張智森，趙 勇，康林春，魏 纖

(1.中航工業(yè)金城南京機電液壓工程研究中心，南京 211106；2.中航工業(yè)航空機電系統(tǒng)綜合航空科技重點實驗室，南京 211106)

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某型柱塞組件軸向間隙測量夾具優(yōu)化設(shè)計

張智森1,2，趙 勇1，康林春1，魏 纖1

(1.中航工業(yè)金城南京機電液壓工程研究中心，南京 211106；2.中航工業(yè)航空機電系統(tǒng)綜合航空科技重點實驗室，南京 211106)

文章以某型恒速傳動裝置中的柱塞組件軸向間隙測量夾具設(shè)計為案例。從產(chǎn)品測量要求及工藝性能出發(fā)，初步設(shè)計出滿足工藝要求的測量夾具。其次，結(jié)合各型產(chǎn)品尺寸規(guī)格數(shù)據(jù)，從夾具的關(guān)鍵測量部件入手，優(yōu)化原夾具結(jié)構(gòu)，保證該夾具能滿足較大尺寸范圍的測量要求。實踐證明，該測量夾具結(jié)構(gòu)簡單，測量數(shù)據(jù)不但達到設(shè)計目標，而且極大地縮短產(chǎn)品制造周期，降低了檢測成本。

夾具設(shè)計；軸向間隙；優(yōu)化結(jié)構(gòu)；通用性

0 引言

隨著航空技術(shù)的快速發(fā)展，對機載系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。柱塞組件作為恒速傳動裝置中的重要部件，制作安裝過程中對其質(zhì)量要求有著嚴格的標準。以往，對柱塞組件軸向間隙的控制主要通過偶件的配磨來保證，缺乏有效的檢測手段來控制產(chǎn)品的質(zhì)量。

本文以某型機載系統(tǒng)裝置零件為案例，從某一關(guān)鍵工序尺寸的測量要求出發(fā)，對軸向間隙測量夾具的設(shè)計過程進行分析，并對該測具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及適用性方面的拓展進行了探討。

1 柱塞組件工藝性分析

本文涉及的柱塞組件應(yīng)用在某型恒速傳動裝置上，主要由柱塞、滑靴兩部分組成，見下圖1。柱塞零件材料為9Cr18Mo,硬度為58～62。滑靴零件材料為40CrNiMoA,硬度為32～38。其工作環(huán)境為21MPa,工作溫度為150℃以上。

圖1 柱塞組件

其工作原理是：在腔體內(nèi)控制變量泵的斜角傾角，來調(diào)節(jié)排量以控制恒速傳動裝置的輸出速度。因此該柱塞組件在工作時需要轉(zhuǎn)動靈活，切柱塞與滑靴結(jié)合部位的間隙應(yīng)在設(shè)計要求范圍內(nèi)，以避免高速運動下的沖擊危害。

2 夾具設(shè)計

2.1 測量要求分析

根據(jù)產(chǎn)品工藝技術(shù)要求，該型柱塞組件定位位置為A、B兩處(見圖1)，定位面均為圓柱面，測量位置為收口裝配后柱塞球面與滑靴內(nèi)球面頂點之間的軸向間隙δ。鑒于產(chǎn)品測量部位為封閉環(huán)境且間隙尺寸較小(本案例涉及尺寸δmax=0.02mm)，初步采用間接轉(zhuǎn)換后打表測量的方法。

2.2 夾具設(shè)計步驟

該夾具設(shè)計從工藝技術(shù)要求出發(fā)，將夾具設(shè)計分為兩個階段：①從測量要求出發(fā)，計算測量誤差；②根據(jù)測量工藝要求，初步設(shè)計數(shù)種裝夾方式，計算各種方案的裝配誤差以及測量誤差，取與步驟一計算值最近的方案?；谏鲜鲅b夾方案，根據(jù)現(xiàn)場適應(yīng)性要求，優(yōu)化夾具結(jié)構(gòu)。盡量使夾具結(jié)構(gòu)簡單，精度高。

裝夾方案優(yōu)選流程圖如下圖2所示。

圖2 優(yōu)選裝夾方案示意圖

2.3 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計

通過對產(chǎn)品的測量要求以及測量工藝性能分析。預(yù)先采用V型與圓弧型面兩種方式對產(chǎn)品進行定位。其中利用圓弧形面進行定位部分(B處)設(shè)置為可滑移結(jié)構(gòu)，以方便將其間隙尺寸轉(zhuǎn)化為千分表讀數(shù)。相應(yīng)的產(chǎn)品A處采用V型塊定位的方式。根據(jù)產(chǎn)品整體裝夾條件，初步選擇柱塞組件中A處作為壓緊點，采用壓板對其進行固定。

依據(jù)上述步驟，設(shè)計出該型測量夾具。其結(jié)構(gòu)圖如圖3～圖5所示。產(chǎn)品依靠件2中V型槽與件4滑塊上U型槽定位，表安裝在表架(件8)，工作時壓緊壓板(件10)，通過手柄(件16)手動滑移V型塊(件4)，觀察指示表讀數(shù)，直至表針讀數(shù)不再變化，顯示數(shù)值即為被測零件軸向間隙尺寸。

1.底座 2.V型塊 3.螺母 4.滑塊 5.墊片 6.壓板 7.螺釘 8.表架

9.銷子 10.壓板 11.墊片 12.旋轉(zhuǎn)螺釘 13.圓柱銷

14.特殊頭型螺釘 15.銷子 16.手柄 17.螺釘 18.導塊 19.螺釘

在該型夾具的使用中，通過V型塊(件2)以及滑塊(件4)的配合作用，可以更加直觀的對誤差進行控制，能夠滿足產(chǎn)品測量精度要求，但是件4的圓弧形定位尺寸，限制了該夾具的檢測范圍。

2.4 通用性結(jié)構(gòu)優(yōu)化

為拓展該夾具的適用范圍，解決不同型號產(chǎn)品在該夾具上的通用性問題，對該夾具進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

產(chǎn)品A處定位可通過件2上的V型塊來實現(xiàn)，且其有較大的尺寸適應(yīng)范圍。故在一定的尺寸范圍內(nèi)可以使用一種尺寸的V型零件。另外產(chǎn)品B處的定位是通過件4滑塊來實現(xiàn)，需要根據(jù)件4尺寸進行配合，故該處應(yīng)設(shè)計為可快速更換類型，即可拆卸結(jié)構(gòu)。針對此類問題，將件4滑塊結(jié)構(gòu)分為四部分，如圖6所示。

1.定位塊 2.圓柱銷 3.開槽螺釘4.菱形銷

將對產(chǎn)品B處的定位部分分離出來。通過采用菱形銷與圓柱銷定位的形式，保證定位尺寸的準確性。該結(jié)構(gòu)與夾具主題的連接則采用螺釘緊固的連接方式，這樣設(shè)計在測量不同型號產(chǎn)品時，只需要更換個別零件(圖6中的件1)。從而避免被檢測產(chǎn)品尺寸變換時，需要整體更換夾具的情況。

3 結(jié)束語

本文主要針對柱塞組件在工藝中的測量要求，而專門設(shè)計的一款測量夾具。通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)使其能夠適應(yīng)不同尺寸產(chǎn)品的測量要求。這樣的設(shè)計不但使測具結(jié)構(gòu)簡潔緊湊，減少了測量不同產(chǎn)品時所需的工裝數(shù)量，而且縮短了設(shè)計制造周期，為工裝快速設(shè)計提供了實踐探索。

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(編輯 李秀敏)

Optimization Design of Axial Clearance Measurement Fixture for a Certain Type of Piston Assembly

ZHANG Zhi-sen1,2,ZHAO Yong1,KANG Lin-chun1,WEI Qian1

(1.Nanjing Engineering Institute of Aircraft Systems, AVIC Jincheng, Nanjing 211106,China;2.Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Aero Electromechanical System Integration,Nanjing 211106, China)

This research focuses on axial clearance measure fixture design in the plunger component of a constant speed drive. A measure fixture is designed to meet the product measure requirements and processing performance requirements. Then, the fixture structure is optimized for greater measure dimensional range based on the size data of several style products. It’s found that the measure fixture with a simple structure can reach design goals of measure data, decrease product manufacturing cycle and lower testing costs.

fixture design; axial clearance;structure optimized; commonality

1001-2265(2016)10-0140-02

10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.10.037

2015-12-09;

2016-01-21

張智森(1982—)，男，湖北荊州人，中航工業(yè)金城南京機電液壓工程研究中心工程師，碩士，研究方向為航空精密零件加工工藝裝備設(shè)計，(E-mail)15851852796@163.com。

TH122;TG65

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