大型精密設(shè)備整體裝配的位移微調(diào)工裝設(shè)計(jì)

楊晨興，宋 杰

（中國工程物理研究院機(jī)械制造工藝研究所，四川綿陽 621999）

0 引言

高度復(fù)雜和精密的大型設(shè)備，外廓尺寸大、裝配工序繁多，同時(shí)在整機(jī)裝配過程中需要進(jìn)行設(shè)備的舉升、下降以及裝配姿態(tài)的精確調(diào)整，設(shè)備到位后進(jìn)行設(shè)備與設(shè)備的對接安裝，在大型設(shè)備與大型設(shè)備對接安裝時(shí)，位移的控制尤為重要，因?qū)儆诖笮途茉O(shè)備，存在的任何輕微碰撞，都會(huì)影響設(shè)備的安裝精度和使用。

1 微調(diào)工裝概述

本文介紹針對兩臺大型精密設(shè)備整機(jī)對接的微調(diào)工裝的設(shè)計(jì)方案。該微調(diào)工裝的主要功能是在移動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)無振動(dòng)、可控位移量的要求，同時(shí)滿足設(shè)備重量為1 t，空間位移量不超過5 mm 的技術(shù)與環(huán)境要求。

該微調(diào)工裝主要由微調(diào)位移支撐部分和升降部分組成。微調(diào)位移支撐部分需滿足支撐大型設(shè)備的負(fù)荷要求，并能夠?qū)崿F(xiàn)精確調(diào)整位移變化量。升降系統(tǒng)則要求提升力大于設(shè)備自身的重量。

總體設(shè)計(jì)方案：采用鋼材作為微調(diào)位移支撐部分的主要材料，配合液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)微小位移的調(diào)整。升降系統(tǒng)將采用大功率電機(jī)與減速器的組合，以確保提升力大于設(shè)備自身重量。同時(shí)，為了在移動(dòng)過程中避免振動(dòng)，將采用減振器與支撐架等附加裝置提高微調(diào)工裝的穩(wěn)定性。

通過該設(shè)計(jì)方案，可有效滿足兩臺大型精密設(shè)備整機(jī)對接的技術(shù)要求與環(huán)境要求，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化移動(dòng)與優(yōu)良的穩(wěn)定性。

2 微調(diào)工裝結(jié)構(gòu)組成

微調(diào)工裝由微調(diào)位移支撐、升降兩部分組成，如圖1 所示。

圖1 微調(diào)工裝結(jié)構(gòu)組成

3 微調(diào)工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 支撐系統(tǒng)

工裝微調(diào)位移支撐系統(tǒng)主要構(gòu)成如圖2 所示。該系統(tǒng)由多個(gè)零件組成的，包括調(diào)整螺釘、鋼珠、平面軸承保持架、平面軸承支撐平盤以及平面軸承底座。這些零件共同協(xié)作，來支撐并調(diào)整設(shè)備的微小位移。

圖2 微調(diào)位移支撐系統(tǒng)三維模型俯視圖

平面軸承底座作為機(jī)械設(shè)備中的一種常見零件，其作用是支撐平盤，使設(shè)備的旋轉(zhuǎn)更加穩(wěn)定平衡。然而，在一些特殊的情況下，需要對平面軸承底座進(jìn)行一定的調(diào)整，以便實(shí)現(xiàn)設(shè)備在平面上的多向移動(dòng)。

為了實(shí)現(xiàn)這一目的，可以在平面軸承底座四周調(diào)整螺釘?shù)姆植迹唧w來說，需要選擇縱向與橫向兩組螺釘。其中，縱向兩顆螺釘為一組，可以使平面軸承底座在平面上進(jìn)行縱向位移；橫向兩顆螺釘為一組，則可以使平面軸承底座在平面上進(jìn)行橫向位移。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于，通過對螺釘?shù)奈⒄{(diào)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備在平面上多向移動(dòng)。

鋼珠作為該工裝較小的機(jī)械元件，卻有著其自身獨(dú)特的功能。在承重過程中，鋼珠將物體整體的重量從承重腳板轉(zhuǎn)化成各鋼珠承擔(dān)的滾動(dòng)摩擦力，使得物體得以在鋼珠的引導(dǎo)下進(jìn)行移動(dòng)和調(diào)整位置。由于鋼珠直徑為10 mm，因此在設(shè)計(jì)中使用了100 顆鋼珠來支撐設(shè)備的重量。這樣的設(shè)計(jì)方案可以大幅降低設(shè)備移動(dòng)時(shí)的摩擦力，提高裝置的靈活度和操作方便性，同時(shí)，配合調(diào)節(jié)螺釘?shù)氖褂?，鋼珠可以調(diào)節(jié)設(shè)備移動(dòng)的方向。當(dāng)設(shè)備需要調(diào)整位置時(shí)，只需要調(diào)節(jié)螺釘即可控制支撐平盤滾動(dòng)的方向，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備整體位置的調(diào)整和修正。

平面軸承保持架的主要作用是維持軸承內(nèi)鋼珠的相對位置，以保證鋼珠均勻分布在軸承座內(nèi)，避免鋼珠與鋼珠之間產(chǎn)生摩擦，從而減少軸承內(nèi)部的磨損，增加軸承的使用壽命。

在工裝設(shè)計(jì)中，保持架的設(shè)計(jì)是非常重要的。一方面，保持架必須滿足軸承配套的要求，確保軸承在運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)失穩(wěn)；另一方面，保持架的設(shè)計(jì)也要考慮到整個(gè)工裝的實(shí)際情況，以確保它能夠與其他部件協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮保持架的形狀、強(qiáng)度、重量、材料等多方面的因素，以確保其在工作過程中具有良好的穩(wěn)定性和可靠性。

保持架的制作需要使用高精度的機(jī)械加工設(shè)備，以確保保持架的形狀和尺寸的精確度。材料的選擇也非常重要，一般需要優(yōu)選耐磨、耐腐蝕的材料，以確保保持架能夠在惡劣的工作環(huán)境下長期使用。此外，在制作過程中還需要注意加工表面的光滑度和平整度，以確保軸承環(huán)的安裝和運(yùn)行時(shí)平穩(wěn)地滾動(dòng)，減少摩擦力和能量損失。

總之，平面軸承保持架雖然看似只是一個(gè)簡單的零部件，但它卻承擔(dān)著重要的工作。良好的保持架設(shè)計(jì)和制作不僅能夠確保設(shè)備的平穩(wěn)移動(dòng)，還能夠延長軸承的使用壽命，提高工裝的整體性能。

平面軸承支撐平盤則作為整個(gè)工裝組成中最為主要的移動(dòng)部件之一，更是在各種特殊環(huán)境下扮演著重要的角色。平盤的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)巧妙，它的中心有一個(gè)凹槽用于放置液壓千斤頂。同時(shí)，其特殊的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也使得其擁有較高的耐用性和可靠性，可以承受較強(qiáng)的軸向負(fù)載。

除了平面軸承支撐平盤外，整個(gè)工裝的基座也非常重要。平面軸承底座作為整個(gè)工裝的基礎(chǔ)，不僅要保證穩(wěn)定性，同時(shí)還需滿足一定的承重能力，以確保工裝在使用時(shí)不會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)或抖動(dòng)等情況。同時(shí)，平面軸承底座還需要具備防滑的性能，以保證工作過程中的平穩(wěn)和安全。

3.2 升降部分

升降部分是整個(gè)設(shè)計(jì)不可或缺的部分，使設(shè)備穩(wěn)定、安全地上下位移。該工裝設(shè)計(jì)中使用液壓千斤頂作為升降部分，是保障設(shè)備安全和可靠性的重要組成部分。

液壓千斤頂是一種通過液體傳遞壓力，提升和支撐重物的工具。相比于傳統(tǒng)的機(jī)械千斤頂，液壓千斤頂具有很多優(yōu)勢。首先，液壓千斤頂升降平穩(wěn)，沒有明顯的抖動(dòng)。這是因?yàn)橐簤合到y(tǒng)使用的是溫和的液體力量，而非機(jī)械力傳導(dǎo)方式，使得升降過程平穩(wěn)而且流暢。

液壓千斤頂?shù)陌踩愿?。機(jī)械千斤頂在升降大件物品時(shí)，容易造成卡頓或者損壞，不僅會(huì)損壞千斤頂本身，還會(huì)造成人員傷害。而液壓千斤頂升降平衡，使用中不容易出現(xiàn)意外情況，大大降低了工作過程中的風(fēng)險(xiǎn)。

液壓千斤頂是一種液體壓縮裝置，通過壓縮液體來實(shí)現(xiàn)物體的升降，其主要由液壓缸、液壓泵、油箱等組成。當(dāng)液壓泵抽取油液時(shí)，液體會(huì)被送入液壓缸，液壓缸內(nèi)的活塞會(huì)被推動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)升降設(shè)備的移動(dòng)。

相比于傳統(tǒng)的機(jī)械升降方式，液壓千斤頂具有升降平穩(wěn)、負(fù)荷能力大等優(yōu)點(diǎn)，其升降效率和安全性也更高。

4 設(shè)計(jì)使用流程和效果

微調(diào)工裝使用效果如圖3 所示，設(shè)備的安裝對接是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，需要采用一定的工具和工裝來輔助完成。微調(diào)工裝可以細(xì)微地調(diào)節(jié)設(shè)備的位置和方向，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備安裝的精準(zhǔn)對接?，F(xiàn)場應(yīng)用時(shí)準(zhǔn)備好4 套微調(diào)工裝，合理地布置在設(shè)備四周。

圖3 微調(diào)工裝使用效果圖

設(shè)備安裝是生產(chǎn)工藝中重要的一部分，對于安裝的準(zhǔn)確性和精度要求十分高。設(shè)備的垂直和水平度是直接影響設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和使用效果的因素，因此對安裝要求十分嚴(yán)格。

在設(shè)備安裝前，需要將設(shè)備準(zhǔn)備好。首先需要檢查設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)和部件是否齊全，并清理設(shè)備表面及內(nèi)部。

設(shè)備安裝時(shí)，首先需要進(jìn)行千斤頂調(diào)節(jié)。使用液壓千斤頂進(jìn)行調(diào)節(jié)，將設(shè)備調(diào)整至水平，并將其調(diào)節(jié)至安裝高度。通過調(diào)節(jié)千斤頂，可以使設(shè)備達(dá)到水平狀態(tài)，為接下來的調(diào)節(jié)做好準(zhǔn)備。

通過微調(diào)工裝上的調(diào)節(jié)螺釘來調(diào)整設(shè)備的橫向和縱向位移。在調(diào)節(jié)過程中，首先需要進(jìn)行初步調(diào)整，將設(shè)備控制在一個(gè)大致的安裝空位，然后通過不斷地調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘，使設(shè)備精準(zhǔn)地到達(dá)安裝位置。通過反復(fù)的調(diào)節(jié)，可以使設(shè)備滿足安裝對接的要求，從而保證安裝的準(zhǔn)確性和精度。

值得注意的是，設(shè)備安裝過程中也需要考慮到安全因素，保障工作人員的人身安全。在調(diào)整設(shè)備時(shí)，需要確定好支撐點(diǎn)，并檢查好設(shè)備的安裝和牢固程度，確保不會(huì)發(fā)生設(shè)備傾倒或者脫落等緊急狀態(tài)。

設(shè)備安裝完成后，還要進(jìn)行驗(yàn)收和調(diào)試工作，確保設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并使其能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。只有在設(shè)備安裝過程中嚴(yán)格按照流程操作，并認(rèn)真對待每一個(gè)細(xì)節(jié)，才能將設(shè)備安裝好，并保證設(shè)備的良好運(yùn)行。

在實(shí)際操作中，要注意微調(diào)工裝的調(diào)節(jié)方向和力度，避免過度調(diào)節(jié)或者調(diào)節(jié)不到位的情況。同時(shí)，還需要及時(shí)檢查設(shè)備的位置和方向是否正確，以確保設(shè)備安裝的質(zhì)量和安全。只有在精心的準(zhǔn)備和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮飨?，才能完成設(shè)備安裝對接任務(wù)，為后續(xù)工作提供良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

在現(xiàn)代工業(yè)制造中，大型精密設(shè)備的裝配是一個(gè)非常重要的工藝環(huán)節(jié)。精密設(shè)備的裝配需要高度精確和可靠，即便是微小的差錯(cuò)也會(huì)對設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。因此，提高大型精密設(shè)備的裝配可靠性是企業(yè)必須面對并努力解決的問題。

本文所述的工裝設(shè)計(jì)，可以為大型精密設(shè)備之間的裝配過程提供可靠的幫助。正確使用工裝，必須在工裝設(shè)計(jì)時(shí)考慮要處理的材料和加工精度，選擇合適的工裝形式和加工工藝，以此來確保工裝能夠準(zhǔn)確地定位和固定設(shè)備各部件。

在日新月異的發(fā)展時(shí)代，使用高效的工裝設(shè)計(jì)方案來提升大型精密設(shè)備之間的裝配質(zhì)量是非常重要的。通過不斷積累工裝設(shè)計(jì)方案的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可以提高工裝設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性，從而更好更快地解決大型精密設(shè)備裝配中的問題。

工裝設(shè)計(jì)是制造過程中的一項(xiàng)重要任務(wù)，為大型精密設(shè)備之間的裝配提供可靠的解決方案。在現(xiàn)代制造過程中，工裝設(shè)計(jì)與工藝流程密切相關(guān)。通過科學(xué)優(yōu)化的工裝設(shè)計(jì)，不僅可以降低制造成本、提高制造效率，而且可以提高制造產(chǎn)品的質(zhì)量和精度，從而更好地滿足客戶的需求。

工裝設(shè)計(jì)不僅僅是簡單的制造一個(gè)設(shè)施，更是考慮到整個(gè)生產(chǎn)過程中的各種因素，包括物料的處理、設(shè)備的使用和運(yùn)行維護(hù)等。因此，工業(yè)制造企業(yè)需要積極推進(jìn)工裝設(shè)計(jì)的研發(fā)和創(chuàng)新，以滿足市場的需求。只有在這樣的工作環(huán)境下，在制造業(yè)的道路上開拓出更廣闊的未來之路，才能取得更好的發(fā)展和進(jìn)步。

綜上所述，在工業(yè)制造企業(yè)，工裝設(shè)計(jì)是非常重要的工作內(nèi)容。通過工藝流程全面考慮，科學(xué)優(yōu)化工裝設(shè)計(jì)可以降低制造成本、提高制造效率，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高品質(zhì)和精度。因此，企業(yè)應(yīng)積極推進(jìn)工裝設(shè)計(jì)的研發(fā)和創(chuàng)新，在制造業(yè)的道路上探索更廣闊的未來之路。