快速高精度定位單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車夾具，具體涉及一種快速高精度定位單元。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械制造行業(yè)的高速化生產(chǎn)線上，殼體、箱體類工件各孔系之間往往有著高精密的位置度要求，在批量生產(chǎn)中，對于這些孔系的加工以及檢測，要求既要快速、也要精確。
[0003]首先，在加工中要滿足這些工件各孔系精確的位置度關(guān)系，常規(guī)方式就是一次性定位裝夾加工完成，對于那些不在同一個(gè)平面上的孔系，則只能靠付出高昂的代價(jià)購買精密的四軸甚至五軸加工中心才能滿足精度要求。
[0004]其次，由于常規(guī)的檢測輔具不能精確定位，每個(gè)工件檢測都要耗費(fèi)大量時(shí)間重新建基準(zhǔn)。要滿足這些零件快速、精確的檢測控制，就只有通過增加檢測設(shè)備數(shù)量及檢測工人勞動(dòng)強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種成本低廉，且能快速、精確定位的快速高精度定位單元。
[0006]本發(fā)明所述的快速高精度定位單元，包括芯軸、護(hù)套、盤頭螺釘和多個(gè)等直徑的鋼球；
所述芯軸的中部設(shè)有臺階，該臺階將芯軸分成上定位段和下定位段；
在臺階上設(shè)有沉頭螺釘孔；
所述護(hù)套的內(nèi)表面沿周向設(shè)有環(huán)形槽，該環(huán)形槽的寬度D3略大于鋼球的直徑D1，并在環(huán)形槽的底部設(shè)有多個(gè)通孔，該通孔的直徑D4略小于鋼球的直徑Dl ;
所述護(hù)套套在芯軸的上定位段上，多個(gè)鋼球設(shè)置在芯軸與所述環(huán)形槽形成的空間內(nèi)，多個(gè)鋼球與多個(gè)通孔一一對應(yīng)，且每一所述鋼球有一部分從對應(yīng)通孔處露出該護(hù)套。
[0007]還包括蓋和沉頭螺釘，在蓋的中部設(shè)有沉頭螺釘過孔，在芯軸的上端中心設(shè)有螺紋孔，所述蓋與芯軸通過沉頭螺釘過孔、螺紋孔用沉頭螺釘連接，蓋住護(hù)套和鋼球，且蓋的直徑D6小于等于護(hù)套的外徑D5，以防止灰塵、渣滓進(jìn)入，而影響定位精度。
[0008]所述護(hù)套的外徑D5比D小0.2mm?0.4mm，其中D為快速高精度定位單元在鋼球所在位置處的最大直徑，且D滿足:當(dāng)鋼球的數(shù)量為奇數(shù)且沿周向均布時(shí)，所述D為工件上的定位基準(zhǔn)孔的直徑D’的極大值，當(dāng)鋼球的數(shù)量為偶數(shù)且沿周向均布時(shí)，所述D略小于D’的極大值。
[0009]所述護(hù)套的上端與蓋之間設(shè)有密封圈，所述護(hù)套的下端與臺階之間設(shè)有密封圈，以防止灰塵、渣滓進(jìn)入，而影響定位精度。
[0010]進(jìn)一步，所述多個(gè)通孔沿周向均布在護(hù)套上。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
(I)采用本發(fā)明可起到事半功倍的作用:將本發(fā)明用在檢測設(shè)備上，可實(shí)現(xiàn)快速安裝、精確定位到檢測基準(zhǔn)上，檢測設(shè)備只管直接測量其余部位，無需重新測量并確定定位基準(zhǔn)；在加工上，本發(fā)明可保證零件多次定位加工精度，省掉四軸、五軸加工中心的投資；
(2)由于鋼球定位時(shí)是與被定位工件的定位基準(zhǔn)孔的孔壁點(diǎn)式接觸，且在裝拆過程中鋼球還可滾動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)對工件的裝拆極其容易，可節(jié)約大量裝拆時(shí)間；
(3)從精度方面分析:通過配磨芯軸的上定位段的直徑D2，使D2與兩個(gè)鋼球直徑Dl尺寸之和更貼近定位基準(zhǔn)孔的直徑D'的極大值，即可實(shí)現(xiàn)零間隙甚至微量過盈的配合，與常規(guī)的定位方式，即圓柱銷與孔的間隙配合相比，達(dá)到了大幅度地減少定位誤差的目的；
綜上所述，本發(fā)明適用于高精度定位的工作場所，根據(jù)設(shè)計(jì)及制造精度的不同，可達(dá)到幾微米至十微米左右的定位精度，而目前行業(yè)中最常用的銷、孔配合的定位模式，即使是高精度的，其定位誤差也在幾十微米以上。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中芯軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖2的俯視圖；
圖4為圖1中護(hù)套的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為圖4的軸測示意圖；
圖6為圖1中蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為圖1的使用狀態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014]在機(jī)械制造行業(yè)中，箱、蓋類零件的加工或測量，常規(guī)的定位方式為一面兩銷，其中一個(gè)銷為主定位銷，該主定位銷通常情況下既是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、也是加工和測量的基準(zhǔn)。主定位銷的定位精度的高低直接關(guān)系到測量精度及加工精度的優(yōu)劣。本發(fā)明所述的快速高精度定位單元是一個(gè)非獨(dú)立使用的部件機(jī)構(gòu)，適用于固定在測量夾具板或機(jī)加夾具板上作為主定位銷使用。
[0015]如圖1至圖6所示的快速高精度定位單元，包括芯軸1、護(hù)套2、盤頭螺釘7和多個(gè)等直徑的鋼球5，鋼球5的數(shù)量根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置。所述芯軸I的中部設(shè)有臺階lf，該臺階If將芯軸I分成上定位段Ia和下定位段ld，在臺階If上設(shè)有沉頭螺釘孔lb。所述護(hù)套2的內(nèi)表面沿周向設(shè)有環(huán)形槽2a，該環(huán)形槽2a的寬度D3略大于鋼球5的直徑Dl，確保鋼球5能自由滾動(dòng)即可，并在環(huán)形槽2a的底部設(shè)有多個(gè)通孔2b，該通孔2b的直徑D4略小于鋼球5的直徑D1，能夠保證鋼球5不從該通孔2b處脫落出來。所述護(hù)套2套在芯軸I的上定位段Ia上，多個(gè)鋼球5設(shè)置在芯軸I與所述環(huán)形槽2a形成的空間內(nèi)，多個(gè)鋼球5與多個(gè)通孔2b——對應(yīng)，且每一鋼球5有一部分從對應(yīng)通孔2b處露出該護(hù)套2。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明所述的快速高精度定位單元還包括蓋3和沉頭螺釘4，在蓋3的中部設(shè)有沉頭螺釘過孔3a，在芯軸I的上端中心設(shè)有螺紋孔lc，所述蓋3與芯軸I通過沉頭螺釘過孔3a、螺紋孔Ic用沉頭螺釘4連接，蓋住護(hù)套2和鋼球5，且蓋3的直徑D6小于等于護(hù)套2的外徑D5，以防止灰塵、渣滓進(jìn)入，而影響定位精度。
[0017]如圖1所示，所述護(hù)套2的上端與蓋3之間設(shè)有O形的密封圈6，所述護(hù)套2的下端與臺階If之間設(shè)有O形的密封圈6，以防止灰塵、渣滓進(jìn)入，而影響定位精度。
[0018]如圖7所示，使用時(shí)，快速高精度定位單元11的下端(即芯軸I的下定位段Id)穿插于夾具板10上，用于芯軸I定位，并通過沉頭螺釘孔Ib用盤頭螺釘7固定在夾具板10上；并在工件8與夾具板10之間設(shè)有定位塊9，然后將快速高精度定位單元11的上端穿插于工件8的定位基準(zhǔn)孔8a內(nèi)。
[0019]工件8的定位基準(zhǔn)孔8a的直徑D'為已知條件，當(dāng)鋼球5的數(shù)量為奇數(shù)且沿周向均布時(shí)，快速高精度定位單元11在鋼球5所在位置處的最大直徑D值可取IT的極大值；當(dāng)鋼球5的數(shù)量為偶數(shù)且沿周向均布時(shí)，D值應(yīng)略小于IT的極大值。如圖1所示，當(dāng)鋼球5的數(shù)量為偶數(shù)時(shí)，快速高精度定位單元11的在鋼球5所在位置處的最大直徑D值等于芯軸I的上定位段Ia的直徑D2加上2倍鋼球5的直徑Dl。鋼球5的直徑Dl通過精密量具選定，選定的各鋼球5的直徑Dl之差盡可能小(< I y m)，并多選備用，然后配磨芯軸I的上定位段Ia的直徑D2等于D'減去2倍鋼球5的直徑Dl，根據(jù)工件8定位精度要求及工藝制造能力，D2可精確到2 μ m，甚至I μ m以內(nèi)。
[0020]護(hù)套2采用車、鏜、鉆、擴(kuò)孔加工而成，各尺寸控制以裝配后盡可能不易調(diào)入渣滓為宜，其中護(hù)套2的外徑D5比D小0.2mm?0.4mm為宜。
[0021]本發(fā)明在單件制造時(shí)，護(hù)套2、鋼球5、芯軸I的裝配如無特殊工裝協(xié)助，較難裝配，可采用下述方式:將黃油填充于護(hù)套2的環(huán)形槽2a內(nèi)，將每顆鋼球5陷入其中并從通孔2b中露出，此時(shí)鋼球5在黃油固定作用下不會沿環(huán)形槽2a周向滾動(dòng)，然后將帶鋼球5的護(hù)套2套入芯軸I的上定位段Ia上，裝上蓋3及沉頭螺釘4即完成裝配，根據(jù)使用要求，黃油可用去脂類溶劑清洗或不用清洗。
[0022]本發(fā)明中，D值等于或接近于IT值的極大值，根據(jù)正態(tài)分布規(guī)律，工件8的定位基準(zhǔn)孔8a的直徑IT大多數(shù)居于公差中值，所以，多數(shù)情況下本發(fā)明的定位其實(shí)是一種微量過盈的配合。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，即便IT居于公差值下限時(shí)，其過盈量達(dá)20 μ m以上，該過盈量配合經(jīng)過多次裝配后，工件8的定位基準(zhǔn)孔8a仍無任何損傷痕跡。其原因在于各環(huán)節(jié)(工件8、鋼球5、芯軸I上的接觸點(diǎn)皆在彈性變形范圍內(nèi)。
[0023]本發(fā)明類似一個(gè)去掉外圈的精密球軸承，每一個(gè)鋼球5定位接觸雖然為一點(diǎn)，但鋼球5每次可以有幾個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)，故理論上其磨損是均勻的，使用壽命同樣長久。經(jīng)過試驗(yàn)，在一套機(jī)加夾具上使用了本發(fā)明，在經(jīng)歷近百萬次的裝夾后，其定位精度仍然滿足。
[0024]本發(fā)明實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了零間隙甚至微量過盈的配合定位方式，理論上這種配合的定位誤差為零，所以滿足了高精度的測量或加工的定位要求；而常規(guī)的定位方式一一圓柱銷與圓柱孔的配合，由于銷與孔都有形狀誤差和尺寸偏差，必須考慮到較大的間隙配合才方便工件8的裝拆，故圓柱銷的直徑比IT值的下限還要小許多，定位誤差自然就大幅度地增加了。如果要滿足零間隙的配合方式，不僅工件8難以裝拆，而且還會破壞工件8基準(zhǔn)孔甚至損壞定位元件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種快速高精度定位單元，其特征在于:包括芯軸(I)、護(hù)套(2)、盤頭螺釘(7)和多個(gè)等直徑的鋼球(5); 所述芯軸(I)的中部設(shè)有臺階(If )，該臺階(If )將芯軸(I)分成上定位段(Ia)和下定位段(Id); 在臺階(If)上設(shè)有沉頭螺釘孔(Ib); 所述護(hù)套(2)的內(nèi)表面沿周向設(shè)有環(huán)形槽(2a)，該環(huán)形槽(2a)的寬度D3略大于鋼球(5)的直徑D1，并在環(huán)形槽(2a)的底部設(shè)有多個(gè)通孔(2b)，該通孔(2b)的直徑D4略小于鋼球(5)的直徑Dl ； 所述護(hù)套(2)套在芯軸(I)的上定位段(Ia)上，多個(gè)鋼球(5)設(shè)置在芯軸(I)與所述環(huán)形槽(2a)形成的空間內(nèi)，多個(gè)鋼球(5)與多個(gè)通孔(2b) —一對應(yīng)，且每一所述鋼球(5)有一部分從對應(yīng)通孔(2b)處露出該護(hù)套(2)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速高精度定位單元，其特征在于:還包括蓋(3)和沉頭螺釘(4)，在蓋(3)的中部設(shè)有沉頭螺釘過孔(3a)，在芯軸(I)的上端中心設(shè)有螺紋孔(lc)，所述蓋(3)與芯軸(I)通過沉頭螺釘過孔(3a)、螺紋孔(Ic)用沉頭螺釘(4)連接，蓋住護(hù)套(2)和鋼球(5)，且蓋(3)的直徑D6小于等于護(hù)套(2)的外徑D5。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的快速高精度定位單元，其特征在于:所述護(hù)套(2)的外徑D5比D小0.2mm?0.4_，其中D為快速高精度定位單元(11)在鋼球(5)所在位置處的最大直徑，且D滿足:當(dāng)鋼球(5)的數(shù)量為奇數(shù)且沿周向均布時(shí)，所述D為工件(8)上的定位基準(zhǔn)孔(Sa)的直徑D’的極大值，當(dāng)鋼球(5)的數(shù)量為偶數(shù)且沿周向均布時(shí)，所述D略小于D’的極大值。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的快速高精度定位單元，其特征在于:所述護(hù)套(2)的上端與蓋(3)之間設(shè)有密封圈(6)，所述護(hù)套(2)的下端與臺階(If)之間設(shè)有密封圈(6)。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的快速高精度定位單元，其特征在于:所述多個(gè)通孔(2b)沿周向均布在護(hù)套(2)上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速高精度定位單元，包括芯軸、護(hù)套、盤頭螺釘和多個(gè)等直徑的鋼球；所述芯軸的中部設(shè)有臺階，該臺階將芯軸分成上定位段和下定位段，在臺階上設(shè)有沉頭螺釘孔，所述護(hù)套的內(nèi)表面沿周向設(shè)有環(huán)形槽，該環(huán)形槽的寬度D3略大于鋼球的直徑D1，并在環(huán)形槽的底部設(shè)有多個(gè)通孔，該通孔的直徑D4略小于鋼球的直徑的D1，所述護(hù)套套在芯軸的上定位段上，多個(gè)鋼球設(shè)置在芯軸與所述環(huán)形槽形成的空間內(nèi)，多個(gè)鋼球與多個(gè)通孔一一對應(yīng)，且每一所述鋼球有一部分從對應(yīng)通孔處露出該護(hù)套。本發(fā)明的成本低廉，且能夠快速、精確定位。
【IPC分類】B23Q3/00, B25B11/00
【公開號】CN104999294
【申請?zhí)枴緾N201510437690
【發(fā)明人】廖祖明, 蔣靜靜, 朱路, 嚴(yán)建華
【申請人】重慶長安汽車股份有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月23日