一種真空室箱體門的壓緊機構設計

真空系統 劉旸 河南工業職業技術學院

  借用氣缸的推拉力,設計了一種新型門壓緊機構,代替原來靠人工轉動的純機械式門壓緊機構。該機構結構簡單,操作方便,省事省力,且制造成本低,使用壽命長。在實際的應用過程中,生產效率提升明顯。

  近十多年來,隨著全球現代光電產業的迅猛發展,高端的光學真空鍍膜機在我國也迅速得到推廣應用和普及。真空鍍膜機在使用過程中,首先要把真空箱體的箱體門關上,同時要求靠外力把箱體門和箱體可靠的、緊緊地壓在一起,且不允許兩者之間有漏氣的現象,使之形成一個密封的容腔———真空室,這也是保證真空鍍膜機的真空泵開始對真空室抽真空工作的一個必要的前提條件。

  怎樣輕松地提供一個足夠大的外力,使箱體和箱體門緊緊地壓在一起,成為一個密封的真空室容腔,且沒有一絲縫隙,就是我們要解決的問題,壓緊機構的設計就由此而產生。

1、機械壓緊機構

  國內原來和現有的真空鍍膜機大都采用純機械式的壓緊機構,此類壓緊機構從結構上分,主要有兩種類型,一是簡單的機械壓緊機構,二是較復雜的機械壓緊機構。其中簡單的機械壓緊機構比較廣泛的運用在國產的箱式真空鍍膜機中,復雜的壓緊機構使用反而比較少。

1.1、簡單的機械壓緊機構

  簡單的機械壓緊機構(圖1),工作原理和復雜的壓緊機構類似,從結構上講,比較簡單,方便實施和制造,主要應用在原來和現有的國產真空鍍膜機上。該壓緊機構零件有10 個品種,數量共計10 個,且零件偏小;標準件、常用件有5 個品種,數量共12 個。

  對于比較小的箱體結構比較實用,箱體直徑尺寸一般在800 mm 以下,比如箱體真空室直徑尺寸是700 mm、630 mm 的等等。

  優點:結構簡單,制造方便,成本低廉。

  具體的操作過程。首先,由人工(操作人員)用力轉動手柄焊件1,凸輪7 靠手柄焊件帶動同步轉動,凸輪7 壓在滾輪8 上,凸輪7 在轉過一定角度后,通過固定在箱體門上的滾輪8,逐步把箱體門和箱體壓緊在一起,從而使箱體門和箱體組成的真空室達到密封狀態。這里,滾輪8 和銷9 僅僅是一種公差配合關系,滾輪8 和凸輪7 是點接觸的關系;所以凸輪轉動的摩擦力大,凸輪外球面磨損快。另外,所有壓緊的零件尺寸相對都比較小,并且手柄焊件轉動力矩也比較小,這都從客觀上造成轉動壓緊時費力。

  缺點:在把箱門和箱體壓到一起時,比較費力,當箱體門有小量變形時,壓緊更費力;并且僅限于較小箱體尺寸的壓緊使用;對應的壓緊零件凸輪磨損較快,使用壽命較短。

簡單的機械壓緊機構

1.手柄焊件; 2.定位銷; 3.壓板; 4.軸; 5.端蓋; 6.扭簧; 7.凸輪; 8.滾輪; 9.銷; 10.墊圈

圖1 簡單的機械壓緊機構

1.2、復雜的機械壓緊機構

  復雜的機械壓緊機構(圖2),相對于簡單的壓緊機構來說,在結構上比較復雜,制造加工周期長,生產成本也比較高。零件尺寸比較大,有14 個品種,數量共計14 個;標準件、常用件有18 個品種,數量共45 個。對于真空室箱體尺寸較小的和偏大的都比較實用。其中箱體尺寸偏大的,要么增加壓緊機構的數量,要么在壓緊機構結構不變的情況下,結構尺寸按比例放大,即可使用。

  優點是在使用此結構壓緊箱體門和箱體時,轉動平穩靈活,比較省力;即便箱體門有小量的變形,壓緊也比較省力,使用壽命相對較長。

  具體的操作過程類似簡單的機械壓緊機構。首先,由人工(操作人員)轉動圓手柄9,同步帶動壓緊盤8 轉動,壓緊盤8 緊壓軸承固定座1(固定在箱體門邊框上)上的軸承外圓周面,當壓緊盤被帶動轉過一定角度(角度有專門的限位裝置保證)后,箱體門和箱體就被緊壓在一起,從而達到密封狀態。相對于簡單的機械壓緊機構(圖1)來說,這里,軸承代替了滾輪;力臂加長了大約三分之一;轉動的力臂在保持原有的推力軸承的情況下,又增加了兩套深溝球軸承,并且三套軸承的內徑也由原來的12 mm 增加到20 mm。這樣不但保證了轉動的靈活、平穩、有力,而且轉動省力,效率提高,使用壽命變長。

  缺點:制造難度加大,生產加工周期變長,裝配制造成本大大增加,經濟性比較差,這也使其在國產真空鍍膜機上得不到廣泛應用。

復雜的機械壓緊機構

1.軸承固定座; 2.固定板; 3.軸承擋板Ⅰ; 4.軸承擋板Ⅱ; 5.擋銷軸;  6.扭簧; 7.橡膠擋柱; 8.壓緊盤;  9.圓手柄; 10.緊固螺母; 11.固定座; 12.軸承外擋圈; 13.軸承內擋圈; 14.轉軸

圖2 復雜的機械壓緊機構

2、氣動壓緊機構

  氣動壓緊機構是在前兩種壓緊機構使用過程的基礎上,綜合其使用的優缺點,設計制造的一種省事、省力、快捷的壓緊機構裝置。此結構有零件7 個品種,共計9 個;標準件、常用件有6 個品種,共計18 個。且零件尺寸偏小,制造加工方便,成本低廉。

  氣動壓緊機構原理如圖3,具體的工作過程如下。固定在真空室箱體上氣缸固定座1,通過固定在其上面的氣缸,推拉控制杠桿3,繞連接臂6 轉動,帶動杠桿3 上另一端的壓塊7,把箱體門牢固可靠地壓緊在箱體上,從而使之成為密封的真空室容腔。其中氣缸由手動閥門控制,不再用人力轉動手柄壓緊。

  此氣動壓緊機構可通用在各類大小箱體尺寸上,可通過增減變換氣動壓緊機構數量即可。如若箱體及箱體門的邊框厚度尺寸有變化,僅僅改變氣缸活塞桿和連接臂6 的尺寸即可,其它零件的尺寸不變。加工成本低廉,有很強的通用性。

  另此類光學真空鍍膜設備本身帶有氣源裝置,此機構所用氣源,不需用專門增加相應的氣源裝置。

氣動壓緊機構

1.氣缸固定座; 2.支承座; 3.杠桿; 4.銷軸Ⅰ; 5.銷軸Ⅱ; 6.連接臂; 7.壓墊

圖3 氣動壓緊機構

  綜上所述,此壓緊機構結構簡單、通用性強;使用壽命長;不用人力直接壓緊,生產效率高,壓緊可靠;零件品種數量少、體積小,制造加工周期短,制造成本低,有很強的經濟性和實用性。

3、結論

  通過對以上三種壓緊機構方法的使用分析對比,不難得出氣動壓緊機構的優越性;同時,也為在此類大中型真空鍍膜設備中對此機構的應用和推廣,提供了一個良好的方法、思路和途徑。此類氣動壓緊機構的設計制造,在節約加工制造成本,縮短加工周期,降低員工的勞動強度,提高生產效率,有良好的社會經濟效益等方面,都作出了有益的探索。

  同樣在現代化的工業生產中,只要有類似的需要夾緊的機床設備,都可以借鑒此種設計的思路和理念,既簡化了結構,降低加工難度,節約了成本,又耐用好使。

參考文獻

  [1] 達道安.真空設計手冊[M].北京:國防工業出版社,2006.

  [2] 楊叔子.機械加工工藝師手冊[M].北京:機械工業出版社,2006.

  [3] 吳宗澤.機械設計師[M].北京:機械工業出版社,2006.

  [4] 徐成海.真空工程技術[M].北京:化學工業出版社,2006.

  [5] 陳旭東.機床夾具設計[M].北京:清華大學出版社,2010.

  [6] 徐灝. 機械設計手冊[M]. 北京:機械工業出版社,2001.

  [7] 李壯云.液壓、氣動與液力工程手冊[M].北京:電子工業出版社,2008.

  [8] 徐福玲,陳堯明.液壓與氣壓傳動[M].北京:機械工業出版社,2007.