定困难的情况 一般采用先让工件初步定位 然后将移动式定位销 插入 方便操作 图 5 所示的定位插销是一种常见的移动式定位 销 用于手动操作的场合 图 5a 的圆柱定位销定位 部分铣成一小平面 是考虑定位插销插入定位孔时 便于滞留在其中空气的排出 图 5b 的菱形插销中 间轴肩上铣出定向槽 其作用是确定菱形销定位时 周向方向 如图 6 所示 浮动定位销主要由起导向作用的 衬套 浮动定位销 压缩弹簧和调整螺堵组成 由于 这种浮动定位销装置轴向未被控制 浮动定位销又 64工 具 技 术 制成锥形 因此定位销在压缩弹簧作用下 始终能与 定位孔保证无间隙配合 从而解决了定位孔因精度 不高使得定位精度差的问题 这种结构主要用于铸 件和冲压件加工时的工件定位 a 圆柱插销 b 菱形插销 图 5专用定位插销 图 6浮动定位销 a b 图 7伸缩式定位销 如图 7 所示 因运输等原因 组合机床上常采用 通用伸缩式定位销结构 2 常用的伸缩式定位销 分为装配式 见图 5a 和整体式 见图 5b 其工作 原理与图 5 所示的定位销相同 其结构上有如下特 点 定位销端部设有防尘罩 防止加工过程中产生的 金属切削以及其他杂物进入衬套 定位销的上下移 动靠拔杆组件的驱动 综上所述 采用一面两销定位时 应充分重视定 位销的结构类型 当工件较轻 批量较小时 可手动 装入固定式定位销 但工件体积 重量 批量较大时 采用固定式定位销则带来许多不便 采用手动安装 工件易引起疲劳 即使吊装也难以对准 故会导致辅 助时间 其次 由于安装时不便观察 有可能将定位 销撞弯或折断 所以应采用移动式定位销 使定位 销顺利地插入定位孔中 在进行夹具设计时 设计 者应根据加工工件的定位方案 工件具体结构 生产 线装料方式以及生产节拍等因素 合理选用合适的 定位销结构形式 4定位误差计算分析 一面两孔定位方案设计完成后 应通过分析计 算加工精度参数在该定位方案下产生的定位误差来 校核定位方案的可行性 以一面两孔定位时 存在 着位移误差和转角误差 位移误差取决于圆柱销与 定位孔的配合精度以及最小安装间隙 转角误差取 决于两定位销与定位孔之间最大配合间隙 中心距 等因素 在实际的夹具设计中 往往不进行定位误差计 算 主要是基于以下几点考虑 1 在夹具设计时 定位误差一般要求小于工序加工误差的 1 3 1 5 容易满足加工要求 2 在进行工艺设计时 如果两 个加工面需要保证相互位置精度 一般都会安排在 一次安装中完成加工 这样定位误差就不会对它们 的相互位置产生影响 3 如果某加工面对定位孔 有较高的位置精度要求 通常会把这个面和定位孔 安排在同一工序中加工 参考文献 1 白成轩 机床夹具设计新原理 M 北京 机械工业出版 社 1997 2 刘守勇 机械制造工艺与机床夹具 M 北京 机械工业 出版社 2006 第一作者 程代玲 平高集团有限公司 467001 河南省 平顶山市 First Author Cheng Dailing Pinggao Group Co Ltd Pingdingshan Henan 467001 China 中国制造业面临 6 个挑战 远