大型精密設備整體裝配的位移微調工裝設計

楊晨興，宋 杰

（中國工程物理研究院機械制造工藝研究所，四川綿陽 621999）

0 引言

高度復雜和精密的大型設備，外廓尺寸大、裝配工序繁多，同時在整機裝配過程中需要進行設備的舉升、下降以及裝配姿態的精確調整，設備到位后進行設備與設備的對接安裝，在大型設備與大型設備對接安裝時，位移的控制尤為重要，因屬于大型精密設備，存在的任何輕微碰撞，都會影響設備的安裝精度和使用。

1 微調工裝概述

本文介紹針對兩臺大型精密設備整機對接的微調工裝的設計方案。該微調工裝的主要功能是在移動過程中實現無振動、可控位移量的要求，同時滿足設備重量為1 t，空間位移量不超過5 mm 的技術與環境要求。

該微調工裝主要由微調位移支撐部分和升降部分組成。微調位移支撐部分需滿足支撐大型設備的負荷要求，并能夠實現精確調整位移變化量。升降系統則要求提升力大于設備自身的重量。

總體設計方案：采用鋼材作為微調位移支撐部分的主要材料，配合液壓系統實現微小位移的調整。升降系統將采用大功率電機與減速器的組合，以確保提升力大于設備自身重量。同時，為了在移動過程中避免振動，將采用減振器與支撐架等附加裝置提高微調工裝的穩定性。

通過該設計方案，可有效滿足兩臺大型精密設備整機對接的技術要求與環境要求，實現精細化移動與優良的穩定性。

2 微調工裝結構組成

微調工裝由微調位移支撐、升降兩部分組成，如圖1 所示。

圖1 微調工裝結構組成

3 微調工裝結構設計

3.1 支撐系統

工裝微調位移支撐系統主要構成如圖2 所示。該系統由多個零件組成的，包括調整螺釘、鋼珠、平面軸承保持架、平面軸承支撐平盤以及平面軸承底座。這些零件共同協作，來支撐并調整設備的微小位移。

圖2 微調位移支撐系統三維模型俯視圖

平面軸承底座作為機械設備中的一種常見零件，其作用是支撐平盤，使設備的旋轉更加穩定平衡。然而，在一些特殊的情況下，需要對平面軸承底座進行一定的調整，以便實現設備在平面上的多向移動。

為了實現這一目的，可以在平面軸承底座四周調整螺釘的分布，具體來說，需要選擇縱向與橫向兩組螺釘。其中，縱向兩顆螺釘為一組，可以使平面軸承底座在平面上進行縱向位移；橫向兩顆螺釘為一組，則可以使平面軸承底座在平面上進行橫向位移。這種方式的優點在于，通過對螺釘的微調，可以實現設備在平面上多向移動。

鋼珠作為該工裝較小的機械元件，卻有著其自身獨特的功能。在承重過程中，鋼珠將物體整體的重量從承重腳板轉化成各鋼珠承擔的滾動摩擦力，使得物體得以在鋼珠的引導下進行移動和調整位置。由于鋼珠直徑為10 mm，因此在設計中使用了100 顆鋼珠來支撐設備的重量。這樣的設計方案可以大幅降低設備移動時的摩擦力，提高裝置的靈活度和操作方便性，同時，配合調節螺釘的使用，鋼珠可以調節設備移動的方向。當設備需要調整位置時，只需要調節螺釘即可控制支撐平盤滾動的方向，從而實現設備整體位置的調整和修正。

平面軸承保持架的主要作用是維持軸承內鋼珠的相對位置，以保證鋼珠均勻分布在軸承座內，避免鋼珠與鋼珠之間產生摩擦，從而減少軸承內部的磨損，增加軸承的使用壽命。

在工裝設計中，保持架的設計是非常重要的。一方面，保持架必須滿足軸承配套的要求，確保軸承在運動時不會失穩；另一方面，保持架的設計也要考慮到整個工裝的實際情況，以確保它能夠與其他部件協調配合，實現設備的運動。因此，在結構設計時，需要綜合考慮保持架的形狀、強度、重量、材料等多方面的因素，以確保其在工作過程中具有良好的穩定性和可靠性。

保持架的制作需要使用高精度的機械加工設備，以確保保持架的形狀和尺寸的精確度。材料的選擇也非常重要，一般需要優選耐磨、耐腐蝕的材料，以確保保持架能夠在惡劣的工作環境下長期使用。此外，在制作過程中還需要注意加工表面的光滑度和平整度，以確保軸承環的安裝和運行時平穩地滾動，減少摩擦力和能量損失。

總之，平面軸承保持架雖然看似只是一個簡單的零部件，但它卻承擔著重要的工作。良好的保持架設計和制作不僅能夠確保設備的平穩移動，還能夠延長軸承的使用壽命，提高工裝的整體性能。

平面軸承支撐平盤則作為整個工裝組成中最為主要的移動部件之一，更是在各種特殊環境下扮演著重要的角色。平盤的設計結構巧妙，它的中心有一個凹槽用于放置液壓千斤頂。同時，其特殊的設計結構也使得其擁有較高的耐用性和可靠性，可以承受較強的軸向負載。

除了平面軸承支撐平盤外，整個工裝的基座也非常重要。平面軸承底座作為整個工裝的基礎，不僅要保證穩定性，同時還需滿足一定的承重能力，以確保工裝在使用時不會出現松動或抖動等情況。同時，平面軸承底座還需要具備防滑的性能，以保證工作過程中的平穩和安全。

3.2 升降部分

升降部分是整個設計不可或缺的部分，使設備穩定、安全地上下位移。該工裝設計中使用液壓千斤頂作為升降部分，是保障設備安全和可靠性的重要組成部分。

液壓千斤頂是一種通過液體傳遞壓力，提升和支撐重物的工具。相比于傳統的機械千斤頂，液壓千斤頂具有很多優勢。首先，液壓千斤頂升降平穩，沒有明顯的抖動。這是因為液壓系統使用的是溫和的液體力量，而非機械力傳導方式，使得升降過程平穩而且流暢。

液壓千斤頂的安全性高。機械千斤頂在升降大件物品時，容易造成卡頓或者損壞，不僅會損壞千斤頂本身，還會造成人員傷害。而液壓千斤頂升降平衡，使用中不容易出現意外情況，大大降低了工作過程中的風險。

液壓千斤頂是一種液體壓縮裝置，通過壓縮液體來實現物體的升降，其主要由液壓缸、液壓泵、油箱等組成。當液壓泵抽取油液時，液體會被送入液壓缸，液壓缸內的活塞會被推動，從而實現升降設備的移動。

相比于傳統的機械升降方式，液壓千斤頂具有升降平穩、負荷能力大等優點，其升降效率和安全性也更高。

4 設計使用流程和效果

微調工裝使用效果如圖3 所示，設備的安裝對接是一個比較復雜的過程，需要采用一定的工具和工裝來輔助完成。微調工裝可以細微地調節設備的位置和方向，從而實現設備安裝的精準對接。現場應用時準備好4 套微調工裝，合理地布置在設備四周。

圖3 微調工裝使用效果圖

設備安裝是生產工藝中重要的一部分，對于安裝的準確性和精度要求十分高。設備的垂直和水平度是直接影響設備運轉和使用效果的因素，因此對安裝要求十分嚴格。

在設備安裝前，需要將設備準備好。首先需要檢查設備的各項參數和部件是否齊全，并清理設備表面及內部。

設備安裝時，首先需要進行千斤頂調節。使用液壓千斤頂進行調節，將設備調整至水平，并將其調節至安裝高度。通過調節千斤頂，可以使設備達到水平狀態，為接下來的調節做好準備。

通過微調工裝上的調節螺釘來調整設備的橫向和縱向位移。在調節過程中，首先需要進行初步調整，將設備控制在一個大致的安裝空位，然后通過不斷地調整調節螺釘，使設備精準地到達安裝位置。通過反復的調節，可以使設備滿足安裝對接的要求，從而保證安裝的準確性和精度。

值得注意的是，設備安裝過程中也需要考慮到安全因素，保障工作人員的人身安全。在調整設備時，需要確定好支撐點，并檢查好設備的安裝和牢固程度，確保不會發生設備傾倒或者脫落等緊急狀態。

設備安裝完成后，還要進行驗收和調試工作，確保設備的各項指標均達到設計要求，并使其能夠正常運轉。只有在設備安裝過程中嚴格按照流程操作，并認真對待每一個細節，才能將設備安裝好，并保證設備的良好運行。

在實際操作中，要注意微調工裝的調節方向和力度，避免過度調節或者調節不到位的情況。同時，還需要及時檢查設備的位置和方向是否正確，以確保設備安裝的質量和安全。只有在精心的準備和嚴謹的操作下，才能完成設備安裝對接任務，為后續工作提供良好的基礎。

5 結束語

在現代工業制造中，大型精密設備的裝配是一個非常重要的工藝環節。精密設備的裝配需要高度精確和可靠，即便是微小的差錯也會對設備的運行產生不良影響。因此，提高大型精密設備的裝配可靠性是企業必須面對并努力解決的問題。

本文所述的工裝設計，可以為大型精密設備之間的裝配過程提供可靠的幫助。正確使用工裝，必須在工裝設計時考慮要處理的材料和加工精度，選擇合適的工裝形式和加工工藝，以此來確保工裝能夠準確地定位和固定設備各部件。

在日新月異的發展時代，使用高效的工裝設計方案來提升大型精密設備之間的裝配質量是非常重要的。通過不斷積累工裝設計方案的實踐經驗，可以提高工裝設計的準確性和可靠性，從而更好更快地解決大型精密設備裝配中的問題。

工裝設計是制造過程中的一項重要任務，為大型精密設備之間的裝配提供可靠的解決方案。在現代制造過程中，工裝設計與工藝流程密切相關。通過科學優化的工裝設計，不僅可以降低制造成本、提高制造效率，而且可以提高制造產品的質量和精度，從而更好地滿足客戶的需求。

工裝設計不僅僅是簡單的制造一個設施，更是考慮到整個生產過程中的各種因素，包括物料的處理、設備的使用和運行維護等。因此，工業制造企業需要積極推進工裝設計的研發和創新，以滿足市場的需求。只有在這樣的工作環境下，在制造業的道路上開拓出更廣闊的未來之路，才能取得更好的發展和進步。

綜上所述，在工業制造企業，工裝設計是非常重要的工作內容。通過工藝流程全面考慮，科學優化工裝設計可以降低制造成本、提高制造效率，從而實現產品的高品質和精度。因此，企業應積極推進工裝設計的研發和創新，在制造業的道路上探索更廣闊的未來之路。