罩类拆卸夹具设计

樊晓萍，曹 驰 ，刘伟国

（1.甘肃长风电子科技有限责任公司，甘肃 兰州730070；2.兰州理工大学 材料科学与工程学院，甘肃 兰州 730050）

1 概述

如图1所示某型号军用产品关键部件，由机架体组装件和外罩两部分组成，且要求装配后防尘、密封、稳定可靠、拆卸维护方便。机架体为一次成型铸件，经机械加工后安装多个电器元件，机架体组装件重约55kg。外罩表面光滑，外罩与架体下端的圆周环形接触面宽14mm，装有密封圈，拆卸时需克服外罩与密封圈产生的摩擦力及外罩本身重量，手工拆卸完成困难，拆卸方法是采用轻微磕动外罩下端面，待出现缝隙时，再微调撬动方法来完成，耗时长，风险大，效率极低，还可能造成电器件受损，得不偿失。还可能造成电器件受损，得不偿失。为解决由于产品经常变换使用环境，拆卸不便，极易损坏的问题。采用设计制造专业夹具方案，实现产品使用中快速灵活拆下外罩，满足机架上电器元件的维修和更换，对夹具要求：轻便灵活，操作简便，方便携带。

图1 机架、外罩组件

2 夹具结构设计

根据工艺要求，设计了专用夹具，多次试制，取得成功。夹具结构如图2所示，设计步骤如下：

图2 夹具结构图

1）分析组件结构特点，外罩为厚4mmLF2-M铝板滚圆后焊接，焊缝平整，加工完成后，装配时外罩与架体的接触面主要是与密封圈的接触，其余接触可忽略不计。机架组件装配后重约55kg。

2）外罩表面光滑，无手提拉位置，只在上端部有4个与架体螺装用的¢14mm扩孔，架体下端有8个M6螺孔（试验用）；利用现有条件，只能利用¢14mm扩孔提升外罩；上升15mm，脱离密封圈范围，可顺利脱出外罩。

3）夹具由4部分组成，即固定、传动、顶出和导向4部分；固定部分包括底座1，撑板2；传动部分包括手柄3、支架4、连接杆5和拉杆6；顶出部分包括支座7和顶出块9；导向部分为导向块8。

4）根据结构特点，进行了受力分析和计算（如图3所示），满足F1 L1≥F2 L2； F2分解为F3和F4，F3为提升力，F4为拉杆6对支架4的作用力，支架4上为扩孔，且是线接触，F4可忽略，计算公式如下：

取值：θmin=62°

L1=160mm； L2=50mm，；F4忽略；

F1=50×566／140≈180N；

F1/2=90N。

图3 受力分析图

θ角的变化范围（如图4所示），工作前静止为62°，工作时提升部分由A点到B点移动15mm，θ角增加13°，手动卸载时，估算取罩力约为500N（50kg），即为F3所需力，正弦函数在第一象限为增函数，按θ角取最小为62°，使用时必须两个夹具一起，所以单个夹具的力为F1/2，通过计算，单个施力大约9kg，操作人员可满足。

图4 θ角度变化图

5）开始试制时，夹具未与机架体固定，直接摆放于地面或台面，由于稳定性差，虽能取下外罩，但必须用手按压住底座，操作至少需两人完成，操作不便，效率较低，但施加力与计算相符，后经研究进行了改进。

3 工作原理

1）首先调整导向块8，使外罩口部嵌入其卡槽，然后用螺母锁紧。

2）接下来将夹具底座与机架固定，利用机架外形底端处螺孔与机架螺装牢固，来增加相对运动时的稳定性，用2个螺钉紧固。

3）然后调整顶出螺杆，使其一端伸入¢14mm孔中，孔深只有4mm，因有导向块，可有效防止后续运动时顶出杆脱出，锁紧螺母将其固定好。

4）最后向下按动手柄，根据杠杆原理，连接杆运动，带动拉杆、支座、导向块和顶出块共同垂直向上运动，同时顶出块又带动机罩也向上运动，将机罩与机架脱离。工作状态如图5所示，3D示意如图6所示。

图5 工作状态示意

图6 3D结构示意图

4 夹具的特点

1）轻便易用。该夹具总重约3kg，结构简单，轻便，易拆卸，便携带，对操作人员无特殊要求，满足外场维护和维修。

2）通用性强。对于有相似使用要求的，外表面光滑，有密封圈安装或过盈配合面的脱开，均可采用此结构，如壁厚6mm以上，可不用安装导向快，运动稳定，不会脱出顶出面。

3）用材成本低。夹具使用材料为普通钢材，如过使用频繁，可添加热处理，本单位在使用时进行了调制处理，已完好使用6年。

4）注意事项。一定要将底座与被分离体固定牢固，如用螺装的方式，不能随意摆放在地上，薄壁类（壁厚4mm以下）拆除时，一定要加导向块，防止运动时脱出顶出处。

5 结论

通过本拆卸夹具的设计制造及实际外场工况使用表明，在特殊罩类产品零部件拆卸排故维修中，采用合适的专用夹具作为拆卸过程的手段和方法，具有极大的优越性，专用夹具在国防军工、家用电器、民用设备等诸多方面零件制造拆卸排故维修中发挥不可替代的作用，本夹具适合于结构复杂、精度要求高的罩类零部件研发制造生产及维修过程，特别适合外场维修排故工况（如图7所示），携带方便，操作简单。

图7 拆卸夹具实物图