弹性组件装配工装设计方案

白海清，马磊，王非，张康

北京机电工程总体设计部 北京 100854

1 序言

含弹性组件的金属零件组合体在加工前需先进行装配，完成后以金属零件组合体状态固定在铣床进行表面加工。弹性组件部分包含盖板、弹簧、紧固螺钉、弹簧座、延伸杆和设备基板，设备基板具有和弹簧座配合的安装槽，装配过程中将弹簧、延伸杆、弹簧座和盖板按顺序从设备基板侧面装配至内部，使用紧固螺钉将盖板和设备基板固定为一体，完成装配。

装配完成后依靠弹簧对内部构件施加压力使各部分零件保持相对固定，装配结构较为复杂，若无装配工装则需3人配合完成，同时弹簧弹性系数较大，装配中弹簧座难以与设备基板的安装槽完成配合，弹簧座和盖板易弹出，具有一定危险性。根据弹性组件特点设计了装配工装[1-3]，装配过程中极大地保证了操作人员和产品的安全，传统装配中需3人分别压紧设备基板、按压盖板及安装紧固螺钉，此时减少为1人即可操作，提高了安全性和装配效率。

2 弹性组件结构说明

含有弹性组件的金属零件组合体结构如图1所示，包含设备基板、弹簧、弹簧座、延伸杆、盖板和紧固螺钉。

图1 含有弹性组件的金属零件组合体结构示意

设备基板的侧面开口位置具有弹簧座安装槽、3个紧固螺钉螺纹孔，在弹簧座安装槽内部的两侧具有两个工艺螺纹孔，两个工艺螺纹孔与弹簧座的两侧通孔重合，盖板具有和设备基板侧面5个螺纹孔重合的通孔。弹簧座、盖板中间均有通孔，可以穿过延伸杆，弹簧座外形和设备基板中的弹簧座安装槽外形一致，两者为间隙配合。

弹性组件的部分装配过程中，按顺序将弹簧、弹簧座和盖板贯穿在延伸杆上，再整体从设备基板的侧面开口安装至设备基板内部，将盖板、弹簧座整体同时压紧，将3个紧固螺钉从盖板外侧安装孔旋紧，完成装配。

安装完成后弹簧座与安装槽之间具有少量间隙，延伸杆通过盖板中间的通孔部分悬出于盖板，盖板通过3个紧固螺钉约束贴紧于设备基板侧面。

3 工装设计方案

弹性组件装配工装整体结构如图2所示，包含压板、螺纹联杆一、螺纹联杆二、推进套筒、支撑座和转杆。在使用时将工装与弹性组件进行组合，旋转工装的转杆将盖板缓慢压紧至设备基板表面，将紧固螺钉安装后，取下工装，完成装配工作。

图2 装配工装整体结构示意

压板为长方体扁块，后端面中心有1个圆柱形凸台，圆柱形凸台两侧各有1个导向通孔，两个导向通孔中心的连线穿过圆柱形凸台中心，如图3所示。

图3 压板示意

螺纹联杆一和螺纹联杆二的形状、尺寸相同，均为圆杆型，一端有螺纹，另一端有限位头。推进套筒为圆柱形，一端为台阶孔，其余部位的圆柱面部分有螺纹；推进套筒的另一端有1个径向通孔。支撑座为长方体扁块，中心有1个螺纹孔，螺纹孔两侧各有1个通孔，两个通孔中心的连线穿过螺纹孔中心。推进套筒的台阶孔套在压板的圆柱形凸台的外部，形成滑动配合；推进套筒的螺纹与支撑座的螺纹孔进行螺纹配合[4]；转杆为圆柱形，穿过推进套筒的径向通孔形成过盈配合。螺纹联杆一和螺纹联杆二的螺纹一端先分别穿过支撑座的一个通孔，再分别穿过压板的一个导向通孔，最后限位头与支撑座的后端面接触[5]。螺纹联杆一、螺纹联杆二和推进套筒互相之间均为平行关系，各部分零件组装为一体，构成此弹性组件装配工装。

4 装配工装使用说明

根据设计方案生产了专用装配工装，在装配此弹性组件过程中，首先将设备基板放置在工作台上，将弹簧、延伸杆以局部悬出状态放置在设备基板的侧面开口内，将弹簧座、盖板穿至延伸杆上，弹簧座在弹簧和盖板之间。

将组装完成状态工装中的螺纹联杆一、螺纹联杆二依次穿过盖板、弹簧座将其串联，将螺纹联杆一、螺纹联杆二旋至设备基板侧面的两个工艺螺纹孔内，旋转深度保持一致。此时延伸杆和弹簧的一部分位于工装中压板凸台部分的内部，通过旋转工装的转杆使推进套筒转动，进而使压板推进弹性组件中的盖板，使其贴紧设备基板侧面安装面。将3个紧固螺钉在盖板外侧旋紧，分解螺纹联杆一、螺纹联杆二，完成弹性组件的装配工作。将工装收存，此时弹性组件具备上铣床加工的状态。

在旋转转杆的过程中，弹簧座缓慢进入设备基板侧面安装槽，盖板缓慢贴紧设备基板侧面安装面。由于可实现慢速操作，可以在此过程中对弹簧座、盖板的角度、位置进行微调，同时由于螺纹联杆一、螺纹联杆二的约束，装配位置未出现偏差，因此可以保证安装位置的准确度。装配完成后，由于压板内部中空，延伸杆一部分悬出盖板，所以满足此弹性组件装配要求。

5 结束语

本设计方案实现了利用弹性组件工艺螺纹孔作为装配工装固定孔的功能，以产品本身的工艺孔为基准，提高了使用可靠性，装配过程中极大地避免了弹簧座、盖板和弹簧弹出风险，实现了安全装配，保证了人员安全和产品安全，同时将操作人员减少为1人，通过实践验证，是一种有效、安全的专用装配工装。在类似弹性组件的装配过程中，可借鉴本装配工装设计方案，对尺寸和结构进行适应性改进，从而设计对应专用工装，保障安全生产，同时降低生产成本。