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双沉孔圆角矩形连接夹板结构设计

项目分类:通用五金配件 发布时间:2022-02-05 ID:539073
  • 双沉孔圆角矩形连接夹板结构设计
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  在各类工装夹具、自动化输送线机架、小型设备模组的装配环节,这类带双沉孔的连接夹板是出镜率极高的结构件,很多一线装配钳工在搭建设备侧装支架、固定导向轴支座、拼接铝型材框架副梁的时候,都会优先选用这类结构的夹板做过渡连接件,它不需要额外加工复杂的配合面,只要对应安装基面的孔位打两个适配的螺纹底孔,就能完成快速装夹固定。

  从实际使用场景来看,这类夹板最常应用在设备的侧面走线架固定、传感器安装支架的转接、小型气动元件的侧装固定工位上,相比单孔的压片,双孔结构的夹板在锁紧后不会出现绕螺栓轴线转动的问题,抗扭转的稳定性要高出不少,尤其是在有持续小幅振动的设备工位,比如皮带线的侧边挡条固定、振动盘的外围护板安装场景,双孔锁紧的结构能避免长期运行后连接件松脱移位的问题。

  设计这类夹板的时候,首先要考虑的是安装边界的限制,很多设备的侧装位置预留的安装空间非常局促,尤其是在紧凑型的自动化模组内部,相邻的气动管路、走线槽之间的间隙往往只有几毫米,所以夹板的外形做了圆角矩形的处理,四个外角全部采用大圆弧过渡,一方面是避免锐边在装配的时候刮伤操作人员的手套或者划破设备表面的喷涂层,另一方面圆角结构也能让夹板在狭窄的安装空间内更容易调整对位,不会因为直角边卡到相邻的零部件。主体的厚度选择要匹配对应的螺栓锁紧强度,太薄的话锁紧时容易出现翘曲变形,导致贴合面出现缝隙,长期受力后会产生松动;太厚的话会额外占用安装空间,还会增加不必要的材料成本,实际设计中厚度一般匹配所用螺栓的公称直径,保证沉孔加工完成后,孔底到夹板背面的剩余壁厚能承受螺栓锁紧的预紧力,不会出现压溃变形。

  两个安装孔采用沉孔设计,是这类夹板最核心的功能结构,沉孔的锥度角度匹配通用内六角圆柱头螺栓的头部尺寸,锁紧之后螺栓头部完全沉入沉孔内部,不会突出夹板的表面,这样夹板的外侧就可以直接贴合其他零部件的安装面,不会因为螺栓头突出产生装配干涉,很多时候在需要多层夹板叠装或者夹板外侧需要贴装其他薄片零件的时候,这种沉头设计的优势就非常明显,不需要额外预留螺栓头的避让空间。两个孔的中心距设计要兼顾安装的容错性,孔位间距不能太小,否则两个螺栓的锁紧力作用点过于集中,夹板的压紧覆盖范围不足,容易出现边缘翘起的问题;孔位间距也不能过大,否则夹板的整体外形尺寸会超出狭窄安装空间的限制,实际设计中两个孔的中心距一般设置为夹板宽度方向尺寸的三分之二左右,保证夹板的上下两端都能被螺栓的锁紧力均匀压紧,和安装基面完全贴合。

  从加工工艺的角度来看,这类夹板的结构非常适合批量加工,外形可以通过激光切割或者铣削一次成型,沉孔可以采用锪钻一次加工完成,不需要复杂的多工序装夹,材料一般选用常用的45号钢或者6061铝合金,根据使用场景的受力需求选择,受力较大的工位选用钢材做发黑处理防锈,受力较小且需要轻量化的工位选用铝合金做阳极氧化处理,表面的平整精度只要满足普通铣削的平面度要求就可以,不需要过高的表面光洁度,就能保证和安装基面的贴合效果。

  在实际装配使用的时候,这类夹板不需要额外的定位销辅助定位,只要两个螺栓按照对角顺序逐步锁紧,就能保证夹板和安装基面完全贴合,锁紧后的夹板可以提供稳定的侧向压紧力,不管是用来固定管状的导向件,还是用来压紧片状的防护板,都能保持长期的连接稳定性,在设备后期维护的时候,拆卸也非常方便,只要松开两个螺栓就能取下夹板,不需要拆解周围的其他零部件,大幅降低了设备维护的拆装工作量。很多设计新手在做这类连接件的时候,容易忽略沉孔的深度设计,要么沉孔太浅导致螺栓头突出产生干涉,要么沉孔太深导致孔底壁厚不足,锁紧的时候出现夹板开裂的问题,还有的会把夹板的外角做成直角,不仅装配的时候容易刮伤零件,在狭窄空间对位的时候也非常不方便,这些细节都是在实际结构设计中需要反复结合装配场景调整的。

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