组合式圆锥面自定心装配心轴

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新技术新工艺 2013年 第 9期组合式圆锥面自定心装配心轴张恩南(内蒙古第一机械集团 北方创业大成装备制造公司 技术室，内蒙古 包头 014032)摘 要：在装配或装配焊接领域 ，对组合式圆柱面装配心轴的应 用局限性进行 了研究，设计 出了组合式圆锥面自定心装配心轴。利用该装配心轴圆台的圆形横截面与各圆形横截面的圆心同轴的原理，解决了现有组合式圆柱面装配心轴无自定心功能，且专用性很强和通用性很差的问题，从而取代了现有的组合式圆柱面装配心轴。数控机床镗孔时，该装配心轴能快速确定孔的中心，从而取代 了百分表。该装配心轴不仅节省库存空间，而且 1根组合式圆锥 面 自定心装配心轴可代替若干根组合式 圆柱面装配心轴，有利于降低装配心轴的制造成本，减少装配心轴的数量，也有利于标准化管理和库房管理。

关键词 ：自定心；心轴；标准化管理；库房管理中图分类号 ：TH 161+．7 文献标志码：AAssembling Spindle of Combined Type and Centre ConeZHANG Ennan(Technical Section，Beifang Chuangye Dacheng Equipment Manufacturing Company，Inner Mongolia FirstMachinery Group Co．，Ltd，Baotou 0 1 4030，China)Abstract：In the field of assemblage or welding，after the application limitation of combined cylindrical mandrels wasstudied，the assembling spindle of combined type and centre cone was designed．For a problem that cylndrical surface with—out self—centering function which specificity is very strong and the universal property is poor，utilized a fact of the circulartruncated cone which intersecting surface is circular，to replace a existing assembling mandre1．In the matter of boring a holewith numerical control machine，the assembling spindle can rapidly determine a center of hole and replace a method whichconfirms a center of hole with dial indicator．The assembling spindle can not only save storage space，but also one assembling spindle of combined type and centre cone can replace a plurality of combined cylindrical mandrels．It is advantageous toreduce manufacturing cost of the assembling spindle and the number of the assembling spindle．It is advantageous to standardize management and warehouse management.

Key words：centre cone，spindle，standardized management，warehouse management在装配或装配焊接领域中，使用组合式 圆锥面 自定心装配心轴有利于保证 1组或多组零(部)件，同 1组内或组与组之间，不同或相同直径的孔的同轴度要求，满足图样要求的装配精度或焊后机械加工所要求的装配精度。

间的配合间 隙的依赖性 很强 。当配合 间 隙≥0．5mm时 ，该装配心轴就不适用了。

3)组合式圆柱面装配心轴上起配合作用的圆柱面的加工精度和各待装零 (部)件上有同轴度要求的孔的加工精度均较高。

1 背景技术 2 问题的解决及方案比较在装配或装配焊接过程中，现有的组合式圆柱面装配心轴与组合式圆锥 面 自定心装配心轴相比，前者无 自定心功能 ，且专用性很强 ，通用性差，主要表现在以下 3个方面。

1)组合式圆柱面装配心轴仅有利于保证 1组或多组零(部)件，同一组内或组与组之间，不同或相同直径的孔的同轴度要求 。当 1个或多个孔的直径发生变化时，该装配心轴就不适用了；当 1组或多组零 (部)件的数量或它们 的间距发生变化时 ，该装配心轴也不适用了。

2)组合式圆柱面装配心轴对与之配合的孔之2．1 组合式圆锥面自定心装配心轴主要解决的问题主要解决的问题如下 ：1)装配心轴的通用性 问题 ；2)装配心轴与孔的配合 间隙问题 ；3)装配心轴自身的加工精度和各待装零件上有同轴度要求的孔的加工精度；4)装配心轴的系列化、标准化和库房管理问题 。

2．2 原技术方案2．2．1 设计原理1)圆台的任意横截面的形状 (或各待装零件上的孔)是圆形 。

2) <圆台的任意横截面(或各待装零件上的36 l 《新技术新工艺》设计计算与试验研究设计计算 试验研究孔)的直径

3)圆锥表面对孔端面圆的 自定心作用 。

4)任意一件零(部)件上孔的两端面圆装配前已经保证同轴 。

2．2．2 结构和作用1)非磁性组合式圆锥面自定心装配心轴。该装配心轴由定心圆锥螺栓、定心圆锥螺母、定位心轴、定心圆锥螺栓锁紧孔和定心圆锥螺母锁紧孔组成 ，如图 1所示。

E：slI_][ l ]弓图 1 非磁性组合式 圆锥 面目定心装配心轴定心圆锥螺栓和定心圆锥螺母通过圆锥面的 自定心作用、定位心轴的精密定位作用和精密螺纹的锁紧作用，自动确定有同轴度要求的各个孑L的中心。限制了各待装零件除绕孔 自身轴线转动的自由度以外的其他 5个自由度(相对定心圆锥螺栓和定心圆锥螺母而言)。定位心轴穿过定心圆锥螺栓和定心圆锥螺母上预留的中,C,TL后，保证各待装零件上的孔的同轴度要求。同时，能够保证 1组或多组零(部)件，同一组内或组与组之间，沿定位心轴的轴 向自由滑动，以便调整它们之间的间距，保证装配要求。

2)磁性组合式圆锥面自定心装配心轴。该装配心轴 由可控磁性定心 圆锥工、可控磁性定心 圆锥Ⅱ、非导磁定位心轴和磁性控制开关组成，如图2所示。

可控磁性定心圆锥 工和 Ⅱ通过磁性圆锥面的自定心锁紧作用、非导磁定位心轴的精密定位作用和磁性的异极相吸作用，自动确定有 同轴度要求的各个孔 的中心 ，限制 了待装零件的 6个 自由度(相对可控磁性定心圆锥 工和可控磁性定心圆锥 Ⅱ而言)；非导磁定位心轴穿过可控磁性定心圆锥 I和可控磁性定心圆锥 Ⅱ上预留的中心孑L后，保证各待装零(部)件上 的孔 的同轴度要求 。同时 ，保证 1组或多组零(部)件 ，同一组内或组与组之间，沿非导磁定位心轴的轴向自由滑动，以便调整它们之间的间距，保证装配要求。

图 2 磁性组合式圆锥面自定心装配心轴磁性控制开关控制可控磁性定心圆锥 I和 Ⅱ有无磁性 。

2．3 改进方案如果在组合式圆锥面自定心装配心轴上，将装配定位心轴或非导磁性定位心轴的中心通孔改为中,C,TL；那么 ，组合式圆锥面 自定心装配心轴可用于数控镗铣床快速找正孔的中心 ，即在粗镗孔 、半精镗孔或精镗孔前，用顶尖快速找到待加工孔的中心，而不用百分表找正孔的中心，从而省时省力。

3 实施方案3．1 非磁性组合式圆锥面 自定心装配心轴1)使 1对定心圆锥螺栓在定心圆锥螺母的圆锥面分别与各零(部)件上孔的两端面圆紧密贴合。

2)用某种钳子嘴插入 1对定心圆锥螺栓和定心圆锥螺母上的锁紧孑L内，通过拧动钳子使定心圆锥螺栓和定心 圆锥螺母旋合 ，并利用圆锥面 ，分别将各零 (部)件夹紧在每对定心圆锥螺栓和定心圆锥螺母的圆锥面之 间。

3)将定位心轴穿过每对定心圆锥螺栓和定心圆锥螺母上预 留的中一C,TL内，这样 ，就保证了每对定心圆锥螺栓和定心圆锥螺母确定的各零(部)件上的孔与孔之间的同轴度要求。

4)使各零(部)件沿定位心轴的轴向la由滑动，以便调整它们之间的间距，保证装配要求。

5)定位焊接各零(部)件 ，拆去非磁性组合式圆锥面自定心装配心轴，然后焊接。

3．2 磁性组合式圆锥面自定心装配心轴1)将 1对可控磁性定心圆锥 I和 Ⅱ上的磁 性控制开关关闭 。

2)将 1对可控磁性定心 圆锥 I和 Ⅱ的圆锥面《新技术新工艺》设计计算与试验研究 l 37新技术新工艺 2013年 第 9期基于测试验证的散料运输车张毅杰 ，孔令琼 ，邹 欢底架承载梁的结构 分析，施 杰 ，管毓斌(1．云南农业大学 工程技术学院，云南 昆明 650201；2．云南农业大学 水利水电与建筑学院，云南 昆明 650201)摘 要：建立了铁路养路机械散料运输车自动装卸底架承载梁(以下简称底架梁)简化的有限元模型，并通过底架钢结构梁的静态应力和应变测试试验，验证了有限元模型的正确性。基于此有限元模型，对底 架梁作 了进一步的强度、刚度和模态分析 ，得出了3种危险工况下底架梁的应 力、应变情况及动态特性。该研究方法和思路为解决此类大型养路机械底架结构强度工程问题提供了有益借鉴。

关键词 ：底架；承载梁；有限元分析 ；测试中图分类号 ：TD 422 文献标志码 ：AAnalysis of Structure of Load-bearing Beam of Bulk Materials Truck under Frame based on Test VerificationZHANG Yijie ，KONG Lingqiong。，ZOU Huan ，SHI Jie ，GUAN Yubin(1．Faculty of Engineering and Technology，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，China；2．Faculty of Water—electricity and Architectural Engineering，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，China)Abstract：It was established that simplified finite—element analysis model of load—bearing beams of bulk materials auto—matic loading and unloading underframe of railway maintenance machinery．And through the testing experiments on staticstress and strain of underframe steel structure beams to validate the correctness of the analysis mode1．Based on the model ofsupporting beams，it was made that further strength，stiffness and modal analysis，it is concluded that the stress and strainunder three dangerous conditions and dynamic characteristics．Research methods and ideas provided a useful reference forsolving the structural strength engineering problems on such large—scale road maintenance machinery underframe。

Key words：underframe，load—bearing beams，finite element analysis，test大型养路机械是针对铁道线路维修和保养的专用机械设备，其技术水平决定着铁道线路的技术状态 。随着我 国机车车辆逐步 向高速重载化方 向发展，对大型养路机械的技术要求也越来越高。作为大型养路机械之一的散料运输车，可以用来实现输送与处理铁路线路清筛及换床作业所产生的污土和废碴，同时兼顾铁路散料装卸运输等功能，工作环境较为复杂，工作过程较难预测；因此，其工作装置尤其是承载的主要部件底架梁的结构强度分析就成为大型养路机械设计和开发过程中相当重要的一个环节。

分别与各零(部)件上孔的两端面圆紧密贴合；然后，将可控磁性定心圆锥 I和Ⅱ上的磁性控制开关打开 ，利用磁力分别将各零 (部)件紧紧夹在每对可控磁性定心圆锥 工和 Ⅱ的圆锥面之间。

3)将非导磁定位心轴穿过每对可控磁性定心圆锥 I和 Ⅱ上预留的中心孔 内，这样就保证了每对可控磁性定心圆锥 工和Ⅱ确定的各零(部)件上的孑L与孔之间的同轴度要求。

4)使各零(部)件沿非导磁定位心轴的轴向自由滑动，以便调整它们的间距，保证装配要求。

5)定位各焊接零(部)件，先拆去磁性组合式圆锥面自定心装配心轴，然后焊接。

4 结语与现有的组合式圆柱面装配心轴相比，该组合式圆锥面自定心装配心轴不仅节省库存空间，而且1根组合式圆锥面自定心装配心轴可代替若干根组合式圆柱面装配心轴，有利于降低装配心轴的制造成本 ，减少装配心轴的数量 ，也有利于标准化管理和库房管理。数控机床镗孔时，该装配心轴能快速地确定孔的中心，从而取代用百分表确定孔的中心。

作者简介 ：张恩南(1978一)，男 ，工程 师 ，主要从 事机械加 工和装配焊接领域的工艺编制及其工艺装备的设计等方面的研究 。

收稿 日期 ：2013年 O3月 05日责任编辑 郑练《新技术新工艺》设计计算与试验研究