CN1042666C - 两个部件之间的精确装配结构 - Google Patents

Abstract

一种使两部件夹紧和松开的装配结构，其第一部件有一雌零件，第二部件有一雄 零件。雌零件有装有拉紧件的轴向孔，拉紧件的一端设计成卡口式接头的雌部分。拉紧件还有一其内插装一根有两个轴颈的轴的横向通道，两轴颈处在第一部件的两横向孔内。两轴颈之间有一凸轮，它处于拉紧件的通道内。第二部件的雄零件有一个设计成卡口式接头的雄部分的端部，和一个与孔直径相匹配的轴颈，雄部分与拉紧件的雌部分一起将两部件轴向紧固，轴上设有用于将轴扳转以便通过凸轮作用在横向通道的壁上。

Description

两个部件之间的精确装配结构

本发明涉及两个部件之间的一种精确装配结构，其第一个部件有一雌的零件，而第二部件有一雄的零件，这种装配有很大的紧固力和快速拆装性。

本发明一般涉及精密机械结构，然而，也可应用于许多其他场合，例如在需要用夹紧和松开的方法便捷地将一构件牢固而暂时地固定于一支承件的场合。还可用于达到高的紧固精度(两部件的对中)、能够抵抗各方向的负载的紧固力、快速拆装性以及可以以最低可能的成本生产的结构。

现已存在一些能在一定程度上满足上述要求的紧固装置。但这些装置往往在所要求的状态的这一或那一方面有缺陷，并且主要是由于结构复杂而成本相对较高。此外，这些结构还常常不能应用于小型部件，例如拿总体外形为圆形的部件来说，希望能够装配直径在为15mm这一数量级的部件。

为达到两部件的紧固装配，已知的方法是采用偏心结构或凸轮。然而，在这类情况中将产生两个互相矛盾的问题，即，如果为了使被装配的两部件间有相对较大的轴向移动而将偏心率取得较大，则夹紧力就不是很大且可能会降低精密机械结构的装配质量，而相反地，如果偏心率较小，则将能达到较大的夹紧力，但在这种情况中被装配件之间的可能移动量将非常小，而且两部件的定位，特别是雄部件在雌部件内的定位不可能同时满足为具有能承受各种类型的载荷的较大刚性而必不可少的所有要求。

此外，在欲达到能在两部件间传递强劲的扭转载荷的装配时，必须设置能传递这类载荷的结构要素。唯一的办法是用绕一旋转轴线设置的雄的结构要素和与之相配合作用的雌的结构要素。在这种情况中，为了获得一方面能够轴向地固定住两个部件另一方面又能传递扭转载荷的装配，必须使两个被装配的部件之间有一相对明显的轴向移动量。能够快速且精确进行这种装配和拆开也是非常有用的，而且，更重要的是，所有这些功能都应完善地达到，即使被装配部件的体积相当小，也应如此。

英国专利GB2187820A揭示了一种可快速拆装的连接组件，它包括一第一部件和一第二部件，并具有用来传递扭矩的内啮合凸爪，第一部件支承一可倾斜运动的保持件，所述保持件呈一套筒的形式，设置在其端部，并具有周向隔开、径向延伸的齿，这些齿可以从设置在第二部件内的两互补齿之间经过。保持件随后可以藉助一蜗轮传动件而在第一部件内作倾斜运动，以将两部件轴向拉在一起，从而可以提供一可靠的连接作用。但是，这种依靠保持件的倾斜轴向运动来实现的夹紧和释放是比较复杂的。

本发明的目的是提出一种能减轻已有技术之缺陷、能更有效地实现快速拆装、结构更简单的装配结构。

本发明的装配是这样一种装配结构，其中的雌零件包括一内部装有一拉紧件的轴向孔，拉紧件的两端之一是开口的，且设计成构成一卡口式接头的雌的部分，雌零件还包括一其内供插装一根轴的横向通道，该轴上有两个轴颈和一个位于两轴颈之间的凸轮，两个轴颈处于该第一部件的两个横向孔内，凸轮处于拉紧件的横向通道的内部，凸轮的横截面有至少两个相对的壁部，其间的距离小于拉紧件的横向通道的两轴向相对的壁面间的距离，其中，第二部件的雄的零件包括一设计成构成一卡口式接头的雄的部分的端部，它与接紧件的雌部分相互作用而轴向地紧固两个部件，第二部件的雄零件还有一直径与第一部件的雌零件的轴向孔的直径相匹配的轴颈，其中，所述轴上设有可将其扳转的结构，以便扳转轴时通过凸轮作用在拉紧件的横向通道的壁上将两个部件夹紧或松开。

本发明的优点如下：

首先，由于采用一卡口式接头，可以很容易地达到两个部件的轴向紧固。其次，采用能在雌部件的孔内移动的拉紧件和作用在拉紧件的横向通道的壁面上的凸轮，它们的形状和尺寸又能使两被装配部件之间有一轴向间隙，这有助于装配和拆开的快速性。确实，在凸轮和拉紧件处于停止时，足以使卡口式接头的雄部分接合入对应的雌部分，并且转动一下以保证两被装配部件相互轴向支持住，这一转动最好为转过90°，随后作用在横向插入的轴上，使拉紧件向夹紧方向移动，也就是说，使雌部件和雄部件达到紧密接触。

根据一较佳实施例，为将拉紧件推向停止位置，采用一同动装置，特别是一弹簧作用在拉紧件上，这使得可在松开两部件的过程中拉紧件有向孔外移动的最大移动量，从而将两部件拆离。

在这种装配结构还必须传递扭转载荷时，以及在绕转动轴线设置的雄零件的雄结构要素必须与雌零件的雌结构要素相结合时，两部件间的轴向移动量极其重要。实际上，为了使这样一种装配结构能工作，必须使两被装配部件的承载表面之间的距离足够大，以使能传递扭转载荷的雄零件在两部件进入卡口式连接的转动过程中不会碰到雌零件的表面。所以，按照本发明的一实施例，这一要求是靠用一弹簧来推拉紧件作轴向移动而达到。这样，在为达到卡口式连接而转动时，能传递扭转载荷的各雄结构要素和各雌结构要素同时进入互相面对面，并且通过转动横向轴而由凸轮产生的对拉紧件的作用力抵抗弹簧的力使两部件相互靠近进而将其夹紧。

根据另一实施例，为了在这种装配结构中实现快速简便的对中，尽管配合间隙无限小，在卡口连接过程中，雄零件和雌零件是借助于设在卡口式接头的雄部分上的柱头和设置在卡口式接头的雌部分上且在拉紧件的轴线上的孔预先引导。该孔也用于使凸轮轴所在的横向通道壁得到润滑。

为了能做到仅向一个方向作用就能达到这种装配结构的夹紧和松开，令凸轮型面有一种横向不对称的结构。并且作成为在停止位置上时，凸轮型面上的一个平面部分与位于装配侧的相对侧的横向壳体壁相接触，与凸轮的承载面的其余部分相比，这一平面部分至转动轴线的距离和至横向轴线的距离较小，紧随平面部分之后是一段斜率迅速增大的第一弧形段，在卡口式接头的雄部分接合入雌部分之后，以及在将能传递扭转载荷的雄雌两部分对齐之后，这一第一弧形段能使部件迅速地相互接近，其后是一个斜率缓慢均匀变化的弧形段，其用于使两部件之间有一很大的夹紧力，接着是一个以转动轴线为圆心的短圆弧段以及一斜率急剧减小的终止于上述平面部分的弧形段，它允许这种装配保持在静止打开状态。最后的斜率迅速变化的弧形段和短圆弧形的那一段能防止这种装配结构在转错方向时卡住。事实上，总是希望，在将横轴向一给定方向扳转时达到夹紧状态。而且，为此在第二部件上标出了一指明这一方向的箭头。尽管如此，如果有人试图向错误的方向扳转来达到夹紧，非常陡的那一段弧形斜坡会防止这一系统卡死。

因此，本发明的装置能以其最完美的型式快速且精确地将两部件装配到一起，并具有很大的夹紧力，这是由于它借助于一个具有不对称的型面和至少两个相对部分的凸轮，该两部分的间距小于拉紧件的横向通道的两壁之间的轴向距离，这样使拉紧件在凸轮的所述两部分取向适当时能有一轴向移动量，同时还借助于一始终将拉紧件向外推而使其与凸轮接触的弹簧。

下面结合附图更详细地描述本发明。

图1示出了一装有雌零件的部件的轴向剖视图。

图2是上述部件的侧视图。

图3是一装有雄零件的部件的侧视图。

图4是图3之部件的侧视图。

图5是两部件部分接合情况下的侧视且部分剖视图。

图6是两部件处于装配状态时装有雌零件的部件的轴向剖视图。

图7是一用于实现夹紧和松开的横向轴的侧视图。

图8是插在拉紧件的横向通道内的凸轮的型面的放大示意图。

现参看图1至图3，对两个被装配部件进行描述。

装有一雌零件的部件1包括一可以具有任何所需形状的本体2，但是为了简单且不构成限定性，我们选择一种外径为的圆柱形本体2。本体2有一其内装有一拉紧件4的高精度孔3，拉紧件4具有一横截面为角部倒圆的矩形的横向通道5，在本体的将雄部件连接的那一端，设有一雌的卡口式接头6，卡口由长方形孔6a和其里面的圆柱形孔6b组成，孔6b的直径至少等于孔6a的长度。本体2设有两个直径不同的横向孔7和8，在该两孔内装有一根具有两段轴颈10和11的轴9(图7)，其两轴颈的尺寸与本体2内的两通孔7和8相对应。一凸轮12形成的偏心部分处在拉紧件4的通道5内。轴9一方面由一固定螺钉13另一方面由轴肩14轴向地固定在本体2内。直径较大的那段轴颈也设有一孔15，而且最好为六角形的，以便用一形状和尺寸都相匹配的雄部件来扳转轴9。最后，一弹簧16装在孔3的直径较小的延伸部分内并作用在位于孔3内拉紧件4的端面上，以便总是将拉紧件向孔外推，换言之，是为了将横向通道5的对应端面推靠到轴9的凸轮12上。螺钉17可用来调整弹簧的推力。本体2还设有至少两个其内将接纳雄部件的两相对应凸部的槽口18，以便传递扭转载荷。本体2还有两个贯穿它的通孔20，当装配起来时，这两个通孔与另一部件上的两个通孔相对准，以构成流体的通路。

另一部件21具有一本体22，在此也同样为了简单但又不构成任何限定性，将其取为圆柱形的，且其外径也为。本体22有一直径略小于孔3的直径的轴颈23且其稍经倒角，以便有助于装配时的对中。轴颈23在其心部设有一雄的卡口式接头24，该接头由圆柱形凸台24a和由其向外伸的角部倒圆的矩形部分24b组成，倒圆矩形部分24b的尺寸与拉紧件4内的长方形孔6a相对应。为了便于将雄零件24放入卡口式接头的雌零件6内时的预先对中，雄零件的前部设有一对中柱头25，用以与孔6b内侧的孔26相配合而起引导作用，同时使拉紧件4的横向通道5的内部得到润滑。雄部件还设有两个呈键27形式的由螺钉固定于外壳29上的榫头，榫头的一部分延伸超出外壳29，以便在部件1和部件21装配起来时与雌部件的槽口18相配合。本体22还设有与本体2内的通孔20相对应的用以构成流体通道的孔30。键27相对于雄零件24、24b部分的设置是这样的，即，在雄部件与雌部件接合起来且在最好旋转90°后卡口式接头紧固时，所述键27面对部件1上的槽口18(图5)。

接下来，用一适当工具沿箭头34的方向扳转轴9，使标在轴9端面上的对准标记33位于标记31和32之间，这样，就将两部件1和21如图6所示那样在轴向和周向夹紧了。轴向夹紧是依靠凸轮12作用在拉紧件4的横向通道壁5a上，将拉紧件4推压向弹簧16，同时借助于卡口式接头将部件21拉靠到部件1上而达到。这样，两个部件就由卡口式接头轴向地保持在一起，而扭转载荷是由键27来传递。

这种装配结构中的一个重量要部分是凸轮12，图8中给出了其从轴9的轴向观察的型面。这里所示的位于通道5内的凸轮有一平面部分P，当凸轮与通道5的壁5a相接触时，平面部分P对应于两部件的松开位置。图8中的箭头F示出了为达到卡紧，应将轴9转动的方向。

如图8所示的凸轮型面上，在与紧固方向相反的方向，在平面部分P后，有一斜率急剧增大的第一弧形段S1，它能使两部件1、21互相快速接近，并且尤其对应于在前面各有关图所示的两部件的情况中使键27接合入槽口18内，随后是斜率缓慢均匀变化的弧形段X，它使得能达到强劲且有效的卡紧。实际上，卡紧必须是在弧形段X所包含的弧形段Y内达到。然而，考虑到制造公差以及各种材料的弹性，设想卡紧必须是在弧形段X内达到。

紧随弧形段X后的是一较短的弧形段S2，它是圆心在转动轴线A上的一段圆弧并且作为凸轮的整个型面的基准和控制部分，紧随圆弧段S2的是弧形段S3，它具有一很陡峭斜坡，用以防止卡紧系统由于凸轮轴转错方向而卡住。

还值得强调的是，除了这一凸轮的形状外，通道5的尺寸对这种装配结构的正确进行也起着很重要的作用。因此，通道5的尺寸必须允许凸轮能相对于通道侧壁正确转动，因此，通道的尺寸应大于凸轮的最大尺寸。凸轮还有一个在平面部分P和弧形段X之间的尺寸，该尺寸比通道的轴向两相对壁之间的距离小得多，以便在末装配位置上平面部分P与壁5a相接触时，凸轮上的弧形段X与拉紧件的另一壁之间有足够的轴向间隙。应该注意的是，在松开过程中，在弹簧力不足以使两部件分开时，凸轮12也能沿拆开两部件的方向推动拉紧件4。这样装成的装配件长期地放置在不利的环境中很可能发生“咬死”现象。

Claims (6)

1．两个部件(1,21)之间的一种精确装配结构，第一部件(1)有一雌零件，第二部件(21)有一雄零件，所述雌零件包括一装有一拉紧件(4)的轴向孔(3)，拉紧件的两端中之一端有雌卡口式接头(6)，所述第二部件(21)的雄零件包括雄卡口式接头(24)，所述雄卡口式接头与拉紧件的雌卡口式接头相互作用即实现两部件(1,21)的轴向紧固，所述装配结构还具有一扳转结构，其特征在于，所述雌卡口式接头(6)的卡口由长方形孔(6a)和其里面的圆柱形孔(6b)组成，孔(6b)的直径至少等于孔(6a)的长度，雌零件还包括一横向通道(5)，一根有两个轴颈(10,11)和一位于两轴颈之间的凸轮(12)的轴插装在通道(5)内，两个轴颈(10,11)处在部件(1)的两横向孔(7,8)内，凸轮(12)处于拉紧件(4)的通道(5)内，凸轮的横截向有至少两个相对的壁部(p、x)，其间的距离小于拉紧件(4)的横向通道(5)的两轴向相对壁面之间的距离，其中，所述雄卡口式接头(24)由圆柱形凸台(24a)和由其向外伸的角部倒圆的矩形部分(24b)组成，倒圆矩形部分(24b)的尺寸与拉紧件(4)内的长方形孔(6a)相对应，所述第二部件(21)还包括一直径与孔(3)的直径相匹配的轴颈(23)，其中，所述轴设有用于扳转的结构(15)，通过这一扳转结构(15)转动轴(9)即可通过凸轮(12)作用在拉紧件(4)的横向通道(5)的壁上实现两部件(1,21)的夹紧和松开。

2．如权利要求1所述的装配结构，其特征在于，所述雄零件在其侧面上包括用来与设置在雌零件的侧面的对应匹配槽口(18)相作用的键(27)，用以在装配起来的两部件(1,21)之间传递扭转载荷。

3．如权利要求1或2所述的装配结构，其特征在于，所述雄零件设有与拉紧件(4)内的孔(26)相配用的预导柱头(25)，用以在第二部件(21)的轴颈配合(23)伸入第一部件的孔(3)之前使两部件(1,21)对中。

4．如权利要求3所述的装配结构，其特征在于，所述轴(9)的凸轮(12)具有一种相对轴线平面不对称的型面以便实现只向一个方向转动轴(9)才能达到夹紧，凸轮(12)的所述型面具有一用于支承在拉紧件(4)的通道(5)的壁上的表面，这一表面有一个斜率迅速增大的弧形段(S1)，其用于使两部件(1,21)在卡口式接头的雄部分(24)接合入对应的雌部分(6)之后相互快速接近，接下来是斜率缓慢均匀变化的弧形段(x)，其用于使两部件(1,21)之间有一很大的夹紧力，再接下来是一个以转动轴线(A)为圆心的一段圆弧段(S2)和一个斜率急剧下降并终止于平面部分(p)的弧形段(S3)，其可使这种装配结构保持于静止打开状态。

5．如权利要求4所述的装配结构，其特征在于拉紧件(4)承受一将它推向第二部件而将它推靠到凸轮(12)上的轴向返回力。

6．如权利要求5所述的装配结构，其特征在于所述返回力由装在第一部件的孔(3)底部的一孔座内的弹簧(16)产生。

Images