袁禮彬

(常州南車鐵馬科技實業(yè)有限公司，江蘇常州213015)

定位銷是夾具中最為常用的元件之一，尤其在箱體、蓋板、支架等工件加工時，利用一面兩孔定位，使設(shè)計基準和工藝基準重合，以減小定位誤差。按一面兩孔定位方式設(shè)計夾具定位元件，最主要工作是進行菱形銷結(jié)構(gòu)設(shè)計及尺寸計算。在經(jīng)典夾具設(shè)計教材或設(shè)計手冊中，提供的菱形銷與定位孔間最小間隙的計算公式為［1］

式中:b為菱形銷的寬度;δLg為工件兩定位孔中心距公差;δLj為兩定位銷中心距公差;D為與菱形銷相配合的孔的直徑。

式(1)中提供的菱形銷與定位孔之間最小間隙，是在被加工工件的兩定位孔中心距、圓柱銷與菱形銷之間中心距都處于極限偏差，而且方向相反的情況下計算出來。這說明，當定位孔與菱形銷之間配合間隙小于該值，工件兩定位孔與兩定位銷(菱形銷與圓柱銷)就可能發(fā)生干涉現(xiàn)象，導(dǎo)致工件不能正確地定位。

按照傳統(tǒng)的一面兩孔的設(shè)計思想來設(shè)計菱形銷，首先需要確定兩定位孔中心距公差δLg、兩定位銷之間中心距公差δLj，以及定位孔直徑，按式(1)計算出菱形銷與定位孔間最小間隙Δmin，最終確定菱形銷直徑(D－Δmin)及制造公差。

基于這種設(shè)計方法，首先要確定較為合理的兩定位銷之間中心距公差δLj。但在實踐中較為困難，而且最終容易導(dǎo)致菱形銷與定位銷、圓柱銷的公稱尺寸不同。筆者在實際的夾具設(shè)計實踐中，采用如下設(shè)計方法。

1 定位銷主要尺寸的確定

常用標準定位銷尺寸已有明確的規(guī)定，設(shè)計時應(yīng)盡量選用標準的定位銷。機床夾具及零部件國家標準GB/T2205和GB/T2204規(guī)定了各種常見規(guī)格定位銷的尺寸與公差，定位銷與定位孔之間也有推薦的配合公差帶，通常為H8/f7和H7/g6兩種。按這種配合性質(zhì)，定位銷與定位孔的公稱尺寸相同，兩者之間最小間隙也就隨之確定。

由式(1)可求得

通過式(2)可計算出兩定位銷中心距公差與兩定位孔中心距公差之和。

按上述方法設(shè)計定位銷，首先要設(shè)定定位銷與定位孔配合公差帶，確定最小間隙Δmin;然后依據(jù)定位孔的公稱尺寸，按設(shè)計手冊查菱形銷的圓弧寬度，計算出兩定位銷中心距公差與兩定位孔中心距公差之和;工件兩定位孔中心距公差通常為已知值，這樣就可以得到兩定位銷中心距公差值。

2 合理選擇定位銷的結(jié)構(gòu)形式

在確定定位銷的直徑尺寸之后，下一步便要進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

傳統(tǒng)教材和手冊提供的計算公式(1)的導(dǎo)出，主要是基于圖1a所示菱形銷結(jié)構(gòu)。而在進行夾具施工圖樣設(shè)計時要參照圖1b所示菱形銷的結(jié)構(gòu)。兩者區(qū)別在于后者對于尖角進行了修圓。修圓主要作用體現(xiàn)在兩個方面:(1)避免在裝卸工件時，菱形銷插入定位孔碰到孔壁;(2)進一步避免菱形銷與定位孔之間的干涉。根據(jù)定位銷與夾具體之間關(guān)系，可把定位銷分為固定式定位銷和移動式定位銷兩類。

2.1 標準定位銷

在一般情況下，應(yīng)該盡量選用標準定位銷，如圖2a所示。該定位銷結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。在大批量生產(chǎn)時，由于機械磨損、工件裝卸時造成磕碰等原因，致使定位銷精度喪失。為更換方便，可改變定位銷的結(jié)構(gòu)形式，如圖2b。不過定位銷與夾具體配合部分公差帶由r6調(diào)整為h6，端部的螺紋起固定連接作用。當夾具體定位孔為盲孔，需對圖2a所示的定位銷作進一步改進，可采取圖3所示的結(jié)構(gòu)。圖3a所示的固定式定位銷中間部位設(shè)置了通孔，定位銷安裝時在盲孔底部放置一個帶螺紋孔的墊圈，需更換定位銷時采用螺釘?shù)裙ぞ哌M行拉拔。圖3b所示定位銷利用螺釘可很方便地從盲孔中取出。

2.2 專用固定式定位銷

在一些特殊情況下，標準定位銷無論是結(jié)構(gòu)、尺寸和強度等方面，均不能滿足工裝保證工件加工精度要求，要對標準定位銷結(jié)構(gòu)作改進，須設(shè)計專用定位銷。圖4是某箱體生產(chǎn)線上使用的專用固定式定位銷。與標準定位銷相比，它有以下特點:

(1)加長了軸向長度，以滿足工裝空間結(jié)構(gòu)上要求;

(2)增大定位銷與工裝連接面的尺寸，并加粗底部，保持足夠的強度和剛度;

(3)倒角與圓柱定位部分之間作修圓處理，減小工件安裝時的阻力;

(4)用內(nèi)六角螺釘固定定位銷，加工工件時增強了定位銷承受斷續(xù)切削形成的沖擊力。

2.3 移動式定位銷

在很多情況下要采用移動式定位銷。其目的主要是考慮工件重量較大，裝卸時工件兩定位孔直接對正定位銷有一定困難，采用先讓工件初步定位，然后將移動式定位銷插入，方便操作。

如圖5所示的定位插銷是一種常見的移動式定位銷，用于手動操作的場合。圖5a所示的圓柱定位銷定位部分銑成一小平面，是考慮定位插銷插入定位孔時，便于滯留在其中空氣的排出。圖5b所示的菱形插銷中間軸肩上銑出定向槽，作用是確定菱形銷定位時周向方向。圖6所示的為浮動定位銷，主要由起導(dǎo)向作用的襯套、浮動銷、壓縮彈簧和調(diào)整螺堵組成。由于這種浮動定位銷裝置軸向未被控制，浮動定位銷又制成錐形，因此定位銷在壓縮彈簧作用下，始終能與定位孔保證無間隙配合，從而解決了定位孔因精度不高使定位精度差，造成產(chǎn)品質(zhì)量差的問題。這種結(jié)構(gòu)主要用于鑄件和沖壓件加工時工件的定位。

因運輸?shù)仍颍M合機床上常采用通用伸縮式定位銷結(jié)構(gòu)［2］，如圖7所示。常用的伸縮式定位銷分為裝配式(圖7a)和整體式(圖7b)，其工作原理與圖5所示的定位銷相同。其結(jié)構(gòu)上有如下特點:(1)定位銷端部設(shè)有防塵罩，防止加工過程中產(chǎn)生的金屬切屑以及其他雜物進入襯套;(2)定位銷的上下移動靠拔桿組件的驅(qū)動。

綜上所述，采用一面兩銷定位時，應(yīng)充分重視定位銷的結(jié)構(gòu)類型。當工件較輕、批量較小時，用手裝入固定式定位銷無疑是可行的。但工件體積、重量、批量較大時，采用固定式定位銷則帶來許多不便。首先采用手動安裝工件易引起疲勞，即使吊裝也難以對準，故會導(dǎo)致輔助時間增加。其次由于安裝時不便觀察，有可能將定位銷撞彎或折斷，所以應(yīng)采用移動式定位銷，使定位銷順利插入定位孔中?？傊谶M行夾具設(shè)計時，設(shè)計者要根據(jù)加工工件的定位方案、工件具體結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)線裝料方式以及生產(chǎn)節(jié)拍等因素，合理選用合適的定位銷結(jié)構(gòu)形式。

3 定位誤差計算分析

一面兩孔定位方案設(shè)計完成后，要通過分析計算加工精度參數(shù)在該定位方案下產(chǎn)生的定位誤差來校核定位方案的可行性。以一面兩孔定位時，存在著位移誤差和轉(zhuǎn)角誤差。位移誤差取決于圓柱銷與定位孔的配合精度以及最小安裝間隙;轉(zhuǎn)角誤差取決于兩定位銷與定位孔之間最大配合間隙、中心距等因素。但在夾具設(shè)計實際中，往往不進行定位誤差計算，主要是基于以下幾點考慮:

(1)在夾具設(shè)計時，定位誤差一般要求小于工序加工誤差的1/3～1/5，是容易滿足的;

(2)對于兩個加工面需要保證相互位置精度，在進行工藝設(shè)計時，一般都會安排在一次安裝中完成加工，這樣定位誤差就不會對它們的相互位置產(chǎn)生影響;

(3)如果某加工面對定位孔有較高的位置精度要求，通常會把這個面和定位孔安排在同一工序中加工。

4 結(jié)語

筆者提供了基于夾具設(shè)計實踐總結(jié)出的設(shè)計流程，介紹了定位銷設(shè)計方法與結(jié)構(gòu)，這些經(jīng)驗在生產(chǎn)實踐中到得很好驗證，對靈活使用定位銷具有較高參考價值。

［1］白成軒.機床夾具設(shè)計新原理［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1997.

［2］劉守勇.機械制造工藝與機床夾具［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2006.