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如何将装配设计为自定位和自固定

2023-04-24 阅读 1495

在现实生活中的产品装配中,设计必须更加复杂。但这并不意味着我们不能创造出自然自我定位的设计,或者在更永久的装配过程中(如粘合和焊接)能够顺利地组合在一起进行自我固定的设计。那么,我们如何才能创造出能够更直观地装配的设计呢?任何设计中的两个关键原则是零件应该是自定位和自固定的。

 

钣金设计中的自定位

 

金属板产品(比如暖通空调管道,以及健身房的储物柜)往往是装配设计的绝佳例子,尤其是在考虑自定位零件时,这样可以减少装配错误。

 

最容易体现这一点的是基本金属板盒子的设计由于三个侧面通常由单件形成,盒子的末端可能很难与开口设计正确对齐。相反,在典型的盒子上,会有从主体上伸出的凸舌弯曲(用我们的说法是“制动”),将端板固定到位。无论最终组装是点焊、铆接还是螺纹连接,这些凸舌都能在操作过程中准确定位零件,从而消除了装配过程中额外固定装置或测量的必要性。这不仅使制造这些凸耳变得更容易,还提高了装配的准确性,消除了制造夹具所需的额外工具创建费用,并减少了装配时间。

 


 

焊接自夹具

 

同样,对于其他类型的焊接,创建自固定零件可以显著节省成本。例如,想象一下相当常见的情况,即两块钢板焊接在一起形成一个支架,其中一块钢板与另一块钢板成直角安装在板的中心——这对于所有类型的工业设计来说都是相当常见的场景。只有这两块,第一块板可以平放,但第二块板需要固定在x和y的正确位置,以及正确的角度。有没有更简单的方法?

 

当然有!这里最简单的解决方案是在第二个零件上创建一个小凸舌,该凸舌可以插入第一个零件上的槽中。这将使它同时位于x和y方向,然后直角磁铁可以固定第三个轴。

 


 

同样的想法也适用于更简单的组件,例如两块板沿其边缘以90度焊接在一起。尽管由于边缘的原因,一个方向(x或y)会自动定位,但您可以通过在边缘上再次设置一个凸片,并在另一个零件上设置相应的切口,从而进一步减少剩余的固定,从而定位x和y,同样只需在焊接过程中固定角度。

 


 

使用销和凸台进行自我定位

 

自我定位的好处不仅仅适用于焊接或钣金零件。机器装配中自定位零件的一种常见方法是使用定位销,然后可以将其严格用作定位特征,以在使用螺钉组装期间将零件固定在正确的位置,也可以单独用于压配合装配。请记住:如果销钉严格用于定位,则需要将配合孔稍微过大;如果定位销将用于压配合装配,那么孔将需要缩小尺寸以确保过盈。

 

虽然销钉很好,但重要的是在销钉的两端提供足够的倒角,这样零件就可以很容易地装配在一起。没有人喜欢在将零件压在一起之前必须完全对齐零件,倒角提供了对齐的允许公差,减少了组装所花费的时间。

 


 

同样,由于我们在机械加工零件设计方面的历史,销已经与注塑件完美融合。在塑料组件的两个零件之间,将销和相应的孔作为第一接触点,可以使其他特征平滑地配合,从而在零件拧在一起时产生更平滑的卡扣配合组件或自定位。

 

说到将零件拧在一起,只要设计有自由度,就一定要计划在使用螺钉的过程中使零件自行固定(将其固定在正确的位置)。一个简单的方法是在背面开一个孔,让螺钉凸台充当定位销,这样装配人员所需要做的就是将零件固定在底座上,四处移动直到孔和凸台就位,然后拧紧螺钉。

 


 

Poka-Yoke——“防错

 

除了节省时间和工具成本外,创建自固定设计的最大好处是能够为装配工人内置警告和量具。在设计中创建接点时,例如,通过使用不对称接点阵列,可以确保零件仅在物理上允许以正确的方向进行装配。对于焊接凸片,通过为不同的零件使用不同长度的凸片,装配人员直观地知道哪一个去了哪里。因此,在考虑装配时,不要只问自己,“这怎么会更容易?”,还要问自己,”我如何才能直观地正确装配,明显装配,或者错误装配是不可能的?“

 


 

注意:固定装置出错时

 

当然,就像任何概念一样,自定位和自固定装配的想法可能会走得太远。在设计夹具特征时,确保它们不会在设计中增加不必要的公差限制。

 

例如,在上面的例子中,使用电子外壳中的背面孔与螺钉凸台配合,确保设计允许足够的间隙,使孔始终适合具有正常制造变化的凸台。在凸舌与用于焊接固定的插槽配合的情况下,请在插槽上尽可能多地提供宽度和长度。自定位和自固定应使装配更容易,而不是由于公差过小而导致额外零件被拒收。



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