波导组合体灌填料污染防护工装的设计思路

屈彦杰

摘 要：文章介绍了一种用于波导组合体灌填料操作时防止组合体外壁受到填料污染的工装。重点说明了该工装的设计背景、技术性能指标、设计关键点、实现效果、操作流程及应用情况。经验证，工装能够在填料灌注时有效防止波导外壁受到污染，省去外壁清理操作，降低劳动强度，提高组合体加工流转效率，并且保证了产品外观的整洁、美观。

关键词：波导组合体；灌填料；污染防护工装；缝隙；微调

中图分类号：TH16 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）11-0088-03

Abstract： This paper introduces a kind of tool used to prevent the outer wall of the waveguide assemblage from being polluted by the packing during the filling operation of the waveguide assemblage. The design background， technical performance index， design key points， realization effect， operation flow and application of the tool are described in detail. It is proved that the tool can effectively prevent the outer wall of the waveguide from being polluted when the filler is infused， save the cleaning operation of the outer wall， reduce the labor intensity， improve the efficiency of processing and circulation of the assembly， and ensure the clean and beautiful appearance of the product.

Keywords： waveguide assemblage； pouring filler； depolluting equipment； crevice； fine tuning

1 背景概述

我单位某产品生产过程中需将近500余根波导管粘结成波导组合体，如图1所示，之后需对波导组合体进行灌填料操作，灌注时要求：灌注过程不断搅拌，防止沉淀分层；要求填料应顺波导壁往下流，防止出现空心现象；灌注满后，应对另一侧进行补灌。操作人员在在灌注波导组合体时，由于灌填料的流动性，很容易将填料洒到波导组合体外侧，沿外侧壁流下，污染组合体外壁，为保证产品外观整洁，需要清洁组合体外壁，用板子对外壁刮擦除料后，外壁会遭受轻微划痕损伤，但即便如此，外壁仍然会残留很少的灌填料。填料采用微晶石、松香、石膏粉混合搅拌溶化而成，极难清理。以往采用手工塑料铲刀清洁的方式，为防止划伤外壁，铲刀力度较轻，清理单个波导组合体外壁需要将近一天的时间，大大降低工作效率，浪费人力物力，增大了工作强度。

上述情况造成：（1）划痕和微少的残料造成组合体外观不整洁。（2）清理一个波导组合外壁的灌填料需要两个操作人员工作一天时间，人力、时间消耗大。

2 工装技术指标及总体目标

2.1 技术性能指标

为防止灌注时填料洒在导组合体外壁上造成污染，导致浪费人力和时间清理，需研制一套用于波导组合体灌填料时的外壁污染防护工装。根据现场调研，拟定了以工装的技术指标：

（1）整个工装总高度应略高于波导组合体的高度（318mm），保证机构上端面稍稍高于波导组合上端面。

（2）该工装应该与波导组合体周边紧密贴合，与波导组合外壁的缝隙不大于1mm。

（3）该工装高度应具备微调功能，微调范围在0～5mm之间，用于调节因地面高低不平带来的整个机构的倾斜。

（4）工装整体尽量减重。

2.2 总体目标

工装研制完成经试用、研制后，能够达成的总体目标是，在灌填料时，波导组合体外侧壁不再受到灌填料四散流动造成的污染，避免清理造成的划痕以及清理后微少的残料，保证外观整洁，在波导组合灌填料工艺中节省两个操作人员工作一天的人力和时间成本。

3 设计方案及实施

3.1 设计关键点

工装的设计关键点是波导组合外壁与卡盘内壁间缝隙尺寸的控制，也就是卡盘内齿间距尺寸的确定。

对于波导组合外壁与卡盘内壁间的啮合缝隙，太小會造成工装与波导组合卡死，后期难以脱模，甚至造成工装根本无法安装在波导组合外侧；缝隙太大会造成密封困难，灌填料从缝隙中流下，仍然污染波导组合侧壁，因此设计要求提出啮合缝隙要求小于1mm。

由于加工等各种原因，每个波导尺寸不可能完全一致，实际中是存在误差的。波导组合体图纸上两波导中心距长度方向标注25.2mm，宽度方向标注12.4mm，但在工装设计前经实际测量，两个波导中心距长度方向测量尺寸在25.15mm到25.2mm之间，宽度方向测量尺寸12.39mm到12.4mm之间。

根据图1，波导组合体长度方向上最长排有18个波导，宽度方向上最长排有37个波导，单个波导的误差就会造成累计误差。长度方向上单个波导误差0.05mm，至多会造成0.9mm的累计误差；宽度方向上单个波导误差0.01mm，至多会造成0.37mm的误差。

该防护工装必须按最大的尺寸（即单个波导长25.2mm，宽12.4mm）设计，否则工装和组合体件无法啮合和脱模。但此种情况下由上述累计误差连和后期工装加工及装配造成的误差总和，导致长度方向无法满足啮合缝隙小于1mm的设计要求。

因此，怎样既确保工装和组合体间易于啮合和脱模，又能确保缝隙要求小于1mm，是设计工作中需要重点考虑的问题。

3.2 设计对策

为解决此关键问题，考虑将卡盘分为多部分设计，那么由多个波导组合造成的累计误差就会越小，但与此同时由于加工装配次数增多，由工装加工及装配误差会越大。反之，工装加工装配误差减小，波导组合的累积误差就会加大。另外，考虑我单位线切割机床规格及精度，并且由于波导组合体的对称结构，宜将工装也设计成对称结构。

综上分析，应将工装卡盘部分在长度方向上分成两部分进行设计加工，依据机床精度和操作经验，此时加工装配最大可能误差为±0.1mm，由此计算波导组合体在长度和宽度方向上的缝隙范围。

（1）确定波导组合体在长度方向上最大尺寸（25.2mm×a，a为长度方向各行波导数）的基础上增加0.3mm的缝隙，据此计算长度方向缝隙最大和最小两种情况。

a.缝隙最大情况。波导中心距误差取最大值0.05mm（即波导中心距长是25.15mm），a取最大值9，则缝隙尺寸为（0.05×9+0.3） ±0.1mm=0.75±0.1mm。

b.缝隙最小情况。波导中心距误差取最大值0（即波导中心距长是25.2mm），a取最小值0，则缝隙尺寸为0.3±0.1mm。

（2）确定波导组合体在宽度方向上最大尺寸（12.4mm×b，b为宽度方向各行波导数）的基础上增加0.3mm的缝隙，据此计算长度方向缝隙最大和最小两种情况。

a.缝隙最大情况。波导中心距误差取最大值0.01mm（即波导中心距长是12.39mm），b取最大值37，则缝隙尺寸为（0.01×37+0.3）±0.1mm=0.67±0.1mm。

b.缝隙最小情况。波导中心距误差取最大值0（即波导中心距长是12.4mm），b取最小值0，则缝隙尺寸为0.3±0.1mm。

综上，确定如图2所示的缝隙范围。长度方向缝隙范围0.2mm≤L长≤0.85mm，宽度方向缝隙范围0.2mm≤L宽≤0.77mm之间。这样缝隙尺寸既小于1mm符合设计要求，也能保证工装易于与组合体啮合和脱模。

3.3 总体方案

该工装的总体原则是，卡盘啮合缝隙小于1mm，工装整体高度稍高于波导组合并紧密贴合于波导组合体，且高度可微调。

如图3所示，工装的结构形式主要分为卡盘、支腿、可调支脚。

（1）全啮合卡盘，左右两件。卡盘的上端面不低于产品的高度，卡盘内框轮廓按照波导组合体外形设计，线切割加工，准确啮合并留一定缝隙（宽度要求小于1mm），以便于与组合体装配。卡盘沿波导组合轮廓准确啮合，防止灌填料沿外壁流出，有空隙处用胶粘封密合。

（2）可微调支脚，共4件。由于地面不平整等原因可能导致工装或产品轻微的倾斜，工装在波导组合体外壁上是嵌套式装配，稍微的倾斜就会致使工装、波导组合无法装配或不能紧密啮合。因此在支脚伸出部分加装螺钉，伸出部分高度20mm，内六角螺钉螺纹长度25mm。通过转动螺钉使其从支脚下方伸出，进而顶起支脚，可对的工装整体高度进行调整，保证工装整体高度略高于波导组合体，最大调整高度为5mm。或者通过转动其中某几个螺钉，调整某些支脚的高度，放置因地面不平整造成的工装倾斜，保证工装整体的平衡。

4 基本工作方式和工作流程

（1）将填料防护工装按图纸组装完成；（2）将防护工装卡盘套在波导组合外边沿，微调整支脚使工装略高于波导组合体，并确保工装不要倾斜，工装与波导组合处于平齐状态，两者紧密啮合；（3）用胶带将工装内轮廓和波导组合体外形间的缝隙粘合密封，防止填料洒出并污染组合体外侧；（4）填料灌注，灌注时注意不要将填料洒在工装上，造成卡盘内齿污染、啮合精度降低，或造成其它部分污染。

5 應用效果

灌填料防护工装加工完成后如图4，经试用验证，在波导组合体进行混合料灌注时该工装起到了良好的防护效果，避免操作人员付出较多的人力清理波导组合外壁，具体有如下几点。

（1）该工装确保波导组合体侧壁不再受到灌填料四散流动造成的大面积污染；（2）该工装节省了两个操作人员近一天的清理波导组合体外壁的时间，较大地提升了工作效率，减小了操作人员的工作强度；（3）避免了清理时刮擦造成的划痕以及清理后残留的微少填料，保证外观整洁。

该工装的研制成功为类似灌注、填充工艺流程中产品的外表面防护操作提供了一定的借鉴思路。

参考文献：

[1]闻邦椿.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2]塑料工装设计手册编写组.塑料工装设计手册[M].北京：机械工业出版社，2002.