三爪卡盘在测试仪器组装定位中的应用

陶红

（大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司，黑龙江 大庆 163000）

油田测试技术能为油田开发提供参考数据，是油田动态监测的重要手段。测试仪器是油田测试技术的核心组成部分，测试仪器的可靠性会影响测试资料录取的准确率，因此减少测试仪器在组装维修程中的损伤是测试资料录取质量的关键保障。

大庆油田测试技术服务分公司（以下简称分公司）下属的研发制造中心负责分公司的测试仪器研发和制造工作。目前该中心测试仪器组装过程中大部分的装配和拆卸工作都是在台钳上完成的，台钳在固定工件时存在工件变形和粘扣问题。通过分析发现原因在于：第一，台钳钳口夹紧力太大，固定工件的同时可能会夹伤工件表面或者导致工件变形，致使仪器可靠度降低，成本增加；第二，台钳在固定工件时无轴向定心，通过螺纹扣连接零部件时由于旋转时不同轴，容易产生粘扣现象。据统计2015～2017年研发制造中心平均每年仪器制造数量为240支，平均每支仪器有5处是通过螺纹连接的，工件1200件，需要的螺纹连接工序达1200次，使用台钳时平均年度工件损伤报废60件，粘扣现象频繁发生，平均年度发生粘扣现象100次，处理一次粘扣工件的费用在2000元左右，年度平均费用为20万元，这还不包括因工件受损严重不能使用报废，重新加工每支近万元的费用。因此在测试仪器的装配和拆卸过程中，需要一种可夹紧固定仪器，并可以定向旋转的固定工具。为了解决这些问题，采用了三爪卡盘做为新的固定工具。

1 三爪卡盘的结构原理

三爪卡盘全称为三爪自定心卡盘，其发明应用给机械零件的制造装夹带来前所未有的便捷和高效，因此在生产过程中得到广泛应用，我们结合油田测试仪器组装的工艺性特点，扩大了它的使用范围，更好地保证了测试仪器的可靠性。三爪卡盘具有夹紧力大，自锁性能好，夹持稳定可靠的特点，其夹持工件的便捷和高效，源于卡盘上三爪联动和自定心的功能。三爪卡盘由一个大锥齿轮，三个小锥齿轮，三个卡爪组成。三个小锥齿轮和大锥齿轮咬合，大锥齿轮的背面有平面螺纹结构，三个卡爪等分安装在平面螺纹上，当用伏打扳手通过四方孔旋转小锥齿轮时，大椎齿轮便转动，它背面的平面螺纹同时带动三个卡爪向中心靠近或退出，因为平面矩形螺纹的螺距相等，所以三爪运动距离相等，有自动定心的作用。在三个卡爪上换上三个反爪，可以用来安装直径较大的工件。

2 实际应用效果分析

2018年上半年，分公司研发制造中心使用三爪卡盘装配测试仪器200支，工件1000个，螺纹连接工序达到1000次，工件损伤报废4件，粘扣现象发生8次，工件损伤报废率从5%降到0.4%，粘扣发生率从8.3%降到0.8%。装配同样一支仪器在不发生粘扣情况下用三爪卡盘比台钳要提高约20%效率，按照2015～2017统计的包含平均年度发生总粘扣处理时间算出的平均每支仪器装配时间从20小时/支降到2018上半年的10小时/支，平均每支仪器装配效率提高了一倍，平均年度减少损耗至少20万元。如图1所示。

图1

3 结语

将三爪卡盘应用到测试仪器的组装和维修中，首先避免了台钳钳口夹紧力大造成的工件损伤和变形，提高了仪器组装的精度，减少额外的损耗费用；其次它的自动定心技术有效地避免了在测试仪器装配时多次螺纹连接产生的粘扣现象，提升了仪器精度和可靠度，为仪器在后期使用减少次生保养费用，提高了组装和维修工作效率，减少人员工作强度，大幅度提高了装配效率，最终达到工序一体化，零部件产品标准化。专用工装对保证测试仪器的可靠性起到了至关重要的作用，三爪卡盘虽然是小工装小应用，但却取得高工效高质量的效果。目前分公司共有12个维修单位，预计每个单位配备2台三爪卡盘，共计24台，综合测试仪器维修中的应用数据，三爪卡盘的应用每年可以为分公司的生产和维修至少节约50万元的损耗费用。