拉脱力测试机工装挡板改造技术分析

王超 李俊晓

摘 要：拉脱力测试是稳定杆生产流程中很重要的一个环节，旨在测试稳定杆橡胶衬套有效粘接面积。该设备整体结构简单，主要由压力机、旋转油缸、不同型号的稳定杆模座以及工装挡板组成。鉴于该测试机工装挡板不足以满足日常生产要求，对该挡板进行改造设计。改造主要分为快速换型与安全性能优化两方面。

关键词：拉脱力工装;安全性;快速换型

稳定杆橡胶衬套拉脱力测试作为稳定杆换型过程中的样件检测工序，是质量管控的流程之一。该设备通过将稳定杆橡胶衬套拉脱得到衬套有效粘接面积等数据，由此判断是否释放该型号稳定杆该批次生产。因此，该工序在整个生产流程中有很大的作用。随着新产品的引入以及产品工艺的不断优化，该设备现有工装已不足以满足新产品产生的巨大拉脱力的冲击，日常损耗严重。再加上部分操作人员不规范使用造成的损耗，导致该设备工装挡板部位变形十分严重。该挡板限位作用极易失效，致使该设备容易失效。稳定杆在拉脱力作用下弹出，操作人员的安全得不到保障，且该挡板换型调试工序繁杂，操作十分耗时。考虑到员工安全以及成本节约等因素，公司决定对拉脱力测试机工装挡板进行改造，以期满足生产需求、缩短换型时间、优化安全性能、保障操作人员的人身安全。

1    拉脱力测试机基本结构及功能

1.1  拉脱力测试机的组成

公司使用的拉脱力测试机工作部分主要由液压缸驱动的压力模块[1]、稳定杆模座[2]、装有调节丝杠的旋转油缸[3]以及工装挡板模块[4]组成（见图1）。该设备以压力模块作为主要工作端，杆件置于对应型号的专用模座，杆件上方由安装在旋转油缸上的可调节丝杠手动调节压紧稳定杆，以防止稳定杆受力弹出，杆件的另一端接触工装挡板模块，起限位作用。

1.2  拉脱力测试机工作原理

稳定杆装夹完毕后，由压力模块对稳定杆橡胶衬套施加压力。另一侧由工装挡板模块提供对稳定杆杆身的限位弹力。压力与弹力相互作用，挤压稳定杆，形成将稳定杆橡胶衬套拉脱的拉脱力。另有感应器将测试数据传至可视化电子屏，给出稳定杆衬套的有效粘接面积。此数据将作为控制标准，质量将以此数据为标准对比控制卡判定是否做生产释放。

2    底板的快换改造设计

2.1  问题叙述

根据在现场对该设备操作流程的长期观察，发现该设备使用过程中对工装挡板模块调试的工序耗时长。由于调试时涉及滑动部分与底板螺纹连接的松紧，需将螺钉旋出，调整位置后再将螺钉旋入，重新固定。此过程需要耗费大量的时间。

2.2  初步讨论

参考快速换模的七大原则之四，从改善螺钉连接中螺钉的旋出旋进所需要的时间较长这一点出发，以达成只旋转一次即可拧紧或放松紧固的目的。结合设备现状，初步考虑改变滑动部分与底板的连接方式，缩短该工序换模时间，以达成快速换模的目标。

2.3  解决方案

经过与公司工程师的讨论，决定将工装模块底板上的螺纹孔改为T型导滑槽。使用标准T型螺母（置于T形导滑槽）与螺钉连接底板与滑动部分。由此只旋转一次螺钉即可放松紧固，移动滑动部分至需要位置（贴合稳定杆末端）后，再旋转一次拧紧，即可完成该工序的调节。T型导滑槽既可以保证滑动部分与底板的相对位置固定，又发挥一定的导向作用，以縮短调节时间。由于T型螺母是标准件，该处T型槽公差以T型螺母为基准，采用基轴制确定相应公差范围。该处选用孔用公差H7，即0～0.03。

3    滑动部分安全性优化改造设计

3.1  问题叙述

由于新产品的开发、产品工艺的不断优化以及设备使用次数的不断增加，该设备工装挡板模块滑动部分产生变形，导致设备工作时不稳定，因此，在设备工作时，发生过稳定杆从工装挡板模块滑脱、从工作区域弹出的事故，导致该设备前后观察窗皆被弹出的稳定杆击碎，存在很大的安全隐患。所以，需要对工装滑块模组滑动部分的安全防错性能作相应优化。

3.2  初步讨论

考虑到模组原有滑动部分尾端可接触面积小，要加大接触面积。在两侧没有加装防错措施时，考虑加装挡板。且加强筋设计不合理，两侧滑槽外侧金属过窄，在承受较大力后，已发生严重变形。以上情况，需要改善。因此，初步考虑重新设计滑块部分，以期设备可以适应生产。

3.3  解决方案

（1）在允许范围内（该设备有工作空间限制），加大滑块部分可接触稳定杆尾端的面积，以适应不同型号、尺寸的稳定杆，保证设备的兼容性以及可靠性。

（2）设计并加装4根加强筋，以提高滑动部分的刚度、提升抗弯曲性能，防止该部分变形失效，延长工装挡板模块的使用寿命。

（3）在滑动部分两侧设计加装挡板，用以预防稳定杆滑脱时的弹出事故，降低设备失效的可能性，保证操作人员安全。

（4）滑动部分与底板的连接在原本的四螺钉基础上，于主挡板另一侧增加两根螺钉，分担工作时该部分所受到的巨大拉脱力，提高设备的稳定性、安全性。

4    改造前后对比

改造前后对比如图2所示。

右图为基本实现构想的三维建模图。经过讨论，该设计基本可以达到预计要求。根据该模型分化出零件图，讨论尺寸公差后，外发进行机加工。

5    操作流程的规范

（1）放置稳定杆时，一定要严格按照质量控制卡的规定执行。杆件尾端与工装挡板模块的接触点尽量居中，使工装挡块模组所受扭矩减小，降低失效可能性，减少损耗。

（2）调节杆体限位时，需保证旋转油缸在模座上固定，且严格使用两丝杠压紧杆体。

（3）設备运行时，需要保证观察门紧闭。操作人员站立于安全范围内，当工作过程发生错误时，应立即拍即停按钮。确保自身安全。

6    改造后的提升

6.1  换模效率提升

据悉，改造前该工序调试需要先旋出4根固定螺钉，调整模块滑动部分至相应位置后，将螺钉旋入完成该调试工序。因此调试时间为S1=（40×8+20）s=340 s。改造后，即使需要旋动6根螺钉，但单根螺钉调试时间（旋进或旋出）由原来的40 s缩短至10 s以内。所以，改造后该工序需要的调试时间为S2=（10×6+20）s=80 s。

综上可以得出：仅工装挡板模块的调试工序，所需时间由原本的340 s缩短到现在的80 s，就此工序提升换模效率76.47%，达到了快速换模的预期效果。

6.2  调整滑块可与杆件尾端贴合

由于改造前模块的底板螺纹孔间隔固定，调节滑动部分时，主挡板图杆件尾端常不能贴合。设备工作时稳定杆与模座及压紧丝杠产生滑动后，才会接触到工装挡板模块，此间产生的滑动摩擦力便是浪费。且该处的摩擦会对模座以及丝杠连带旋转油缸造成一定的损耗，改造后主挡板与杆件尾端可以很容易做到贴合，使设备运作更合理。

6.3  设备安全性提高

由于在滑动模块两侧加装了防错挡板，即使设备工作时发生了杆件滑脱现象，杆件也会被束缚在两侧挡板内，不会发生杆件弹出工作范围的事故，保证了操作人员的安全。

7    结语

通过对现有拉脱力工装挡板的分析，结合生产给出的要求，对底板与滑动部分的连接方式以及滑动部分进行安全性能优化改造，最终解决了实际生产的问题。

[参考文献]

[1]廖树昌.基于快速换模及其意义的研究[J].装备制造技术，2012（11）：199-200.

[2]都云飞，张宗富.快速换模（SMED）在工程机械制造工厂的应用研究[J].建设机械技术与管理，2013（11）：104-106.

[3]王燕，王述洋，潘洪亮.谈机械制造业中的生产安全[J].林业劳动安全，2006（4）：29-32.

[4]成大先.机械设计手册[M].5版.北京：化学工业出版社，2008.

Technical analysis of tooling baffle modification of push off tester

Wang Chao， Li Junxiao

（Southeast University Chengxian College， Nanjing 210088， China）

Abstract：The push off test is an important part in the production process of stabilizer bar， which is designed to test effective adhesive area of the rubber bushing on the stabilizer bar. The whole structure of the equipment is simple， mainly composed of press machine， rotating cylinder， die holder of various types of stabilizer bar and tooling baffle. In view of the fact that the equipment baffle of the tester is not enough to meet the daily production requirements， the design of the baffle is reformed. It can be divided into two aspects： single minute exchange of die and safety performance optimization.

Key words：tooling of push off tester; safety; SMED