对机构的局部改造 实现目标功能

冯健明

摘要：在科技不断进步的今天，机械设备正向着标准化、模块化、运动件的电气化、柔性化的方向发展。并在标准化流程的共同促性下，使得机械的设计及维护难度大幅降低，同时也进一步导致了对相关人员的技术要求降低。此外由于“质量是设计出来的”这一真理亘古未变，再加之“人非圣贤孰能无过”以及成本精简的设计理念的共同作用，导致设计再优秀的机械设备或多或少都会有部分无法满足其目标功能的情况。对于此种现象，需要使用机械原理并结合TRIZ等工具并在满足成本精简的前提下对目标机构进行局部改造，以实现其所缺失的功能。这也是一名新时代优秀钳工的必备技能。

关键词：过滤；磁性；顶针；夹紧；压力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）12-0049-02

一、适用于铁制工件的清洗机自清洁过滤系统的局部优化和改造

以下为清洗机的工作流程：（1）通过过滤器进出口两端的压力检测判定过滤器是否堵塞；（2）关闭过滤器工作状态时的进出口管路上的阀；（3）打开管路上的图中标识“反响冲洗”的阀并打开图中标识“滑块”的阀使得铁屑进入压缩空间；（4）关闭步骤3中打开的连接过滤器的相关阀，并开启压缩活塞压缩铁屑（脱水）；（5）恢复步骤1的状态；（6）循环步骤1—5直至图中“压缩活塞”压缩时“压缩空间”下方3个传感器中中间一个在感应状态，达成铁屑积满的条件并打开图中标识“压缩空间关闭”的气缸，将铁屑排出。

不过在实际运行过程中，由于反冲水压较大，铁屑颗粒较小，因此在反冲过程中原有在“压缩空间”中积累的铁屑随水流冲出“压缩空间”重新进入清洗系统，造成系统失效。

对此，根据流程，可选择改进方案如下：（1）取消铁屑压缩的过程，在每一次反冲进行后，将铁屑排除。其优点是铁屑排出可靠，改动较少缺点是排出的铁屑无法脱水。（2）降低反冲压力。其优点同方案一，其缺点是反冲可靠性降低，过滤器易堵塞，并需增加调压设备。（3）利用磁性吸附的原理对压缩空间的端盖进行改造，增加可通断的磁铁（可选用结构精简、改动较小的电磁铁，也可使用通过改制驱动端盖开关的四连杆机构并驱动类似于磁性吸盘的机械式磁盘）。其具有方案一的优点并有效避免了其带来的缺点，其缺点仅为增加了机构带来系统故障的概率上升。

经综合考虑，选择了方案3，并做出相关改造：

改造端盖，嵌入可通断磁铁，重制压缩顶杆及活塞，由铁制部件改用铝制部件，改制端盖与筒体连接铰链以满足新端盖的使用。

二、加工細长偏心轴的尾座结构的改造

本项目所加工的细长偏心异形轴由于结构特殊无法使用中心架或跟刀架进行辅助定位，因此在磨削加工中对两顶一夹的定位要求较高。然而在实际批量生产的过程中发现，在磨削两端轴承颈后，经测量发现两轴承颈磨削圆柱的轴线都发生偏移，且几乎每个偏移的方向与偏移量都相似。在排除其他因素后，得出由于偏心异形轴由于在顶夹过程中由于轴向受力过大而发生弯曲。而由于异形轴的结构，导致径向承载能力不同，从而形成定向弯曲的效果。再加上轴承颈的宽度较短、磨削的粗糙度影响及检测误差等因素导致轴承颈的轴线对两中心孔的轴线发生偏移的结论。实际是轴承颈的轴线发生偏转，相对于两中心孔的轴线形成一个非零的夹角。

因此为了避免这一现象，需要调整两顶针的夹紧力。为了满足夹紧力可调的目的，分析原机械及流体（液压）图（见图1），决定对原液压系统进行改造。其中分析原理如下：

1.由于原液压系统为简单的双向运动及单溢流阀减压辅以双回油节流的单向节流阀的结构，在加工过程中仅以弹簧预压缩的机械力进行加紧，在较低预应力的情况下系统刚性较低，而弹簧预应力加大后会造成工件弯曲幅度加大以至于加工后尺寸超差。

2.如若在工件加紧中使用液压助力，会由于液压系统的压力波动（其他液压元件的动作造成油液的供给变化进而导致系统内油压变化）造成夹紧力的变化确定液压系统改造要求如下：（1）液压参与夹紧过程。并在工件加紧过程中，油压与弹簧预应力反向，提高夹具的夹紧刚性。（2）夹紧过程中用于夹紧的液压系统与其他液压系统分离，保持油压稳定。

3.夹紧压力单独可调，与尾座运动分离，以避免在调整夹紧压力后导致系统油压变化，进而导致尾座移动速度变化，影响加工节拍。结合以上三点要求，改造液压系统如图2所示：（1）尾座移动与顶针夹紧使用两套控制系统，各自有独立的换向阀、溢流阀、与节流阀。（2）在夹紧时用于被压的管路上加入梭阀以较少元件实现两套系统间的切换。（3）用于夹紧被压的控制系统采用Y型中位的三位换向阀，以保证用于夹紧被压的油压不收其他液压系统的干扰。（4）用于夹紧被压的控制系统中加入液控单向阀以保证夹紧被压的油压供给有效。

三、总结

在机构中的每一个部件、每一个零件都是用于实现一种特定的功能，将这些零、部件组合后，机构的整体功能才可得以实现。如果机构的整体功能具有缺陷时，则需分析机构中每一个零部件各自所承担的基础功能，并根据机构所缺失的部分，寻找相关零、部件进行改造、添加或替换以改变其所承担的基础功能，从而达到弥补机构缺陷的目的。这也避免了更换整套机构所带来的成本，也体现了一名新时代优秀钳工的价值所在。