罩類拆卸夾具設計

樊曉萍，曹 馳 ，劉偉國

（1.甘肅長風電子科技有限責任公司，甘肅 蘭州730070；2.蘭州理工大學 材料科學與工程學院，甘肅 蘭州 730050）

1 概述

如圖1所示某型號軍用產品關鍵部件，由機架體組裝件和外罩兩部分組成，且要求裝配后防塵、密封、穩(wěn)定可靠、拆卸維護方便。機架體為一次成型鑄件，經機械加工后安裝多個電器元件，機架體組裝件重約55kg。外罩表面光滑，外罩與架體下端的圓周環(huán)形接觸面寬14mm，裝有密封圈，拆卸時需克服外罩與密封圈產生的摩擦力及外罩本身重量，手工拆卸完成困難，拆卸方法是采用輕微磕動外罩下端面，待出現(xiàn)縫隙時，再微調撬動方法來完成，耗時長，風險大，效率極低，還可能造成電器件受損，得不償失。還可能造成電器件受損，得不償失。為解決由于產品經常變換使用環(huán)境，拆卸不便，極易損壞的問題。采用設計制造專業(yè)夾具方案，實現(xiàn)產品使用中快速靈活拆下外罩，滿足機架上電器元件的維修和更換，對夾具要求：輕便靈活，操作簡便，方便攜帶。

圖1 機架、外罩組件

2 夾具結構設計

根據工藝要求，設計了專用夾具，多次試制，取得成功。夾具結構如圖2所示，設計步驟如下：

圖2 夾具結構圖

1）分析組件結構特點，外罩為厚4mmLF2-M鋁板滾圓后焊接，焊縫平整，加工完成后，裝配時外罩與架體的接觸面主要是與密封圈的接觸，其余接觸可忽略不計。機架組件裝配后重約55kg。

2）外罩表面光滑，無手提拉位置，只在上端部有4個與架體螺裝用的￠14mm擴孔，架體下端有8個M6螺孔（試驗用）；利用現(xiàn)有條件，只能利用￠14mm擴孔提升外罩；上升15mm，脫離密封圈范圍，可順利脫出外罩。

3）夾具由4部分組成，即固定、傳動、頂出和導向4部分；固定部分包括底座1，撐板2；傳動部分包括手柄3、支架4、連接桿5和拉桿6；頂出部分包括支座7和頂出塊9；導向部分為導向塊8。

4）根據結構特點，進行了受力分析和計算（如圖3所示），滿足F1 L1≥F2 L2； F2分解為F3和F4，F(xiàn)3為提升力，F(xiàn)4為拉桿6對支架4的作用力，支架4上為擴孔，且是線接觸，F(xiàn)4可忽略，計算公式如下：

取值：θmin=62°

L1=160mm； L2=50mm，；F4忽略；

F1=50×566／140≈180N；

F1/2=90N。

圖3 受力分析圖

θ角的變化范圍（如圖4所示），工作前靜止為62°，工作時提升部分由A點到B點移動15mm，θ角增加13°，手動卸載時，估算取罩力約為500N（50kg），即為F3所需力，正弦函數在第一象限為增函數，按θ角取最小為62°，使用時必須兩個夾具一起，所以單個夾具的力為F1/2，通過計算，單個施力大約9kg，操作人員可滿足。

圖4 θ角度變化圖

5）開始試制時，夾具未與機架體固定，直接擺放于地面或臺面，由于穩(wěn)定性差，雖能取下外罩，但必須用手按壓住底座，操作至少需兩人完成，操作不便，效率較低，但施加力與計算相符，后經研究進行了改進。

3 工作原理

1）首先調整導向塊8，使外罩口部嵌入其卡槽，然后用螺母鎖緊。

2）接下來將夾具底座與機架固定，利用機架外形底端處螺孔與機架螺裝牢固，來增加相對運動時的穩(wěn)定性，用2個螺釘緊固。

3）然后調整頂出螺桿，使其一端伸入￠14mm孔中，孔深只有4mm，因有導向塊，可有效防止后續(xù)運動時頂出桿脫出，鎖緊螺母將其固定好。

4）最后向下按動手柄，根據杠桿原理，連接桿運動，帶動拉桿、支座、導向塊和頂出塊共同垂直向上運動，同時頂出塊又帶動機罩也向上運動，將機罩與機架脫離。工作狀態(tài)如圖5所示，3D示意如圖6所示。

圖5 工作狀態(tài)示意

圖6 3D結構示意圖

4 夾具的特點

1）輕便易用。該夾具總重約3kg，結構簡單，輕便，易拆卸，便攜帶，對操作人員無特殊要求，滿足外場維護和維修。

2）通用性強。對于有相似使用要求的，外表面光滑，有密封圈安裝或過盈配合面的脫開，均可采用此結構，如壁厚6mm以上，可不用安裝導向快，運動穩(wěn)定，不會脫出頂出面。

3）用材成本低。夾具使用材料為普通鋼材，如過使用頻繁，可添加熱處理，本單位在使用時進行了調制處理，已完好使用6年。

4）注意事項。一定要將底座與被分離體固定牢固，如用螺裝的方式，不能隨意擺放在地上，薄壁類（壁厚4mm以下）拆除時，一定要加導向塊，防止運動時脫出頂出處。

5 結論

通過本拆卸夾具的設計制造及實際外場工況使用表明，在特殊罩類產品零部件拆卸排故維修中，采用合適的專用夾具作為拆卸過程的手段和方法，具有極大的優(yōu)越性，專用夾具在國防軍工、家用電器、民用設備等諸多方面零件制造拆卸排故維修中發(fā)揮不可替代的作用，本夾具適合于結構復雜、精度要求高的罩類零部件研發(fā)制造生產及維修過程，特別適合外場維修排故工況（如圖7所示），攜帶方便，操作簡單。

圖7 拆卸夾具實物圖