涂塑施膠復印成型法在活動定位銷中的應用

郝軍平 吳曉亮 張曉璐

（漢川機床集團有限公司，陜西漢中 723003）

1 問題的提出

在現有旋轉工作臺結構中，對工作臺垂直90°轉位的4個定位點，常采用活動定位銷配定位塊的方法來實現高精度的定位（如圖1）。但在實際操作中，配定位塊時需先將活動定位銷插入定位塊的定位孔中（活動定位銷與孔確保0.005～0.01 mm間隙），調整工作臺垂直90°轉位的4個定位點，確保定位要求后擰緊定位塊與工作臺接合的螺釘，測試工作臺垂直90°轉位的4個定位點的定位精度（擰緊螺釘時會由于螺釘拉緊力不同而使定位塊產生變形或位移現象）。如此反復調整、測試，直至達到所需要的工作臺垂直90°轉位的4個定位精度，一般操作熟練的師傅也需要3～5次，最終完成調試后下固定定位銷（下固定定位時定位塊仍然會有少許變形和位移，一般請操作熟練的師傅完成）。

對于科技日新月異的今天，我們也希望通過新工藝或新方法來實現更高的定位精度和更便捷的操作，在本實例中需要解決以下幾個問題:

（1）螺釘可以在活動定位銷固定位置之前就緊固。這樣可以減少緊固螺釘時對定位塊產生的變形和位移。（2）無需對定位塊下固定定位銷，這樣也可以減少緊固螺釘時對定位塊產生的變形和位移。（3）對活動定位銷與孔無需在加工中配0.005～0.01 mm間隙，這樣可以減少加工中的比較難操作的配加工流程，縮短加工工時。（4）銷套磨損后容易修復。

2 解決方法

針對以上幾點，我們可以采用涂塑施膠復印成型法應用在活動定位銷結構中。該方法的主要原理是:將工作臺垂直90°轉位的4個定位點一次調試好精度后，將活動定位銷外壁涂脫膠液，再將活動定位銷插入注膠孔腔中，注入固化膠，固化膠將根據活動定位銷的外表特點固化成銷孔，待固化膠完全固化后即可得到所需的高精度定位銷孔。對圖1實例可按圖2所示的方法來實施。

在圖2中可看到取消了圖1中的螺釘和固定定位銷，同時也就省去了定位塊，只需在工作臺上保留注膠孔腔，再加工兩個小孔，作為注膠孔和出膠孔。注膠孔、出膠孔和注膠孔腔的加工精度要求都很低，注膠孔和出膠孔可以直接通過手電鉆來完成，而注膠孔腔也只需要確保自由公差的精度就可以了。由于取消了固定定位銷和螺釘，也就消除了需要解決的前兩個問題。

在圖1實例機構中，需要對活動定位銷和銷套進行配加工，確保0.005～0.01 mm的間隙，在實際加工流程中很難操作。而采用涂塑施膠復印成型法可以無需配加工銷套或活動定位銷，由于注膠前在活動定位銷外表壁涂有脫膠液，在加壓條件下，脫模膠與成型膠融合固化后自然形成無間隙的配合銷孔。維修時，圖1中的定位結構需要配銷套，需要拆卸定位塊后換銷套，需要重新配加工銷套和調試，而作為維修人員在外聯系單件配加工是很麻煩的。如果采用涂塑施膠復印成型法實現的活動定位銷結構在維修時只需敲出固體膠，一次調整定位點后，現場重新注膠即可完成維修，從各方面減少了工作量，這就解決了后兩個問題。

3 設計與驗算

對于涂塑施膠復印成型法在活動定位銷中應用的可行性我們還需要做以下幾個方面的論證:（1）固體膠的耐磨性，需確保固體膠能在活動定位銷頻繁的插入和退出工作中有較長的使用壽命;（2）固體膠的剛性，需確保活動定位銷定位受壓后的位移量較小，不影響工件加工時的定位精度;（3）固體膠的韌性，需確保活動定位銷定位受沖擊載荷時不出現開裂脫落等現象。在這里我們以可賽新TS353、TS355高精度定位膠為試驗對象，兩種定位膠的各項性能指標如表1所示。

表1 TS353、TS355注塑成型膠的性能指標

零件的耐磨性主要由PV≤［PV］來確定，而活動定位銷在機床切削狀態下是不進行插入和退出動作的，因此可以不考慮速度V。在活動定位銷進行插入和退出動作時不承受切削力，因此PV值是很小的，耐磨條件是可以滿足的。

零件的剛性主要體現在材料在單位應力條件下的變形量，主要通過兩種失效型式來判定:斷裂或塑性變形。塑性材料以屈服極限σs作為極限應力，而脆性材料要以強度極限σβ為極限應力。而TS353、TS355高精度定位膠為脆性材料，因此在這里以強度極限σβ為極限應力。根據力學公式:力N等于壓強P乘以受力面積S（即N=SP）可知，注塑層的許用力［N］=S［σ］，即許用力［N］=DL［σβ］。式中:D為活動銷直徑;L為活動銷最小接觸長度;σβ為強度極限。

（1）計算注塑成型膠的許用承載力矩

①采用TS355注塑成型膠，以直徑20 mm、接觸長度為20 mm的圓柱活動銷、回轉直徑400 mm工作臺為例，簡要計算其工作臺承載力矩M。力矩公式M=RN（即回轉半徑R乘以受力點的切向力N），即M=RDL［σβ］=0.2×0.02×0.02×100×106=8 000 N·m。

②同理采用TS353注塑成型膠，以直徑20 mm、接觸長度為20 mm的圓柱活動銷、回轉直徑400 mm工作臺為例，來簡要計算下其工作臺承載力矩M。由力矩公式M=RN（即回轉半徑R乘以受力點的切向力N），即M=RDL［σβ］=0.2×0.02×0.02×150×106=12 000 N·m。

（2）計算工作臺非工作狀態下的阻力矩

以摩擦系數較大的靜壓導軌為例，其摩擦系數為μ=0.02～0.06，取 μ=（0.02+0.06）/2=0.04;回轉直徑400 mm工作臺最大承重為2 t，即G=2 000 kg。

阻力公式F=μN=0．04×2 000×9．8=784 N

阻力矩公式M=FR=784 ×0．2=156．8 N·m

4 結語

由以上計算可得出結論，因活動定位銷只在非加工狀態下對工作臺四點90°定位時進行位置校正，在8 000～12 000 N·m力矩條件下遠大于阻力矩156.8 N·m，足以對回轉工作臺進行定位校正。

［1］機械設計手冊（第5冊）［M］．機械工業出版社，2004．

［2］可賽新產品資料［Z］．