絲杠和導向柱的無基準安裝方法

單方威，張霞，趙維浩，陳重信

(1.中國科學院沈陽計算技術研究所有限公司，遼寧 沈陽 1 1 0 1 6 8；2.中航工業沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 1 1 0 0 4 3）

絲杠和導向柱的無基準安裝方法

單方威1，張霞2，趙維浩2，陳重信1

(1.中國科學院沈陽計算技術研究所有限公司，遼寧 沈陽 1 1 0 1 6 8；2.中航工業沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 1 1 0 0 4 3）

通過設計兩種類型的專用工裝，找到在沒有安裝基準的設備上如何安裝平行度要求很高的三根絲杠和兩個導向柱的方法。一種是“定形工裝”，另一種是“創建基準工裝”。第一種工裝放在第二種工裝上面，將兩種工裝聯合使用。

專用工裝；安裝方法；絲杠；導柱

無基準安裝是一種安裝難度很大的工程，在純機械加工設備中較為少見。主要用于在鈑金結構中安裝高精度機械裝置（因鈑金結構剛度很差在機械加工設備上無法裝夾），還用于在粗糙大型的框架鋼結構中安裝高精度機械加工裝置（由于一些粗糙大型的框架鋼結構因體積太大無法在機械加工設備上加工）。所以解決此類問題是保證整機安裝后達到設計標準的重要內容。本文所涉及的設備正是前一種情況，而且對整機安裝后的精度要求較高。也是在進口設備國產化中遇到的實際問題。

1 結構介紹

本文所涉及的結構是在用4 mm厚的不銹鋼板制成的長×寬×高=2 1 8 5×1 5 0 0×1 6 4 0的大水箱里垂直安裝相互平行的三根長1 5 7 1的絲杠和一根長1 1 9 3的圓導向柱及一根長1 4 2 2的方導軌結構。其水平面剖面圖見圖1，安裝前水箱結構見圖2。

各件兩端安裝結構如下。

（1）三根絲杠上端的軸承座分別安裝在位于水箱兩側上部1 7 mm厚的不銹鋼板上（即圖2中的左安裝板和右安裝板）。此二鋼板是焊接在水箱兩側壁上部的。三根絲杠下端的軸承座是安裝在水箱底面上的。由于沒有任何安裝基準，又無法進行整體加工。軸承座的設計應在一定范圍內具有可調功能。受軸承座內部結構件的可行性及體積限制，并考慮到國產化（該項目是市科委立項的項目）的效果，應確保該產品制造后至少達到或超過原進口設備水平，軸承座的可調范圍比較小，僅5 mm左右。如此大的焊接件結構。僅此5 mm間隙只可供安裝后進行微調之用。如果不設計專用工裝進行安裝是根本不能滿足以上要求的。僅水箱彎形誤差、焊接誤差和各構件加工誤差及各構件的焊接誤差等累積誤差是難以估量有如何之大的。

（2）圓導向柱上端的軸承座是安裝在右側不銹鋼板的中部。下端軸承座安裝在另一個焊接支架的定位套上（圖3）。

（3）方導軌是被諸多個夾緊塊夾緊在水箱左側壁上，夾緊塊在要求平行度的方向具有可調功能。其平行度靠夾緊塊進行調整。

圖1

2 定形工裝結構

該工裝必須先將三根絲杠和圓導向柱這四者相互之間的準確位置按照設計圖的尺寸精度和位置精度安裝在一起。圖3中的左安裝板和右安裝板與三根絲杠和圓導向柱一同安裝在該工裝上。然后將三根絲杠的下端插入水箱底部的軸承座中（預先將安裝絲杠的軸承座安裝孔大致調整至中心位置，以保留原設計余量進行微調）。最后再左安裝板和右安裝板焊接在水箱左右兩側壁上。

3 創建基準工裝

圖2 1：1 2

圖3 1：1 2

為保證定形工裝在水箱內處于水平和垂直方向的正確位置，必須還要設計一個可以拆卸的臨時輔助水平工裝即“創建基準工裝”。該工裝的用途是提供一個水平基準面，所以它在垂直方向必須具有調整功能，調至水平面后再安放定形工裝。該創建基準工裝是通過螺紋聯結安裝在水箱底面上的4個焊接螺母上。

圖中所示絲杠和圓導向的兩端均為定中心工裝，即定中心軸承座（不能調整中心距）。待左安裝板和右安裝板及圓導向下支撐架與水箱側壁全部焊接后，再更換為原設計的可調軸承座，最后再精確調整各構件的準確位置，以實現設備的高平行度要求。

4 安裝“創建基準工裝”的條件

為保證“創建基準工裝”能準確順利的安裝在四個焊接螺母上。對該4個螺母焊接后的位置公差應該有較高的要求。由于“創建基準工裝”的上平面距離水箱底面的距離比較高（3 6 5 mm）。如果沒有足夠位置精度（即中心距公差和4螺孔軸線的平行度公差）保障，該“創建基準工裝”是不可能得以正確安裝在4個螺母上的。所以不僅對于該4個螺母焊接后的各軸線的平行度應有較嚴格的要求，而且對于每個螺母的上平面與螺孔軸線的垂直度亦應有較高的要求。由此可見必須保證在該4個螺母焊接后其4個上平面共面，又要保證4個螺母加工后螺紋孔與端面垂直。保證4個焊接螺母焊后各項公差的方法是先將4個螺母固定在另一個工裝的平面上（該工裝比較簡單即在一平板的已加工平面上加工四個軸線平行度較高的螺紋孔）。

5 將“定形工裝與”和“創建基準工裝”組合(見圖3）

6 撤掉全部工裝，安裝方導軌

方導軌只限制兩大側面在垂直面內與圓導向柱及各絲杠軸線的平行度（該兩側面與水箱兩大側面平行）。而方導軌的兩小側面（即該側面與水箱小側面平行）在垂直面內與圓導向柱及各絲杠軸線的平行度是通過圓導向柱而控制的。圓導向柱與方導軌的組合作用控制了傳動系統在垂直面內除Z軸可做直線運動外的各自由度，如圖1所示。

而方導軌的調整方法是通過用千分尺在附近那根絲杠的上下端測量二者之間的中心距尺寸。調整二者公差不超過0.0 4。從而保證方導軌與各絲杠和圓導向柱間的平行度。

T H 1 8 2

A

1 6 7 1-0 7 1 1（2 0 1 7）0 1（上）-0 1 5 6-0 2

沈陽市科技計劃項目。

項目編號：F 1 5-0 0 8-2-0 0