對機構的局部改造 實現目標功能

馮健明

摘要：在科技不斷進步的今天，機械設備正向著標準化、模塊化、運動件的電氣化、柔性化的方向發展。并在標準化流程的共同促性下，使得機械的設計及維護難度大幅降低，同時也進一步導致了對相關人員的技術要求降低。此外由于“質量是設計出來的”這一真理亙古未變，再加之“人非圣賢孰能無過”以及成本精簡的設計理念的共同作用，導致設計再優秀的機械設備或多或少都會有部分無法滿足其目標功能的情況。對于此種現象，需要使用機械原理并結合TRIZ等工具并在滿足成本精簡的前提下對目標機構進行局部改造，以實現其所缺失的功能。這也是一名新時代優秀鉗工的必備技能。

關鍵詞：過濾；磁性；頂針；夾緊；壓力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）12-0049-02

一、適用于鐵制工件的清洗機自清潔過濾系統的局部優化和改造

以下為清洗機的工作流程：（1）通過過濾器進出口兩端的壓力檢測判定過濾器是否堵塞；（2）關閉過濾器工作狀態時的進出口管路上的閥；（3）打開管路上的圖中標識“反響沖洗”的閥并打開圖中標識“滑塊”的閥使得鐵屑進入壓縮空間；（4）關閉步驟3中打開的連接過濾器的相關閥，并開啟壓縮活塞壓縮鐵屑（脫水）；（5）恢復步驟1的狀態；（6）循環步驟1—5直至圖中“壓縮活塞”壓縮時“壓縮空間”下方3個傳感器中中間一個在感應狀態，達成鐵屑積滿的條件并打開圖中標識“壓縮空間關閉”的氣缸，將鐵屑排出。

不過在實際運行過程中，由于反沖水壓較大，鐵屑顆粒較小，因此在反沖過程中原有在“壓縮空間”中積累的鐵屑隨水流沖出“壓縮空間”重新進入清洗系統，造成系統失效。

對此，根據流程，可選擇改進方案如下：（1）取消鐵屑壓縮的過程，在每一次反沖進行后，將鐵屑排除。其優點是鐵屑排出可靠，改動較少缺點是排出的鐵屑無法脫水。（2）降低反沖壓力。其優點同方案一，其缺點是反沖可靠性降低，過濾器易堵塞，并需增加調壓設備。（3）利用磁性吸附的原理對壓縮空間的端蓋進行改造，增加可通斷的磁鐵（可選用結構精簡、改動較小的電磁鐵，也可使用通過改制驅動端蓋開關的四連桿機構并驅動類似于磁性吸盤的機械式磁盤）。其具有方案一的優點并有效避免了其帶來的缺點，其缺點僅為增加了機構帶來系統故障的概率上升。

經綜合考慮，選擇了方案3，并做出相關改造：

改造端蓋，嵌入可通斷磁鐵，重制壓縮頂桿及活塞，由鐵制部件改用鋁制部件，改制端蓋與筒體連接鉸鏈以滿足新端蓋的使用。

二、加工細長偏心軸的尾座結構的改造

本項目所加工的細長偏心異形軸由于結構特殊無法使用中心架或跟刀架進行輔助定位，因此在磨削加工中對兩頂一夾的定位要求較高。然而在實際批量生產的過程中發現，在磨削兩端軸承頸后，經測量發現兩軸承頸磨削圓柱的軸線都發生偏移，且幾乎每個偏移的方向與偏移量都相似。在排除其他因素后，得出由于偏心異形軸由于在頂夾過程中由于軸向受力過大而發生彎曲。而由于異形軸的結構，導致徑向承載能力不同，從而形成定向彎曲的效果。再加上軸承頸的寬度較短、磨削的粗糙度影響及檢測誤差等因素導致軸承頸的軸線對兩中心孔的軸線發生偏移的結論。實際是軸承頸的軸線發生偏轉，相對于兩中心孔的軸線形成一個非零的夾角。

因此為了避免這一現象，需要調整兩頂針的夾緊力。為了滿足夾緊力可調的目的，分析原機械及流體（液壓）圖（見圖1），決定對原液壓系統進行改造。其中分析原理如下：

1.由于原液壓系統為簡單的雙向運動及單溢流閥減壓輔以雙回油節流的單向節流閥的結構，在加工過程中僅以彈簧預壓縮的機械力進行加緊，在較低預應力的情況下系統剛性較低，而彈簧預應力加大后會造成工件彎曲幅度加大以至于加工后尺寸超差。

2.如若在工件加緊中使用液壓助力，會由于液壓系統的壓力波動（其他液壓元件的動作造成油液的供給變化進而導致系統內油壓變化）造成夾緊力的變化確定液壓系統改造要求如下：（1）液壓參與夾緊過程。并在工件加緊過程中，油壓與彈簧預應力反向，提高夾具的夾緊剛性。（2）夾緊過程中用于夾緊的液壓系統與其他液壓系統分離，保持油壓穩定。

3.夾緊壓力單獨可調，與尾座運動分離，以避免在調整夾緊壓力后導致系統油壓變化，進而導致尾座移動速度變化，影響加工節拍。結合以上三點要求，改造液壓系統如圖2所示：（1）尾座移動與頂針夾緊使用兩套控制系統，各自有獨立的換向閥、溢流閥、與節流閥。（2）在夾緊時用于被壓的管路上加入梭閥以較少元件實現兩套系統間的切換。（3）用于夾緊被壓的控制系統采用Y型中位的三位換向閥，以保證用于夾緊被壓的油壓不收其他液壓系統的干擾。（4）用于夾緊被壓的控制系統中加入液控單向閥以保證夾緊被壓的油壓供給有效。

三、總結

在機構中的每一個部件、每一個零件都是用于實現一種特定的功能，將這些零、部件組合后，機構的整體功能才可得以實現。如果機構的整體功能具有缺陷時，則需分析機構中每一個零部件各自所承擔的基礎功能，并根據機構所缺失的部分，尋找相關零、部件進行改造、添加或替換以改變其所承擔的基礎功能，從而達到彌補機構缺陷的目的。這也避免了更換整套機構所帶來的成本，也體現了一名新時代優秀鉗工的價值所在。