CN108818032B - 一种正n棱柱零件定角分度与定位夹具的装调方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于精密加工与测试技术领域，涉及一种正N棱柱零件定角分度与定位夹具的装调方法与应用，包括一种定位挡板在底板上的安装与调整方法及正N棱柱定角分度与定位方法。本发明提供了一种定位挡板在底板上的安装与调整方法，以正N棱柱为基准，调整定位挡板在底板上的安装位置，确保了定位挡板具有较高的分度精度，利用正N棱柱的分度误差与定位挡板的分度误差的均化效应，可提高正N棱柱的最终组合分度精度；本发明还提供了正N棱柱定角分度与定位方法，无需额外的分度装置，利用正N棱柱自身的分度特性和定位挡板的结构特征，配合挡块的翻转运动，能够实现360°/N整数倍及360°/N整数倍加某一定角α的分度与定位。
Description
技术领域
本发明属于精密加工与测试技术领域，涉及一种正N棱柱零件定角分度与定位夹具的装调方法与应用。
背景技术
正N棱柱零件是指底面为正多边形，且侧面都垂直于底面的一类常见零件。由于正N棱柱底面边数各异，对该类零件的定位一般需要制作专用的定位夹具，而这类夹具中，一般含有精密转台，以满足正N棱柱零件的分度需求。由于正N棱柱零件本身就是一个分度元件，无需分度转台，通过自身的旋转与定位便可以实现特定角度的分度。尤其对于用作角度基准的正N棱柱，其自身的分度误差在几角秒量级，比一般高精度分度转台的精度要高，因此，通过正N棱柱自身旋转也可以获得较高的定角分度精度。对于底面为N边形的正N棱柱，通过自身旋转与定位可实现360°/N的定角分度。但对于360°/N之外的角度，通过正N棱柱自身的分度已不能实现。要实现360°/N之外的角度的分度，需要增加其他的分度装置，从而增加了装置的成本。另外，为保证正N棱柱的回转精度，额外增加的分度装置的回转轴线必须与正N棱柱自身的轴线重合。然而正N棱柱一般没有可直接使用的回转轴线，通过正N棱柱的侧面来确定正N棱柱轴线的精度也难以保证，从而造成正N棱柱分度精度的损失。
定角分度是正N棱柱最常用的分度方式。在不使用额外分度装置的条件下，无法实现相差360°/N之外的定角度的多孔加工。现有文献记载中，也没有查阅到能够方便实现正N棱柱高精度定角分度与定位工装夹具及其装调方法。
发明内容
为提高正N棱柱的定角分度与定位夹具的可靠性与分度精度，本发明提供了一种正N棱柱零件定角分度与定位夹具的装调方法与应用，包括一种定位挡板在底板上的安装与调整方法及正N棱柱定角分度与定位方法。
具体技术方案如下：
一种用于正N棱柱零件的定角旋转与定位夹具，包括底板、定位挡板、挡块、正N棱柱、连接螺钉和紧定螺钉；
底板上设有挡板安装定位面、底板安装定位面、沉头孔、螺纹孔A；挡板安装定位面也是正N棱柱的安装基准面，与底板安装定位面平行；
定位挡板通过螺钉连接固定到底板上；定位挡板的结构为拉伸体，截面的尺寸由待定位的正N棱柱底面的边数N、底面外接圆的半径R和定角旋转角度α确定；定位挡板的四周侧面由基准平面A、基准平面B、基准平面C、基准平面D和两个同心的内圆柱面和外圆柱面组成；内圆柱面的半径等于正N棱柱底面外接圆的半径R，内圆柱面中间径向位置设有螺纹孔B，用于连接固定挡块用的紧定螺钉；定位挡板上设有2个以上的螺钉连接孔，螺钉连接孔的位置与底板上螺纹孔A的位置相对应，用于定位挡板在底板上的固定安装；基准平面A和基准平面C共面且与基准平面D之间的夹角为360°/N；基准平面B和基准平面A之间的夹角为正N棱柱定角旋转角度α；基准平面B和基准平面C的设计长度l为定位挡板互相平行的上下两面与其四周侧面垂直；
挡块的结构为拉伸体，侧面由基准平面E和基准平面F和挡块外圆柱面组成；挡块外圆柱面的半径等于正N棱柱底面外接圆的半径R，基准平面E和基准平面F之间的夹角等于正N棱柱定角旋转角度α；挡块的厚度与定位挡板的厚度相同，挡块上下两面平行，且与挡块的侧面垂直；挡块的尺寸刚好配合嵌入定位挡板和正N棱柱之间的凹槽中。
进一步，上述定位挡板和挡块的数量为正N棱柱底面边数N的非1约数的1～2倍，且不大于N。
上述一种正N棱柱零件定角分度与定位夹具的装调方法，其操作步骤如下：
1)首先将其中一个定位挡板通过连接螺钉以设定的预紧力F固定到底板上；
2)然后放入正N棱柱，旋转正N棱柱，让其某一侧面与已固定到底板上的定位挡板的基准平面C贴合，此时正N棱柱可沿定位挡板的基准平面C移动；
3)将其余定位挡板的基准平面C与正N棱柱的其它侧面贴合，并以设定预紧力F的5％～10％的预紧力将其余定位挡板连接到底板上，并确保定位挡板基准平面C与正N棱柱的侧面之间无空隙；
4)将正N棱柱转过一个定角α，使正N棱柱的侧面与某一定位挡板的基准平面B贴合；
若该定位挡板是已固定的定位挡板，则沿着其余定位挡板各自基准平面C的顺时针轻敲其余定位挡板，使该定位挡板上的基准平面B与正N棱柱的侧面贴合，依次完成其余所有定位挡板的调整，并确保定位挡板上的基准平面B与该方位正N棱柱的侧面之间无空隙，然后将其余定位挡板连接螺钉的预紧力增加到设定预紧力F的10％～20％；
若该定位挡板不是已固定的定位挡板，则沿着该定位挡板基准平面C的逆时针微敲该定位挡板，直到所有定位挡板上的基准平面B与正N棱柱的侧面贴合，然后将其余定位挡板连接螺钉的预紧力增加到设定预紧力F的10％～20％；
5)接着将正N棱柱转回一个定角α，检查定位挡板上的基准平面C与正N棱柱侧面的贴合情况，如果产生空隙，则重复步3)和4)对定位挡板的微调整操作，直到两个方位正N棱柱与定位挡板上的基准平面B和基准平面C完全贴合，并确保正N棱柱在任一定位方位的定位挡板定位面上无平移运动；
6)最后均匀有序拧紧其余定位挡板连接螺钉，使所有连接螺钉的预紧力统一达到设定的预紧力F；定位挡板与底板固定连接后一般不再拆卸。
(二)所述夹具的正N棱柱定角分度与定位方法，操作步骤如下：
1)根据待定位的正N棱柱底面的边数N、底面外接圆的半径R和定角分度的角度α设计并完成底板、定位挡板和挡块的精加工；
2)按照定位挡板在底板上的安装与调整方法，将定位挡板固定到底板上；
3)将正N棱柱放入定位挡板中的空隙中，转动正N棱柱，使其与定位挡板的基准平面B或基准平面C贴合；
4)将挡块放入正N棱柱与定位挡板之间的空隙中，以统一的预紧力拧紧连接在定位挡板中的紧定螺钉，使挡块的基准平面E与正N棱柱的侧面贴合；正N棱柱受到所有挡块的旋转力矩与定位挡板的旋转力矩大小相等，反向相反，从而实现了正N棱柱在底板上的定位；
5)若实现360°/N整数倍的定角定位，首先将紧定螺钉松开并取出正N棱柱后，旋转360°/N整数倍的角度后再放入定位挡板之间的空隙中，然后以统一的预紧力拧紧连接在定位挡板中的紧定螺钉，使挡块的基准平面E与正N棱柱的侧面贴合压紧，从而实现正N棱柱在底板上的定位；
6)若实现360°/N整数倍角加α角的定位，首先将紧定螺钉松开并取出正N棱柱和挡板后，旋转360°/N整数倍角加α角后再放入定位挡板之间的空隙中，同时将挡块上下翻转180°后均布放入正N棱柱与定位挡板之间的空隙中，然后以统一的预紧力拧紧连接在定位挡板中的紧定螺钉，使挡块的基准平面E与正N棱柱的侧面贴合，从而实现正N棱柱在底板上的定位。
本发明的有益效果在于，本发明提供了一种定位挡板在底板上的安装与调整方法，以正N棱柱为基准，调整定位挡板在底板上的安装位置，确保了定位挡板具有较高的分度精度，利用正N棱柱的分度误差与定位挡板的分度误差的均化效应，可提高正N棱柱的最终组合分度精度；本发明还提供了正N棱柱定角分度与定位方法，无需额外的分度装置，利用正N棱柱自身的分度特性和定位挡板的结构特征，配合挡块的翻转运动，能够实现360°/N整数倍及360°/N整数倍加某一定角α的分度与定位。本发明提供的一种用于正N棱柱零件的定角分度与定位夹具的装调方法，包括定位挡板在底板上的安装与调整方法和正N棱柱定角分度与定位方法，能够确保定位挡板的分度精度与分度可靠性，具有操作简单的优点，可用于正N棱柱加工与测量中的分度与定位夹具的装调操作。
附图说明
图1用于正四棱柱的定位夹具。
图2底板顶面。
图3底板底面。
图4定位挡板。
图5挡块。
图6用于正三棱柱的定位夹具0°安装示意图。
图7用于正三棱柱的定位夹具60°安装示意图。
图8用于正四棱柱的定位夹具0°安装示意图。
图9用于正四棱柱的定位夹具45°安装示意图。
图10定位挡板在底板上的安装与调整方法的操作流程。
图11正N棱柱定角分度与定位的操作流程。
图中：1底板；1-1正N棱柱定位面；1-2沉头孔；1-3螺纹孔A；1-4底板定位面；2定位挡板；2-1基准平面A；2-2内圆柱面；2-3螺纹孔B；2-4退刀槽；2-5基准平面B；2-6基准平面C；2-7基准平面D；2-8螺钉连接孔；2-9定位挡板外圆柱面；3挡块；3-1基准平面E；3-2挡块外圆柱面；3-3基准平面F；3-4螺纹孔C；4正N棱柱；5连接螺钉；6紧定螺钉。
具体实施方式
(一)一种定位挡板在底板上的安装与调整方法，其操作步骤如下：
1)首先将其中一个定位挡板2通过连接螺钉5以设定的预紧力F固定到底板1上；
2)然后放入正N棱柱4，旋转正N棱柱4，让其某一侧面与已固定到底板1上的定位挡板的基准平面C2-6贴合，此时正N棱柱可沿定位挡板的基准平面C移动；
3)将其余定位挡板2的基准平面C2-6与正N棱柱4的其它侧面贴合，并以设定预紧力F的5％～10％的预紧力将其余定位挡板2连接到底板1上，并确保定位挡板2的基准平面C2-6与正N棱柱4的侧面之间无空隙；
4)将正N棱柱4转过一个定角α，使正N棱柱的侧面与某一定位挡板2的基准平面B2-5贴合；
若该定位挡板2是已固定的定位挡板，则沿着其余定位挡板2各自基准平面C2-6的顺时针轻敲其余定位挡板2，使该定位挡板2上的基准平面B2-5与正N棱柱4的侧面贴合，依次完成其余所有定位挡板2的调整，并确保定位挡板2上的基准平面B2-5与该方位正N棱柱4的侧面之间无空隙，然后将其余定位挡板连接螺钉5的预紧力增加到设定预紧力F的10％～20％；
若该定位挡板2不是已固定的定位挡板，则沿着该定位挡板2的基准平面C2-6的逆时针微敲该定位挡板2，直到所有定位挡板2上的基准平面B2-5与正N棱柱4的侧面贴合，然后将其余定位挡板连接螺钉5的预紧力增加到设定预紧力F的10％～20％；
5)接着将正N棱柱4转回一个定角α，检查定位挡板2上的基准平面C2-6与正N棱柱4侧面的贴合情况，如果产生空隙，则重复步3和4对定位挡板2的微调整操作，直到两个方位正N棱柱4与定位挡板上的基准平面B2-5和基准平面C2-6完全贴合，并确保正N棱柱4在任一定位方位的挡板2定位面上无平移运动；
6)最后均匀有序拧紧其余定位挡板连接螺钉5，使所有连接螺钉5的预紧力统一达到设定的预紧力F；定位挡板2与底板1固定连接后一般不再拆卸。
(二)正N棱柱定角分度与定位方法，其操作步骤如下：
1)根据待定位的正N棱柱4底面的边数N、底面外接圆的半径R和定角分度的角度α设计并完成底板1、定位挡板2和挡块3的精加工；
2)按照定位挡板2在底板1上的安装与调整方法，将定位挡板2固定到底板1上；
3)将正N棱柱4放入定位挡板2中的空隙中，转动正N棱柱4，使其与定位挡板2的基准平面B2-5或基准平面C2-6贴合；
4)将挡块3放入正N棱柱4与定位挡板2之间的空隙中，以统一的预紧力拧紧连接在定位挡板2中的紧定螺钉6，使挡块3的基准平面E3-1与正N棱柱4的侧面贴合；正N棱柱4受到所有挡块3的旋转力矩与定位挡板2的旋转力矩大小相等，反向相反，从而实现了正N棱柱4在底板1上的定位；
5)若实现360°/N整数倍的定角定位，首先将紧定螺钉6松开并取出正N棱柱4后，旋转360°/N整数倍的角度后再放入定位挡板2之间的空隙中，然后以统一的预紧力拧紧连接在定位挡板2中的紧定螺钉6，使挡块3的基准平面E3-1与正N棱柱4的侧面贴合压紧，从而实现正N棱柱4在底板1上的定位；
6)若实现360°/N整数倍角加α角的定位，首先将紧定螺钉6松开并取出正N棱柱4和定位挡板3后，旋转360°/N整数倍角加α角后再放入定位挡板2之间的空隙中，同时将挡块3上下翻转180°后均布放入正N棱柱4与定位挡板2之间的空隙中，然后以统一的预紧力拧紧连接在定位挡板2中的紧定螺钉6，使挡块3的基准平面E3-1与正N棱柱4的侧面贴合，从而实现正N棱柱4在底板1上的定位。
Claims (2)
1.一种正N棱柱零件定角分度与定位夹具的装调方法，其特征在于，所述正N棱柱零件的定角分度与定位夹具，包括底板(1)、定位挡板(2)、挡块(3)、正N棱柱(4)、连接螺钉(5)和紧定螺钉(6)；定位挡板(2)通过螺钉连接固定到底板(1)上；定位挡板(2)的结构为拉伸体；定位挡板(2)的四周侧面由基准平面A(2-1)、基准平面B(2-5)、基准平面C(2-6)、基准平面D(2-7)和两个同心的内圆柱面(2-2)和外圆柱面(2-9)组成；内圆柱面(2-2)的半径等于正N棱柱(4)底面外接圆的半径R，内圆柱面中间径向位置设有螺纹孔B(2-3)；定位挡板(2)上设有螺钉连接孔(2-8)的位置与底板上螺纹孔A(1-3)的位置相对应；基准平面A(2-1)和基准平面C(2-6)共面且与基准平面D(2-7)之间的夹角为360°/N；基准平面B(2-5)和基准平面A(2-1)之间的夹角为正N棱柱定角旋转角度α；基准平面B(2-5)和基准平面C(2-6)的设计长度l为定位挡板互相平行的上下两面与其四周侧面垂直；
挡块(3)的结构为拉伸体，侧面由基准平面E(3-1)和基准平面F(3-3)和挡块外圆柱面(3-2)组成；挡块外圆柱面的半径等于正N棱柱底面外接圆的半径R，基准平面E(3-2)和基准平面F(3-3)之间的夹角等于正N棱柱定角旋转角度α；挡块(3)的厚度与定位挡板(2)的厚度相同，挡块(3)上下两面平行，且与挡块的侧面垂直；挡块(3)的尺寸刚好配合嵌入定位挡板(2)和正N棱柱(4)之间的凹槽中；
所述装调方法包括如下步骤：
1)将其中一个定位挡板(2)通过连接螺钉(5)以设定的预紧力F固定到底板(1)上；
2)然后放入正N棱柱(4)，旋转正N棱柱(4)，让其某一侧面与已固定到底板(1)上的定位挡板的基准平面C(2-6)贴合，此时正N棱柱沿定位挡板的基准平面C移动；
3)将其余定位挡板(2)的基准平面C(2-6)与正N棱柱(4)的其它侧面贴合，以设定预紧力F的5％～10％的预紧力将其余定位挡板(2)连接到底板(1)上，并确保定位挡板(2)的基准平面C(2-6)与正N棱柱(4)的侧面之间无空隙；
4)将正N棱柱(4)转过一个定角α，使正N棱柱的侧面与某一定位挡板(2)的基准平面B(2-5)贴合；
若该定位挡板(2)是已固定的定位挡板，则沿着其余定位挡板(2)各自基准平面C(2-6)的顺时针轻敲其余定位挡板(2)，使该定位挡板(2)上的基准平面B(2-5)与正N棱柱(4)的侧面贴合，依次完成其余所有定位挡板(2)的调整，并确保定位挡板(2)上的基准平面B(2-5)与该方位正N棱柱(4)的侧面之间无空隙，然后将其余定位挡板连接螺钉(5)的预紧力增加到设定预紧力F的10％～20％；
若该定位挡板(2)不是已固定的定位挡板，则沿着该定位挡板(2)的基准平面C(2-6)的逆时针微敲该定位挡板(2)，直到所有定位挡板(2)上的基准平面B(2-5)与正N棱柱(4)的侧面贴合，然后将其余定位挡板连接螺钉(5)的预紧力增加到设定预紧力F的10％～20％；
(5)接着将正N棱柱(4)转回一个定角α，检查定位挡板(2)上的基准平面C(2-6)与正N棱柱(4)侧面的贴合情况，如果产生间隙，则重复步3)和4)对定位挡板(2)的微调整操作，直到两个方位正N棱柱(4)与定位挡板上的基准平面B(2-5)和基准平面C(2-6)完全贴合，并确保正N棱柱(4)在任一定位方位的挡板2定位面上无平移运动；
6)最后均匀有序拧紧其余定位挡板连接螺钉(5)，使所有连接螺钉(5)的预紧力统一达到设定的预紧力F；定位挡板(2)与底板(1)固定连接后不再拆卸。
2.一种采用正N棱柱零件定角分度与定位夹具的正N棱柱定角分度与定位方法，其特征在于，操作步骤如下：
1)根据待定位的正N棱柱(4)底面的边数N、底面外接圆的半径R和定角分度的角度α设计并完成底板(1)、定位挡板(2)和挡块(3)的精加工；
2)按照定位挡板(2)在底板(1)上的安装与调整方法，将定位挡板(2)固定到底板(1)上；
3)将正N棱柱(4)放入定位挡板(2)中的空隙中，转动正N棱柱(4)，使其与定位挡板(2)的基准平面B(2-5)或基准平面C(2-6)贴合；
4)将挡块(3)放入正N棱柱(4)与定位挡板(2)之间的空隙中，以统一的预紧力拧紧连接在定位挡板(2)中的紧定螺钉(6)，使挡块(3)的基准平面E(3-1)与正N棱柱(4)的侧面贴合；正N棱柱(4)受到所有挡块(3)的旋转力矩与定位挡板(2)的旋转力矩大小相等，反向相反，从而实现了正N棱柱(4)在底板(1)上的定位；
5)若实现360°/N整数倍的定角定位，首先将紧定螺钉(6)松开并取出正N棱柱(4)后，旋转360°/N整数倍的角度后再放入定位挡板(2)之间的空隙中，然后以统一的预紧力拧紧连接在定位挡板(2)中的紧定螺钉(6)，使挡块(3)的基准平面E(3-1)与正N棱柱(4)的侧面贴合压紧，从而实现正N棱柱(4)在底板(1)上的定位；
6)若实现360°/N整数倍角加α角的定位，首先将紧定螺钉(6)松开并取出正N棱柱(4)和挡板后，旋转360°/N整数倍角加α角后再放入定位挡板(2)之间的空隙中，同时将挡块(3)上下翻转180°后均布放入正N棱柱(4)与定位挡板(2)之间的空隙中，然后以统一的预紧力拧紧连接在定位挡板(2)中的紧定螺钉(6)，使挡块(3)的基准平面E(3-1)与正N棱柱(4)的侧面贴合，从而实现正N棱柱(4)在底板(1)上的定位。
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