引導(dǎo)筒制造工藝及工裝量具設(shè)計(jì)

楊志傳，趙興儉，王前永，王文正，焦大勇

（山東特種工業(yè)集團(tuán)有限公司,山東淄博255201）

1 引言

X型引導(dǎo)筒（見圖1）是由玻璃鋼筒、鋼筒組成，兩零件連接部位均勻涂一層環(huán)氧樹脂膠，然后按圖裝好到位并固化。玻璃鋼筒是外協(xié)件，鋼筒是借用Y型鋼筒，X型引導(dǎo)筒一端小內(nèi)圓相對(duì)另一端大內(nèi)圓的同軸度為φ0.6mm，裝配后經(jīng)跳動(dòng)值量具檢測(cè)（見圖2），引導(dǎo)筒裝配合格率僅有50%，成為影響和制約X型新產(chǎn)品試制進(jìn)度的瓶頸工序。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品圖和工藝過(guò)程深入研究分析，找出了合格率低的原因，X型引導(dǎo)筒制造工藝是借鑒Y型引導(dǎo)筒（見圖3）制造工藝設(shè)計(jì)的，沒有做太多的改動(dòng)，Y型引導(dǎo)筒一端小內(nèi)圓相對(duì)另一端大內(nèi)圓的同軸度為φ1.6mm，同軸度從φ1.6mm提高到φ0.6mm，但是X型引導(dǎo)筒制造工藝、工裝量具都沒有進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，這是導(dǎo)致X型引導(dǎo)筒制造合格率低的根本原因，本文針對(duì)上述問(wèn)題，研究制定了有關(guān)解決方案與措施。

圖3 Y型引導(dǎo)筒示意圖

2 優(yōu)化鋼筒機(jī)加工藝

X型引導(dǎo)筒的同軸度是以鋼筒的內(nèi)孔為基準(zhǔn)，鋼筒內(nèi)孔的圓柱度誤差、內(nèi)外圓的同軸度誤差等直接影響引導(dǎo)筒的同軸度檢測(cè)結(jié)果，而鋼筒（見圖4）是借用Y型引導(dǎo)筒零件，原機(jī)加工藝采用車內(nèi)孔后撐內(nèi)孔車外圓，存在一定的裝夾誤差，加大了鋼筒內(nèi)、外圓的同軸度誤差。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品圖研究分析，根據(jù)實(shí)際加工需要，優(yōu)化了鋼筒機(jī)加工藝，改進(jìn)為內(nèi)孔與小端外圓一次裝夾加工成型，經(jīng)過(guò)加工和檢測(cè)，鋼筒的內(nèi)孔圓柱度、內(nèi)外圓同軸度等有所改善，減小了對(duì)引導(dǎo)筒同軸度檢測(cè)的影響[1]。

圖4 鋼筒示意圖

3 改進(jìn)裝配方式及設(shè)計(jì)裝配工裝

改進(jìn)前引導(dǎo)筒裝配工裝為簡(jiǎn)易工裝（見圖5），不能保證玻璃鋼筒與鋼筒裝配到位。通過(guò)分析和查閱有關(guān)資料[2]，改進(jìn)了裝配工裝（見圖6），增加了壓緊裝置，保證玻璃鋼筒與鋼筒裝到位，直至樹脂膠固化完全，消除了引導(dǎo)筒在固化過(guò)程中變形。確定在工裝上壓緊狀態(tài)下固化時(shí)間是一個(gè)難點(diǎn)，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，工裝制造量很大，增加生產(chǎn)成本，時(shí)間過(guò)短，固化效果不理想。通過(guò)兩批次試驗(yàn)分析，最終確定引導(dǎo)筒粘接裝配后，在工裝上壓緊固化時(shí)間為2h，通過(guò)檢測(cè)，固化效果較好，變形量很小，保證了引導(dǎo)筒裝配的粘接強(qiáng)度和同軸度要求。

圖5 改進(jìn)前裝配示意圖

圖6 改進(jìn)后裝配示意圖

4 改進(jìn)同軸度檢測(cè)方式及設(shè)計(jì)制造同軸度量具

X型引導(dǎo)筒裝配同軸度的檢測(cè)量具為跳動(dòng)值量具，該檢測(cè)方法是以鋼筒內(nèi)孔為基準(zhǔn)，用百分表對(duì)玻璃鋼筒筒套內(nèi)孔進(jìn)行檢測(cè)。在檢測(cè)同軸度的同時(shí)，將鋼筒的圓柱度誤差、垂直度誤差、玻璃鋼筒的圓柱度誤差等累積到了一起，導(dǎo)致裝配后測(cè)量數(shù)值增大。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品圖進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，提出了新的檢測(cè)方法，設(shè)計(jì)了同軸度量具，此種檢測(cè)方法消除了鋼筒的垂直度誤差，減小了玻璃鋼筒、鋼筒的圓柱度等誤差影響。

4.1 同軸度量具的設(shè)計(jì)

引導(dǎo)筒同軸度公差與尺寸公差采用的是公差原則中的獨(dú)立原則[3]，如何確定同軸度量具定位部位、檢驗(yàn)部位、導(dǎo)向部位的基本偏差、尺寸公差、形位公差，要充分考慮引導(dǎo)筒的尺寸公差和同軸度公差，合理選擇同軸度量具各尺寸公差、形位公差，這是該量具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與核心內(nèi)容。通過(guò)分析和查閱有關(guān)資料[4~5]，設(shè)計(jì)的同軸度量具主要尺寸如下：

4.1.1 同軸度量具組件測(cè)量柱的設(shè)計(jì)

（1）檢驗(yàn)部位尺寸的計(jì)算。

檢驗(yàn)部位外要素基本尺寸dIB=DM=49.08mm

檢驗(yàn)部位外要素的磨損極限尺寸dIW=（dIB+F1）-（T1+W1）=49.12-0.024=49.096mm

因引導(dǎo)筒同軸度公差與尺寸公差采用的是公差原則中的獨(dú)立原則，綜合考慮尺寸公差對(duì)同軸度測(cè)量的影響，將檢驗(yàn)部位外要素尺寸調(diào)整為DI=49.080-0.012mm，檢驗(yàn)部位外要素的磨損極限尺寸調(diào)整為dIW=49.056mm。

（2）定位部位尺寸的計(jì)算。

定位部位外要素基本尺寸dLB=DM=91.2mm。

定位部位外要素尺寸的磨損極限尺寸dLW=dLB-（T1+W1）=91.2-0.01=91.19mm。

因引導(dǎo)筒組件鋼筒內(nèi)圓有磷化膜、漆層，磷化膜、漆層總厚度為0.03mm，所以將定位部位外要素尺寸調(diào)整為dL=91.140-0.005mm，定位部位外要素尺寸的磨損極限尺寸調(diào)整為dLW=91.13mm。

（3）導(dǎo)向部位尺寸的計(jì)算。

導(dǎo)向部位外要素基本尺寸dGB=DLM=91.14mm。

定位部位外要素尺寸的磨損極限尺寸dLW=（dGB-Smin）-（TG+WG）=91.119mm。

同軸度量具測(cè)量柱示意圖如圖7所示。

圖7 測(cè)量柱示意圖

4.1.2 同軸度量具裝配的設(shè)計(jì)

考慮到測(cè)量柱重量比較重，引導(dǎo)筒相對(duì)輕便，為了減小操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，更好的方便工作，設(shè)計(jì)了底座，底座與測(cè)量柱裝配后，能方便地放置在一般工作平臺(tái)上，檢測(cè)時(shí)手拿引導(dǎo)筒進(jìn)行同軸度的檢測(cè)，引導(dǎo)筒能夠通過(guò)測(cè)量柱視為合格，通不過(guò)視為不合格，工作起來(lái)非常方便。同軸度量具裝配結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示。

圖8 同軸度量具裝配示意圖

4.2 檢測(cè)效果分析與對(duì)比

改進(jìn)前，X型引導(dǎo)筒的同軸度是用跳動(dòng)值量具檢測(cè)，該檢測(cè)方法是以鋼筒內(nèi)孔為基準(zhǔn)，用百分表對(duì)玻璃鋼筒筒套內(nèi)孔進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)同軸度的同時(shí)，將鋼筒的圓柱度誤差、垂直度誤差、玻璃鋼筒的圓柱度誤差等累積到了一起，導(dǎo)致裝配后測(cè)量數(shù)值增大。檢測(cè)時(shí)將工件立放在底座上，用兩軸承定位鋼筒內(nèi)圓，人工轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)筒，通過(guò)觀察百分表的指針變化，檢測(cè)玻璃鋼筒筒套內(nèi)孔跳動(dòng)值，也不能客觀反映其同軸度，而且檢測(cè)效率較低。改進(jìn)后，用新設(shè)計(jì)制造的同軸度量具檢測(cè)，此種檢測(cè)方法消除了鋼筒的垂直度誤差，減小了玻璃鋼筒、鋼筒的圓柱度等誤差影響，與玻璃鋼筒檢測(cè)方法保持一致。檢測(cè)時(shí)，檢驗(yàn)人員手拿引導(dǎo)筒進(jìn)行同軸度的檢測(cè)，引導(dǎo)筒能夠通過(guò)同軸度量具測(cè)量柱視為合格，通不過(guò)視為不合格，工作起來(lái)非常方便，大大提高了工作效率。經(jīng)過(guò)兩批次產(chǎn)品的檢驗(yàn)驗(yàn)證，此檢驗(yàn)方法實(shí)用可行。

5 效果分析

（1）優(yōu)化了鋼筒機(jī)加工藝，內(nèi)孔與小端外圓一次裝夾加工成型，經(jīng)過(guò)加工和檢測(cè)，鋼筒的內(nèi)孔圓柱度、內(nèi)外圓同軸度有所改善，減小了對(duì)引導(dǎo)筒同軸度檢測(cè)的影響。

（2）改進(jìn)后的裝配工裝增加了壓緊裝置，保證了玻璃鋼筒與鋼筒裝到位，消除了引導(dǎo)筒在固化過(guò)程中的變形，通過(guò)兩批次試驗(yàn)確定了在壓緊狀態(tài)下固化時(shí)間2h后，即可卸去壓緊裝置，在自由狀態(tài)下按工藝時(shí)間固化，變形量極小，既保證了固化質(zhì)量，又節(jié)省了工裝數(shù)量。

（3）設(shè)計(jì)制造了同軸度量具，此種檢測(cè)方法消除了鋼筒的垂直度誤差，減小了玻璃鋼筒、鋼筒的圓柱度等誤差影響，更加符合同軸度檢測(cè)的原則，經(jīng)過(guò)兩批次產(chǎn)品的試驗(yàn)對(duì)比，該檢測(cè)方法實(shí)用可行。

6 結(jié)論

綜合以上，經(jīng)過(guò)兩批次生產(chǎn)驗(yàn)證，引導(dǎo)筒裝配合格率由50%提高到95%，大大提高了合格率，保證了X型引導(dǎo)筒新產(chǎn)品試制的進(jìn)度，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，創(chuàng)新成效顯著。本文針對(duì)引導(dǎo)筒制造工藝進(jìn)行了總結(jié)，并設(shè)計(jì)制造了好用的工裝量具，為此類產(chǎn)品的制造提供了新的方法和 參考。