關(guān)于噴油泵凸輪軸半圓鍵氣動安裝胎的設(shè)計

張寶玲　李維峰

摘要：我公司農(nóng)用車噴油泵總成中凸輪軸半圓鍵的安裝，一直以來都是工人用銅錘手動將半圓鍵安裝到凸輪軸半圓鍵槽內(nèi)，此種裝配方法一方面在安裝過程中容易出現(xiàn)半圓鍵安裝傾斜、半圓鍵起刺等問題，而影響后續(xù)裝配；另一方面，操作者在裝配的過程中勞動強(qiáng)度較大，對操作者的技能水平要求也較高，在裝配過程中需要有力氣的男性員工才能進(jìn)行操作。為解決目前的狀況，現(xiàn)研究一種能夠用氣動或者液壓代替手工操作的裝置，操作者無需手動用銅錘敲擊半圓鍵將其安裝到凸輪軸上，而是用氣缸或油缸來實(shí)現(xiàn)裝配。

關(guān)鍵詞：零件裝配；半圓鍵裝配；氣動裝配

中圖分類號：S21903文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.03.002

1對零件進(jìn)行分析，明確凸輪軸半圓鍵的安裝要求

凸輪軸零件圖如圖1所示。

（1）半圓鍵安裝到底。

（2）半圓鍵裝配完成后，半圓鍵不允許在鍵槽內(nèi)偏向一側(cè)。

（3）半圓鍵上平面無碰疤及起刺現(xiàn)象。

2工裝結(jié)構(gòu)分析

（1）由于是批量生產(chǎn)必須考慮到工裝操作方便，效率要高。

（2）對于一般軸類的支撐優(yōu)先采用V型塊，因此后端支撐采用短V型塊支撐。

（3）對于前端帶錐度軸的支撐采用帶角度的V型塊支撐。

（4）由于凸輪軸型號的多樣性，對于圓周方向上不用定位，依靠目測鍵槽方向朝上即可，壓配過程中壓頭會自動與凸輪軸半圓鍵上平面找正。

3工裝設(shè)計

3.1動力源的選擇

由于半圓鍵與凸輪軸鍵槽過盈量不大，所以選用氣壓作為動力源就能夠滿足設(shè)計要求，經(jīng)過試驗(yàn)選擇缸徑為Φ125的氣缸作為動力裝置，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2底座的設(shè)計

（1）凸輪軸錐面角度α，底座斜面角度為α/2。

（2）由于我公司凸輪軸型號眾多，考慮到胎具的通用性，現(xiàn)將底座上設(shè)計出3組定位銷孔，以適用不同型號的凸輪軸，當(dāng)凸輪軸型號改變時，改變前支撐塊位置，同時底板上也有三組定位銷孔，以便更換前支撐塊后底座也跟著做相應(yīng)移動。

（3）材料選擇常用的45#鋼。

（4）后支撐的設(shè)計，如前所述直接采用短V型塊結(jié)構(gòu)，材料為45#鋼

3.3前支撐塊的結(jié)構(gòu)及材料設(shè)計

這里主要討論一下前支撐的結(jié)構(gòu)設(shè)計，經(jīng)考慮可以用稍加變形的金屬V型塊來實(shí)現(xiàn)，就是將V型槽做成帶角度的，即V型槽兩端開口大小不一樣，成一個角度β。

對于材料就選擇常用的45#鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。那么V型塊的角度又如何確定，這里借助三維制圖軟件可以很容易地解決這個問題，具體操作如下：

（1）繪制凸輪軸零件實(shí)體，僅需要繪制帶鍵槽那段凸輪軸即可，如圖3所示。

（2）繪制V型塊，如圖4所示。

（3）將凸輪軸與V型塊裝配到一起，選用的配合是錐面與V型塊兩平面相切。完成后測量基準(zhǔn)軸與V型塊上平面所成角度，如圖5所示為11.48°。

（4）打開V型塊模型對其進(jìn)行修改，繪制草圖，（注：角度6.6°初始值可任意設(shè)置，此處設(shè)定為β），如圖6所示。

（5）執(zhí)行掃描切除命令，如圖7所示，V型槽的另一側(cè)做同樣的操作。依據(jù)測量基準(zhǔn)軸與V型塊上平面所成角度如圖5所示，不斷整β使直到測量基準(zhǔn)軸與V型塊上平面所成角接近0°為止如圖8所示。

（6）操作完成后保存文件，更新裝配體1，再次測量基準(zhǔn)軸與V型塊上平面所成角度，如圖8所示為0.02°，此時角度值在允許的范圍內(nèi)，可以接受。

到此，支撐塊模型已設(shè)計完畢，將其轉(zhuǎn)化為二維圖形即可，轉(zhuǎn)化后圖形如圖9。

為了使支撐良好，減少前支撐塊的受力產(chǎn)生的變形，特增加前支撐塊的厚度。

4胎具驗(yàn)證結(jié)論

由于前支撐塊是V型塊結(jié)構(gòu)，支撐的同時也可以定位，經(jīng)過試驗(yàn)此結(jié)構(gòu)的支撐塊能夠滿足設(shè)計要求，凸輪軸半圓鍵安裝采用氣動法，大大提升了裝配質(zhì)量，降低了勞動強(qiáng)度。兩條線接觸，減少了支撐塊受力變形，損毀等現(xiàn)象，此種結(jié)構(gòu)的支撐塊完全可以滿足生產(chǎn)要求。

5易損件更換

由于前支撐塊是主要受力零件，因此前支撐塊的更換應(yīng)方便快捷，在此套胎具的設(shè)計中，前支撐塊與底座之間的連接

是靠定位銷實(shí)現(xiàn)的，經(jīng)過驗(yàn)證這種連接能夠很好地滿足設(shè)計要求，便于支撐塊的更換。

6結(jié)束語

胎具的難點(diǎn)在于前支撐塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，即如何快速、精準(zhǔn)的設(shè)計出V型塊定位面的角度。本文詳細(xì)闡述了如何借助三維繪圖軟件模擬出需要的角度，快速有效地解決了這個問題。

另外在夾具設(shè)計中，應(yīng)綜合考慮以下幾點(diǎn)：

（1）結(jié)合生產(chǎn)的現(xiàn)狀，提出夾具設(shè)計需要解決的問題。

（2）通過對現(xiàn)有設(shè)備的了解，初步分析了夾具加工與制造工藝設(shè)計的可行性，以便提高設(shè)計的成功率。

（3）用系統(tǒng)的方法和創(chuàng)新的思路解決設(shè)計中遇到的問題。

一個好的夾具必須保證工件的加工或裝配精度要求，降低員工的勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率；同時夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，操作方便，安全；對于易損零件應(yīng)易于制造和維護(hù)。