彈性組件裝配工裝設計方案

白海清，馬磊，王非，張康

北京機電工程總體設計部 北京 100854

1 序言

含彈性組件的金屬零件組合體在加工前需先進行裝配，完成后以金屬零件組合體狀態(tài)固定在銑床進行表面加工。彈性組件部分包含蓋板、彈簧、緊固螺釘、彈簧座、延伸桿和設備基板，設備基板具有和彈簧座配合的安裝槽，裝配過程中將彈簧、延伸桿、彈簧座和蓋板按順序從設備基板側面裝配至內部，使用緊固螺釘將蓋板和設備基板固定為一體，完成裝配。

裝配完成后依靠彈簧對內部構件施加壓力使各部分零件保持相對固定，裝配結構較為復雜，若無裝配工裝則需3人配合完成，同時彈簧彈性系數(shù)較大，裝配中彈簧座難以與設備基板的安裝槽完成配合，彈簧座和蓋板易彈出，具有一定危險性。根據(jù)彈性組件特點設計了裝配工裝[1-3]，裝配過程中極大地保證了操作人員和產(chǎn)品的安全，傳統(tǒng)裝配中需3人分別壓緊設備基板、按壓蓋板及安裝緊固螺釘，此時減少為1人即可操作，提高了安全性和裝配效率。

2 彈性組件結構說明

含有彈性組件的金屬零件組合體結構如圖1所示，包含設備基板、彈簧、彈簧座、延伸桿、蓋板和緊固螺釘。

圖1 含有彈性組件的金屬零件組合體結構示意

設備基板的側面開口位置具有彈簧座安裝槽、3個緊固螺釘螺紋孔，在彈簧座安裝槽內部的兩側具有兩個工藝螺紋孔，兩個工藝螺紋孔與彈簧座的兩側通孔重合，蓋板具有和設備基板側面5個螺紋孔重合的通孔。彈簧座、蓋板中間均有通孔，可以穿過延伸桿，彈簧座外形和設備基板中的彈簧座安裝槽外形一致，兩者為間隙配合。

彈性組件的部分裝配過程中，按順序將彈簧、彈簧座和蓋板貫穿在延伸桿上，再整體從設備基板的側面開口安裝至設備基板內部，將蓋板、彈簧座整體同時壓緊，將3個緊固螺釘從蓋板外側安裝孔旋緊，完成裝配。

安裝完成后彈簧座與安裝槽之間具有少量間隙，延伸桿通過蓋板中間的通孔部分懸出于蓋板，蓋板通過3個緊固螺釘約束貼緊于設備基板側面。

3 工裝設計方案

彈性組件裝配工裝整體結構如圖2所示，包含壓板、螺紋聯(lián)桿一、螺紋聯(lián)桿二、推進套筒、支撐座和轉桿。在使用時將工裝與彈性組件進行組合，旋轉工裝的轉桿將蓋板緩慢壓緊至設備基板表面，將緊固螺釘安裝后，取下工裝，完成裝配工作。

圖2 裝配工裝整體結構示意

壓板為長方體扁塊，后端面中心有1個圓柱形凸臺，圓柱形凸臺兩側各有1個導向通孔，兩個導向通孔中心的連線穿過圓柱形凸臺中心，如圖3所示。

圖3 壓板示意

螺紋聯(lián)桿一和螺紋聯(lián)桿二的形狀、尺寸相同，均為圓桿型，一端有螺紋，另一端有限位頭。推進套筒為圓柱形，一端為臺階孔，其余部位的圓柱面部分有螺紋；推進套筒的另一端有1個徑向通孔。支撐座為長方體扁塊，中心有1個螺紋孔，螺紋孔兩側各有1個通孔，兩個通孔中心的連線穿過螺紋孔中心。推進套筒的臺階孔套在壓板的圓柱形凸臺的外部，形成滑動配合；推進套筒的螺紋與支撐座的螺紋孔進行螺紋配合[4]；轉桿為圓柱形，穿過推進套筒的徑向通孔形成過盈配合。螺紋聯(lián)桿一和螺紋聯(lián)桿二的螺紋一端先分別穿過支撐座的一個通孔，再分別穿過壓板的一個導向通孔，最后限位頭與支撐座的后端面接觸[5]。螺紋聯(lián)桿一、螺紋聯(lián)桿二和推進套筒互相之間均為平行關系，各部分零件組裝為一體，構成此彈性組件裝配工裝。

4 裝配工裝使用說明

根據(jù)設計方案生產(chǎn)了專用裝配工裝，在裝配此彈性組件過程中，首先將設備基板放置在工作臺上，將彈簧、延伸桿以局部懸出狀態(tài)放置在設備基板的側面開口內，將彈簧座、蓋板穿至延伸桿上，彈簧座在彈簧和蓋板之間。

將組裝完成狀態(tài)工裝中的螺紋聯(lián)桿一、螺紋聯(lián)桿二依次穿過蓋板、彈簧座將其串聯(lián)，將螺紋聯(lián)桿一、螺紋聯(lián)桿二旋至設備基板側面的兩個工藝螺紋孔內，旋轉深度保持一致。此時延伸桿和彈簧的一部分位于工裝中壓板凸臺部分的內部，通過旋轉工裝的轉桿使推進套筒轉動，進而使壓板推進彈性組件中的蓋板，使其貼緊設備基板側面安裝面。將3個緊固螺釘在蓋板外側旋緊，分解螺紋聯(lián)桿一、螺紋聯(lián)桿二，完成彈性組件的裝配工作。將工裝收存，此時彈性組件具備上銑床加工的狀態(tài)。

在旋轉轉桿的過程中，彈簧座緩慢進入設備基板側面安裝槽，蓋板緩慢貼緊設備基板側面安裝面。由于可實現(xiàn)慢速操作，可以在此過程中對彈簧座、蓋板的角度、位置進行微調，同時由于螺紋聯(lián)桿一、螺紋聯(lián)桿二的約束，裝配位置未出現(xiàn)偏差，因此可以保證安裝位置的準確度。裝配完成后，由于壓板內部中空，延伸桿一部分懸出蓋板，所以滿足此彈性組件裝配要求。

5 結束語

本設計方案實現(xiàn)了利用彈性組件工藝螺紋孔作為裝配工裝固定孔的功能，以產(chǎn)品本身的工藝孔為基準，提高了使用可靠性，裝配過程中極大地避免了彈簧座、蓋板和彈簧彈出風險，實現(xiàn)了安全裝配，保證了人員安全和產(chǎn)品安全，同時將操作人員減少為1人，通過實踐驗證，是一種有效、安全的專用裝配工裝。在類似彈性組件的裝配過程中，可借鑒本裝配工裝設計方案，對尺寸和結構進行適應性改進，從而設計對應專用工裝，保障安全生產(chǎn)，同時降低生產(chǎn)成本。