基于零间隙配合的精密摩擦胀芯定位机构的开发设计

赵诗若 赵忠兴

(长春汽车工业高等专科学校，吉林 长春130011)

基于零间隙配合的精密摩擦胀芯定位机构的开发设计

赵诗若 赵忠兴

(长春汽车工业高等专科学校，吉林 长春130011)

针对现有胀芯定位夹紧机构所存在的结构复杂、体积过大、精度不稳定等诸多问题，开发了一款新型的工艺装备——精密摩擦胀芯定位机构。文章介绍了这种装备的结构和原理，为机械加工行业所大量需要的自定心夹具提供了一种新的选择。

胀芯定位；夹紧；摩擦角

1 背景技术

目前很多工件(比如：壳体类)在加工、检验过程中经常会遇到用孔定位的情况，使用的定位元件往往是定位销轴。而定位销轴与孔的配合间隙往往成为安装误差的最大来源。所以，基于零间隙定位所设计的各种工艺装备应运而生。人们首先想到用过盈配合来消除间隙，这样结构紧凑、集定位夹紧为一体的结构带来的问题是装卸不便，并且在插销和拔销过程中对工件定位表面造成划伤。于是又有了胀芯定位机构，但类似产品也都存在这样或那样的问题。如：

(1)胀块式：调节范围大，基本属于卡爪式定位夹紧装置。缺点是机构复杂、体积大、精度不高。

(2)可调液压式：精度高，但也是体积大，又需要注入矿物油。其制造成本、维护维修成本都较高。

(3)可调卡爪式：类似第一种。

(4) 胀套式：精度高、体积大、机构复杂、工艺成本高。

可见传统销轴类胀芯机构或者结构复杂，或者体积过大，精度不稳定，还有的需要外围设备的支持等等。

类似的工艺装备需求量特别大，因而急需一种结构小巧、精度稳定、快速高效的装备来取代传统产品。我们新近开发的精密摩擦胀芯定位系统给市场提供了一种新的选择。

2 新型精密摩擦胀芯定位机构的结构原理

2.1 结构

如图1所示为新近开发研制出的新型精密摩擦胀芯定位机构的结构图，其特征在于：销轴1前端带有锥度，弹性胀套2的内孔也带有相同的锥度，销轴与弹性胀套内孔之间镶嵌有保持架3，在保持架3上布置有n个圆柱滚子4，并均匀分布在整个圆锥表面上，圆柱滚子与销轴轴线呈一定夹角α，轴用卡环5固定在销轴1前端锥面的环槽里。

2.2 原理

使用时将弹性胀套2插入与之相配合工件的定位孔中，然后逆时针转动销轴1，这时圆柱滚子4在逆时针转动的同时会沿销轴1的锥面向大端滚动，如图2所示。

在纯滚动无滑动的情况下，摩擦力就会带动弹性胀套2也向销轴大端运动，从而将弹性胀套2胀开，最终消除弹性胀套与工件定位孔之间的间隙直至胀紧而完成定位和夹紧。反之，顺时针转动销轴则胀套弹性恢复到原来的初始尺寸，进而松开工件。

销轴1前端带的锥度大小在摩擦角范围内根据需要选取，弹性胀套2的内孔也带有相同的锥度并通过圆柱滚子与销轴发生作用，圆柱滚子与销轴轴线之间的夹角α可以保证圆柱滚子沿着需要的方向滚动，其大小也可在摩擦角范围内选取。轴用卡环5用来保证弹性胀套2和保持架3始终不脱离销轴1前端的锥面。

3 结语

综上所述，该装置的积极效果是其结构简单紧凑、定位精确，快速方便，成本低廉，具有普适性。各种机床夹具、装配夹具、检验夹具以及各种机械产品零部件之间的可拆定位结构中都可以方便使用。既能提高效率、又能更好地保障产品的精度。该结构已经获得国家专利(专利号：ZL 2014 2027 0924.9)。

[1] 许雯.张树礼. 高精度盘套类零件自动定心夹具设计[J]. 金属加工：冷加工, 2009(16)：46-47.

[2]姚广鹰.胀条式自动定心夹具[J].机械制造,1998(4)：62.

[3]肖继德，陈宁平. 机床夹具设计[M].北京：机械工业出版社，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

赵诗若，女，1987年生，理学硕士，讲师，主要研究方向为数控加工与测量技术。

(编辑 孙德茂)

2016-05-03)

160934