某型柱塞組件軸向間隙測(cè)量夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)

張智森，趙 勇，康林春，魏 纖

(1.中航工業(yè)金城南京機(jī)電液壓工程研究中心，南京 211106；2.中航工業(yè)航空機(jī)電系統(tǒng)綜合航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 211106)

?

某型柱塞組件軸向間隙測(cè)量夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)

張智森1,2，趙 勇1，康林春1，魏 纖1

(1.中航工業(yè)金城南京機(jī)電液壓工程研究中心，南京 211106；2.中航工業(yè)航空機(jī)電系統(tǒng)綜合航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 211106)

文章以某型恒速傳動(dòng)裝置中的柱塞組件軸向間隙測(cè)量夾具設(shè)計(jì)為案例。從產(chǎn)品測(cè)量要求及工藝性能出發(fā)，初步設(shè)計(jì)出滿足工藝要求的測(cè)量夾具。其次，結(jié)合各型產(chǎn)品尺寸規(guī)格數(shù)據(jù)，從夾具的關(guān)鍵測(cè)量部件入手，優(yōu)化原夾具結(jié)構(gòu)，保證該夾具能滿足較大尺寸范圍的測(cè)量要求。實(shí)踐證明，該測(cè)量夾具結(jié)構(gòu)簡單，測(cè)量數(shù)據(jù)不但達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，而且極大地縮短產(chǎn)品制造周期，降低了檢測(cè)成本。

夾具設(shè)計(jì)；軸向間隙；優(yōu)化結(jié)構(gòu)；通用性

0 引言

隨著航空技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)機(jī)載系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。柱塞組件作為恒速傳動(dòng)裝置中的重要部件，制作安裝過程中對(duì)其質(zhì)量要求有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。以往，對(duì)柱塞組件軸向間隙的控制主要通過偶件的配磨來保證，缺乏有效的檢測(cè)手段來控制產(chǎn)品的質(zhì)量。

本文以某型機(jī)載系統(tǒng)裝置零件為案例，從某一關(guān)鍵工序尺寸的測(cè)量要求出發(fā)，對(duì)軸向間隙測(cè)量夾具的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行分析，并對(duì)該測(cè)具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及適用性方面的拓展進(jìn)行了探討。

1 柱塞組件工藝性分析

本文涉及的柱塞組件應(yīng)用在某型恒速傳動(dòng)裝置上，主要由柱塞、滑靴兩部分組成，見下圖1。柱塞零件材料為9Cr18Mo,硬度為58～62?；チ慵牧蠟?0CrNiMoA,硬度為32～38。其工作環(huán)境為21MPa,工作溫度為150℃以上。

圖1 柱塞組件

其工作原理是：在腔體內(nèi)控制變量泵的斜角傾角，來調(diào)節(jié)排量以控制恒速傳動(dòng)裝置的輸出速度。因此該柱塞組件在工作時(shí)需要轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，切柱塞與滑靴結(jié)合部位的間隙應(yīng)在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，以避免高速運(yùn)動(dòng)下的沖擊危害。

2 夾具設(shè)計(jì)

2.1 測(cè)量要求分析

根據(jù)產(chǎn)品工藝技術(shù)要求，該型柱塞組件定位位置為A、B兩處(見圖1)，定位面均為圓柱面，測(cè)量位置為收口裝配后柱塞球面與滑靴內(nèi)球面頂點(diǎn)之間的軸向間隙δ。鑒于產(chǎn)品測(cè)量部位為封閉環(huán)境且間隙尺寸較小(本案例涉及尺寸δmax=0.02mm)，初步采用間接轉(zhuǎn)換后打表測(cè)量的方法。

2.2 夾具設(shè)計(jì)步驟

該夾具設(shè)計(jì)從工藝技術(shù)要求出發(fā)，將夾具設(shè)計(jì)分為兩個(gè)階段：①從測(cè)量要求出發(fā)，計(jì)算測(cè)量誤差；②根據(jù)測(cè)量工藝要求，初步設(shè)計(jì)數(shù)種裝夾方式，計(jì)算各種方案的裝配誤差以及測(cè)量誤差，取與步驟一計(jì)算值最近的方案?；谏鲜鲅b夾方案，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性要求，優(yōu)化夾具結(jié)構(gòu)。盡量使夾具結(jié)構(gòu)簡單，精度高。

裝夾方案優(yōu)選流程圖如下圖2所示。

圖2 優(yōu)選裝夾方案示意圖

2.3 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過對(duì)產(chǎn)品的測(cè)量要求以及測(cè)量工藝性能分析。預(yù)先采用V型與圓弧型面兩種方式對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行定位。其中利用圓弧形面進(jìn)行定位部分(B處)設(shè)置為可滑移結(jié)構(gòu)，以方便將其間隙尺寸轉(zhuǎn)化為千分表讀數(shù)。相應(yīng)的產(chǎn)品A處采用V型塊定位的方式。根據(jù)產(chǎn)品整體裝夾條件，初步選擇柱塞組件中A處作為壓緊點(diǎn)，采用壓板對(duì)其進(jìn)行固定。

依據(jù)上述步驟，設(shè)計(jì)出該型測(cè)量夾具。其結(jié)構(gòu)圖如圖3～圖5所示。產(chǎn)品依靠件2中V型槽與件4滑塊上U型槽定位，表安裝在表架(件8)，工作時(shí)壓緊壓板(件10)，通過手柄(件16)手動(dòng)滑移V型塊(件4)，觀察指示表讀數(shù)，直至表針讀數(shù)不再變化，顯示數(shù)值即為被測(cè)零件軸向間隙尺寸。

1.底座 2.V型塊 3.螺母 4.滑塊 5.墊片 6.壓板 7.螺釘 8.表架

9.銷子 10.壓板 11.墊片 12.旋轉(zhuǎn)螺釘 13.圓柱銷

14.特殊頭型螺釘 15.銷子 16.手柄 17.螺釘 18.導(dǎo)塊 19.螺釘

在該型夾具的使用中，通過V型塊(件2)以及滑塊(件4)的配合作用，可以更加直觀的對(duì)誤差進(jìn)行控制，能夠滿足產(chǎn)品測(cè)量精度要求，但是件4的圓弧形定位尺寸，限制了該夾具的檢測(cè)范圍。

2.4 通用性結(jié)構(gòu)優(yōu)化

為拓展該夾具的適用范圍，解決不同型號(hào)產(chǎn)品在該夾具上的通用性問題，對(duì)該夾具進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

產(chǎn)品A處定位可通過件2上的V型塊來實(shí)現(xiàn)，且其有較大的尺寸適應(yīng)范圍。故在一定的尺寸范圍內(nèi)可以使用一種尺寸的V型零件。另外產(chǎn)品B處的定位是通過件4滑塊來實(shí)現(xiàn)，需要根據(jù)件4尺寸進(jìn)行配合，故該處應(yīng)設(shè)計(jì)為可快速更換類型，即可拆卸結(jié)構(gòu)。針對(duì)此類問題，將件4滑塊結(jié)構(gòu)分為四部分，如圖6所示。

1.定位塊 2.圓柱銷 3.開槽螺釘4.菱形銷

將對(duì)產(chǎn)品B處的定位部分分離出來。通過采用菱形銷與圓柱銷定位的形式，保證定位尺寸的準(zhǔn)確性。該結(jié)構(gòu)與夾具主題的連接則采用螺釘緊固的連接方式，這樣設(shè)計(jì)在測(cè)量不同型號(hào)產(chǎn)品時(shí)，只需要更換個(gè)別零件(圖6中的件1)。從而避免被檢測(cè)產(chǎn)品尺寸變換時(shí)，需要整體更換夾具的情況。

3 結(jié)束語

本文主要針對(duì)柱塞組件在工藝中的測(cè)量要求，而專門設(shè)計(jì)的一款測(cè)量夾具。通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)使其能夠適應(yīng)不同尺寸產(chǎn)品的測(cè)量要求。這樣的設(shè)計(jì)不但使測(cè)具結(jié)構(gòu)簡潔緊湊，減少了測(cè)量不同產(chǎn)品時(shí)所需的工裝數(shù)量，而且縮短了設(shè)計(jì)制造周期，為工裝快速設(shè)計(jì)提供了實(shí)踐探索。

[1] 航空工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.航空工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：國防工業(yè)出版社 ,1975.

[2] 趙幸福,田一明,楊恢,等.測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)方法在大型工件現(xiàn)場(chǎng)加工中的應(yīng)用[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2011(8):68-71,75.

[3] 航空金屬材料編寫組.航空金屬材料手冊(cè)[M].北京：航空工業(yè)出版社 ,1994.

[4] 魏康明.高精度V形導(dǎo)軌加工工藝的改進(jìn)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2007(2):82-83.

[5] 肖鐵忠,黃娟,羅靜．發(fā)電機(jī)組氣缸頭氣門精加工專用夾具設(shè)計(jì)[J]．組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2015(3):147-148,160.

[6] 張智森.面向管接頭類零件的成組工裝設(shè)計(jì)[J].機(jī)電信息,2014(6):109-110.

[7] 單奇異,李紅波,吳建林.保證發(fā)射架吊掛孔同軸度的定位工裝設(shè)計(jì)[J]．航空制造技術(shù)，2010(8):86-88.

[8] 宋奇慧,盧鐵鋼.錐齒輪副誤差測(cè)量成組夾具設(shè)計(jì)[J].航空制造技術(shù),2012(5):88-91.

(編輯 李秀敏)

Optimization Design of Axial Clearance Measurement Fixture for a Certain Type of Piston Assembly

ZHANG Zhi-sen1,2,ZHAO Yong1,KANG Lin-chun1,WEI Qian1

(1.Nanjing Engineering Institute of Aircraft Systems, AVIC Jincheng, Nanjing 211106,China;2.Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Aero Electromechanical System Integration,Nanjing 211106, China)

This research focuses on axial clearance measure fixture design in the plunger component of a constant speed drive. A measure fixture is designed to meet the product measure requirements and processing performance requirements. Then, the fixture structure is optimized for greater measure dimensional range based on the size data of several style products. It’s found that the measure fixture with a simple structure can reach design goals of measure data, decrease product manufacturing cycle and lower testing costs.

fixture design; axial clearance;structure optimized; commonality

1001-2265(2016)10-0140-02

10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.10.037

2015-12-09;

2016-01-21

張智森(1982—)，男，湖北荊州人，中航工業(yè)金城南京機(jī)電液壓工程研究中心工程師，碩士，研究方向?yàn)楹娇站芰慵庸すに囇b備設(shè)計(jì)，(E-mail)15851852796@163.com。

TH122;TG65

A