機(jī)床自動(dòng)線檢驗(yàn)工裝測(cè)距板的設(shè)計(jì)改進(jìn)

羅秀珍 付承云

(大連機(jī)床集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 大連116620)

組合機(jī)床自動(dòng)線是由多單臺(tái)組合機(jī)床及輔助裝置連接而成的，一般為直線排列，個(gè)別自動(dòng)線雖有曲線部分，其主、輔機(jī)也都排列在直線部分上。被加工件或隨行夾具在其上以步進(jìn)式輸送、自動(dòng)裝夾、定位及加工或松開。它的組成必須保證各主、輔機(jī)之間有準(zhǔn)確的相對(duì)位置。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 3048—2008《組合機(jī)床自動(dòng)線 精度檢驗(yàn)》幾何精度檢驗(yàn)項(xiàng)目G1(相鄰?qiáng)A具定位基面的等高度)、G2(相鄰機(jī)床的中心距)、G3(相鄰?qiáng)A具定位銷的共面度)三項(xiàng)精度的檢驗(yàn)規(guī)定，檢驗(yàn)時(shí)需要配備相應(yīng)檢驗(yàn)工裝，這個(gè)工裝一般稱為測(cè)距板。測(cè)距板是這一準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)位置的不可缺少的連接紐帶，是實(shí)測(cè)和安裝各單機(jī)之間相對(duì)位置的必要工裝。現(xiàn)將測(cè)距板的設(shè)計(jì)改進(jìn)做一下介紹，以便更好地貫徹標(biāo)準(zhǔn)。

利用測(cè)距板檢驗(yàn)G1、G2、G3三項(xiàng)精度示意圖如下:

(1)G1:相鄰主機(jī)夾具定位基面的等高度的檢驗(yàn)見圖1、圖2，允差0.04 mm/1000 mm。

(2)G2:相鄰主機(jī)夾具的中心距的檢驗(yàn)見圖1、圖2，允差0.06 mm。

(3)G3:相鄰主機(jī)夾具的定位銷共面度的檢驗(yàn)見圖3、圖4，允差0.04 mm。

因?yàn)闇y(cè)距板在工作中要靠人力搬動(dòng)，最多兩個(gè)人抬，所示不能太重。但受機(jī)床距離限制，它需要做得比較長。隨著長度的增加，剛度也會(huì)越差，在鑄造、加工和使用中都會(huì)產(chǎn)生變形，因此在機(jī)床間距較小時(shí)用圖1、圖3 的形式做1 個(gè)測(cè)距板，在相鄰機(jī)床中心距過長的情況下，用圖2、圖4 的形式做3 個(gè)測(cè)距板。

由于上述情況，雖然在長度上采取了以上的措施，測(cè)距板仍然是一個(gè)截面小、長度大、剛性不易保證的零件。故對(duì)測(cè)距板不論在截面形狀、材質(zhì)和制造中都必須采取嚴(yán)格的保證剛性的措施。在使用和存放過程中的變形對(duì)測(cè)距板來說也是一個(gè)重要問題。如果它變形彎曲就會(huì)直接影響相鄰兩夾具距離、相鄰兩夾具等高及定位銷中心線共面。也就是說會(huì)影響整條自動(dòng)線的直線性。使工件和隨行夾具在輸送中不能順利無碰撞地送到各單機(jī)加工定位的位置。

就變形而言，也就是使用中ΔYmax值(撓度變化)計(jì)算如下:

式(1)中:p 為測(cè)距板自重，要盡量減輕;l 為懸伸長度，根據(jù)自動(dòng)線單機(jī)中心距定;E 為彈性模量，根據(jù)材料而定;J 為截面慣性矩，由截面形狀而決定。

為了減輕重量采用鑄鋁材料，這樣l、E 就確定了。最后只有使截面慣性矩J 加大才能使ΔY 減小。同時(shí)要著重考慮克服鑄造和加工后存在著內(nèi)應(yīng)力引起的變形。為此要采用的截面為封閉型，同時(shí)注意J 的因素。在過去由于單純注重?fù)隙圈 變化，一般采用“工”字形，截面為開口形式，這樣一來，使測(cè)距板長期存在由于內(nèi)應(yīng)力造成的變形。造成測(cè)距板在車間和用戶安裝時(shí)無法使用。下面分析改進(jìn)后截面形狀與“工”字形截面形狀在內(nèi)應(yīng)力作用下的變化情況。

“工”字形截面形式為開口式(見圖5)。

改進(jìn)后測(cè)距板理論計(jì)算的截面形狀為封閉式(見圖6)。

一般情況下，在連線時(shí)有兩種使用形式，即橫跨式和懸伸式。在兩夾具中心距較近時(shí)，采用橫跨式。橫跨式受力簡圖見圖7。

式(2)中:q 為單位長上的自重量。在兩夾具中心距較遠(yuǎn)時(shí)，采用懸伸式。懸伸式受力簡圖見圖8。

我們對(duì)空心矩形和改進(jìn)截面形狀的兩種測(cè)距板進(jìn)行了懸伸狀態(tài)下的變形試驗(yàn)。所得數(shù)據(jù)如表1 和表2。

表1 實(shí)測(cè)改進(jìn)后的測(cè)距板數(shù)據(jù)ΔY 值隨l 變化情況

表2 實(shí)測(cè)空心矩形測(cè)距板數(shù)據(jù)ΔY 值隨l 變化情況

根據(jù)表1 的比較所得撓度曲線如見圖9。

從圖9 可以看出改進(jìn)截面形狀后的測(cè)距板撓度ΔY 的變化是比較理想的，而且截面形狀接近于國際標(biāo)尺，故在長度上的尺寸精度也得到很好的控制。

國際標(biāo)尺截面形狀見圖10。

改進(jìn)后測(cè)距板理論計(jì)算的截面形狀見圖11。

為了方便鑄造、加工和使用，根據(jù)理論形狀的基礎(chǔ)，改進(jìn)后投產(chǎn)使用的測(cè)距板截面形狀見圖12。

改進(jìn)截面形狀后的測(cè)距板在理論上吸取“工”字和矩形之長處，克服了前兩者的不足，所以它既保留了矩形為封閉形的抗端面扭矩能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又具有“工”字形重量輕，懸伸時(shí)彎曲變形小的長處。同時(shí)由于接近國際標(biāo)尺的截面形狀，又獨(dú)具國際標(biāo)尺在長度上變化小的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)多年來生產(chǎn)實(shí)用證明，在自動(dòng)線連線安裝使用中撓曲變形量較小、精加工成品后的測(cè)距板，在存放中精度很穩(wěn)定，克服了由內(nèi)應(yīng)力引起的端面扭轉(zhuǎn)變形。因此多數(shù)測(cè)距板采用這種截面形狀，以此截形作了大小不等的許多測(cè)距板，效果良好，既方便了鑄造和加工，也滿足了使用要求，保證了兩測(cè)距板本身和自動(dòng)線的相應(yīng)精度。