关于喷油泵凸轮轴半圆键气动安装胎的设计

张宝玲　李维峰

摘要：我公司农用车喷油泵总成中凸轮轴半圆键的安装，一直以来都是工人用铜锤手动将半圆键安装到凸轮轴半圆键槽内，此种装配方法一方面在安装过程中容易出现半圆键安装倾斜、半圆键起刺等问题，而影响后续装配；另一方面，操作者在装配的过程中劳动强度较大，对操作者的技能水平要求也较高，在装配过程中需要有力气的男性员工才能进行操作。为解决目前的状况，现研究一种能够用气动或者液压代替手工操作的装置，操作者无需手动用铜锤敲击半圆键将其安装到凸轮轴上，而是用气缸或油缸来实现装配。

关键词：零件装配；半圆键装配；气动装配

中图分类号：S21903文献标识码：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.03.002

1对零件进行分析，明确凸轮轴半圆键的安装要求

凸轮轴零件图如图1所示。

（1）半圆键安装到底。

（2）半圆键装配完成后，半圆键不允许在键槽内偏向一侧。

（3）半圆键上平面无碰疤及起刺现象。

2工装结构分析

（1）由于是批量生产必须考虑到工装操作方便，效率要高。

（2）对于一般轴类的支撑优先采用V型块，因此后端支撑采用短V型块支撑。

（3）对于前端带锥度轴的支撑采用带角度的V型块支撑。

（4）由于凸轮轴型号的多样性，对于圆周方向上不用定位，依靠目测键槽方向朝上即可，压配过程中压头会自动与凸轮轴半圆键上平面找正。

3工装设计

3.1动力源的选择

由于半圆键与凸轮轴键槽过盈量不大，所以选用气压作为动力源就能够满足设计要求，经过试验选择缸径为Φ125的气缸作为动力装置，结构如图2所示。

3.2底座的設计

（1）凸轮轴锥面角度α，底座斜面角度为α/2。

（2）由于我公司凸轮轴型号众多，考虑到胎具的通用性，现将底座上设计出3组定位销孔，以适用不同型号的凸轮轴，当凸轮轴型号改变时，改变前支撑块位置，同时底板上也有三组定位销孔，以便更换前支撑块后底座也跟着做相应移动。

（3）材料选择常用的45#钢。

（4）后支撑的设计，如前所述直接采用短V型块结构，材料为45#钢

3.3前支撑块的结构及材料设计

这里主要讨论一下前支撑的结构设计，经考虑可以用稍加变形的金属V型块来实现，就是将V型槽做成带角度的，即V型槽两端开口大小不一样，成一个角度β。

对于材料就选择常用的45#钢，进行调质处理。那么V型块的角度又如何确定，这里借助三维制图软件可以很容易地解决这个问题，具体操作如下：

（1）绘制凸轮轴零件实体，仅需要绘制带键槽那段凸轮轴即可，如图3所示。

（2）绘制V型块，如图4所示。

（3）将凸轮轴与V型块装配到一起，选用的配合是锥面与V型块两平面相切。完成后测量基准轴与V型块上平面所成角度，如图5所示为11.48°。

（4）打开V型块模型对其进行修改，绘制草图，（注：角度6.6°初始值可任意设置，此处设定为β），如图6所示。

（5）执行扫描切除命令，如图7所示，V型槽的另一侧做同样的操作。依据测量基准轴与V型块上平面所成角度如图5所示，不断整β使直到测量基准轴与V型块上平面所成角接近0°为止如图8所示。

（6）操作完成后保存文件，更新装配体1，再次测量基准轴与V型块上平面所成角度，如图8所示为0.02°，此时角度值在允许的范围内，可以接受。

到此，支撑块模型已设计完毕，将其转化为二维图形即可，转化后图形如图9。

为了使支撑良好，减少前支撑块的受力产生的变形，特增加前支撑块的厚度。

4胎具验证结论

由于前支撑块是V型块结构，支撑的同时也可以定位，经过试验此结构的支撑块能够满足设计要求，凸轮轴半圆键安装采用气动法，大大提升了装配质量，降低了劳动强度。两条线接触，减少了支撑块受力变形，损毁等现象，此种结构的支撑块完全可以满足生产要求。

5易损件更换

由于前支撑块是主要受力零件，因此前支撑块的更换应方便快捷，在此套胎具的设计中，前支撑块与底座之间的连接

是靠定位销实现的，经过验证这种连接能够很好地满足设计要求，便于支撑块的更换。

6结束语

胎具的难点在于前支撑块的结构设计，即如何快速、精准的设计出V型块定位面的角度。本文详细阐述了如何借助三维绘图软件模拟出需要的角度，快速有效地解决了这个问题。

另外在夹具设计中，应综合考虑以下几点：

（1）结合生产的现状，提出夹具设计需要解决的问题。

（2）通过对现有设备的了解，初步分析了夹具加工与制造工艺设计的可行性，以便提高设计的成功率。

（3）用系统的方法和创新的思路解决设计中遇到的问题。

一个好的夹具必须保证工件的加工或装配精度要求，降低员工的劳动强度，提高劳动生产率；同时夹具的结构应力求简单，操作方便，安全；对于易损零件应易于制造和维护。