这类带中心凸台的多安装位支撑结构,在轻工自动化输送线的侧边定位模组、小型检测设备的传感器安装基座场景中应用十分广泛,日常做非标设备结构设计时,这类零件是连接底部安装基板与上方功能组件的核心过渡件,很多新手建模时容易忽略安装边界的干涉问题,实际落地加工时才发现装配偏差。
从结构功能来看,中心位置的带孔圆柱凸台是核心定位承载位,内孔可穿装导向轴或者定位销,用来承托上方的转动或者滑动功能件,凸台周边均匀布置的三角加强筋,是为了抵消上方组件传递下来的侧向倾覆力矩,避免凸台根部在长期交变载荷下出现应力断裂,很多人做这类筋板时会把筋板厚度做的过薄,实际装配后受侧向力时筋板根部容易出现应力集中开裂,常规工况下筋板厚度取底座壁厚的0.8-1倍是比较合理的取值范围。
底座部分采用的是不对称的异形布局,四个沉头安装孔分别布置在底座的四个角位,沉孔设计可以让内六角螺栓安装后头部不突出底座表面,避免和上方移动的组件发生刮碰,底座右侧延伸出的带槽凸台,是专门为旁侧的检测元件或者限位挡块预留的安装位,槽口的开口方向正对中心凸台的轴线方向,方便安装光电传感器或者行程开关时调整检测位置,不用额外再做转接支架,能减少整机的零件数量。
建模的时候要先理清各特征的父子关系,优先绘制底座的外形轮廓草图,拉伸生成底座基体后,再做中心凸台的拉伸,筋板特征要放在凸台和底座都完成之后再添加,避免后续修改底座尺寸时筋板特征出现重建错误。安装孔的位置尺寸要严格按照配套基板的孔位来标注,沉孔的深度要匹配所选螺栓的头部高度,保证螺栓拧紧后头部完全沉入沉孔内,不会突出底座底面影响安装平面度。
实际选型使用时要注意安装边界,底座的底面是全平面加工,安装时要保证和基板的贴合面平面度公差在0.05mm以内,避免安装后底座出现翘曲,导致中心凸台的内孔轴线出现偏斜,影响上方导向轴的滑动精度。中心凸台的内孔如果是用来穿装转动轴,要根据载荷情况选择是否加装铜套或者直线轴承,内孔的表面粗糙度要控制在Ra1.6以内,减少轴件转动时的磨损。右侧延伸凸台上的槽孔是长圆孔设计,安装检测元件时可以沿着槽长方向微调位置,适配不同的检测距离需求,不用重新打孔调整。
这类支撑件的材质常规选用6061铝合金做阳极氧化处理,重量轻且有足够的结构强度,适合在轻量化的自动化设备上使用,如果是在重载或者有切削液腐蚀的工况下,可以换成304不锈钢材质,只是整体重量会增加不少,要提前核算安装基板的承载能力。零件的所有棱边都要做C0.5的倒角处理,避免装配时划伤操作人员,也能减少应力集中的问题,中心凸台的顶面和内孔的交接处要做清角处理,方便轴件安装时能完全贴合到位,不会因为圆角干涉导致轴件装配不到位。
很多新手在做这类练习模型时,容易忽略实际装配的工艺问题,比如把安装孔的位置做的太靠近零件边缘,导致螺栓安装时扳手没有操作空间,或者筋板的位置和安装孔发生干涉,螺栓无法正常穿入,实际建模时要提前预留出螺栓的安装操作空间,孔边到零件侧壁的距离至少要大于螺栓直径的1.5倍,保证扳手能正常操作拧紧。另外底座右侧的开槽位置,槽的宽度要匹配常用的传感器安装螺母尺寸,槽的两端要做退刀处理,方便加工时铣刀能顺利进出,不用额外做电火花清根,降低加工成本。
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