王旭芳　胡超超　陳志穎　張文華　江海兵

摘 要：為同步裝卸圓周上均布的四顆螺釘，防止螺釘裝配力矩過(guò)載，特設(shè)計(jì)了四顆螺釘同步裝卸力矩可控式氣動(dòng)扳手轉(zhuǎn)換接頭，其主要由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、變徑裝置和力矩過(guò)載裝置組成，該接頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、力矩可控、操作方便，可提高裝配質(zhì)量和裝配效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景。

關(guān)鍵詞：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；同步裝卸；力矩可控；轉(zhuǎn)換接頭

中圖分類(lèi)號(hào)：TH89

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的需求量大幅提升，提高工作效率已經(jīng)成為工業(yè)產(chǎn)業(yè)上急需改進(jìn)提高的方面。在法蘭、端蓋等零件的裝配中，許多都有四顆均布螺釘需要裝配，目前，裝配生產(chǎn)線中基本上都是采用四顆螺釘依次安裝的裝配順序，這樣裝配一方面延長(zhǎng)了產(chǎn)品的裝配時(shí)間，生產(chǎn)率低，增加了產(chǎn)品的制造成本，另一方面，在某些裝配質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合，如液壓閥閥套、端蓋等軸類(lèi)精密配合的場(chǎng)合下的裝配，對(duì)角裝配螺釘可提高裝配質(zhì)量。手工對(duì)角裝配操作起來(lái)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，裝配質(zhì)量還受到裝配操作人員的熟練程度影響，且同一操作人員的裝配的質(zhì)量也不相同，不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的要求，不能滿足當(dāng)前先進(jìn)自動(dòng)化制造的要求。而采取四顆螺釘同時(shí)擰緊且保證擰緊力矩相同，就能大大提高安裝效率和提高產(chǎn)品裝配質(zhì)量。

螺釘擰緊力矩的大小對(duì)裝配質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量也有重大影響，裝配力矩過(guò)大，會(huì)損壞螺釘和螺紋孔，對(duì)修理時(shí)的拆卸也會(huì)產(chǎn)生一定的麻煩；裝配力矩過(guò)小，不能滿足裝配質(zhì)量的要求，嚴(yán)重影響著產(chǎn)品的裝配質(zhì)量。國(guó)內(nèi)的部分小型企業(yè)的裝配力矩依靠裝配工人的主觀感覺(jué)與判斷，不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的裝配要求，不同生產(chǎn)批次的裝配質(zhì)量取決于裝配工人的熟練操作程度，同一批次的產(chǎn)品也會(huì)受到裝配工人的當(dāng)時(shí)環(huán)境和身體條件的影響，裝配質(zhì)量也起伏不定，在一定的程度上都會(huì)影響了產(chǎn)品的質(zhì)量，如能進(jìn)行恒定力矩裝配，對(duì)提高產(chǎn)品裝配質(zhì)量和品質(zhì)， 提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有重要意義[1-3]。

1 總體方案設(shè)計(jì)

圖1為轉(zhuǎn)換接頭總體方案，該扳手主要由齒輪傳動(dòng)裝置、力矩調(diào)節(jié)裝置、過(guò)載保護(hù)裝置、變徑裝置、套筒和殼體等組成。通過(guò)齒輪傳動(dòng)來(lái)傳遞動(dòng)力和扭矩，實(shí)現(xiàn)螺釘?shù)陌惭b和拆卸；變徑裝置是為了適應(yīng)不同直徑圓周上的均布螺釘?shù)难b卸；力矩調(diào)節(jié)裝置主要是調(diào)節(jié)螺釘擰緊最大力矩，提高緊固件安裝質(zhì)量，防止緊固件松動(dòng)與破壞；為裝卸不同類(lèi)型的螺釘，特設(shè)計(jì)了多類(lèi)型的套筒；殼體是用來(lái)固定和安裝齒輪傳動(dòng)裝置、力矩調(diào)節(jié)裝置、過(guò)載保護(hù)裝置、變徑裝置和套筒。

1.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)換接頭內(nèi)部采用齒輪傳動(dòng)方式，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠的特點(diǎn)。氣動(dòng)扳手帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)傳動(dòng)齒輪和扳軸齒輪的嚙合，達(dá)到傳動(dòng)的目的。該結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)較大傳動(dòng)力矩，同時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊，便于操作人員攜帶、使用。如圖2所示，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由驅(qū)動(dòng)齒輪，兩個(gè)傳動(dòng)齒輪和扳軸齒輪組成，除了驅(qū)動(dòng)齒輪外，傳動(dòng)齒輪和扳軸齒輪為4套，均布在驅(qū)動(dòng)齒輪的四周。驅(qū)動(dòng)齒輪動(dòng)力來(lái)源于氣動(dòng)扳手，扳軸齒輪通過(guò)軸連接驅(qū)動(dòng)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)。

1.2 變徑裝置的設(shè)計(jì)

由于各緊固件均布螺釘中心線圓周半徑不同，為使該氣動(dòng)扳手能實(shí)現(xiàn)裝卸不同規(guī)格產(chǎn)品，裝配和拆卸螺釘時(shí)，需要調(diào)整半徑扳軸的半徑大小來(lái)適應(yīng)不同直徑圓周上均布螺釘?shù)难b配工作，變徑裝置原理如圖3所示：由直槽板、曲槽板和扳軸組成，直槽板的直槽和曲槽板的曲槽重疊部分恰好為扳軸的位置，當(dāng)直槽板和曲槽板圍繞中心線發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，直槽和曲槽的重疊部分離直槽板和曲槽板的中心半徑就發(fā)生了變化，這樣扳軸所處的位置就發(fā)生了變化，由于4條直槽和4條曲槽的位置關(guān)于圓形的直槽板和曲槽板的中心對(duì)稱(chēng)，所以4個(gè)扳軸的距離中心的半徑是同時(shí)發(fā)生變化的，變化同步且大小相等，這樣就能保證4個(gè)扳軸在同一圓周上。

1.3 過(guò)載保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)

為避免緊固件裝卸時(shí)因發(fā)生過(guò)載而損壞零件螺紋，且保證裝配合適力矩，設(shè)計(jì)了獨(dú)特的過(guò)載保護(hù)裝置，其原理如圖4所示：軸與圓盤(pán)之間通過(guò)彈簧壓緊的鋼球來(lái)進(jìn)行連接，當(dāng)軸與圓盤(pán)受到的扭矩不大于最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，軸在圓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)；過(guò)載轉(zhuǎn)矩大小依靠調(diào)整螺釘來(lái)壓縮彈簧進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩超過(guò)過(guò)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，鋼球被頂向調(diào)整螺釘，軸和圓盤(pán)之間傳動(dòng)脫開(kāi)，實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)作用。

1.4 套筒的設(shè)計(jì)

套筒是氣動(dòng)扳手在裝卸中作用是卡緊螺釘并傳遞扭矩的作用，由于螺釘規(guī)格不一，需要設(shè)計(jì)滿足不同規(guī)格螺釘裝卸的套筒，套筒與扳軸齒輪之間連接采用快換機(jī)構(gòu)，從而提高裝配的效率和降低操作難度。

1.5 動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)

主要采用壓力氣體驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)的方式來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，主要是采用可以調(diào)節(jié)壓力的溢流閥來(lái)控制驅(qū)動(dòng)氣體壓力的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸送。

2 結(jié)束語(yǔ)

四顆螺釘同步裝卸的力矩可控式氣動(dòng)扳手轉(zhuǎn)換接頭可同時(shí)裝卸同一圓周上的均布螺釘，且具有力矩可調(diào)和限定功能。該扳手不僅大大提高了裝配效率和裝配質(zhì)量，而且還能保證螺紋緊固件在工作時(shí)不發(fā)生折斷和松動(dòng)現(xiàn)象，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、力矩調(diào)節(jié)容易，能適應(yīng)不同場(chǎng)合的需要，同時(shí)成本低，性?xún)r(jià)比高，可優(yōu)化繁瑣且精度差的手工勞動(dòng)，顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，具有較強(qiáng)的使用價(jià)值和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：王旭芳（1995.02-），女，本科生，研究方向：機(jī)械電子工程；江海兵（1978.02-），男，研究生，副教授，研究方向：機(jī)械電子工程。

作者單位：衢州學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，浙江衢州 324000

基金項(xiàng)目：2013年國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：201311488009）。