彈性組件裝配工裝設(shè)計(jì)方案

白海清，馬磊，王非，張康

北京機(jī)電工程總體設(shè)計(jì)部 北京 100854

1 序言

含彈性組件的金屬零件組合體在加工前需先進(jìn)行裝配，完成后以金屬零件組合體狀態(tài)固定在銑床進(jìn)行表面加工。彈性組件部分包含蓋板、彈簧、緊固螺釘、彈簧座、延伸桿和設(shè)備基板，設(shè)備基板具有和彈簧座配合的安裝槽，裝配過程中將彈簧、延伸桿、彈簧座和蓋板按順序從設(shè)備基板側(cè)面裝配至內(nèi)部，使用緊固螺釘將蓋板和設(shè)備基板固定為一體，完成裝配。

裝配完成后依靠彈簧對內(nèi)部構(gòu)件施加壓力使各部分零件保持相對固定，裝配結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，若無裝配工裝則需3人配合完成，同時(shí)彈簧彈性系數(shù)較大，裝配中彈簧座難以與設(shè)備基板的安裝槽完成配合，彈簧座和蓋板易彈出，具有一定危險(xiǎn)性。根據(jù)彈性組件特點(diǎn)設(shè)計(jì)了裝配工裝[1-3]，裝配過程中極大地保證了操作人員和產(chǎn)品的安全，傳統(tǒng)裝配中需3人分別壓緊設(shè)備基板、按壓蓋板及安裝緊固螺釘，此時(shí)減少為1人即可操作，提高了安全性和裝配效率。

2 彈性組件結(jié)構(gòu)說明

含有彈性組件的金屬零件組合體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包含設(shè)備基板、彈簧、彈簧座、延伸桿、蓋板和緊固螺釘。

圖1 含有彈性組件的金屬零件組合體結(jié)構(gòu)示意

設(shè)備基板的側(cè)面開口位置具有彈簧座安裝槽、3個(gè)緊固螺釘螺紋孔，在彈簧座安裝槽內(nèi)部的兩側(cè)具有兩個(gè)工藝螺紋孔，兩個(gè)工藝螺紋孔與彈簧座的兩側(cè)通孔重合，蓋板具有和設(shè)備基板側(cè)面5個(gè)螺紋孔重合的通孔。彈簧座、蓋板中間均有通孔，可以穿過延伸桿，彈簧座外形和設(shè)備基板中的彈簧座安裝槽外形一致，兩者為間隙配合。

彈性組件的部分裝配過程中，按順序?qū)椈?、彈簧座和蓋板貫穿在延伸桿上，再整體從設(shè)備基板的側(cè)面開口安裝至設(shè)備基板內(nèi)部，將蓋板、彈簧座整體同時(shí)壓緊，將3個(gè)緊固螺釘從蓋板外側(cè)安裝孔旋緊，完成裝配。

安裝完成后彈簧座與安裝槽之間具有少量間隙，延伸桿通過蓋板中間的通孔部分懸出于蓋板，蓋板通過3個(gè)緊固螺釘約束貼緊于設(shè)備基板側(cè)面。

3 工裝設(shè)計(jì)方案

彈性組件裝配工裝整體結(jié)構(gòu)如圖2所示，包含壓板、螺紋聯(lián)桿一、螺紋聯(lián)桿二、推進(jìn)套筒、支撐座和轉(zhuǎn)桿。在使用時(shí)將工裝與彈性組件進(jìn)行組合，旋轉(zhuǎn)工裝的轉(zhuǎn)桿將蓋板緩慢壓緊至設(shè)備基板表面，將緊固螺釘安裝后，取下工裝，完成裝配工作。

圖2 裝配工裝整體結(jié)構(gòu)示意

壓板為長方體扁塊，后端面中心有1個(gè)圓柱形凸臺，圓柱形凸臺兩側(cè)各有1個(gè)導(dǎo)向通孔，兩個(gè)導(dǎo)向通孔中心的連線穿過圓柱形凸臺中心，如圖3所示。

圖3 壓板示意

螺紋聯(lián)桿一和螺紋聯(lián)桿二的形狀、尺寸相同，均為圓桿型，一端有螺紋，另一端有限位頭。推進(jìn)套筒為圓柱形，一端為臺階孔，其余部位的圓柱面部分有螺紋；推進(jìn)套筒的另一端有1個(gè)徑向通孔。支撐座為長方體扁塊，中心有1個(gè)螺紋孔，螺紋孔兩側(cè)各有1個(gè)通孔，兩個(gè)通孔中心的連線穿過螺紋孔中心。推進(jìn)套筒的臺階孔套在壓板的圓柱形凸臺的外部，形成滑動配合；推進(jìn)套筒的螺紋與支撐座的螺紋孔進(jìn)行螺紋配合[4]；轉(zhuǎn)桿為圓柱形，穿過推進(jìn)套筒的徑向通孔形成過盈配合。螺紋聯(lián)桿一和螺紋聯(lián)桿二的螺紋一端先分別穿過支撐座的一個(gè)通孔，再分別穿過壓板的一個(gè)導(dǎo)向通孔，最后限位頭與支撐座的后端面接觸[5]。螺紋聯(lián)桿一、螺紋聯(lián)桿二和推進(jìn)套筒互相之間均為平行關(guān)系，各部分零件組裝為一體，構(gòu)成此彈性組件裝配工裝。

4 裝配工裝使用說明

根據(jù)設(shè)計(jì)方案生產(chǎn)了專用裝配工裝，在裝配此彈性組件過程中，首先將設(shè)備基板放置在工作臺上，將彈簧、延伸桿以局部懸出狀態(tài)放置在設(shè)備基板的側(cè)面開口內(nèi)，將彈簧座、蓋板穿至延伸桿上，彈簧座在彈簧和蓋板之間。

將組裝完成狀態(tài)工裝中的螺紋聯(lián)桿一、螺紋聯(lián)桿二依次穿過蓋板、彈簧座將其串聯(lián)，將螺紋聯(lián)桿一、螺紋聯(lián)桿二旋至設(shè)備基板側(cè)面的兩個(gè)工藝螺紋孔內(nèi)，旋轉(zhuǎn)深度保持一致。此時(shí)延伸桿和彈簧的一部分位于工裝中壓板凸臺部分的內(nèi)部，通過旋轉(zhuǎn)工裝的轉(zhuǎn)桿使推進(jìn)套筒轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使壓板推進(jìn)彈性組件中的蓋板，使其貼緊設(shè)備基板側(cè)面安裝面。將3個(gè)緊固螺釘在蓋板外側(cè)旋緊，分解螺紋聯(lián)桿一、螺紋聯(lián)桿二，完成彈性組件的裝配工作。將工裝收存，此時(shí)彈性組件具備上銑床加工的狀態(tài)。

在旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)桿的過程中，彈簧座緩慢進(jìn)入設(shè)備基板側(cè)面安裝槽，蓋板緩慢貼緊設(shè)備基板側(cè)面安裝面。由于可實(shí)現(xiàn)慢速操作，可以在此過程中對彈簧座、蓋板的角度、位置進(jìn)行微調(diào)，同時(shí)由于螺紋聯(lián)桿一、螺紋聯(lián)桿二的約束，裝配位置未出現(xiàn)偏差，因此可以保證安裝位置的準(zhǔn)確度。裝配完成后，由于壓板內(nèi)部中空，延伸桿一部分懸出蓋板，所以滿足此彈性組件裝配要求。

5 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)了利用彈性組件工藝螺紋孔作為裝配工裝固定孔的功能，以產(chǎn)品本身的工藝孔為基準(zhǔn)，提高了使用可靠性，裝配過程中極大地避免了彈簧座、蓋板和彈簧彈出風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了安全裝配，保證了人員安全和產(chǎn)品安全，同時(shí)將操作人員減少為1人，通過實(shí)踐驗(yàn)證，是一種有效、安全的專用裝配工裝。在類似彈性組件的裝配過程中，可借鑒本裝配工裝設(shè)計(jì)方案，對尺寸和結(jié)構(gòu)進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)，從而設(shè)計(jì)對應(yīng)專用工裝，保障安全生產(chǎn)，同時(shí)降低生產(chǎn)成本。