一種改善電纜接線端子組裝質(zhì)量的工裝設(shè)計(jì)

柴紅珍，靳志軍，艾士娟，柴繼森，郭理中，吳麗娜

（1.航天先進(jìn)電纜網(wǎng)制造中心，北京 100076；2.北京航天拓?fù)涓呖萍加邢挢?zé)任公司，北京 100176）

0 引言

電纜與接線端子焊接與組裝在大型航天設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛，并且是保障航天設(shè)備質(zhì)量的重要工序之一（圖1）。在多品種小批量的生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)工藝往往依靠小型傳統(tǒng)臺(tái)鉗作為工裝來預(yù)緊接頭處的線束，但通用臺(tái)鉗的結(jié)構(gòu)與預(yù)緊螺栓的擰緊動(dòng)作發(fā)生干涉，不便于裝配工人的擰緊動(dòng)作（圖2）。為此需要設(shè)計(jì)一款可應(yīng)對(duì)直徑16～40 mm 的電纜接線端子焊接組裝的新型專用工裝。

1 傳統(tǒng)工裝的不足

該種電纜接線端子焊接組裝的傳統(tǒng)工裝采用通用小型臺(tái)鉗，通用臺(tái)鉗的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但針對(duì)電纜接頭焊接組裝存在顯著弊病：①操作空間被臺(tái)鉗夾板占用，與改錐操作存在干涉，造成電纜接頭無法在臺(tái)鉗夾緊的情況下擰緊，只能松開臺(tái)鉗憑借接線端子卡箍上螺栓的拉力來緊固接頭處的電纜線束，往往出現(xiàn)接頭處電纜預(yù)緊力不足的情況，造成電纜使用的耐久性不足；②使用通用臺(tái)鉗進(jìn)行電纜焊接組裝時(shí)，由于不同大小的接線端子卡箍位置高度不同，為了保證卡箍部位處于臺(tái)鉗的夾板處，需要根據(jù)接頭的高度選擇若干種墊板，特別是外場(chǎng)焊接組裝時(shí)需要攜帶許多不同厚度的墊板，給生產(chǎn)帶來不便。

2 新型工裝的設(shè)計(jì)

2.1 工裝需求

由于以上傳統(tǒng)工裝存在的線纜焊接組裝時(shí)線束預(yù)緊不方便以及質(zhì)量、效率較低等問題，特別需要設(shè)計(jì)一款專用工裝解決該問題。按照生產(chǎn)工藝技術(shù)需求，該新型工裝需要滿足以下3 點(diǎn)要求：①應(yīng)滿足直徑范圍在15～45 mm 不同電纜接線端子焊接組裝的工藝需求；②在夾緊狀態(tài)下便于工人用工具擰緊螺栓；③在夾緊的過程中保留臺(tái)鉗夾緊部位水平直線運(yùn)動(dòng)的特征，夾緊部位不能存在轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖1 接線端子

圖2 常用傳統(tǒng)臺(tái)鉗

2.2 工裝方案

分析以上設(shè)計(jì)要求，擬定解決方案：①針對(duì)第1 個(gè)要求，需要新型工裝有一個(gè)可升降的臺(tái)面，便于不同高度的線纜接線端子卡箍處線束都可以被工裝夾緊（圖3、圖4）；②針對(duì)第2 個(gè)要求，需要新型工裝夾緊的部位在滿足強(qiáng)度的前提下厚度尺寸要小，以便給擰緊電纜接線端子卡箍螺栓的動(dòng)作留出操作空間；③針對(duì)第3 個(gè)要求，需要新型工裝提供預(yù)緊力的部件具有直線運(yùn)動(dòng)的特征，參考臺(tái)鉗的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，用手輪旋轉(zhuǎn)螺桿，螺母固定于工裝上，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)，在螺桿的端部設(shè)計(jì)1 個(gè)限制回轉(zhuǎn)的部件，把螺桿帶有回轉(zhuǎn)的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為純粹的直線運(yùn)動(dòng)（圖5、圖6）。

2.3 工裝結(jié)構(gòu)

新型工裝由底座、左側(cè)板、右側(cè)板組件、左側(cè)手柄、右側(cè)手柄組件、可升降小臺(tái)面、防動(dòng)板、橡膠支腳等零部件構(gòu)成。

圖3 新工裝設(shè)計(jì)

（1）可升降小臺(tái)面。該部件設(shè)計(jì)為上部直徑55 mm、厚度5 mm 的平臺(tái)，用于線纜連接器的垂向支撐，下部設(shè)計(jì)有M16×1 的細(xì)牙螺紋，旋合于底座的螺紋孔，可通過螺紋旋合靈活調(diào)整小臺(tái)面高度，其距離工裝底座上平面的間隙可在0～50 mm 調(diào)整，可以適應(yīng)不同高度的連接器的焊接組裝需求。該部件的設(shè)計(jì)目標(biāo)是解決工件支撐及支撐面高度調(diào)整的問題。

（2） 帶弧度T 形壓緊推桿。該部件為頂部帶有弧度的T 形推桿，弧度的設(shè)計(jì)是考慮接線端子卡箍處存在弧度，在預(yù)緊壓縮時(shí)保持工件穩(wěn)定，而不會(huì)向側(cè)面滑動(dòng)；該T 形推桿尾部為M5 外螺紋，可旋合于左右手柄軸或組件上，再通過蝶形螺母鎖緊在左手柄軸或右手柄組件的復(fù)合螺母上。蝶形螺母便于手工操作，擰緊時(shí)不需要扳手等工具，蝶形螺母的作用就是“背母”，通過蝶形螺母鎖緊的特點(diǎn)是可以調(diào)整T 形推桿伸出的長(zhǎng)度，同時(shí)也可以保證T 形推桿“T”形部分處于水平狀態(tài)時(shí)鎖緊。相較于傳統(tǒng)臺(tái)鉗，由于T 形推桿較平面型夾板釋放了操作空間，便于工人操作螺栓擰緊動(dòng)作。

圖4 帶弧度T 形壓緊推桿

圖5 預(yù)緊手柄組件

圖6 防動(dòng)板與預(yù)緊手柄組件

（3）預(yù)緊手柄組件。包含了帶手輪的手柄軸、復(fù)合螺母等零部件。手柄軸為M20×2 的螺桿，旋合于右側(cè)板組件上銅螺母的M20×2 內(nèi)螺紋，通過螺紋副將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)。安裝在組件末端的復(fù)合螺母，與手柄軸同軸并可以自由回轉(zhuǎn)于手柄軸上的組件，該復(fù)合螺母組件外周間隔90°設(shè)計(jì)了4 條徑向深度為3 mm 的矩形槽，在防動(dòng)板部件的限位作用下，預(yù)緊手柄的螺桿回轉(zhuǎn)加直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樵摻M件上復(fù)合螺母組件單純的直線運(yùn)動(dòng)，而T形壓緊推桿通過鎖緊螺母連接緊固于復(fù)合螺母端部，由此就可以通過扭轉(zhuǎn)手柄向電纜連接器提供壓緊力。防動(dòng)板在導(dǎo)桿上可以左右滑動(dòng)，當(dāng)工件直徑不同時(shí)可根據(jù)復(fù)合螺母所處的位置左右滑動(dòng)，并繞導(dǎo)桿回轉(zhuǎn)卡入復(fù)合螺母的軸向槽中，起到限位防止復(fù)合螺母旋轉(zhuǎn)的作用。

3 結(jié)論

通過對(duì)工藝技術(shù)需求的分解以及對(duì)既有工裝使用問題的分析，梳理得到了新型專用工裝的設(shè)計(jì)需求，開展針對(duì)性的分析與構(gòu)思設(shè)計(jì)了一種新型的單件小批量生產(chǎn)用電纜接線端子焊接組裝專用工裝。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用對(duì)比分析，產(chǎn)品生產(chǎn)效率提高30%以上，產(chǎn)品一次檢驗(yàn)合格率達(dá)到99.7%，較原工裝提高了2.1%，可靠而適用的工裝設(shè)備對(duì)提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量具有非常重要的意義。