一种用于小型薄壁套筒分离的简易装置

2018-07-25胡双喜

机械制造 2018年3期

□胡双喜 □周雄

1.湖北广播电视大学机电工程学院武汉 430074

2.湖北科技职业学院实训中心武汉 430074

某公司从国外进口一款医用手术电子器具，该器具价格昂贵，外形为钢笔大小，金属套筒内部为电子元器件。在使用一段时间后，内部元器件容易损坏，该器具随即报废，损失较大。为了循环再利用，需要设计一种装置使薄壁金属套筒分离，取出内部电子元器件，维修后再重新装入套筒，并要求不能将薄壁外壳形状损坏。

1 套筒外形特征

医用手术电子器具外形如图1所示，总长约为130 mm，圆柱直径为14.8 mm，中间凹陷处最小直径为13.4 mm，目测壁厚约2 mm，材料为不锈钢，内部电子元器件装入后用胶体灌入封装。

▲图1 医用手术电子器具外形

2 分离分析

为了分离医用手术电子器具外部套筒，需要设计分离装置[1]。选用 4 in（1 in=25.4 mm）平口虎钳作为分离工具，虎钳行程约为70 mm。设计制作部分装夹零件，选用刀柄作为夹具。安装时，将刀柄通过螺栓连接安装在虎钳固定端，装夹零件用螺栓固定在虎钳移动端。医用手术电子器具一端被刀柄夹头夹紧，另一端由设计的装夹零件通过螺栓夹紧。分离装置结构如图2、图3所示。

▲图2 分离装置结构

▲图3 分离装置三维图

分离过程如下：分离装置装配好后，将医用手术电子器具两端分别安装在虎钳上；拧动虎钳左端的螺母旋钮，活动钳身开始远离固定端，从而使医用手术电子器具两端获取相反的轴向力，使金属套筒与内部电子元器件分离。

3 分离装置设计

3.1 夹紧

医用手术电子器具属于薄壁、不规则复杂管件结构，其夹紧点、夹紧方法的选择至关重要[2-3]。医用手术电子器具左端有一段凹陷曲面，可作为一端的夹紧部位，以增大轴向力，减小径向力，防止变形[4-5]。医用手术电子器具右端有实心圆柱体，直径较小，约3 mm，可采用刀柄夹紧，如图4所示。可见，需要设计直接夹紧医用手术电子器具的装夹零件A、将刀柄安装在虎钳上的装夹零件B和将装夹零件A安装在虎钳移动端的零件C这三种零件，其中装夹零件A和装夹零件B均设计为剖分式，用螺栓紧固。

▲图4 夹紧示意图

3.2 定位

装夹零件A、B如图5所示。为了将装夹零件固定安装在虎钳上，分别以虎钳两个水平面为零件支撑面，并在两端的装夹零件上设计不同方向的长槽孔，用于防止安装中出现过定位[6-10]。装夹零件A设计两个Z轴方向的长槽孔，安装在虎钳上后，X轴和Y轴方向自由度被约束，保留Z轴方向自由度。装夹零件B设置Y轴方向长槽，可以限定X轴和Z轴方向自由度，保留Y轴方向自由度。

▲图5 装夹零件

3.3 同轴度

如图6、图7所示，在设计中，需要保证两端装夹零件的轴心线具有一定的同轴度，这样医用手术电子器具在夹持中才不会发生歪斜。可见，必须要保证两圆心Z轴方向等高，且两圆柱孔轴线同平面。在设计时，分别测量虎钳安装装夹零件底部的两水平面高度差L，L必须满足H2=H1+L。其中H1为装夹零件A圆柱轴心线到零件底平面的高度，H2为装夹零件B圆柱轴心线到零件底平面的高度。

为了保证两轴线在XZ平面内和在XY平面内不发生歪斜，影响拉力，可先按设计尺寸将左端装夹零件A先虚拟装配，确定好圆心位置，再将右端圆心设计为同心，测量装夹零件B侧壁到虎钳侧壁基准面的距离W，作为右端安装的位置尺寸即可。