自動(dòng)定心彈簧套筒夾具設(shè)計(jì)

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1、 瀋陽(yáng)工翠院 自定心彈簧套筒夾具設(shè)計(jì) 課程名稱： 機(jī)械制造課程設(shè)計(jì) 專 業(yè)：彈藥工程與爆炸技術(shù) 班級(jí)學(xué)號(hào)： 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(jì)任務(wù)書 1 1. 序言 3 2. 夾具概述 3 2.1夾具特點(diǎn) 3 2.2夾具設(shè)計(jì)步驟 5 2.2.1 對(duì)專用夾具的基本要求 5 2.2.2 專用夾具設(shè)計(jì)步驟 6 3. 夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(dòng)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(jì) 9 3.5.1彈簧套筒的結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì) 9 3.5.2 固定套具體設(shè)計(jì) 10 3.5.3 夾具體具體設(shè)計(jì) 11 3.5.4螺母設(shè)計(jì) 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(jì)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(xiàng) 15 7. 繪制夾具零件圖與總裝圖 16 8. 總結(jié) 16 9. 參考文獻(xiàn) 17 能源工程系課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 19 課程名稱 設(shè)計(jì)時(shí)間 機(jī)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(jí) 126011 姓名 貢芬云 課程設(shè)計(jì)任務(wù)（題目）及要求 1）、課程設(shè)計(jì)任務(wù)（題目）：設(shè)計(jì)如圖夾具一套（零件直徑 ? 30）; 1） 、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明一份（夾具原理、特點(diǎn)等）； 2） 、設(shè)計(jì)夾具裝配圖、零件圖； 1 (a) 2、要求 1） 、按課題任務(wù)書編號(hào)隨機(jī)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(dú)立完成。 二

4、、課程設(shè)計(jì)的目的和要求 1課程設(shè)計(jì)的目的 根據(jù)教學(xué)計(jì)劃安排，本次課程設(shè)計(jì)集中 2周時(shí)間進(jìn)行。本課程設(shè)計(jì)是《 機(jī)械制造技 術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)的重要組成部分。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，使同學(xué)們進(jìn)一步加深對(duì)本門課程 的認(rèn)識(shí)，接觸一下實(shí)際工程的實(shí)例，培養(yǎng)同學(xué)的理論聯(lián)系實(shí)際、自己動(dòng)手解決實(shí)際問(wèn)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(jì)的和要求 1） 、掌握簡(jiǎn)單機(jī)械夾具設(shè)計(jì)的一般過(guò)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(jì)內(nèi)容、過(guò)程和設(shè)計(jì)方法，完成 一般零件的工藝編制、量具設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)內(nèi)容、過(guò)程和設(shè)計(jì)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(jì)，及一般零件的工藝編制、量具設(shè)計(jì)。 3）、按時(shí)上交課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 三、主要參考資料 [1] 《機(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)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(cè)量》 （韓進(jìn)宏） 出版社: 機(jī)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(jì)劃安排，本次課程設(shè)計(jì)集中2周時(shí)間進(jìn)行。本課程設(shè)計(jì)是《機(jī) 械制造技術(shù)基礎(chǔ) 》課程教學(xué)的重要組成部分。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，使同學(xué)們進(jìn) 一步加深對(duì)本門課程的認(rèn)識(shí)，接觸一下實(shí)際工程的實(shí)例，培養(yǎng)同學(xué)的理論聯(lián)系實(shí) 際、自己動(dòng)手解決實(shí)際問(wèn)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(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)及有關(guān)課程 （工程材料與熱處理、機(jī) 械設(shè)計(jì)、互換性與測(cè)量技術(shù)、金屬切削原理與刀具等）的知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐中 學(xué)到的知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決工藝問(wèn)題。 （2） 能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，學(xué) 會(huì)，擬訂夾具設(shè)計(jì)方

7、案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步具備設(shè)計(jì)出高效、省力、經(jīng)濟(jì) 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(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、圖表等技術(shù)資料的能力。 （4） 進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖、制圖、運(yùn)算和編寫技術(shù)文件等基本技能。 對(duì)于我本人來(lái)說(shuō)，希望能通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)將所學(xué)理論知識(shí)和工 藝應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題之中，加深對(duì)理論知識(shí)的理解，同時(shí)鍛煉自己分析問(wèn)題和 解決問(wèn)題的能力。 2. 夾具概述 2.1夾具特點(diǎn) 機(jī)床夾具通常是指裝夾工件用的裝置。按照機(jī)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(biāo)準(zhǔn)化了的，具有一定通用性的

8、 ，可以用 來(lái)安裝一定形狀尺寸范圍內(nèi)的各種工件而不需要進(jìn)行特殊調(diào)整的一類夾具。 在普 通機(jī)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(tái)，分度頭, 頂尖座等。 (2) 專用夾具：在實(shí)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?yàn)樯a(chǎn)率低而必須把通用夾具進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)， 或者由于工件的形狀 加工的要求的不同須專門設(shè)計(jì)制造一種專用夾具 ，以解決生產(chǎn)實(shí)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(jì)制造的。 專用夾具優(yōu)點(diǎn)： 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(duì)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(jìn)行加工往往難以達(dá)到精度要求。 2?縮短了工序時(shí)間，從而提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。 進(jìn)行某一工序所需要的時(shí)間，其中主要包括加工工件所需要的機(jī)動(dòng)時(shí)間和裝 卸工件等所需要的輔助時(shí)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(jiǎn)化，不再需要畫線和找正，縮短了工序的輔助時(shí)間并且節(jié)省了畫 線這個(gè)工序，從而提高了勞動(dòng)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(shí)加工的幾個(gè)工件的機(jī)動(dòng)時(shí)間將與加工一個(gè)工件的機(jī)動(dòng)時(shí)間相同。采用 回轉(zhuǎn)式多工位連續(xù)加工夾具，可以在進(jìn)行切削加工某個(gè)工件的同時(shí)，進(jìn)行其它工 件的裝卸工作，從而使輔助時(shí)間與機(jī)動(dòng)時(shí)間相重合?？傊?，隨著專用夾具的采用和

10、 進(jìn)一步改善，可以有效地縮短工序時(shí)間，滿足生產(chǎn)不斷發(fā)展的需要。 3?采用專用夾具還能擴(kuò)大機(jī)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(jī)床的作用。 4 ?減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保障安全生產(chǎn)。 根據(jù)生產(chǎn)需要，采用一些氣動(dòng)，液壓或其它機(jī)械化，自動(dòng)化程度較高的專用夾 具，對(duì)于減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)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(shí)，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(jìn)行加工,勞動(dòng)強(qiáng)度大而且不安全。采用電動(dòng)回轉(zhuǎn)式鉆床家具后，就能夠達(dá)到提高 生產(chǎn)效率,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保障生產(chǎn)安全的目

11、的。 專用夾具缺點(diǎn)： 1增加了產(chǎn)品的成本。由于夾具的設(shè)計(jì) ，制造和材料等都要消耗一定的費(fèi) 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(gè)工件加工的某一個(gè)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(dāng)某產(chǎn)品不再進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，原來(lái)的夾具一般都無(wú) 法重新利用，造成浪費(fèi)?同時(shí),專用夾具的設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)間周期長(zhǎng)，與生產(chǎn)的迅速發(fā) 展也有矛盾。但是在當(dāng)前成批生產(chǎn)的機(jī)械工廠中，多數(shù)還是采用通用機(jī)床加上專 用夾具進(jìn)行工件的機(jī)械加工。 2.2夾具設(shè)計(jì)步驟 按在夾具中的作用，地位結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(jī)構(gòu))； (3) 夾具體； (4) 引導(dǎo)元件及裝置； (5) 動(dòng)力裝置； (6) 分度,對(duì)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(jī)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(jì)中，除要考慮工件的定位、夾緊和夾具結(jié)構(gòu)外，還需要進(jìn)行 夾具總圖上尺寸公差及技術(shù)要求的標(biāo)注， 工件在夾具中的加工的精度分析，夾具 的經(jīng)濟(jì)分析等。 2.2.1對(duì)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(jìn)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(shí)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(jiǎn)單、合理、便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修。專用夾具的制造 屬于單件生產(chǎn)，當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時(shí)， 夾具上應(yīng)設(shè)置修配結(jié)構(gòu)，如適 當(dāng)?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(jiǎn)單、省力、安全可靠，排屑方便，必要時(shí)應(yīng)設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。 (5) 其經(jīng)濟(jì)性好。 除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉外，還應(yīng)

14、根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng) 對(duì)夾具方案驚醒必要的經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。 2.2.2專用夾具設(shè)計(jì)步驟 （1） 明確設(shè)計(jì)任務(wù)與收集設(shè)計(jì)資料。 夾具設(shè)計(jì)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(jì)任務(wù)書，對(duì)工件進(jìn)行工藝分析。了解工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料；本工 序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準(zhǔn)和夾緊表面及所用的機(jī)床刀具、 量具等。其次是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)收集有關(guān)資料， 如機(jī)床的技術(shù)參數(shù)，夾緊零部件的 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)和廠定標(biāo)準(zhǔn)，各類夾具圖冊(cè)、夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)等，還可收集一 些同類夾具的設(shè)計(jì)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(jì)定位裝置。 確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)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(jī)床上的安裝方式。 繪制夾具草圖。 （3） 進(jìn)行必要的分析計(jì)算。 工件的加工精度較高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行工件加工精度分析，且計(jì)算定位誤差。有動(dòng)力裝 置的夾具，需計(jì)算夾緊力。當(dāng)有幾種夾具方案時(shí)，可進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，選用經(jīng)濟(jì)效 益較高的方案。 （4） 審查方案與改進(jìn)設(shè)計(jì)。 夾具草圖畫出后，應(yīng)征求有關(guān)人員的意見(jiàn)，并送有關(guān)部門審查，然后根據(jù)他們的 意見(jiàn)，對(duì)夾具方案作進(jìn)一步修改。 （5） 繪制夾具裝配總圖。 夾具的總裝配圖應(yīng)按國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)

16、繪制。繪圖比例盡量采用 1:1。主視圖按夾 具面對(duì)操作者的方向繪制。總圖應(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(dá)清楚。 3. 夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1工件分析及定位 H 圖1工件簡(jiǎn)圖 有上工件簡(jiǎn)圖，我們可以看出：工件為直徑為 30mm勺棒料。要求設(shè)計(jì)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(shí)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(guò)去由于生產(chǎn)批量較少 ，采 用三爪自定心卡

17、盤來(lái)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(dòng)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(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)工件 的自動(dòng)定心和夾緊的。這種自動(dòng)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(dāng)螺母4向左旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(duì)滑動(dòng)，使彈簧套筒產(chǎn)生彈性變形。實(shí)現(xiàn)對(duì) 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(kāi)工件。自動(dòng)定心彈簧套筒夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊 ，裝夾迅速、具 有較高的定心精度，一般可達(dá)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(guò)大，一般小于0.1~0.5mmo 3.4夾具結(jié)構(gòu)選擇 自動(dòng)定心彈簧套筒夾具在實(shí)際生產(chǎn)中使用壽命不長(zhǎng)，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(dá)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(jìn)行熱處理使硬度為 55~60HRC內(nèi)孔和外圓在磨床上加工可達(dá)到較高的精度， 再進(jìn)行配研，彈簧套筒的導(dǎo)向部分表面粗糙度值可達(dá) Ra0.4卩m同時(shí)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(guò)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(jì) 3.5.1彈簧套筒的結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì) 圖3彈簧套筒示意圖 設(shè)計(jì)的彈簧套筒結(jié)構(gòu)如圖3是一個(gè)薄壁帶錐面的彈性套筒，帶錐面一端開(kāi)有 3條軸向槽，由3個(gè)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(kāi)、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(jìn)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(shí)，工件被夾表面的 尺寸偏差不宜過(guò)大，因?yàn)閺椈商淄沧冃未髸r(shí)，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(jì)的結(jié)構(gòu)需要來(lái)確定。在這次設(shè)計(jì)中，我根據(jù)工件的尺寸， 暫且定d1為40mm (2) 卡爪長(zhǎng)度i1: h =(0.5~1.2)D, D為工件直徑，或者h(yuǎn) = 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(zhǎng)度12 :也就是彈簧套筒的開(kāi)槽長(zhǎng)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(zhǎng)，h也相應(yīng)增

22、加，一般d =（25~85）mm,l2 =（35~75）mm時(shí)， 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(zhǎng)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(kāi)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(dāng)要求夾緊范圍大時(shí)，使夾緊點(diǎn)始終在彈簧套筒外端離切削點(diǎn)近

23、一 些。對(duì)于正錐彈簧套筒，固定套內(nèi)錐角應(yīng)取 1，對(duì)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(jí)精度 的工作，如果要求夾緊范圍不大時(shí)，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(jì) 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(jìn)行熱處理使硬度為55?60HRC內(nèi)孔和外圓在磨床上加工可達(dá)到較 高的精度，再進(jìn)行配研，彈簧套筒的導(dǎo)向部分表面粗糙度值可達(dá) Ra0.4卩m同 時(shí)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(guò)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(duì)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(jì)出螺紋是M60的梯形 螺紋。且L6 =63mm。 (2) 固定套的內(nèi)錐角2 :因?yàn)榕c彈簧套筒配合運(yùn)動(dòng)，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(jì)，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(duì)定心無(wú)影響，根據(jù)結(jié)構(gòu)取 D^ 66mm。 (5) 孔的直徑D3 :這孔用來(lái)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(duì)夾具的穩(wěn)定有較大影響，根據(jù)需要取 L4 = 25mm。 (7) 固定套長(zhǎng)度Ly:根據(jù)彈簧套筒的長(zhǎng)度，取L^ 90mm o (8) 與夾具體配合部分長(zhǎng)度L5 :該部分長(zhǎng)度對(duì)夾具的穩(wěn)定有較大影響，根 據(jù)全長(zhǎng)和穩(wěn)定的需要，取L5=54mm。 3.5.3 夾具體具體設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)中，對(duì)夾具體無(wú)具體要求。但一般設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(lái)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(lái)連接機(jī)床等設(shè)備的，連接形式不固定，在本圖上設(shè)計(jì)為 螺紋連接，大小根據(jù)需求來(lái)定。該部外圓直徑 Dio先取116mm。 3.

27、5.4螺母設(shè)計(jì) 5X5 圖7螺母示意圖 該螺母與固定套連接是用來(lái)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(duì)材料無(wú)特殊要求，通常 45鋼。但對(duì)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(duì)彈簧套筒產(chǎn)生徑向力， 該表面須光滑。 （1） H部分長(zhǎng)L9 :該長(zhǎng)度保證外界物體不對(duì)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(kāi)時(shí)不對(duì)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(zhǎng)度L8 :螺紋長(zhǎng)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(duì)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(jì)算與楔塊夾緊相似，但要考慮夾緊時(shí)彈簧套筒的變形阻 力R,每個(gè)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(lái) 計(jì)算（見(jiàn)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(jì)算長(zhǎng)度（由卡爪中心到彈簧瓣根部開(kāi)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(shí)，K =600;n=4 時(shí)，K = 200;n=6 時(shí)，K=40。 彈簧套筒的卡爪在夾緊時(shí)的受力分析見(jiàn)圖 8,當(dāng)工件無(wú)軸向定位時(shí)，卡爪和 工件不產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，沒(méi)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(jì)算 5.1定位誤差分析 本文設(shè)計(jì)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(zhǔn)。當(dāng)工件裝到套筒時(shí)，因工序基準(zhǔn)是中心線，定位基準(zhǔn)也是中心線，基準(zhǔn) 重合，則e不二0。因?yàn)檩S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(zhǔn)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(shí)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(shí)，按最大孔和最小軸求得軸中心位置的變動(dòng)量為： e定 =2知牛節(jié)叫ax (2)彈簧套筒垂

31、直放置時(shí)，由于自重，工件下垂始終緊靠彈簧套筒內(nèi)孔下表面，此時(shí) 軸中心線的變動(dòng)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(duì)于本文所設(shè)計(jì)的彈簧夾定心夾緊機(jī)構(gòu)，有的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)書中做為定位夾 緊元件均勻彈性變形的定心夾緊機(jī)構(gòu)，有的書看作圓錐面等速移動(dòng)原理的定心夾 緊機(jī)構(gòu)。我認(rèn)為當(dāng)作后一種定心夾緊機(jī)構(gòu)較符合實(shí)際，因?yàn)樗膹椥灾皇窃谒砷_(kāi) 工件時(shí)才起作用，而在夾緊工件時(shí)，是靠圓錐面的等速移動(dòng)，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(dòng)原理來(lái)分析計(jì)算該機(jī) 構(gòu)的夾緊誤差。該機(jī)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(kāi)瓣前的加工有同軸度公差 Tt ,定位孔有圓柱度公差Ty使開(kāi)瓣 后卡爪瓣夾緊工件的錐體部分厚度不均，收縮夾緊時(shí)，使工件軸線相對(duì)錐套軸線 偏心而產(chǎn)生夾緊誤差。這些加工誤差均為獨(dú)立的隨機(jī)變量 ，按概率法計(jì)算彈簧筒 夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊誤差，其計(jì)算式為： 6. 注意事項(xiàng) 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(jìn)行配磨和配研加工。 2. 彈簧套筒的彈簧瓣應(yīng)在整個(gè)彈簧套筒加工合格后

33、，再切開(kāi)。并且要將開(kāi)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(shí)，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(shí)，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(cuò)誤操作時(shí)，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(guò)長(zhǎng)期使用磨損后，應(yīng)及時(shí)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(jiàn)圖紙） 8. 總結(jié) 為期兩周的機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在這兩周的設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)中，我獨(dú)立設(shè)

34、計(jì)了自定心彈簧套筒夾具。由于我們只是在課 本上見(jiàn)過(guò)機(jī)床夾具，并沒(méi)有親自設(shè)計(jì)過(guò)，因此，在開(kāi)始的設(shè)計(jì)過(guò)程中，存在許多 這樣或那樣的問(wèn)題，在老師的細(xì)心指導(dǎo)下，我根據(jù)步驟一步一步的設(shè)計(jì)，畫圖， 查閱各種關(guān)于專用夾具的設(shè)計(jì)資料， 終于將它設(shè)計(jì)了出來(lái)，我感到很高興，因?yàn)?在這之中我學(xué)到了以前沒(méi)有學(xué)到的知識(shí)， 也懂得了很多東西，真正做到了理論聯(lián) 系實(shí)際。 通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)機(jī)械制造方面的知識(shí)， 在設(shè) 計(jì)過(guò)程中雖然遇到了一些問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)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(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。 實(shí)踐出 真知，通過(guò)親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知

35、識(shí)不再是紙上談兵。 課程設(shè)計(jì)誠(chéng)然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升， 同 時(shí)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(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這次 課程設(shè)計(jì)，我掌握了機(jī)械制造的相關(guān)知識(shí)，簡(jiǎn)單的材料選擇和熱處理。既復(fù)習(xí)了 本學(xué)期的機(jī)械制造課程，又復(fù)習(xí)了機(jī)械設(shè)計(jì)課程，還聯(lián)系了以前所學(xué)的互換性與 技術(shù)測(cè)量。 我認(rèn)為，在這次課設(shè)中，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)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(huì)了很多學(xué)習(xí)的方 法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷

36、的學(xué) 習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。這對(duì)于我們的將來(lái)也有很大的幫助。以后，不管有 多苦，我想我們都能變苦為樂(lè)，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中 國(guó)提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后變的更加成熟， 會(huì)面對(duì)需要 面對(duì)的事情。在這次課程設(shè)計(jì)中，我也了解作為一個(gè)設(shè)計(jì)人員，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中 一點(diǎn)不能馬虎，每個(gè)步驟都必須有理有據(jù)，不是憑空捏造的。而且，各種標(biāo)準(zhǔn)都 要嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，查閱大量資料，而且設(shè)計(jì)一個(gè)零件，需要花好 長(zhǎng)時(shí)間。親自上陣后我才知道，做每件是都不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單就能完成的， 是要付出 大量代價(jià)的。但收獲也是巨大的，這次的課程設(shè)計(jì)必將對(duì)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(xì)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(shí)還不足以設(shè)計(jì)一個(gè) 完整的設(shè)備，只能在借鑒原有的設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。僅是完成這一步，我也覺(jué) 得很有收獲，對(duì)以后的工作也有很大幫助。此次設(shè)計(jì)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(shí)請(qǐng)教或上網(wǎng)查詢， 只要認(rèn)真鉆研，動(dòng)腦思考，動(dòng) 手實(shí)踐，就沒(méi)有弄不懂的知識(shí)，收獲頗豐。 9. 參考文獻(xiàn) [1] 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 （陳立德） 出版社： 出版年: 高等教育出版社 2008.2 [2] 《機(jī)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(cè)量》 （韓進(jìn)宏） 出版社： 機(jī)械工業(yè)出版社 出版年: 2009.6 [4] 《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》 （任乃飛） 出版社：化學(xué)工業(yè)出版社 出版年: 2010.1 《機(jī)械零件手冊(cè)》 （周開(kāi)勤） 出版社： 高等教育出版社 出版年: 2001.7 ⑹ 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 （成大先） 出版社： 化學(xué)工業(yè)出版社 出版年: 2004.4