一種真空室箱體門(mén)的壓緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2013-09-20 劉旸河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

　　借用氣缸的推拉力，設(shè)計(jì)了一種新型門(mén)壓緊機(jī)構(gòu)，代替原來(lái)靠人工轉(zhuǎn)動(dòng)的純機(jī)械式門(mén)壓緊機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，省事省力，且制造成本低，使用壽命長(zhǎng)。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，生產(chǎn)效率提升明顯。

　　近十多年來(lái)，隨著全球現(xiàn)代光電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，高端的光學(xué)真空鍍膜機(jī)在我國(guó)也迅速得到推廣應(yīng)用和普及。真空鍍膜機(jī)在使用過(guò)程中，首先要把真空箱體的箱體門(mén)關(guān)上，同時(shí)要求靠外力把箱體門(mén)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(xiàn)象，使之形成一個(gè)密封的容腔———真空室，這也是保證真空鍍膜機(jī)的真空泵開(kāi)始對(duì)真空室抽真空工作的一個(gè)必要的前提條件。

　　怎樣輕松地提供一個(gè)足夠大的外力，使箱體和箱體門(mén)緊緊地壓在一起，成為一個(gè)密封的真空室容腔，且沒(méi)有一絲縫隙，就是我們要解決的問(wèn)題，壓緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)就由此而產(chǎn)生。

1、機(jī)械壓緊機(jī)構(gòu)

　　國(guó)內(nèi)原來(lái)和現(xiàn)有的真空鍍膜機(jī)大都采用純機(jī)械式的壓緊機(jī)構(gòu)，此類壓緊機(jī)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上分，主要有兩種類型，一是簡(jiǎn)單的機(jī)械壓緊機(jī)構(gòu)，二是較復(fù)雜的機(jī)械壓緊機(jī)構(gòu)。其中簡(jiǎn)單的機(jī)械壓緊機(jī)構(gòu)比較廣泛的運(yùn)用在國(guó)產(chǎn)的箱式真空鍍膜機(jī)中，復(fù)雜的壓緊機(jī)構(gòu)使用反而比較少。

1.1、簡(jiǎn)單的機(jī)械壓緊機(jī)構(gòu)

　　簡(jiǎn)單的機(jī)械壓緊機(jī)構(gòu)(圖1)，工作原理和復(fù)雜的壓緊機(jī)構(gòu)類似，從結(jié)構(gòu)上講，比較簡(jiǎn)單，方便實(shí)施和制造，主要應(yīng)用在原來(lái)和現(xiàn)有的國(guó)產(chǎn)真空鍍膜機(jī)上。該壓緊機(jī)構(gòu)零件有10 個(gè)品種，數(shù)量共計(jì)10 個(gè)，且零件偏��；標(biāo)準(zhǔn)件、常用件有5 個(gè)品種，數(shù)量共12 個(gè)。

　　對(duì)于比較小的箱體結(jié)構(gòu)比較實(shí)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(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本低廉。

　　具體的操作過(guò)程。首先，由人工(操作人員)用力轉(zhuǎn)動(dòng)手柄焊件1，凸輪7 靠手柄焊件帶動(dòng)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪7 壓在滾輪8 上，凸輪7 在轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后，通過(guò)固定在箱體門(mén)上的滾輪8，逐步把箱體門(mén)和箱體壓緊在一起，從而使箱體門(mén)和箱體組成的真空室達(dá)到密封狀態(tài)。這里，滾輪8 和銷9 僅僅是一種公差配合關(guān)系，滾輪8 和凸輪7 是點(diǎn)接觸的關(guān)系；所以凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)都比較小，并且手柄焊件轉(zhuǎn)動(dòng)力矩也比較小，這都從客觀上造成轉(zhuǎn)動(dòng)壓緊時(shí)費(fèi)力。

　　缺點(diǎn)：在把箱門(mén)和箱體壓到一起時(shí)，比較費(fèi)力，當(dāng)箱體門(mén)有小量變形時(shí)，壓緊更費(fèi)力；并且僅限于較小箱體尺寸的壓緊使用；對(duì)應(yīng)的壓緊零件凸輪磨損較快，使用壽命較短。

簡(jiǎn)單的機(jī)械壓緊機(jī)構(gòu)

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(jiǎn)單的機(jī)械壓緊機(jī)構(gòu)

1.2、復(fù)雜的機(jī)械壓緊機(jī)構(gòu)

　　復(fù)雜的機(jī)械壓緊機(jī)構(gòu)(圖2)，相對(duì)于簡(jiǎn)單的壓緊機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，在結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜，制造加工周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本也比較高。零件尺寸比較大，有14 個(gè)品種，數(shù)量共計(jì)14 個(gè)；標(biāo)準(zhǔn)件、常用件有18 個(gè)品種，數(shù)量共45 個(gè)。對(duì)于真空室箱體尺寸較小的和偏大的都比較實(shí)用。其中箱體尺寸偏大的，要么增加壓緊機(jī)構(gòu)的數(shù)量，要么在壓緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不變的情況下，結(jié)構(gòu)尺寸按比例放大，即可使用。

　　優(yōu)點(diǎn)是在使用此結(jié)構(gòu)壓緊箱體門(mén)和箱體時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)靈活，比較省力；即便箱體門(mén)有小量的變形，壓緊也比較省力，使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)。

　　具體的操作過(guò)程類似簡(jiǎn)單的機(jī)械壓緊機(jī)構(gòu)。首先，由人工(操作人員)轉(zhuǎn)動(dòng)圓手柄9，同步帶動(dòng)壓緊盤(pán)8 轉(zhuǎn)動(dòng)，壓緊盤(pán)8 緊壓軸承固定座1(固定在箱體門(mén)邊框上)上的軸承外圓周面，當(dāng)壓緊盤(pán)被帶動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度(角度有專門(mén)的限位裝置保證)后，箱體門(mén)和箱體就被緊壓在一起，從而達(dá)到密封狀態(tài)。相對(duì)于簡(jiǎn)單的機(jī)械壓緊機(jī)構(gòu)(圖1)來(lái)說(shuō)，這里，軸承代替了滾輪；力臂加長(zhǎng)了大約三分之一；轉(zhuǎn)動(dòng)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(nèi)徑也由原來(lái)的12 mm 增加到20 mm。這樣不但保證了轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活、平穩(wěn)、有力，而且轉(zhuǎn)動(dòng)省力，效率提高，使用壽命變長(zhǎng)。

　　缺點(diǎn)：制造難度加大，生產(chǎn)加工周期變長(zhǎng)，裝配制造成本大大增加，經(jīng)濟(jì)性比較差，這也使其在國(guó)產(chǎn)真空鍍膜機(jī)上得不到廣泛應(yīng)用。

復(fù)雜的機(jī)械壓緊機(jī)構(gòu)

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(pán)；　9.圓手柄；　10.緊固螺母；　11.固定座；　12.軸承外擋圈；　13.軸承內(nèi)擋圈；　14.轉(zhuǎn)軸

圖2 復(fù)雜的機(jī)械壓緊機(jī)構(gòu)

2、氣動(dòng)壓緊機(jī)構(gòu)

　　氣動(dòng)壓緊機(jī)構(gòu)是在前兩種壓緊機(jī)構(gòu)使用過(guò)程的基礎(chǔ)上，綜合其使用的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)制造的一種省事、省力、快捷的壓緊機(jī)構(gòu)裝置。此結(jié)構(gòu)有零件7 個(gè)品種，共計(jì)9 個(gè)；標(biāo)準(zhǔn)件、常用件有6 個(gè)品種，共計(jì)18 個(gè)。且零件尺寸偏小，制造加工方便，成本低廉。

　　氣動(dòng)壓緊機(jī)構(gòu)原理如圖3，具體的工作過(guò)程如下。固定在真空室箱體上氣缸固定座1，通過(guò)固定在其上面的氣缸，推拉控制杠桿3，繞連接臂6 轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)杠桿3 上另一端的壓塊7，把箱體門(mén)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(dòng)閥門(mén)控制，不再用人力轉(zhuǎn)動(dòng)手柄壓緊。

　　此氣動(dòng)壓緊機(jī)構(gòu)可通用在各類大小箱體尺寸上，可通過(guò)增減變換氣動(dòng)壓緊機(jī)構(gòu)數(shù)量即可。如若箱體及箱體門(mén)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(qiáng)的通用性。

　　另此類光學(xué)真空鍍膜設(shè)備本身帶有氣源裝置，此機(jī)構(gòu)所用氣源，不需用專門(mén)增加相應(yīng)的氣源裝置。

氣動(dòng)壓緊機(jī)構(gòu)

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(dòng)壓緊機(jī)構(gòu)

　　綜上所述，此壓緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)；使用壽命長(zhǎng)；不用人力直接壓緊，生產(chǎn)效率高，壓緊可靠；零件品種數(shù)量少、體積小，制造加工周期短，制造成本低，有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。

3、結(jié)論

　　通過(guò)對(duì)以上三種壓緊機(jī)構(gòu)方法的使用分析對(duì)比，不難得出氣動(dòng)壓緊機(jī)構(gòu)的優(yōu)越性；同時(shí)，也為在此類大中型真空鍍膜設(shè)備中對(duì)此機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和推廣，提供了一個(gè)良好的方法、思路和途徑。此類氣動(dòng)壓緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造，在節(jié)約加工制造成本，縮短加工周期，降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益等方面，都作出了有益的探索。

　　同樣在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，只要有類似的需要夾緊的機(jī)床設(shè)備，都可以借鑒此種設(shè)計(jì)的思路和理念，既簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低加工難度，節(jié)約了成本，又耐用好使。