自動定心彈簧套筒夾具設(shè)計

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1、 瀋陽工翠院 自定心彈簧套筒夾具設(shè)計 課程名稱： 機械制造課程設(shè)計 專 業(yè)：彈藥工程與爆炸技術(shù) 班級學(xué)號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師姓名： 能源與水利學(xué)院 課程設(shè)計任務(wù)書 1 1. 序言 3 2. 夾具概述 3 2.1夾具特點 3 2.2夾具設(shè)計步驟 5 2.2.1 對專用夾具的基本要求 5 2.2.2 專用夾具設(shè)計步驟 6 3. 夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 3.1工件分析及定位 7 3.2定心夾具的選擇 7 3.3自動定心彈簧套筒夾具的結(jié)構(gòu)原理

2、 8 3.4夾具結(jié)構(gòu)選擇 8 3.5夾具具體結(jié)構(gòu)設(shè)計 9 3.5.1彈簧套筒的結(jié)構(gòu)具體設(shè)計 9 3.5.2 固定套具體設(shè)計 10 3.5.3 夾具體具體設(shè)計 11 3.5.4螺母設(shè)計 12 4. 夾緊力分析 13 4.1彈簧套筒的夾緊力 W 13 5. 誤差分析計算 14 5.1定位誤差分析 14 5.2定心誤差分析 15 6. 注意事項 15 7. 繪制夾具零件圖與總裝圖 16 8. 總結(jié) 16 9. 參考文獻 17 能源工程系課程設(shè)計任務(wù)書 19 課程名稱 設(shè)計時間 機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 2014. 1

3、2.29~2015.01.07 課程代碼 80S06102 指導(dǎo)教師孫永滿 專業(yè) 彈藥工程與爆炸技術(shù) 班級 126011 姓名 貢芬云 課程設(shè)計任務(wù)（題目）及要求 1）、課程設(shè)計任務(wù)（題目）：設(shè)計如圖夾具一套（零件直徑 ? 30）; 1） 、編寫設(shè)計說明一份（夾具原理、特點等）； 2） 、設(shè)計夾具裝配圖、零件圖； 1 (a) 2、要求 1） 、按課題任務(wù)書編號隨機抽取，一旦確定，不得隨意調(diào)換; 2） 、學(xué)生應(yīng)在老師指導(dǎo)下獨立完成。 二

4、、課程設(shè)計的目的和要求 1課程設(shè)計的目的 根據(jù)教學(xué)計劃安排，本次課程設(shè)計集中 2周時間進行。本課程設(shè)計是《 機械制造技 術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)的重要組成部分。通過本次課程設(shè)計，使同學(xué)們進一步加深對本門課程 的認識，接觸一下實際工程的實例，培養(yǎng)同學(xué)的理論聯(lián)系實際、自己動手解決實際問題的能 力，為今后參加工作打下良好的基礎(chǔ)。 2、課程設(shè)計的和要求 1） 、掌握簡單機械夾具設(shè)計的一般過程，熟悉可轉(zhuǎn)位車刀、楔塊夾緊裝置、螺旋夾 緊裝置、偏心夾緊裝置、凸輪夾緊裝置和定心夾緊裝置的設(shè)計內(nèi)容、過程和設(shè)計方法，完成 一般零件的工藝編制、量具設(shè)計等設(shè)計內(nèi)容、過程和設(shè)計方法。 2） 、按指導(dǎo)教師要求完成可轉(zhuǎn)位

5、車刀、楔塊夾緊裝置、螺旋夾緊裝置、偏心夾緊裝 置、凸輪夾緊裝置和定心夾緊裝置的設(shè)計，及一般零件的工藝編制、量具設(shè)計。 3）、按時上交課程設(shè)計說明書。 三、主要參考資料 [1] 《機械設(shè)計基礎(chǔ)》 （作者陳立德） 出版社： 出版年: 高等教育出版社 :2008.2 [2] 《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》 （作者曾志新呂明） 出版社: 武漢理工大學(xué) 出版年： 2009.7 [3] 《互換性與技術(shù)測量》 （韓進宏） 出版社: 機械工業(yè)出版社 出版年： 2009.6 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 教研室主任（

6、簽名）： 年 月 日 1. 序言 根據(jù)教學(xué)計劃安排，本次課程設(shè)計集中2周時間進行。本課程設(shè)計是《機 械制造技術(shù)基礎(chǔ) 》課程教學(xué)的重要組成部分。通過本次課程設(shè)計，使同學(xué)們進 一步加深對本門課程的認識，接觸一下實際工程的實例，培養(yǎng)同學(xué)的理論聯(lián)系實 際、自己動手解決實際問題的能力，為今后參加工作打下良好的基礎(chǔ)。旨在： （1） 培養(yǎng)學(xué)生運用機械制造技術(shù)基礎(chǔ)及有關(guān)課程 （工程材料與熱處理、機 械設(shè)計、互換性與測量技術(shù)、金屬切削原理與刀具等）的知識，結(jié)合生產(chǎn)實踐中 學(xué)到的知識，獨立地分析和解決工藝問題。 （2） 能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運用夾具設(shè)計的基本原理和方法，學(xué) 會，擬訂夾具設(shè)計方

7、案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計，初步具備設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟 合理并能保證加工質(zhì)量的專用夾具的能力。 （3） 培養(yǎng)學(xué)生熟悉并運用有關(guān)手冊、標準、圖表等技術(shù)資料的能力。 （4） 進一步培養(yǎng)學(xué)生識圖、制圖、運算和編寫技術(shù)文件等基本技能。 對于我本人來說，希望能通過本次課程設(shè)計學(xué)習(xí)，學(xué)會將所學(xué)理論知識和工 藝應(yīng)用于解決實際問題之中，加深對理論知識的理解，同時鍛煉自己分析問題和 解決問題的能力。 2. 夾具概述 2.1夾具特點 機床夾具通常是指裝夾工件用的裝置。按照機床夾具的應(yīng)用范圍 ，一般可分 為:（1）通用夾具，⑵ 專用夾具。 （1）通用夾具：通用夾具就是已經(jīng)標準化了的，具有一定通用性的

8、 ，可以用 來安裝一定形狀尺寸范圍內(nèi)的各種工件而不需要進行特殊調(diào)整的一類夾具。 在普 通機床上一般都附有通用夾具，如車床上的卡盤，銑床上的回轉(zhuǎn)工作臺，分度頭, 頂尖座等。 (2) 專用夾具：在實際生產(chǎn)中，通用夾具常常不能夠滿足各種零件加工的需 要，或者因為生產(chǎn)率低而必須把通用夾具進行適當?shù)母倪M， 或者由于工件的形狀 加工的要求的不同須專門設(shè)計制造一種專用夾具 ，以解決生產(chǎn)實際的需要。專用 夾具是為了適應(yīng)某一工件的某一工序加工的要求而專門設(shè)計制造的。 專用夾具優(yōu)點： 1保證工件被加工表面的位置精度。 例如與其他表面間的距離精度，平行度，同軸度等。對于外行比較復(fù)雜，位置 精度要求比較高的

9、工件，使用通用夾具進行加工往往難以達到精度要求。 2?縮短了工序時間，從而提高了勞動生產(chǎn)率。 進行某一工序所需要的時間，其中主要包括加工工件所需要的機動時間和裝 卸工件等所需要的輔助時間兩部分。采用專用夾具后 ，安裝工件和轉(zhuǎn)換工位的工 作都可以大為簡化，不再需要畫線和找正，縮短了工序的輔助時間并且節(jié)省了畫 線這個工序，從而提高了勞動生產(chǎn)率?在生產(chǎn)中由于采用了多工件平行加工的夾 具,使同時加工的幾個工件的機動時間將與加工一個工件的機動時間相同。采用 回轉(zhuǎn)式多工位連續(xù)加工夾具，可以在進行切削加工某個工件的同時，進行其它工 件的裝卸工作，從而使輔助時間與機動時間相重合?？傊?，隨著專用夾具的采用和

10、 進一步改善，可以有效地縮短工序時間，滿足生產(chǎn)不斷發(fā)展的需要。 3?采用專用夾具還能擴大機床的工藝范圍。 例如在普通車床上附加鏜模夾具后，便可以代替鏜床工作；裝上專用夾具后 可以車削成型表面等，以充分發(fā)揮通用機床的作用。 4 ?減輕勞動強度，保障安全生產(chǎn)。 根據(jù)生產(chǎn)需要，采用一些氣動，液壓或其它機械化，自動化程度較高的專用夾 具，對于減輕工人的勞動強度，保障生產(chǎn)安全和產(chǎn)品的穩(wěn)質(zhì)高產(chǎn)都有很大作用。 加 工大型工件時，例如加工車床床身上，下兩面上的螺孔，需要把床身工件翻轉(zhuǎn)幾次 進行加工,勞動強度大而且不安全。采用電動回轉(zhuǎn)式鉆床家具后，就能夠達到提高 生產(chǎn)效率,減輕勞動強度，保障生產(chǎn)安全的目

11、的。 專用夾具缺點： 1增加了產(chǎn)品的成本。由于夾具的設(shè)計 ，制造和材料等都要消耗一定的費 用，所以不適合小批量生產(chǎn)。 2?專用夾具的專用性和產(chǎn)品多樣性之間存在矛盾。由于專用夾具只適用于 一個工件加工的某一個工序，因而隨著產(chǎn)品品種的不斷增多，夾具數(shù)量也不斷上 升,造成存放和管理上的困難；而當某產(chǎn)品不再進行生產(chǎn)時，原來的夾具一般都無 法重新利用，造成浪費?同時,專用夾具的設(shè)計生產(chǎn)時間周期長，與生產(chǎn)的迅速發(fā) 展也有矛盾。但是在當前成批生產(chǎn)的機械工廠中，多數(shù)還是采用通用機床加上專 用夾具進行工件的機械加工。 2.2夾具設(shè)計步驟 按在夾具中的作用，地位結(jié)構(gòu)特點，組成夾具的元件可以劃分為以下幾類

12、： (1) 定位元件及裝置； (2) 夾緊元件及裝置(夾緊機構(gòu))； (3) 夾具體； (4) 引導(dǎo)元件及裝置； (5) 動力裝置； (6) 分度,對定裝置； (7) 其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機床相連 接用的緊固螺釘，銷釘，鍵和各種手柄等)； 在專用夾具設(shè)計中，除要考慮工件的定位、夾緊和夾具結(jié)構(gòu)外，還需要進行 夾具總圖上尺寸公差及技術(shù)要求的標注， 工件在夾具中的加工的精度分析，夾具 的經(jīng)濟分析等。 2.2.1對專用夾具的基本要求 (1) 能保證工件的加工精度。 專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進行必要的精 度分析，確

13、保夾具能滿足工件的加工精度要求。 (2) 能提高生產(chǎn)率。 專用夾具的復(fù)雜程度要與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。 應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小選 用不同復(fù)雜程度的快速高效定位與夾緊裝置，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。 (3) 其加工工藝性好。 專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、合理、便于加工、裝配、檢驗和維修。專用夾具的制造 屬于單件生產(chǎn)，當最終精度由調(diào)整或修配保證時， 夾具上應(yīng)設(shè)置修配結(jié)構(gòu)，如適 當?shù)恼{(diào)整間隙、可修磨的墊片等。 (4) 其使用性好。 專用夾具的操作應(yīng)簡單、省力、安全可靠，排屑方便，必要時應(yīng)設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。 (5) 其經(jīng)濟性好。 除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡單、標準化程度高、成本低廉外，還應(yīng)

14、根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng) 對夾具方案驚醒必要的經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。 2.2.2專用夾具設(shè)計步驟 （1） 明確設(shè)計任務(wù)與收集設(shè)計資料。 夾具設(shè)計的第一步是在以知生產(chǎn)綱領(lǐng)的前提下， 研究工件的零件圖、工序圖、工 藝規(guī)程和設(shè)計任務(wù)書，對工件進行工藝分析。了解工件的結(jié)構(gòu)特點、材料；本工 序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準和夾緊表面及所用的機床刀具、 量具等。其次是根據(jù)設(shè)計任務(wù)收集有關(guān)資料， 如機床的技術(shù)參數(shù)，夾緊零部件的 國家標準、部頒標準和廠定標準，各類夾具圖冊、夾具設(shè)計手冊等，還可收集一 些同類夾具的設(shè)計圖樣，并了解該廠的工狀制造水平，以供參考。 （2） 擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案，

15、繪制夾具草圖。 確定工件的定位方案，設(shè)計定位裝置。 確定工件的夾緊方案，設(shè)計夾緊裝置。 確定其它裝置及元件的結(jié)構(gòu)形式，如導(dǎo)向裝置。 確定夾具體的結(jié)構(gòu)形式及夾具在機床上的安裝方式。 繪制夾具草圖。 （3） 進行必要的分析計算。 工件的加工精度較高時，應(yīng)進行工件加工精度分析，且計算定位誤差。有動力裝 置的夾具，需計算夾緊力。當有幾種夾具方案時，可進行經(jīng)濟分析，選用經(jīng)濟效 益較高的方案。 （4） 審查方案與改進設(shè)計。 夾具草圖畫出后，應(yīng)征求有關(guān)人員的意見，并送有關(guān)部門審查，然后根據(jù)他們的 意見，對夾具方案作進一步修改。 （5） 繪制夾具裝配總圖。 夾具的總裝配圖應(yīng)按國家制圖標準

16、繪制。繪圖比例盡量采用 1:1。主視圖按夾 具面對操作者的方向繪制?？倛D應(yīng)把夾具的工作原理、各種裝置的結(jié)構(gòu)及其相互 關(guān)系表達清楚。 3. 夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1工件分析及定位 H 圖1工件簡圖 有上工件簡圖，我們可以看出：工件為直徑為 30mm勺棒料。要求設(shè)計出的 夾具在夾持工件是可靠，穩(wěn)定，并且保證工件有較高的定心精度。 根據(jù)工件安裝時的尺寸，形狀和位置精度要求，我們可以知道工件夾緊定位 的示意圖如下圖3: 3.2定心夾具的選擇 根據(jù)圖3,我們可以選擇三爪卡盤和彈簧套筒。過去由于生產(chǎn)批量較少 ，采 用三爪自定心卡

17、盤來加工，隨著生產(chǎn)批量和產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，通用的工 藝裝備已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代生產(chǎn)的需要。因此，我們選擇了裝卸方便省力，生產(chǎn) 效率高并保證產(chǎn)品精度高的彈簧套筒夾具。 它可以根據(jù)不同直徑的工件，更換不 同的套筒，所以通用性好，應(yīng)用廣泛。 3.3自動定心彈簧套筒夾具的結(jié)構(gòu)原理 1.夾具體2.彈簧套筒3.固定套4.螺母 圖2夾具示意圖 自動定心彈簧套筒夾具是利用彈性元件受力后的均勻彈性變形， 實現(xiàn)對工件 的自動定心和夾緊的。這種自動定心彈簧套筒夾具夾緊行程小，但定心精度較高。 具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。當螺母4向左旋轉(zhuǎn)時，彈簧套筒2上的圓錐面就與安裝在 夾具體1上的錐套3的圓錐面發(fā)生

18、相對滑動，使彈簧套筒產(chǎn)生彈性變形。實現(xiàn)對 工件的定心與夾緊。加工完成后，螺母4向右旋轉(zhuǎn)，彈簧套筒2依靠自身的彈性 變形的恢復(fù)力松開工件。自動定心彈簧套筒夾具結(jié)構(gòu)簡單、緊湊 ，裝夾迅速、具 有較高的定心精度，一般可達0.02~0.05mm左右，但是彈簧套筒夾緊表面與工件 定位夾緊面間的間隙不能 過大，一般小于0.1~0.5mmo 3.4夾具結(jié)構(gòu)選擇 自動定心彈簧套筒夾具在實際生產(chǎn)中使用壽命不長，除了彈簧套筒的導(dǎo)向部 分和錐面頸部粗糙度值高及硬度較低外。 由于一般都是采用鑄鐵做夾具體，與其 配合表面的粗糙度不但難以達到要求，而且由于彈簧套筒 2表面采用熱處理淬 火，所以與夾具體相接觸的

19、配合表面極易磨損。因此，固定套選用 T8A鋼，表面 進行熱處理使硬度為 55~60HRC內(nèi)孔和外圓在磨床上加工可達到較高的精度， 再進行配研，彈簧套筒的導(dǎo)向部分表面粗糙度值可達 Ra0.4卩m同時又保證了 較小的配合間隙不大于 0.015mm,固定套外圓直徑與夾具體配合過盈量為 0.025mm增加耐磨性與使用壽命。螺母采用 45鋼就行。 3.5夾具具體結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.5.1彈簧套筒的結(jié)構(gòu)具體設(shè)計 圖3彈簧套筒示意圖 設(shè)計的彈簧套筒結(jié)構(gòu)如圖3是一個薄壁帶錐面的彈性套筒，帶錐面一端開有 3條軸向槽，由3個基本部分組成。1是卡爪A(頸部),2是彈性瓣B(彈性部分)， 3是尾部導(dǎo)向

20、部分 G卡爪A是定心主要工作面，又是摩擦面，故要求耐磨，一 般熱處理硬度為58~62HRC彈性瓣B經(jīng)常張開、收縮，為了防止斷裂和產(chǎn)生永久 變形，故要求具有良好的彈性和耐磨性以及耐疲勞性。彈性瓣和尾部導(dǎo)向部分 C 連接處，由于形狀和截面變化大，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中而斷裂。所以要求尾部一起 進行熱處理，淬火硬度為40~45HRC以保持彈性。彈簧套筒材料一般最常用65Mn 也有采用45鋼或40Cr等材料。采用彈簧套筒夾具夾緊工件時，工件被夾表面的 尺寸偏差不宜過大，因為彈簧套筒變形大時，卡爪與工件以及彈簧套筒的錐面與 固定套的內(nèi)錐面的接觸不良，造成定位精度和夾緊剛度降低，難以保證被夾緊工 件的形狀精度

21、。 (1) 彈簧套筒的導(dǎo)向部分直徑d!: 一般都是根據(jù)設(shè)計的結(jié)構(gòu)需要來確定。在這次設(shè)計中，我根據(jù)工件的尺寸， 暫且定d1為40mm (2) 卡爪長度i1: h =(0.5~1.2)D, D為工件直徑，或者h = 1.67 4 d；。 所以取h =16mm。 （3） 彈性瓣的外圓直徑d : d-d^!—（2~3）mm所以取d=37mm。 （4） 彈性瓣的長度12 :也就是彈簧套筒的開槽長度，與彈性瓣的外圓直徑 有關(guān)，一般 l2 =（1.5~2.5）*d。所以取 |2 =80mm。 （5） 彈性瓣的壁厚h :壁厚h與彈性瓣的外圓直徑d有關(guān)，d越大，h也相 應(yīng)增加，J越長，h也相應(yīng)增

22、加，一般d =（25~85）mm,l2 =（35~75）mm時， h二（1?3）mm之間選取，或者 ^0.37 d,。所以取h=2mm。 （6） 導(dǎo)向部分長度13及圓角R : 13 =2.72, di,R = （0.1?o.2）cd。所以取 l3 = 17mm, R = 6mm。 （7） 彈簧套筒的開槽寬度b和卡爪瓣數(shù)n： b = 0.6*3 di，—般取 b = （2 ?4）mm， n —般取 3。所以取 b = 3mm, n = 3。 （8） 彈簧套用卡爪錐角與相配合的固定套的內(nèi)錐角大小 2〉，根據(jù)夾具的具 體情況確定。當要求夾緊范圍大時，使夾緊點始終在彈簧套筒外端離切削點近

23、一 些。對于正錐彈簧套筒，固定套內(nèi)錐角應(yīng)取 1，對于倒錐彈簧套筒，固定 套內(nèi)錐角應(yīng)取2〉-1 一般2取30°。通常彈簧套筒用于夾緊IT7?IT10級精度 的工作，如果要求夾緊范圍不大時，固定套的內(nèi)錐角與彈簧套筒的錐角一樣大。 3.5.2固定套具體設(shè)計 為了防止固定套與彈簧套筒相接觸的配合表面極易磨損，所以固定套選用 T8A鋼，表面進行熱處理使硬度為55?60HRC內(nèi)孔和外圓在磨床上加工可達到較 高的精度，再進行配研，彈簧套筒的導(dǎo)向部分表面粗糙度值可達 Ra0.4卩m同 時又保證了較小的配合間隙不大于 0.015mm固定套外圓直徑與夾具體配合過盈 量為0.025mm增加耐磨性與使用壽命。

24、 圖5固定套示意圖 (1) D部分為螺紋，該處與螺母連接用于給彈簧套筒提供軸向力的， 其直徑 對定心精度影響不大，根據(jù)彈簧套筒卡爪部分的尺寸，設(shè)計出螺紋是M60的梯形 螺紋。且L6 =63mm。 (2) 固定套的內(nèi)錐角2 :因為與彈簧套筒配合運動，其大小有彈簧套筒決 定，根據(jù)彈簧套筒的內(nèi)錐角設(shè)計，可以取固定套的內(nèi)錐角 2 =29 o (3) 固定套導(dǎo)向部分直徑D2 :其大小與彈簧套筒導(dǎo)向部分di一樣，所以 D2 二 di 二 40mm o (4) 固定套外圓直徑Di :其大小對定心無影響，根據(jù)結(jié)構(gòu)取 D^ 66mm。 (5) 孔的直徑D3 :這孔用來固定夾具體和固定套的

25、，并確定其位置關(guān)系， 直徑大小與所選取的銷的大小確定，在這我選取直徑為 5mm的銷，所以 D3 =5mm o (6) 孔距左斷面的距離L4 :對夾具的穩(wěn)定有較大影響，根據(jù)需要取 L4 = 25mm。 (7) 固定套長度Ly:根據(jù)彈簧套筒的長度，取L^ 90mm o (8) 與夾具體配合部分長度L5 :該部分長度對夾具的穩(wěn)定有較大影響，根 據(jù)全長和穩(wěn)定的需要，取L5=54mm。 3.5.3 夾具體具體設(shè)計 在本次設(shè)計中，對夾具體無具體要求。但一般設(shè)計中，夾具體通常采用鑄鐵 但盡量使夾具體夾持固定套的內(nèi)表面粗糙度值低，保證具有良好的定心精度。 圖6夾具體示意圖 (1)

26、 E部分凸出部用于確定夾具體和固定套的位置關(guān)系， 其凸出部直徑D8 : 其直徑大小應(yīng)小于夾具體直徑，所以取其直徑 D8=50mm。 （2） E部分右端面距孔中心長度：該孔是與固定套配合的，根據(jù)固定套的尺 寸去為25mm。 （3） 夾持部分直徑D9 :該部分是用來夾持固定套的，所以其大小尺寸有固 定套決定，所以取 D9 =66mm。 （4） 夾持部分外圓直徑Dio :該部分只要能夠穩(wěn)定夾持固定套就行， 根據(jù)結(jié) 構(gòu)要求，取D10 =86mm。 （5） F部分是用來連接機床等設(shè)備的，連接形式不固定，在本圖上設(shè)計為 螺紋連接，大小根據(jù)需求來定。該部外圓直徑 Dio先取116mm。 3.

27、5.4螺母設(shè)計 5X5 圖7螺母示意圖 該螺母與固定套連接是用來給彈簧套筒特供軸向力的， 使彈簧套筒收縮夾緊 工件。改零件對材料無特殊要求，通常 45鋼。但對H部左端面的表面粗糙度有 要求，該端面與彈簧套筒的卡爪端面接觸，為了防止都對彈簧套筒產(chǎn)生徑向力， 該表面須光滑。 （1） H部分長L9 :該長度保證外界物體不對卡爪產(chǎn)生干涉作用，并根據(jù)彈 簧套筒尺寸，取J =10mm。 （2） H部分直徑Di2 :該直徑得保證螺母在旋緊和松開時不對卡爪起干涉作 用。所以取=40mm （3） G部分與固定套連接，其螺紋尺寸與固定套一樣，為 M60 （4） 螺紋長度L8 :螺紋長度得

28、保證螺母與固定套連接的可靠性，所以取 ：=17mm。 （5） 螺母外圓直徑D13 :其大小也對連接的可靠性起一定作用，根據(jù)其需要 暫且選取D13 =86mm。 4. 夾緊力分析 4.1彈簧套筒的夾緊力W 彈簧套筒夾緊力的計算與楔塊夾緊相似，但要考慮夾緊時彈簧套筒的變形阻 力R,每個單彈簧瓣卡爪的阻力Ri可近似地按弧形斷面的懸臂梁的變形阻力來 計算（見圖8）。 圖8受力示意圖 R =0.1875 hE d3 2si n2" R = nR 式中 E :卡爪材料的彈性模量，MPa ::卡爪與工件的直徑間隙，mm h :彈性瓣的薄壁厚度，mm

29、 d :彈性瓣外圓直徑，mm L :卡爪計算長度（由卡爪中心到彈簧瓣根部開槽處距離）， mm n ：卡爪瓣數(shù) :每瓣卡爪的扇形角之半，rad 令 K =0.1875nE 6 +亦氏曲-2曲廠 3 則： R忤 若取 E =2.1 105MPa , 1： =n n 則：n =3 時，K =600;n=4 時，K = 200;n=6 時，K=40。 彈簧套筒的卡爪在夾緊時的受力分析見圖 8,當工件無軸向定位時，卡爪和 工件不產(chǎn)生相對運動，沒有摩擦力，由靜力平衡可得： W Q——-R tan(a +% ) 式中 :-:彈簧套筒卡爪的錐角 1 :彈簧套

30、筒卡爪與固定套的摩擦角 5. 誤差分析計算 5.1定位誤差分析 本文設(shè)計的夾具主要是軸的工件與定位孔采用間隙配合， 以軸的中心線為工 序基準。當工件裝到套筒時，因工序基準是中心線，定位基準也是中心線，基準 重合，則e不二0。因為軸工件與彈簧套筒是間隙配合，又都有制造誤差，因此存 在軸中心線的位置變化，即基準位置誤差，得 e定二e基? e不。 假定假定孔的尺寸為 d Td，軸的尺寸為dhd，最小配合間隙為Cmin，根據(jù)工件裝卡時彈 簧套筒的位置不同，定位誤差分兩種情況： (1)彈簧套筒垂直放置時，按最大孔和最小軸求得軸中心位置的變動量為： e定 =2知牛節(jié)叫ax (2)彈簧套筒垂

31、直放置時，由于自重，工件下垂始終緊靠彈簧套筒內(nèi)孔下表面，此時 軸中心線的變動是鉛錘方向，最大值為: =Td 亠 Td 亠 C min C max 5.2定心誤差分析 對于本文所設(shè)計的彈簧夾定心夾緊機構(gòu)，有的機床夾具設(shè)計書中做為定位夾 緊元件均勻彈性變形的定心夾緊機構(gòu)，有的書看作圓錐面等速移動原理的定心夾 緊機構(gòu)。我認為當作后一種定心夾緊機構(gòu)較符合實際，因為它的彈性只是在松開 工件時才起作用，而在夾緊工件時，是靠圓錐面的等速移動，而不是定位元件的均 勻彈性變形夾緊工件的，所以本文按定心夾緊元件等速移動原理來分析計算該機 構(gòu)的夾緊誤差。該機構(gòu)的關(guān)鍵零件是彈簧筒夾，如圖3,因彈簧筒夾

32、的導(dǎo)向部分 與錐套為間隙配合，該夾具為回轉(zhuǎn)夾具，故導(dǎo)向部分與錐套為任意邊接觸，該固定 套孔公差為Td ,導(dǎo)向部分公差為Td ,它們的間隙必產(chǎn)生定心誤差；卡爪部分的外 圓錐體與定位孔在開瓣前的加工有同軸度公差 Tt ,定位孔有圓柱度公差Ty使開瓣 后卡爪瓣夾緊工件的錐體部分厚度不均，收縮夾緊時，使工件軸線相對錐套軸線 偏心而產(chǎn)生夾緊誤差。這些加工誤差均為獨立的隨機變量 ，按概率法計算彈簧筒 夾緊機構(gòu)的夾緊誤差，其計算式為： 6. 注意事項 1. 彈簧套筒是夾具的關(guān)鍵零件之一，制造精度必須符合圖樣要求，錐角和導(dǎo) 向部分應(yīng)進行配磨和配研加工。 2. 彈簧套筒的彈簧瓣應(yīng)在整個彈簧套筒加工合格后

33、，再切開。并且要將開槽 處的尖角毛刺去掉，各工作表面不得有各種雜質(zhì)附著物。 3. 夾具使用時，應(yīng)先裝上工件，然后才能夾緊，以防止損壞彈簧套筒的彈性卡 爪。 4. 夾具不使用時，彈簧套筒應(yīng)處于非工作狀態(tài)，并且在卡爪內(nèi)孔中旋轉(zhuǎn)工件， 以防止錯誤操作時，造成彈簧套筒的彈性卡爪產(chǎn)生永久變形。 5?彈簧筒套經(jīng)過長期使用磨損后，應(yīng)及時更換，配上新的彈簧套筒，以保持彈 簧套筒 精度,從而保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量。 7. 繪制夾具零件圖與總裝圖（見圖紙） 8. 總結(jié) 為期兩周的機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計即將結(jié)束，在這兩周的設(shè)計過程中，我學(xué) 到了很多以前在課堂上根本就學(xué)不到的東西！ 在這次課程設(shè)計中，我獨立設(shè)

34、計了自定心彈簧套筒夾具。由于我們只是在課 本上見過機床夾具，并沒有親自設(shè)計過，因此，在開始的設(shè)計過程中，存在許多 這樣或那樣的問題，在老師的細心指導(dǎo)下，我根據(jù)步驟一步一步的設(shè)計，畫圖， 查閱各種關(guān)于專用夾具的設(shè)計資料， 終于將它設(shè)計了出來，我感到很高興，因為 在這之中我學(xué)到了以前沒有學(xué)到的知識， 也懂得了很多東西，真正做到了理論聯(lián) 系實際。 通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)機械制造方面的知識， 在設(shè) 計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終 于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。 實踐出 真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知

35、識不再是紙上談兵。 課程設(shè)計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升， 同 時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的 空間。同時，設(shè)計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次 課程設(shè)計，我掌握了機械制造的相關(guān)知識，簡單的材料選擇和熱處理。既復(fù)習(xí)了 本學(xué)期的機械制造課程，又復(fù)習(xí)了機械設(shè)計課程，還聯(lián)系了以前所學(xué)的互換性與 技術(shù)測量。 我認為，在這次課設(shè)中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其 它能力上也都有了提高。更重要的是，在這次課設(shè)中，我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方 法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷

36、的學(xué) 習(xí)、實踐，再學(xué)習(xí)、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有 多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中 國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實驗結(jié)束之后變的更加成熟， 會面對需要 面對的事情。在這次課程設(shè)計中，我也了解作為一個設(shè)計人員，在設(shè)計的過程中 一點不能馬虎，每個步驟都必須有理有據(jù)，不是憑空捏造的。而且，各種標準都 要嚴格按照國家標準和國際標準，查閱大量資料，而且設(shè)計一個零件，需要花好 長時間。親自上陣后我才知道，做每件是都不是簡簡單單就能完成的， 是要付出 大量代價的。但收獲也是巨大的，這次的課程設(shè)計必將對我以后的學(xué)習(xí)工作產(chǎn)生 很大的幫助。

37、 我一共參考了三種彈簧套筒夾具，仔細查看了一下具體結(jié)構(gòu)，借鑒了一些我 能使用的結(jié)構(gòu)，這種方法是應(yīng)用比較廣泛的。憑我現(xiàn)在的知識還不足以設(shè)計一個 完整的設(shè)備，只能在借鑒原有的設(shè)備基礎(chǔ)上進行改進。僅是完成這一步，我也覺 得很有收獲，對以后的工作也有很大幫助。此次設(shè)計也讓我明白了思路即出路， 有什么不懂不明白的地方要及時請教或上網(wǎng)查詢， 只要認真鉆研，動腦思考，動 手實踐，就沒有弄不懂的知識，收獲頗豐。 9. 參考文獻 [1] 《機械設(shè)計基礎(chǔ)》 （陳立德） 出版社： 出版年: 高等教育出版社 2008.2 [2] 《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》 （曾志新 呂明） 出版社: 武漢理工大學(xué)出版 社 出版年: 2009.7 [3] 《互換性與技術(shù)測量》 （韓進宏） 出版社： 機械工業(yè)出版社 出版年: 2009.6 [4] 《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南》 （任乃飛） 出版社：化學(xué)工業(yè)出版社 出版年: 2010.1 《機械零件手冊》 （周開勤） 出版社： 高等教育出版社 出版年: 2001.7 ⑹ 《機械設(shè)計手冊》 （成大先） 出版社： 化學(xué)工業(yè)出版社 出版年: 2004.4