一种钣金机柜可调导轨架的制作方法

本发明涉及一种可调导轨架，适用于采用钣金导轨的各类机箱在机柜上插装时的高度调节。

背景技术：

钣金结构机柜广泛应用于电子通信等领域，由于结构紧凑、重量轻、装卸便利，适用于海陆空各类平台。采用标准设计的机柜，可以方便地借助导轨在机架上插装各种高度的机箱组合，快速形成不同功能的产品。不锈钢冲压成型的三段式导轨是机箱组合插装时大量采用的标准货架产品，本身不具备垂向调节的功能。导轨通常分两部分，一部分称为外导轨，安装固定在钣金导轨支架上，另一部分称为内导轨，安装固定在机箱两侧。插装时，随着内导轨插入外导轨，机箱一同滑入机柜中。机箱之间的间隙理论上设计小于0.8mm，机箱安装高度位置取决于导轨的安装位置，间隙的调整在设计上只能通过导轨与导轨架、导轨架与机架的安装孔间隙实现，累计间隙不超过0.5mm。实际应用中，由于机箱本体的装配质量、机柜框架的焊接质量、机箱两侧导轨安装孔的加工质量、导轨的安装孔配钻质量等因素影响，会造成公差积累，导致上下机箱之间的间隙过大或干涉，已经超出了0.5mm，无法通过安装孔系的间隙调整到设计要求。遇到该类情况，传统方法只能通过强行敲击导轨支架两端与机柜的连接处，通过局部形变来调整支架与机柜立柱的连接状态，这类办法会损坏机柜的正常形态。部分安装孔系的紧固件也有可能在长期使用中出现松动，发生下沉，再次造成机箱碰撞划伤或根本无法抽出。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种钣金结构的可调导轨架，在无需改变机柜装配的任何状态的情况下，通过调节导轨架上控制导轨的组件，实现对导轨垂向位置的无级调整和锁死，能够完全满足机箱在机架上装配集成的工艺性和可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钣金机柜可调导轨架，包括导轨架、凸轮片和轴钉。

所述的导轨架上开有若干通孔，所述的通孔为长圆孔，在长圆孔的两端分别通过轴钉安装有一个凸轮片，两个凸轮片的回转中心的连线与长圆孔的中心线重合；凸轮片的轮廓线保证凸轮缘上任意位置所受的压力沿垂直方向传递到轴钉上；所述的凸轮片通过内齿垫圈和螺钉螺母配合锁死。

所述长圆孔的中心线方向为安装在导轨架上的机箱变形运动的方向。

所述的导轨架和凸轮片均采用不锈钢板制作，所述的内齿垫圈采用65mn制作。

所述的凸轮片是将两个不同半径的四分之一圆按照圆心重合且一边重合的原则拼接后，在两个四分之一圆的另一边通过类圆弧结构的轮廓线平滑连接，类圆弧结构的轮廓线是用于调节导轨紧固件垂向位置的凸轮缘。

所述的轮廓线上进行直纹滚花。

所述的凸轮片用等角等高的分度法设计，在类圆弧结构的轮廓线范围内实现2mm的变径，圆心角每增加2.25°，半径增加0.05mm。

所述的轴钉与导轨架的连接端设计成等边六角压装结构，颈部按导轨架的料厚设计了工艺挤压缝，确保轴钉能够牢固地安装在导轨架上，将机箱重量传递到导轨架上。

所述的轴钉上安装凸轮的一侧，设计了用来限位的开口挡圈安装槽。

本发明的有益效果是：设计带扳手对顶使用的等差多线段滚花轮廓凸轮组、压装结构轴钉以及采用啮齿垫圈锁紧方式，组合用于对原导轨架进行最小范围的改动，无须对包括标准导轨在内的机柜机箱其余结构做任何变动，使普通导轨架具备了灵活可靠的垂向可调工能，并且可调范围控制在最合理的尺寸内(与机箱面板固定游动螺母的游隙一致)，大幅提高了钣金机柜机箱集成间隙调整的工艺冗余度，对标准导轨的安装误差和机架的加工误差有较强的适应性，在不影响整机安装质量的前提下，能够快速解决整机集成时，机箱组合间隙无法正常调整的工艺困难，并具备良好的通用性，不会影响以后可能发生的设备换装安装。机箱集成安装高效、可靠、美观，对该类产品在研发调试和战时维养换装面临快速反应时起到了有力的支持。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，其中(a)是导轨架，(b)是装配图，(c)是(b)的a向剖视图，(d)是(b)的b向剖视图，(e)是(b)的俯视图，(f)是(b)的后视图；

图2是导轨架的结构示意图，其中(b)是(a)的a向剖视图，(c)是(a)的b向剖视图；

图3是下凸轮片的结构示意图；

图4是上凸轮片的结构示意图；

图5是上下凸轮的组合使用示意图；

图6是轴钉的结构示意图；

图7是内齿垫圈的结构示意图；

图中，1-下凸轮片，2-上凸轮片，3-轴钉，4-导轨架，5-螺母，6-螺钉，7-垫圈，8-内齿垫圈，9-开口挡销。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明为了最大程度地保持原装配组件的结构特点，按照改动最小化原则，从外导轨与钣金导轨支架的连接方式入手，仅对钣金导轨支架进行改装，设计使用一种简便、易操作、通用、牢固、可调的连接结构，使导轨在支架上的安装具备一定范围的垂向移动和固定锁紧的连接功能。这样在机柜进行设备总成时，就可快速解决机箱间隙过大或机箱相互干涉无法调整的问题，达到装配过程零损伤，间隙均匀合理美观，推拉顺畅的目的。具体内容如下：

本发明是在通用钣金导轨架基础上设计使用了轴钉法向对顶双凸轮片组件形成的，该组件包括一对外轮廓线互补的钣金凸轮片，一对用来支撑凸轮片的轴钉销。将该组件安装在通用钣金导轨架上，可实现对安装在导轨架上的三段式导轨大于2mm方位的高度调节，并具备垂向锁死功能。对比传统导轨架只能通过螺孔间隙来调整导轨高度(0.5mm)，本发明具有调节范围大，可靠性高，装配工艺性等特点，完全满足使用要求。采用该组件改装后的导轨架具备了在一定范围内调节导轨高度的功能，无须对原标准钣金导轨采取任何改装，在机柜产品的内外场集成或换装时，能够完美解决集成过程中因各种原因导致的机箱相互干涉和间隙不均的问题，极大改善了不同高度的的标准机箱在机架上的装配工艺性和装配质量。

所述的凸轮可采用与导轨完全一致或刚性更好的金属板材，通过冲裁或线切割方式批量加工。

所述的凸轮片可完成对导轨垂向2mm的调节，2mm的设计与机柜前立柱上安装的游动螺母的游动距离吻合，也超过机箱之间的理论间隙0.8mm，完全满足机箱高度调节所涉及的要求。

所述的凸轮片的轮廓线采用等分等角互补的设计思路设计，凸轮工作区平滑光顺无陡降，以相同角度同向旋转，凸轮片上凸轮下缘和下凸轮上缘可始终保持以相同切角与轴钉接触。

上下凸轮轴孔安装位置设计使孔心连线与导轨紧固件运动轨迹吻合，凸轮与导轨紧固件的触点在任意高度实现垂直方向的最佳对顶受力特征，将机箱的重量传递到轴钉上。

所述的轴钉是采用压装结构设计同时可安装弹性挡圈，通过压装方式固定在导轨架，压装位置与导轨安装孔在同一垂线上。轴钉的安装方式能够可靠地承载凸轮片传递来的机箱重力。

如图1所示，本发明的实施例主要由导轨架4、下凸轮片1、上凸轮片2、轴钉3、开口挡销9及内齿垫圈8组成。为了使导轨在支架上实现垂向可调节，将原导轨架上的导轨安装孔改为长圆孔，长圆孔两端的圆心距按机柜前立柱上对应的游动螺母的游动距离设计(一般为2mm)，做到相互兼容。为保证固定导轨的紧固件紧固后不会沿长圆孔上下松动，必须要在长圆孔内的任意位置实现对紧固件的垂向限位，基于这一要求，本发明设计使用了双凸轮组件，双凸轮联合使用，能够实现对紧固件的垂直方向的双向限位。此外，为提高双凸轮的可靠性，对安装凸轮的轴钉进行了特殊设计，可采用压装方式固定在导轨架上，轴钉上安装开口挡圈，对凸轮进行轴向限位并防止脱落。凸轮组的力学结构巧妙，两凸轮片的回转中心的连线与长圆孔中心线重合，凸轮轮廓线的设计可以保证凸轮缘上任意位置所受的压力沿垂直方向传递到轴钉上。机箱安装位置调整好后，用内齿垫圈和螺母等紧固件在将凸轮片锁死在即可。

本发明是在原机柜导轨架的基础上进行了加改装实现的。导轨架4采用不锈钢板制作，是负责将导轨、机箱与机柜连接在一起的基础构件。改装导轨架以外形及两端与机柜立柱的接口结构设计保持不变为原则，如图2所示，为实现机箱垂向位置可调，将导轨安装孔改为长圆孔，水平位置保持不变，垂直方向以原孔心为基准上下对称延长，高度总计2mm，与机柜前立柱上安装机箱面板松不脱螺钉的游动螺母的游隙一致，能够做到相互兼容，2mm的设计是导轨架改装的特色之一，不增加多余的设计与加工；两处6.8+0.1mm的孔径是根据不锈钢轴钉压装结构须满足的工艺设计，这是导轨架改装的特色之二，加强了轴钉安装的可靠性；两处压装孔的孔位12±0.15、8±0.15是按照能够保证2组凸轮缘能够以相同的法向角与导轨紧固件接触来设计的，这是导轨架改装的特色之三，提高了导轨与导轨架之间的连接可靠性。

凸轮组件包括上凸轮片1和下凸轮片2，采用与导轨架相同规格的不锈钢板加工制作，将凸轮片用来改装传统导轨架使之具备可靠地垂向调节锁固功能是本发明的核心技术之一。如图3、4所示，凸轮线为90°范围内每转动2.25°径向升高0.05，每个凸轮片都是将两个不同半径的四分之一圆按照圆心重合一边重合的原则拼接后，在两个四分之一圆的另一边通过类圆弧结构的轮廓线平滑连接，类圆弧结构的轮廓线是用于调节导轨紧固件垂向位置的凸轮缘，轮廓线上滚花，相邻两端的等径半圆是按最小化原则设计，半径分别与凸轮两侧的极点到圆心的距离相同。如图5所示，两凸轮的轮廓线设计构思巧妙，用等角等高的分度法设计，在180°角范围内实现2mm的变径，圆心角增量⊿2.25°，径向增量0.05mm，线段夹角175°度，导轨紧固件与凸轮相切的触点法向受力时超过99.8％分解到垂直方向由轴钉来承担，采用相同的转角，上下凸轮与导轨紧固件能够按互补原则接触受力实现对顶限位，相比之下，如果采用简单的楔形结构件来完成相似功能，结构尺寸过大，受力条件差，远远不如本发明紧凑灵活可靠，这是凸轮组核心特点之一；凸轮片在非工作区的交汇处设计了弯头结构，便于采用手动或使用简易扳手驱动凸轮围绕轴钉旋转进行调节，快捷便利，这是凸轮组核心特点之二；此外上下凸轮片的工作区，采用直纹滚花工艺，增加了与导轨紧固件之间接触的摩擦力，对顶受力更可靠，这是凸轮组核心特点之三。

图6所示的轴钉是用来安装凸轮组件的重要零件，采用不锈钢制作。凸轮组所承受的机箱重量通过旋转付全部转移在轴钉上，所以轴钉与导轨架的连接方式要以结构简单牢固不转动为原则。基于这一原则，轴钉与导轨架的连接端设计成等边六角压装结构，颈部按导轨架的料厚设计了工艺挤压缝0.46xф5-0.05，确保轴钉能够牢固地安装在导轨架上，将机箱重量传递到导轨架上，不产生松动和形变，这是轴钉设计特点之一；此外为防止凸轮片在使用过程中从轴钉上脱落，在轴钉安装凸轮的一侧，设计了用来限位的开口挡圈安装槽0.75xф3-0.05，这是轴钉设计特点之二。轴钉的结构设计比直接使用螺钉轴的传统设计更可靠，小巧紧凑，完全满足功能需要。

如图7所示，用65mn制作的弹性内齿垫圈代替普通的弹垫，完成在凸轮受力部位附近对上下凸轮片缘的压固锁紧，通过增加摩擦阻力达到防止凸轮松动旋转。

本发明安装使用时包括以下步骤：

步骤一：通过压力机、虎钳或手工任意一种方式配合使用压铆工装将轴钉压装在加工好的导轨架上，要求平齐，牢固，不变形，待用。

步骤二：机箱位置需较大调整情况时，对应换装本发明的导轨架，固定在机柜立柱相对应孔位上。

步骤三：用m4螺钉紧固件组将标准导轨的外导轨部分预紧在可调导轨架上。

步骤四：调整好机箱的最终安装位置，将上下凸轮片分别装在轴钉上，旋转至能够将m4螺钉锁死的位置，用m4螺母平弹垫组预紧凸轮片，推拉机箱无问题后，紧固导轨架上的凸轮片组。