單方威，張霞，趙維浩，陳重信

(1.中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)計(jì)算技術(shù)研究所有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 1 1 0 1 6 8；2.中航工業(yè)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 1 1 0 0 4 3）

絲杠和導(dǎo)向柱的無(wú)基準(zhǔn)安裝方法

單方威1，張霞2，趙維浩2，陳重信1

(1.中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)計(jì)算技術(shù)研究所有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 1 1 0 1 6 8；2.中航工業(yè)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 1 1 0 0 4 3）

通過(guò)設(shè)計(jì)兩種類(lèi)型的專(zhuān)用工裝，找到在沒(méi)有安裝基準(zhǔn)的設(shè)備上如何安裝平行度要求很高的三根絲杠和兩個(gè)導(dǎo)向柱的方法。一種是“定形工裝”，另一種是“創(chuàng)建基準(zhǔn)工裝”。第一種工裝放在第二種工裝上面，將兩種工裝聯(lián)合使用。

專(zhuān)用工裝；安裝方法；絲杠；導(dǎo)柱

無(wú)基準(zhǔn)安裝是一種安裝難度很大的工程，在純機(jī)械加工設(shè)備中較為少見(jiàn)。主要用于在鈑金結(jié)構(gòu)中安裝高精度機(jī)械裝置（因鈑金結(jié)構(gòu)剛度很差在機(jī)械加工設(shè)備上無(wú)法裝夾），還用于在粗糙大型的框架鋼結(jié)構(gòu)中安裝高精度機(jī)械加工裝置（由于一些粗糙大型的框架鋼結(jié)構(gòu)因體積太大無(wú)法在機(jī)械加工設(shè)備上加工）。所以解決此類(lèi)問(wèn)題是保證整機(jī)安裝后達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的重要內(nèi)容。本文所涉及的設(shè)備正是前一種情況，而且對(duì)整機(jī)安裝后的精度要求較高。也是在進(jìn)口設(shè)備國(guó)產(chǎn)化中遇到的實(shí)際問(wèn)題。

1 結(jié)構(gòu)介紹

本文所涉及的結(jié)構(gòu)是在用4 mm厚的不銹鋼板制成的長(zhǎng)×寬×高=2 1 8 5×1 5 0 0×1 6 4 0的大水箱里垂直安裝相互平行的三根長(zhǎng)1 5 7 1的絲杠和一根長(zhǎng)1 1 9 3的圓導(dǎo)向柱及一根長(zhǎng)1 4 2 2的方導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。其水平面剖面圖見(jiàn)圖1，安裝前水箱結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

各件兩端安裝結(jié)構(gòu)如下。

（1）三根絲杠上端的軸承座分別安裝在位于水箱兩側(cè)上部1 7 mm厚的不銹鋼板上（即圖2中的左安裝板和右安裝板）。此二鋼板是焊接在水箱兩側(cè)壁上部的。三根絲杠下端的軸承座是安裝在水箱底面上的。由于沒(méi)有任何安裝基準(zhǔn)，又無(wú)法進(jìn)行整體加工。軸承座的設(shè)計(jì)應(yīng)在一定范圍內(nèi)具有可調(diào)功能。受軸承座內(nèi)部結(jié)構(gòu)件的可行性及體積限制，并考慮到國(guó)產(chǎn)化（該項(xiàng)目是市科委立項(xiàng)的項(xiàng)目）的效果，應(yīng)確保該產(chǎn)品制造后至少達(dá)到或超過(guò)原進(jìn)口設(shè)備水平，軸承座的可調(diào)范圍比較小，僅5 mm左右。如此大的焊接件結(jié)構(gòu)。僅此5 mm間隙只可供安裝后進(jìn)行微調(diào)之用。如果不設(shè)計(jì)專(zhuān)用工裝進(jìn)行安裝是根本不能滿(mǎn)足以上要求的。僅水箱彎形誤差、焊接誤差和各構(gòu)件加工誤差及各構(gòu)件的焊接誤差等累積誤差是難以估量有如何之大的。

（2）圓導(dǎo)向柱上端的軸承座是安裝在右側(cè)不銹鋼板的中部。下端軸承座安裝在另一個(gè)焊接支架的定位套上（圖3）。

（3）方導(dǎo)軌是被諸多個(gè)夾緊塊夾緊在水箱左側(cè)壁上，夾緊塊在要求平行度的方向具有可調(diào)功能。其平行度靠夾緊塊進(jìn)行調(diào)整。

圖1

2 定形工裝結(jié)構(gòu)

該工裝必須先將三根絲杠和圓導(dǎo)向柱這四者相互之間的準(zhǔn)確位置按照設(shè)計(jì)圖的尺寸精度和位置精度安裝在一起。圖3中的左安裝板和右安裝板與三根絲杠和圓導(dǎo)向柱一同安裝在該工裝上。然后將三根絲杠的下端插入水箱底部的軸承座中（預(yù)先將安裝絲杠的軸承座安裝孔大致調(diào)整至中心位置，以保留原設(shè)計(jì)余量進(jìn)行微調(diào)）。最后再左安裝板和右安裝板焊接在水箱左右兩側(cè)壁上。

3 創(chuàng)建基準(zhǔn)工裝

圖2 1：1 2

圖3 1：1 2

為保證定形工裝在水箱內(nèi)處于水平和垂直方向的正確位置，必須還要設(shè)計(jì)一個(gè)可以拆卸的臨時(shí)輔助水平工裝即“創(chuàng)建基準(zhǔn)工裝”。該工裝的用途是提供一個(gè)水平基準(zhǔn)面，所以它在垂直方向必須具有調(diào)整功能，調(diào)至水平面后再安放定形工裝。該創(chuàng)建基準(zhǔn)工裝是通過(guò)螺紋聯(lián)結(jié)安裝在水箱底面上的4個(gè)焊接螺母上。

圖中所示絲杠和圓導(dǎo)向的兩端均為定中心工裝，即定中心軸承座（不能調(diào)整中心距）。待左安裝板和右安裝板及圓導(dǎo)向下支撐架與水箱側(cè)壁全部焊接后，再更換為原設(shè)計(jì)的可調(diào)軸承座，最后再精確調(diào)整各構(gòu)件的準(zhǔn)確位置，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高平行度要求。

4 安裝“創(chuàng)建基準(zhǔn)工裝”的條件

為保證“創(chuàng)建基準(zhǔn)工裝”能準(zhǔn)確順利的安裝在四個(gè)焊接螺母上。對(duì)該4個(gè)螺母焊接后的位置公差應(yīng)該有較高的要求。由于“創(chuàng)建基準(zhǔn)工裝”的上平面距離水箱底面的距離比較高（3 6 5 mm）。如果沒(méi)有足夠位置精度（即中心距公差和4螺孔軸線(xiàn)的平行度公差）保障，該“創(chuàng)建基準(zhǔn)工裝”是不可能得以正確安裝在4個(gè)螺母上的。所以不僅對(duì)于該4個(gè)螺母焊接后的各軸線(xiàn)的平行度應(yīng)有較嚴(yán)格的要求，而且對(duì)于每個(gè)螺母的上平面與螺孔軸線(xiàn)的垂直度亦應(yīng)有較高的要求。由此可見(jiàn)必須保證在該4個(gè)螺母焊接后其4個(gè)上平面共面，又要保證4個(gè)螺母加工后螺紋孔與端面垂直。保證4個(gè)焊接螺母焊后各項(xiàng)公差的方法是先將4個(gè)螺母固定在另一個(gè)工裝的平面上（該工裝比較簡(jiǎn)單即在一平板的已加工平面上加工四個(gè)軸線(xiàn)平行度較高的螺紋孔）。

5 將“定形工裝與”和“創(chuàng)建基準(zhǔn)工裝”組合(見(jiàn)圖3）

6 撤掉全部工裝，安裝方導(dǎo)軌

方導(dǎo)軌只限制兩大側(cè)面在垂直面內(nèi)與圓導(dǎo)向柱及各絲杠軸線(xiàn)的平行度（該兩側(cè)面與水箱兩大側(cè)面平行）。而方導(dǎo)軌的兩小側(cè)面（即該側(cè)面與水箱小側(cè)面平行）在垂直面內(nèi)與圓導(dǎo)向柱及各絲杠軸線(xiàn)的平行度是通過(guò)圓導(dǎo)向柱而控制的。圓導(dǎo)向柱與方導(dǎo)軌的組合作用控制了傳動(dòng)系統(tǒng)在垂直面內(nèi)除Z軸可做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)外的各自由度，如圖1所示。

而方導(dǎo)軌的調(diào)整方法是通過(guò)用千分尺在附近那根絲杠的上下端測(cè)量二者之間的中心距尺寸。調(diào)整二者公差不超過(guò)0.0 4。從而保證方導(dǎo)軌與各絲杠和圓導(dǎo)向柱間的平行度。

T H 1 8 2

A

1 6 7 1-0 7 1 1（2 0 1 7）0 1（上）-0 1 5 6-0 2

沈陽(yáng)市科技計(jì)劃項(xiàng)目。

項(xiàng)目編號(hào)：F 1 5-0 0 8-2-0 0