航空插头气动压装机构设计.pdf

YANG Hai-rongHydraulics Pneumatics&Seals/No.1.2024doi:10.3969/j.issn.1008-0813.2024.01.011航空插头气动压装机构设计杨海荣（常州铁道高等职业技术学校智能制造学院，江苏常州2 13 0 11）摘要：设计了一种航空插头压装机构，主要由气动压装台、定位装置和定位压装头组成，可实现具有压装方向性要求的航空插头快速压装到工件上，压装过程可确保航空插头不受损坏，且能准确压装到位。该机构的定位压装头设计有特殊的定位、定方向、零件保持等结构，解决了航空插头压装时易受损坏、难定位、难定方向等技术难题，确保了航空插头的顺利装配。关键词：航空插头；压装；机构；设计中图分类号：TH138文献标志码：AThe Design of Pneumatic Press-fitting Mechanism for Aviation Plug(The High Railway Professional Technical School of Chang Zhou,Intelligent Manufacturing Department,Abstract:An aviation plug press fitting mechanism is designed,which is mainly composed of a pneumatic press ftting table,a positioningdevice and a positioning press fiting head.It can quickly press the aviation plug with the requirements of press fiting direction onto theworkpiece.The press fitting process can ensure that the aviation plug is not damaged and can be accurately pressed into place.The positioningand pressing head of the mechanism is designed with special structures such as positioning,orientation,and part retention,which solves thetechnical problems such as easy to be damaged,dfficult to locate,and difficult to orient when pressing the aviation plug,and the smoothassembly of the aviation plug is ensured.Key words:aviation plug;press fit;mechanism;design0引言航空插头广泛应用于各种电气线路中，起着连接或断开电路的作用。一种产品需要压装航空插头,航空插头装配部分外径尺寸为8 mm，插头头部有5 根探针,且有方向性特征结构，其结构示意图如图1所示。此处用到的是航空插头公头，属于复合材质零件，其头部为具有外螺纹的钢质材料,内衬为塑料绝缘材质，中间的5 根探针为表面镀金的铜质材料，航空插头的尾部有5 根电缆线。在插头压人一个端部带孔的钢质工件后，和钢质工件内部电路焊接。钢质工件的整体外形成长方体结构,其一侧的端部带有航空插头压装孔，侧面有矩形槽,用来安装电路板。航空插头的压装一方面用于将航空插头牢固的固定在钢质工件上，另一方面起到密封作用，防止外部水汽和污渍通过压装接合面进人钢质零件内部。收稿日期：2 0 2 3-0 3-14作者简介：杨海荣（197 9-）,女，江苏常州人，副教授,硕士，主要从事机械设计与制造的教学和研究工作。文章编号：10 0 8-0 8 13(2 0 2 4)0 1-0 0 6 3-0 3Changzhou 213011,China)航空插头端部有塑料材质，压装时不适合端面受力，其螺纹底部的法兰面承受力大，适合作为压接受力面。在压装前，需将航空插头尾部的电缆线先放人孔内,放人后航空插头即可定位在压装孔端面，但由于插头的结构较小，又受尾部电缆的影响，放置后容易出现倾斜,此时直接用压头压装接头非常容易损坏航空插头，因此我们发现，这里的航空插头的压装，其压装过程难定位、难定方向,并易受到损坏。因此需设计带有定位、定方向、零件保持等功能的压装头进行压装，才能确保航空插头的压装正常进行。图1结构示意图1压装机构设计1.1压机的设计航空插头压接时钢质工件竖直放置，需要一个自上而下的压接力，因此压机设计成立式。航空插头压63液压气动与密封/2 0 2 4年第1期装到钢质工件的端部孔内，其压合力不超过10 kN，因此选择了2 0 0 mm缸径的气动压机。钢质工件为系列产品，其不同型号高度有所不同，因此设计的压机行程需可调节,压机的气缸选择了可调节行程气缸，通过调节气缸的行程来调节气缸活塞杆压接到位位置，从而保证不同高度产品均可实现接头压接，且压接到位。1.2工件的定位与压装设计钢质工件在压装时需进行定位,在压机的底座上设计有工件定位板，用于定位工件。航空插头在压装时有方向性要求，其第五针应朝向压装孔靠近的边缘一侧，同时航空插头直接放置在工件上进行压装容易压不正，因此设计了特殊的定位压装头进行定位压装。先将航空插头安装到定位压装头上，然后再将定位压装头安装到工件端部进行压装。定位压装头上端为一平面，设计的上压头的底面亦为平面，在压装时实现垂直压装到位。1.3航空插头压装的操作过程压装航空插头的过程是先将钢质工件放置到气动压机底部的定位槽内，之后将航空插头的探针按照正确的方向插人定位压装头，将航空插头的电缆线插入工件上端孔内,并将定位压装头的定位面靠紧工件侧面放置到位，然后双手按下双动按钮启动气动压机，压机气缸的活塞杆带动上压头压紧定位压装头，将航空插头压入钢质工件，气缸活塞杆带动上压头上升，取下工件,取下定位压装头,压装完成,压装机构如图2 所示。234567一1.气动压机框架2.压装气缸3.上压头4.定位压装头5.航空插头6.钢质工件7.底部定位板图2 燕尾底座自动压紧机构2定位压装头设计2.1舟航空插头的定位与压装过程分析航空插头在压装前其尾部线缆已手工放人钢质工件孔内,此时航空插头在竖直方向已有定位，但在放置后会出现水平反向的倾斜，需设计水平方向扶正定位。另外，航空插头是先放人定位压装头，为保证航空插头64不发生掉落，需设计有防脱落定位。航空插头5 根探针相对于钢质工件有方向性，需设计有方向定位。定位压装头用于压装时安放到钢质工件端面，也需设计有位置定位和方向性定位。航空插头在压装过程会向下移动约3 mm,移动过程定位压装头会跟随向下移动，但需确保不压损钢质工件。航空插头在压接时的受力部位只能是法兰上台阶面,才能确保航空插头在压接过程不被损坏。2.2压装头设计定位压装头是航空插头压装的关键部件，其结构如图3 所示。定位压装头设计有3 个定位销，用来在安装航空插头后在钢质工件上表面放置定位，在压装前航空插头安装到定位压装头之后，航空插头的底部压装起始部分和三个定位销底面平齐，由于航空插头会压人钢质工件直到法兰端面，因此定位销上端设计有弹簧，在压装时定位销缩回，从而不妨碍定位压装头带动航空插头向下运动。1.紧定螺钉2.压缩弹簧3.定位销4.定位块紧定螺钉5.定位块6.波珠螺丝7.压头座8.航空插头图3 定位压装头航空插头的方向由定位块定位，定位块安装到压头座的螺纹孔内并调好方向,用紧定螺钉紧固,其结构如图4所示。定位块的中间设计有异形孔，异形孔的结构按照航空插头的探针位置和尺寸设计，确保探针可插人并不发生变形和过度摩擦。定位块定位部分的外部设计有V形定位外形，可令航空插头插入后定位。波珠螺丝用于卡住航空插头，令航空插头在安装到位后不发生掉落。压头座设计有凸台，用于航空插头安放到钢质工件上后进行旋转方向定位。同时压头座上设计有台阶孔，在航空插头插人压头座后，台阶孔的台阶面和航空插头的上端法兰面贴合，在压装时两个接触面受力，确保了航空插头的探针及其附近塑料结构不受外力而损坏。压头座作为主要的受力零件，其硬度要求很高，此处选用了Cr12材质并淬火处理，确保其长期使用性能。压头座的结构示意图如图5 所示。8Hydraulics Pneumatics&Seals/No.1.2024纵向气缸气控阀2延时换向阀0点动开关台阶孔一凸台图4定位块图5压头座3快换定位器设计设计的快换定位器如图6、图7 所示，由两部分组成，一部分为定位底座，一部分为快换块，定位底座固定在压装机的底板上,其内部开槽。快换块的外形和定位座的开槽配合，快换块的底部设计有凸台，可保证快换块定方向，从而起到防差错的作用。快换块中间开有方孔，用为定位钢质工件，方孔的设计满足两点要求，一为其长宽尺寸和不同钢质工件的外形尺寸相配合，二为方孔位置需考虑工件上方航空插头压装孔的中心和压机压头的轴心重合。同时为防止过快磨损，采用了Cr12材质并淬火处理。图6 定位座4?压装机气路设计压装机的动力元件为缸径2 0 0 mm的气缸，气缸的动作为向下运行，到位后保持，然后向上运动回到原位。此处采用了全气动控制，免除了压装机对气缸的电控部分，其控制更为简洁可靠。设计的气路图如图8所示。串联的两个气控按钮需要操作人员双手操作，保证操作安全性，两个气动按钮按下后，气控阀和延时换向阀相继动作完成一个压接过程。引用本文：杨海荣.航空插头气动压装机构设计J.液压气动与密封，2 0 2 4,44（1）：6 3-6 5.YANG Hairong.The Design of Pneumatic Press-fitting Mechanism for Aviation Plug J.Hydraulics Pneumatics&Seals,2024,44(1):63-65.65气控阀1图8 气路图5结论航空插头作为高精密电气元件在压装时尤其需要受到保护，在满足压装到位的情况下需确保其不受损坏。本设计中采用了特制的定位压装头，实现了航空插头的平整放置、定位、定方向、探针保护、特定部位受力等功能，很好的实现了航空插头的压装。设计的压装机构对需要受到保护、有压装方向等要求的零部件压装设计有很好的借鉴意义。参考文献1蒋金伟,蒋正炎.一种基于气压传动的机械手及电气控制系统研究J.液压气动与密封，2 0 19,3 9（5）：2 6-3 2.2 李秀珍，任克忍，郭军光。绞车滚筒高低速气控系统的设计优化J.液压气动与密封,2 0 19,3 9（1）：5 5-5 9.3王占辉.实用型气动旋转装夹工作台的设计J.液压气动与密封,2 0 2 0,40(1):5 6-5 8.4魏伟，张同兵.增压器壳体液压自动化夹具开发J.液压气动与密封,2 0 2 0,40(9)：7 1-7 3.5 杨孟涛，黎泽伦，杨永刚。一种组合式气动柔性机械手设图7 快换块计J.液压与气动,2 0 2 0(5）：5 2-5 5.6辜志强，岳思齐，胥军.悬挂式流水装配线自动化控制系统设计J.液压与气动,2 0 19,（1）：12 9-13 6.7张佳.基于PLC的实时数据采集系统J.电气传动，2018,48(2):68-71.8侯良超，宋志安，李慧.气动单轨吊驱动部设计研究J.液压与气动,2 0 18(7）：115-12 0.9张利平.液压气动技术速查手册M.第2 版.北京：化学工业出版社,2 0 16.10SM C（中国）有限公司.现代实用气动技术M.第3 版.北京：机械工业出版社,2 0 0 8.