一种衬套压装装置的设计及应用

周卫兵 杨 虎 张晋伟

（常州南车铁马科技实业有限公司，江苏常州 213011）

1 现状

衬套压装工序通常是将需要压装衬套的零部件吊至压机，在专用工装的配合下完成衬套的压装。如图1、图2所示零件，要对其进行衬套压装工作，采用传统方法需要在压机上完成1次零件翻转和2次压装工序。衬套压装工序通常存在打断原有生产流程、辅助设备多（吊装设备和压装设备）、工序复杂、效率低且安全隐患多等问题。此外由于压机工作能力等限制，较难完成大型零件的衬套压装。因此，为了解决目前零件衬套压装问题，迫切需要设计一套便捷的压装设备，来提高生产效率，降低劳动强度，并增强压装设备的通用性。

本文设计的这套衬套压装设备移动方便、操作简单，并能一次完成2个衬套的同时压装，大大提高了衬套压装的效率。该设备采用的压装方案对其他类似工序有着重要的借鉴意义。

2 方案设计

2.1 方案原理分析

衬套压装方案的设计以解决现有问题为基础，结合自身的实践经验，并兼顾零件生产的工艺性能，采用了液压推拉式压紧机构，主要由液压机构和机械压紧机构组成。

衬套压装设计方案如图3所示，其中拉杆与液压缸活塞杆相连，压盖6与拉杆7螺纹连接。工作状态下，液压缸1活塞杆向缸筒内拉动，通过压盖6和2之间的夹紧力，实现把衬套3压入零件5孔内。衬套在压装过程中的导向和定位是通过导筒4与零件5孔的配合来实现。

2.2 压紧力计算

为确保新方案设计的工装性能及尺寸参数，满足实际压装工艺要求，利用有限元软件对衬套的压装力进行了计算，计算参数见表1。

表1 衬套压装力计算参数

根据计算结果得到衬套压入过程中的压装力变化曲线如图4所示。由图4可以看出，衬套的压装力基本呈线性增大的趋势，最大压装力为41.8 kN。

2.3 机械压紧机构设计

针对零件衬套压装作业工艺性和最大压装力要求，对工装压紧机构的结构进行了初步设计。拉杆与活塞杆定制为一体;压盖6与拉杆7之间通过螺纹连接;压盖2与拉杆、导筒与拉杆以及导筒与零件孔之间均为间隙配合。压紧机构的结构如图5所示。

根据数值计算结果和结构空间限制，选取拉杆等承载件的材料和尺寸参数见表2。

2.4 液压机构设计

根据最大压装力和实际压装工艺性要求，采用普通的定压油路，如图6所示。其采用轴向柱塞泵直接为压力设备提供高压油，再通过3位4通电磁换向阀将油压传递给液压缸，实现液压缸的压缩和回退工作。

表2 承载件材料和尺寸参数

表3 液压缸参数

液压系统参数选择是难点，通过对最大夹紧力的计算和结构空间分析，得出液压缸满足工作方向输出压力应大于50 kN，行程应大于80 mm，且活塞杆直径应大于30 mm等要求，选取液压缸的参数如表3所示。并选择YCY14－1B型轴向柱塞泵和34BMH10B－T型电磁阀。此外，将小型液压站装于小推车上，提高设备作业的灵活性。

3 对比与结论

根据对现场衬套压装工序的跟踪，并与以往的压装工艺相比，新设备具有以下优势:

（1）降低了操作人员的劳动强度。工人在作业过程中省去了搬运零件的工作且不需要对零件进行翻转，大大降低了操作人员的劳动强度。

（2）提高了操作的安全性，避免了零件在搬运及翻转过程中的安全隐患，也降低了衬套压装时操作人员的手被压伤的几率。

（3）该设备取代了天车和立式液压机，节约了电力和场地，且其由液压部分和机械部分组成，液压部分可与其他工装共用，节省设备成本。

（4）机械部分结构较简单，维护方便，且若零件出现磨损或损坏，只需更换相关零件即可继续进行作业。

（5）由于结构简单，机械部分重量较轻，便于手提式作业，操作灵活。

（6）衬套压装工序采用新压装方式后，平均每个零件作业时间从原来9 min压缩到3 min，约缩短67%，大大提高了生产效率。

（7）此外，该工装升级空间大，只需更改成本低廉的机械部分即可另作他用。

综上实践检验结果表明，该衬套压装设备达到了设计要求，保证了其原有的工作能力，同时减少了辅助工序和作业辅助时间;并提高了设备通用性和作业安全性，避免了零件吊装搬运过程中的安全隐患。因此，这套衬套压装设备是一套更加安全可靠、作业便捷的设备，该方案对类似压装工序有着重要的参考价值。

［1］邱宣怀.机械设计［M］.北京:高等教育出版社，1977.

［2］邱国庆.液压技术及应用［M］.北京:人民邮电出版社，2008.