某型柱塞組件軸向間隙測量夾具優化設計

張智森，趙 勇，康林春，魏 纖

(1.中航工業金城南京機電液壓工程研究中心，南京 211106；2.中航工業航空機電系統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化設計

張智森1,2，趙 勇1，康林春1，魏 纖1

(1.中航工業金城南京機電液壓工程研究中心，南京 211106；2.中航工業航空機電系統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計為案例。從產品測量要求及工藝性能出發，初步設計出滿足工藝要求的測量夾具。其次，結合各型產品尺寸規格數據，從夾具的關鍵測量部件入手，優化原夾具結構，保證該夾具能滿足較大尺寸范圍的測量要求。實踐證明，該測量夾具結構簡單，測量數據不但達到設計目標，而且極大地縮短產品制造周期，降低了檢測成本。

夾具設計；軸向間隙；優化結構；通用性

0 引言

隨著航空技術的快速發展，對機載系統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品的質量。

本文以某型機載系統裝置零件為案例，從某一關鍵工序尺寸的測量要求出發，對軸向間隙測量夾具的設計過程進行分析，并對該測具的結構優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?；チ慵牧蠟?0CrNiMoA,硬度為32～38。其工作環境為21MPa,工作溫度為150℃以上。

圖1 柱塞組件

其工作原理是：在腔體內控制變量泵的斜角傾角，來調節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動靈活，切柱塞與滑靴結合部位的間隙應在設計要求范圍內，以避免高速運動下的沖擊危害。

2 夾具設計

2.1 測量要求分析

根據產品工藝技術要求，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球面頂點之間的軸向間隙δ。鑒于產品測量部位為封閉環境且間隙尺寸較小(本案例涉及尺寸δmax=0.02mm)，初步采用間接轉換后打表測量的方法。

2.2 夾具設計步驟

該夾具設計從工藝技術要求出發，將夾具設計分為兩個階段：①從測量要求出發，計算測量誤差；②根據測量工藝要求，初步設計數種裝夾方式，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，根據現場適應性要求，優化夾具結構。盡量使夾具結構簡單，精度高。

裝夾方案優選流程圖如下圖2所示。

圖2 優選裝夾方案示意圖

2.3 夾具結構設計

通過對產品的測量要求以及測量工藝性能分析。預先采用V型與圓弧型面兩種方式對產品進行定位。其中利用圓弧形面進行定位部分(B處)設置為可滑移結構，以方便將其間隙尺寸轉化為千分表讀數。相應的產品A處采用V型塊定位的方式。根據產品整體裝夾條件，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。

依據上述步驟，設計出該型測量夾具。其結構圖如圖3～圖5所示。產品依靠件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，直至表針讀數不再變化，顯示數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 通用性結構優化

為拓展該夾具的適用范圍，解決不同型號產品在該夾具上的通用性問題，對該夾具進行了結構優化。

產品A處定位可通過件2上的V型塊來實現，且其有較大的尺寸適應范圍。故在一定的尺寸范圍內可以使用一種尺寸的V型零件。另外產品B處的定位是通過件4滑塊來實現，需要根據件4尺寸進行配合，故該處應設計為可快速更換類型，即可拆卸結構。針對此類問題，將件4滑塊結構分為四部分，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。該結構與夾具主題的連接則采用螺釘緊固的連接方式，這樣設計在測量不同型號產品時，只需要更換個別零件(圖6中的件1)。從而避免被檢測產品尺寸變換時，需要整體更換夾具的情況。

3 結束語

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

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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計，(E-mail)15851852796@163.com。

TH122;TG65

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