黄少锋
（广东长盈精密技术有限公司 523000）
摘要：本文介绍一种精密灌胶定位夹具，阐述该夹具的结构和工作原理，进行定位误差、夹紧等分析，并说明其使用方法，解决了大规格多件工作台精度一致性要求较高问题，降低了工作台的加工难度和生产成本，提高了生产效率。实践证明了该夹具的实用性。
关键词：精密灌胶定位夹具；精度一致性；大规格工作台
1 前言
柔性制造系统通常由多台加工中心主机与多件工作台的物流系统组成，根据加工要求，柔性制造系统可以把装夹有需加工零件的工作台交换到系统指定的任意一台主机上进行加工，因此具有自动化程度高、加工效率高等优点。某公司为某用户设计生产的FMS1600柔性制造系统，由7台双工位卧式加工中心主机、30件高精度大规格工作台（1.8 m x 1.6 m），有效行程大于50m的物流运输线、24个缓冲存储站组成。为了确保30件工作台中任意1件工作台交换到7台主机任意1台上后所有精度都合格，就必须保证30件工作台各项精度的一致性达到要求。
为确保机床高转速、高精度和高刚性的实现，应用了大量新工艺、新技术，例如：大理石床身及其高精度线轨安装、主轴动静压技术、箱体灌胶定位技术应用、装配中的电主轴转子热装等，机床的设计精度较高，因此，其工艺方案要求更加细致，并有较高的可操作性。
高精密车整体精度要求极高，作为车床生产的专业厂家，45°斜式床身的装配已有常规工艺，其装配工艺、手段非常完善，已经拥有通过装配调试将丝杆、线轨、刀架等部件调整到设计要求的能力，可以保证高精密车整体精度。
工作台通过“一面两销”的定位方式定位，因此，对工作台定位孔的尺寸精度、形位精度、孔距精度要求都很高：30件工作台两定位孔到中心孔孔距尺寸一致性要求0.01 mm；两基准侧面与中心孔的距离尺寸一致性要求0.005mm；定位面与台面尺寸一致性要求0.005mm。后两项可以通过精加工来保证，而第一项对于1件工作台来说，精度再高都可以通过采取相应的工艺措施来保证，而对于30件或者更多数量的工作台来说，要保证每件各个尺寸一致性的高精度要求，用传统的结构设计和工艺方法难以实现。因此经过深入分析和研究后，设计了一套“精密灌胶定位夹具”来解决该问题，即结构上采用在工作台定位孔里增加一个定位套，在定位孔和定位套之间留有一定的间隙，通过夹具来保证中心孔与两定位孔孔距尺寸的一致性，定位孔和定位套之间通过灌胶的形式进行粘接固定。
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2 精密灌胶定位夹具结构及工作原理
（1）精密灌胶定位夹具结构
所设计的数控车床主轴辅助定位夹具，包括调节夹具、安装件和均为中空结构的定位轴及长圆筒、定位轴同轴安装于长圆筒内且定位轴的长度大于长圆筒的长度，长圆筒的一端设有用于同步固定长圆筒和定位轴的法兰装置，长圆筒的另一端的端部依次设置所述安装件、调节夹具，调节夹具的一端夹紧于长圆筒上、其另一端夹紧于定位轴上。安装件包括垫片和可自由旋拧于长圆筒上的锁紧螺母，在长圆筒的外部壁体上设有与锁紧螺母相配合使用的螺纹。
（2）精密灌胶定位夹具的工作原理
摇动手柄，齿轮旋转，齿轮轴右端的伞齿轮把运动传递给伞齿轮，伞齿轮通过平键将运动传到带轮，通过皮带传递给带轮，带轮通过平键将运动传到心轴，心轴带动电子测微仪旋转来找正工作台中心孔，然后用中心定位套定住工作台中心孔。
校正工具用来校正工作台基准侧面与孔中心的平行及距离尺寸。使用时移动紧靠夹具体两相互垂直面的测量座通过千分表读数，用顶头来校正，校正后用压板将工作台压紧在夹具上。
3精密灌胶定位夹具设计与分析
（1）精密灌胶定位夹具设计
主传动系统是车床的关键部件，主轴箱的加工是主传动系统部件加工中的重点，也是难点。箱体前、后轴瓦的装配是关键中的关键。由于高精密数控卧式机床主传动系统采用了静压主轴技术，我们应用箱体灌胶定位技术，箱体主轴孔前后端的同轴度不再用传统方式依靠设备的回转精度来保证；因此，其精度要求在加工中心即能够满足，降低对加工设备的依赖了.具体工艺措施是，利用中间芯棒（1：3000）将轴瓦粗步固定在箱体内，采用工程胶粘剂（定位胶）灌入箱体前，粘合箱体和前轴瓦。在粘胶过程中，对后轴瓦进行微，确保前后轴瓦获得要求的形位公差的，确保装配质端调量。
保障交换工作台两基准侧面到中心孔距离一致，通过测量工具上千分表在校对块上的读数与在工作台基准侧面上读数的数值差来确定基准侧面与中心孔的尺寸，并将每件工作台的该数值差做记录，最后根据所记录的数据精加工工作台侧面来保证30件工作台侧面与孔中心距离一致性0.005 mm的精度要求。
保障交换工作台定位面与台面厚度尺寸一致，对于30件工作台定位面与台面厚度尺寸一致性0.005 mm的要求，通过采用精密刮研技术，保证工作台台面的平面度及其一致性，再以台面为基准，在高精度数控导轨磨床上对定位面进行精密磨削来保证其尺寸和平行精度的一致性。
（2）精密灌胶定位夹具使用方法
首先在夹具两个定位销上装上配合间隙为0.001~0.005 mm的定位套，不紧固螺钉，然后吊装工作台将两个定位孔对准定位套（定位孔与定位套留有2mm间隙），将工作台放到夹具上。
摇动手柄，带动中心孔校正轴旋转，通过电子测微仪来校正工作台的中心孔在0.005 mm内，用中心定位套定住中心孔，定位套与夹具心轴、工作台中心孔的配合间隙都是0.002~0.005 mm，这样工作台在夹具上就不会移动，只会转动。
将校正工具紧靠夹具体两相互垂直基准面上，移动校正工具来校正工作台基准侧面在0.005mm内，用连接螺钉将定位套紧固在工作台上，并用4块压板将工作台压紧在夹具上。然后将千分表在校对块上的读数与在工作台基准侧面上读数的数值差做记录，根据所记录的数据对工作台侧面进行精修，以此来保证基准侧面与中心孔尺寸一致性0.005mm的高精度要求。
灌胶。用喷枪将混合好的胶液从进胶孔注入到定位孔与定位套之间的间隙中，当胶液从出胶孔流出时说明胶液己灌满，用堵头将进胶孔和出胶孔堵上。24 h胶液固化后即完成了灌胶工作，也就是完成了定位套的粘接定位工作。
将长圆筒贯穿数控车床的主轴后，将主轴的一端与法兰盘连接，然后通过安装件（即垫片和锁紧螺母）使长圆筒固定于主轴的尾部、然后将定位轴贯穿所述长圆筒内，根据不同长度的轴类工件，调整定位轴在法兰盘这一端的伸出长度，将工件顶住定位轴，即可将工件定位。最后采用一对夹紧片同时夹紧长圆筒和定位轴，即夹紧片上的大锁耳夹紧长圆筒、小锁耳夹紧定位轴，使整个辅助装置整体随主轴转动、当需要调整工件的伸出长度时，将小锁耳上螺母拧松后，定位轴即可进行移动，将定位轴调整至合适的位置后再用螺栓和螺母进行固定即可，实现了对工件的快速定位。
4 总结
高精密数控车床采用45°斜式非金属材料床身在国内属于首次，同时将流体静压式电主轴开发并运用到车床行业，在国内也仅有沈阳第一机床厂、北京机床研究所等少数几家企业处在研发、设计、制造过程中，而样机仅沈阳制作完成。因此高精密数控车床的研发成功也验证了该机床的零件加工工艺和装配工艺是可行的，是成功的。
FMS1600柔性制造系统实际使用证明：精密灌胶定位夹具具有结构简单、定位准确、操作方便等优点，使用该夹具后，工作台定位孔的加工精度要求可以大幅降低，降低了生产制造成本，提高了加工效率，保证了工作台两定位孔的孔距精度一致性及工作台两基准侧面到中心孔距离尺寸精度一致性，解决了柔性制造系统多件工作台精度一致性要求较高的问题，保证了整个柔性制造系统的顺利实现。同时，该夹具的设计应用也促进了该公司灌胶技术的发展。
参考文献：
[1]东北重型机械学院.机床夹具设计手册[M].上海：上海科学技术出版社，1988.
[2]王启平机床夹具设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1995.
[3]袁卫华.2007.（5）薄形工件的磨削方法探讨.[M]制造技术与机床，2007.（5）；69--70.
[4]杜志勇.多台阶精密深孔的车削.[M].金属加工，2008.（6）；35--36.
论文作者:黄少锋
论文发表刊物:《河南电力》2018年19期
论文发表时间:2019/4/15
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