一种微型电机与齿轮连接的装配夹具

杭申集团杭州之江开关股份有限公司 李妙兴 陈佳成

0 引言

现代机械制造(特别是批量生产)要求在保证产品质量的前提下提高生产率、降低劳动成本[1]。电机作为机械领域重要动力来源之一，其生产质量稳定性直接影响着机械的使用寿命。通常，电机输出扭矩较小时，电机与主动轮采用过盈配合传递动力，这样主动轮转动十分平稳，尤其适用于电机高速旋转的场合。但主动轮与电机轴之间过盈配合要求较高，尤其是冷态下的装配，往往因缺乏导向而使装配发生困难。在这种情况下，就需要采用专用夹具进行装配，使装配过程导向好，工作平稳，可大大提高产品合格率，同时降低工人的劳动强度。

1 技术背景

图1是我公司曾经生产的一种断路器电操用微型电机。电机与主动齿轮通过过盈配合传递动力（一般过盈量为0.02mm-0.03mm）。由于微型电机的轴很细长，一般直径为3mm，长75mm，长径比达到了25：1，直接把齿轮敲入电机轴时，将电机竖直放于工作台上，用手将齿轮中心孔与电机输出轴对准后，在齿轮端面上敲击将齿轮装入电机输出轴中，这种方法存在两个问题：一是导向差，二是受力不均衡，结果使齿轮装入电机轴后，电机轴发生弯曲变形，电机转子与定子互相干涉，转子转动不灵活，即使勉强使用其寿命也达不到要求，而且使用时电机转子不灵活也容易引起电机烧毁，影响电操使用安全。因此这种方法生产的产品质量无法保证，产品废品率高，经济效率低下，若采用齿轮热套法[2]，则又容易将热量通过电机轴传递给电机线圈，破坏电机的绝缘性能，同时也容易使电机沾染油污，为了解决上述问题，我们特意设计了一种专用的装配夹具，如下图2所示：

2 夹具工作原理

夹具主要由11个零件组成，夹具主体支架由连接板2将盖板1与底板11连接起来，并分别用两只内六角螺钉将其紧固。支架9用四只十字螺钉固定在盖板1上，在支架9与盖板1之间设有一对齿轮副，主动齿轮12由齿轮与轴焊接而成，齿轮轴下端与盖板配合，上轴端与铆接在支架9上的铜套配合，并设有挡圈槽定位，主动齿轮上轴端开有一孔，穿过手柄4后可方便转动主动齿轮。顶块7下部为一削扁的圆柱体，上端为螺杆，其左端导入连接板2的凹槽中，下端设有一孔与微型电机6配合。从动齿轮8通过中心螺纹孔与顶块7上端螺杆连接，其上设有一平面轴承10。底板11上设有一定位套5，齿轮3装在其阶梯孔中。

工作时，先把齿轮3装入定位套5中，手持微型电机6导入顶块7中，旋转手柄4，主动齿轮12即带动从动齿轮8旋转，通过从动齿轮8中心的螺纹副和连接板2凹槽的导向作用，逼使顶块7向下移动，使微型电机6下端细长轴导入齿轮3的孔中，继续旋转手柄4，即可使微型电机6的细长轴平稳压入齿轮3配合孔中。避免因齿轮3装入时受力不均而导致微型电机3细长轴弯曲。图中平面轴承10是为了减小从动齿轮8旋转时向上移动与支架9产生的端面摩擦。更换定位套5和顶块7可将夹具适用于不同规格的齿轮3与微型电机6的装配。

3 夹具主要特色

1）结构简单，操作方便。本夹具由一对齿轮副和一对螺纹副组成。齿轮副可以减小手柄的操纵力，减轻操作工人的劳动强度。螺纹副则把手柄的旋转运动转换成为直线运动，完成齿轮压入微型电机细长轴的动作[3]。整个结构设计简单明了。产品装配时只需一人便可完成全部操作，装配时先将齿轮3放置在定位套5的孔中，用左手把微型电机6导入顶块7凹槽内，右手转动手柄4，使顶块7向下推动微型电机6至齿轮3中心孔中，继续旋转手柄4即可完成齿轮3与微型电机6的装配。

2）制作方便。齿轮副采用直齿即可，用仿形法也可用展成法加工。螺纹副采用细牙螺纹（可适当减小手柄的操纵力，同时提高微型电机压入齿轮的平稳性）。内螺纹可采用常用的细牙丝锥加工，外螺纹可用车削加工即可。支架则用数控折弯机加工，整个夹具零件加工简单，组装和拆卸方便。

3）夹具具有一定的通用性。通过更换定位套5和顶块7，可以装配不同规格的齿轮与微型电机。

4）成品率高。使用夹具后齿轮压入时受力均匀，所生产的产品无次品，经济效率显著提高。

4 结束语

生产部门使用夹具装配电机一段时间后效果很好，所生产的微型电机完全符合出厂规范，齿轮的装入对电机几乎没有影响，电机工作时运行平稳，寿命长。同时夹具制作容易，组成的零件加工方便，夹具组装也十分方便。并且夹具操作简单，一人即可完成电机与齿轮的装配过程，如更换定位套5和顶块7，还能用于不同规格的齿轮与电机的装配。因此，此类专用夹具十分适用于微型电机与齿轮的装配。

[1]王西来,陈燎原,艾子健.装配夹具的设计及应用[J].工具技术,2008,12:64-65.

[2]卢自州.牵引电动机主动齿轮热套的改进建议[J].内热机车,2007,7:34-35.

[3]何祖舜,蔡君亮.机械设计与工艺手册[M].宁夏人民出版社,1989.