波導組合體灌填料污染防護工裝的設計思路

屈彥杰

摘 要：文章介紹了一種用于波導組合體灌填料操作時防止組合體外壁受到填料污染的工裝。重點說明了該工裝的設計背景、技術性能指標、設計關鍵點、實現效果、操作流程及應用情況。經驗證，工裝能夠在填料灌注時有效防止波導外壁受到污染，省去外壁清理操作，降低勞動強度，提高組合體加工流轉效率，并且保證了產品外觀的整潔、美觀。

關鍵詞：波導組合體；灌填料；污染防護工裝；縫隙；微調

中圖分類號：TH16 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）11-0088-03

Abstract： This paper introduces a kind of tool used to prevent the outer wall of the waveguide assemblage from being polluted by the packing during the filling operation of the waveguide assemblage. The design background， technical performance index， design key points， realization effect， operation flow and application of the tool are described in detail. It is proved that the tool can effectively prevent the outer wall of the waveguide from being polluted when the filler is infused， save the cleaning operation of the outer wall， reduce the labor intensity， improve the efficiency of processing and circulation of the assembly， and ensure the clean and beautiful appearance of the product.

Keywords： waveguide assemblage； pouring filler； depolluting equipment； crevice； fine tuning

1 背景概述

我單位某產品生產過程中需將近500余根波導管粘結成波導組合體，如圖1所示，之后需對波導組合體進行灌填料操作，灌注時要求：灌注過程不斷攪拌，防止沉淀分層；要求填料應順波導壁往下流，防止出現空心現象；灌注滿后，應對另一側進行補灌。操作人員在在灌注波導組合體時，由于灌填料的流動性，很容易將填料灑到波導組合體外側，沿外側壁流下，污染組合體外壁，為保證產品外觀整潔，需要清潔組合體外壁，用板子對外壁刮擦除料后，外壁會遭受輕微劃痕損傷，但即便如此，外壁仍然會殘留很少的灌填料。填料采用微晶石、松香、石膏粉混合攪拌溶化而成，極難清理。以往采用手工塑料鏟刀清潔的方式，為防止劃傷外壁，鏟刀力度較輕，清理單個波導組合體外壁需要將近一天的時間，大大降低工作效率，浪費人力物力，增大了工作強度。

上述情況造成：（1）劃痕和微少的殘料造成組合體外觀不整潔。（2）清理一個波導組合外壁的灌填料需要兩個操作人員工作一天時間，人力、時間消耗大。

2 工裝技術指標及總體目標

2.1 技術性能指標

為防止灌注時填料灑在導組合體外壁上造成污染，導致浪費人力和時間清理，需研制一套用于波導組合體灌填料時的外壁污染防護工裝。根據現場調研，擬定了以工裝的技術指標：

（1）整個工裝總高度應略高于波導組合體的高度（318mm），保證機構上端面稍稍高于波導組合上端面。

（2）該工裝應該與波導組合體周邊緊密貼合，與波導組合外壁的縫隙不大于1mm。

（3）該工裝高度應具備微調功能，微調范圍在0～5mm之間，用于調節因地面高低不平帶來的整個機構的傾斜。

（4）工裝整體盡量減重。

2.2 總體目標

工裝研制完成經試用、研制后，能夠達成的總體目標是，在灌填料時，波導組合體外側壁不再受到灌填料四散流動造成的污染，避免清理造成的劃痕以及清理后微少的殘料，保證外觀整潔，在波導組合灌填料工藝中節省兩個操作人員工作一天的人力和時間成本。

3 設計方案及實施

3.1 設計關鍵點

工裝的設計關鍵點是波導組合外壁與卡盤內壁間縫隙尺寸的控制，也就是卡盤內齒間距尺寸的確定。

對于波導組合外壁與卡盤內壁間的嚙合縫隙，太小會造成工裝與波導組合卡死，后期難以脫模，甚至造成工裝根本無法安裝在波導組合外側；縫隙太大會造成密封困難，灌填料從縫隙中流下，仍然污染波導組合側壁，因此設計要求提出嚙合縫隙要求小于1mm。

由于加工等各種原因，每個波導尺寸不可能完全一致，實際中是存在誤差的。波導組合體圖紙上兩波導中心距長度方向標注25.2mm，寬度方向標注12.4mm，但在工裝設計前經實際測量，兩個波導中心距長度方向測量尺寸在25.15mm到25.2mm之間，寬度方向測量尺寸12.39mm到12.4mm之間。

根據圖1，波導組合體長度方向上最長排有18個波導，寬度方向上最長排有37個波導，單個波導的誤差就會造成累計誤差。長度方向上單個波導誤差0.05mm，至多會造成0.9mm的累計誤差；寬度方向上單個波導誤差0.01mm，至多會造成0.37mm的誤差。

該防護工裝必須按最大的尺寸（即單個波導長25.2mm，寬12.4mm）設計，否則工裝和組合體件無法嚙合和脫模。但此種情況下由上述累計誤差連和后期工裝加工及裝配造成的誤差總和，導致長度方向無法滿足嚙合縫隙小于1mm的設計要求。

因此，怎樣既確保工裝和組合體間易于嚙合和脫模，又能確保縫隙要求小于1mm，是設計工作中需要重點考慮的問題。

3.2 設計對策

為解決此關鍵問題，考慮將卡盤分為多部分設計，那么由多個波導組合造成的累計誤差就會越小，但與此同時由于加工裝配次數增多，由工裝加工及裝配誤差會越大。反之，工裝加工裝配誤差減小，波導組合的累積誤差就會加大。另外，考慮我單位線切割機床規格及精度，并且由于波導組合體的對稱結構，宜將工裝也設計成對稱結構。

綜上分析，應將工裝卡盤部分在長度方向上分成兩部分進行設計加工，依據機床精度和操作經驗，此時加工裝配最大可能誤差為±0.1mm，由此計算波導組合體在長度和寬度方向上的縫隙范圍。

（1）確定波導組合體在長度方向上最大尺寸（25.2mm×a，a為長度方向各行波導數）的基礎上增加0.3mm的縫隙，據此計算長度方向縫隙最大和最小兩種情況。

a.縫隙最大情況。波導中心距誤差取最大值0.05mm（即波導中心距長是25.15mm），a取最大值9，則縫隙尺寸為（0.05×9+0.3） ±0.1mm=0.75±0.1mm。

b.縫隙最小情況。波導中心距誤差取最大值0（即波導中心距長是25.2mm），a取最小值0，則縫隙尺寸為0.3±0.1mm。

（2）確定波導組合體在寬度方向上最大尺寸（12.4mm×b，b為寬度方向各行波導數）的基礎上增加0.3mm的縫隙，據此計算長度方向縫隙最大和最小兩種情況。

a.縫隙最大情況。波導中心距誤差取最大值0.01mm（即波導中心距長是12.39mm），b取最大值37，則縫隙尺寸為（0.01×37+0.3）±0.1mm=0.67±0.1mm。

b.縫隙最小情況。波導中心距誤差取最大值0（即波導中心距長是12.4mm），b取最小值0，則縫隙尺寸為0.3±0.1mm。

綜上，確定如圖2所示的縫隙范圍。長度方向縫隙范圍0.2mm≤L長≤0.85mm，寬度方向縫隙范圍0.2mm≤L寬≤0.77mm之間。這樣縫隙尺寸既小于1mm符合設計要求，也能保證工裝易于與組合體嚙合和脫模。

3.3 總體方案

該工裝的總體原則是，卡盤嚙合縫隙小于1mm，工裝整體高度稍高于波導組合并緊密貼合于波導組合體，且高度可微調。

如圖3所示，工裝的結構形式主要分為卡盤、支腿、可調支腳。

（1）全嚙合卡盤，左右兩件。卡盤的上端面不低于產品的高度，卡盤內框輪廓按照波導組合體外形設計，線切割加工，準確嚙合并留一定縫隙（寬度要求小于1mm），以便于與組合體裝配。卡盤沿波導組合輪廓準確嚙合，防止灌填料沿外壁流出，有空隙處用膠粘封密合。

（2）可微調支腳，共4件。由于地面不平整等原因可能導致工裝或產品輕微的傾斜，工裝在波導組合體外壁上是嵌套式裝配，稍微的傾斜就會致使工裝、波導組合無法裝配或不能緊密嚙合。因此在支腳伸出部分加裝螺釘，伸出部分高度20mm，內六角螺釘螺紋長度25mm。通過轉動螺釘使其從支腳下方伸出，進而頂起支腳，可對的工裝整體高度進行調整，保證工裝整體高度略高于波導組合體，最大調整高度為5mm。或者通過轉動其中某幾個螺釘，調整某些支腳的高度，放置因地面不平整造成的工裝傾斜，保證工裝整體的平衡。

4 基本工作方式和工作流程

（1）將填料防護工裝按圖紙組裝完成；（2）將防護工裝卡盤套在波導組合外邊沿，微調整支腳使工裝略高于波導組合體，并確保工裝不要傾斜，工裝與波導組合處于平齊狀態，兩者緊密嚙合；（3）用膠帶將工裝內輪廓和波導組合體外形間的縫隙粘合密封，防止填料灑出并污染組合體外側；（4）填料灌注，灌注時注意不要將填料灑在工裝上，造成卡盤內齒污染、嚙合精度降低，或造成其它部分污染。

5 應用效果

灌填料防護工裝加工完成后如圖4，經試用驗證，在波導組合體進行混合料灌注時該工裝起到了良好的防護效果，避免操作人員付出較多的人力清理波導組合外壁，具體有如下幾點。

（1）該工裝確保波導組合體側壁不再受到灌填料四散流動造成的大面積污染；（2）該工裝節省了兩個操作人員近一天的清理波導組合體外壁的時間，較大地提升了工作效率，減小了操作人員的工作強度；（3）避免了清理時刮擦造成的劃痕以及清理后殘留的微少填料，保證外觀整潔。

該工裝的研制成功為類似灌注、填充工藝流程中產品的外表面防護操作提供了一定的借鑒思路。

參考文獻：

[1]聞邦椿.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2010.

[2]塑料工裝設計手冊編寫組.塑料工裝設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2002.