【正文】 ................................................................................... 49 薄壁套筒參數的優(yōu)化方法 ........................................................................... 49 優(yōu)化設計結果 ................................................................................................. 50 結論 ........................................................................................................................... 50 參考文獻 ................................................................................................................................. 51 結束語 ..................................................................................................................................... 52 附錄 1 ...................................................................................................................................... 53 附錄 2 ...................................................................................................................................... 56 附錄 3 ...................................................................................................................................... 58 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 1 第一章 概 述 液性塑料夾具的 研究背景 套類零件是車削加工中最常見的零件 ， 也是各類機械上常見的零件 ， 在機器上占有較大比例 ， 通常起支撐、導向、連接及軸向定位等作用 , 如導向套、固定套、軸承套等。 以往 以圓柱形內孔為定位基準的時候，定位元件常為圓柱心軸或小錐度心軸；對于帶有錐孔、螺紋孔、花鍵孔的工件定位，常用專用的錐體心軸、螺紋心軸或花鍵心軸。小錐度心軸的優(yōu)點是靠楔緊產生的摩擦力帶動工件，不需要其他夾緊裝置，定心精度高，可達到 ~，缺點是工件的軸向無法定位。尤其是飛行器的薄壁精密型零部件，其形狀精 度和位置精度均要求很高，采用常用的機械式夾具很難滿足要求，為此 探索采用高精度定位而裝夾變形很 小的新型夾具 很有必要。 當卸掉壓緊力后，薄壁套筒元件迅速恢復原始狀態(tài)并同時松開工件。所以塑料熔體的高彈變形與粘性變形均與時間有關 ， 這實際上是一種由塑料大分子結構所決定的力學特性 ， 也是塑料變形與金屬變形及一般液體（水 ）的主要區(qū)別之處。 c、 夾具結構簡單 ， 降 低制造成本 ， 塑料夾具與彈簧夾頭比較 ，容易制造， 制造成本比普通夾具平均可降低一 半 。但液性塑料夾具應用時應注意 ： 塑料管道內允許壓力不能過大 ， 一般最大不超過 300Mpa， 壓力過大時塑料可能滲漏或將薄壁套筒脹裂。 （ 2） IT7 級精度間隙配合的零件 ， 最小定位直徑不小于 22mm 。 ,是整個工件工藝流程中的關鍵工序。 主要技術路線如下： 1） 分析典型零件的技術要求和加工工藝 路線，并確定零件定位基準和測量基準的方案 。 4） 以上述優(yōu)化參數為依據，并考慮結構工藝 性，進行心軸結構設計和零件設計，建立三維模型和 AutoCAD 二維工程圖。 以圖 所示的典型零件為對象進行液性塑料心軸的結構設計。 目前，磨外圓工序采用的定位夾緊方案：以右端面和 φ 104mm 內孔定位，在工件左端面使用圓螺母夾緊。 薄壁套筒的設計 液性塑料心軸夾具中的定位元件是中部帶薄膜的薄壁套筒。 各材料的 性能 參數如表 所示。熱處理后，屈服極限 s? =850MPa，保證了套筒具有很高的許用應力。 套筒 1 由 前面的分析可知我們選用的是外脹式 薄壁套筒。 第一種： 一般情況下， 當套筒不承受切削扭矩或扭矩很小時，如定心用于檢具、鉆具、精車、精磨夾具等，可取 ? =。 接觸系數 ? ，計算公式為： ? =l\L，其中， l為工件基準長度， L為薄壁套筒長度。由于該工件LD,可以選用 h== 70=≈ 2mm 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 11 表 【 1】 夾緊定位元件薄壁部分長度 2h/D L D為工件定位直徑， L為薄壁套筒的薄壁的長度， h為薄壁的厚度。則當△ Dmax δ max=0只能起定心作用 ， 當 △ Dmax δ max時，間隙消除不了，不起任何作用 ,當 △ Dmax δ max時，起定心和夾緊作用。 若工件定位基準較長（ L），對合金鋼薄壁套筒來說，最大徑向漲量 Δ D max大約為 ；若工件定位基準短（ L） , 套筒直徑的最大漲量則應更小些，對合金鋼薄壁套筒來說，最大徑向漲量 Δ D max大約為 ； 比較上述兩種方法，方案 1 更合理一些 （ 3） 套筒定位面直徑 最大配合間隙 ： 在未夾 緊時工件與套筒定位面間的最大配合間隙： Δ max=D1max— D2min=δ D+Δ +δ d （ 3） 式中： D1max—— 工件內孔的最大直徑； D2min—— 套筒定位面的最小直徑； Δ —— 工件定位基準與套筒定位表面間的最小保證間隙； δ D及δ d—— 工件定位基準及套筒定位表面的制造誤差； 套筒的壁厚差不超過 ~，因此， 我們取 套筒和工件之間的最小保證間隙 為 ，套筒制造公差取 f5 級精度，故套筒定位面直徑 D=70f5=70 ?? mm， 工件φ 70mm 內孔 制造公差 為φ 70 ?? mm，因此，最大可能間隙Δ max= +－ （ －） = mm （ 4） 套筒與工件配合的過盈量： Δ g=Δ D max— Δ max=－ = （ 5） 塑料腔環(huán)形槽深度： 表 【 1】 夾緊定位元件其他尺寸 D（套筒定位直徑） S H 30 6 5 30~50 7 6 50~80 8 7 80~120 10 8 120~180 12 9 180~250 15 12 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 13 表中 S 表示套筒固定部分長度， H 表示 1/2 容塑腔深度，由此可見塑料腔環(huán)形深度取7mm， S=8mm。 一種是 :圓角半徑： R== 70=，我們將其取為 3mm。當承受切削力較小時，常用過盈值按上表 選擇。如果夾具體切削過深，則會減低其抗彎剛性 ， 若套筒切削過深，則會使套筒端壁面積增大，而加大軸向壓力，使套筒徑向彈性減少，縮小了夾具的應用范圍。則當△ Dmax δ max=0只能起定心作用 ， 當△ Dmax δ max時，間隙消除不了，不起任何作用 ,當△ Dmax δ max時，起定心和夾緊作用。 我們選擇第一種的計算結果 Δ D max =。 一種是 ： 圓角半徑： R== 104=，我們將其取為 5mm。 套筒產生的夾緊力矩 Mkp=5 105 m3/2 Δ g D2， 式中 m=2h/D。套筒內槽表面粗糙度為 ，這不僅有利于液性塑料的流動，是壓力傳遞均勻，同時，工藝上要求淬火后進行磨削，使內孔同軸度提高，薄壁變形均勻，提高了定位精度。如圖 2. 5 所示：有 5 種液性塑料通道的方案。但由于工件和心軸很重，夾緊時需要調頭，這很不方便，效率低，勞動強度大。由于上述更方案的種種缺點，我們設計了 e 方案， 方案 e 仍采用統(tǒng)一從小端加壓的方式，散克 服了排氣困難的問題。 根據本設計零件要求，設計出 圖 心軸如下： 圖 心軸基體 基體常用材料為鑄鐵或中碳鋼，但是這些材料熱處理硬度不夠高，尤其是兩端中心孔硬度如果太低就會容易碰傷，降低精度，大大影響心軸的使用壽命。柱塞孔也需與柱塞配作，保證間隙不大于 ，其圓柱度要小于 。 滑柱 采用 T7A鋼制造，其硬度要 比滑柱 孔低，所以熱處理后的硬度宜維持在40~45HRC。 圖 （ a）為整體式，其優(yōu)點為螺紋部分與援助部分整體進退，不會出現卡住現象，缺點是制造困難，夾具體上的柱塞孔和螺紋孔的軸線不易一致，同時，圓柱部分旋轉也是很不利的，易磨損，塑料容易滲漏。 表 套筒的薄壁長度 L 公式 D/8LD/4 ? D/4LD/2 ? D/2LD ? （ b）滑柱 L = (1． 8～ 2) 0d ， 此次 我們的設計中有兩個薄壁套筒，夾緊時套筒的內環(huán)形槽的體積增大量 都比較大，需要選取較大的滑柱 直徑， 取 d0=18mm，滑柱 長度 L0=30mm?？梢哉f，套筒的制造精度很大程度上影響了心軸最終的定位精度。尤其是在最后的磨削工序里，法向磨削力很 大，因而會對薄壁套筒造成附加的徑向變形，影響外圓最終的加工尺寸， 另外， 磨削加工的熱量較大，也有一定程度的影響。因為工件要經常裝夾，定位表面需 要有較好的耐磨性，但淬火硬度 不能太高，否則會影響薄壁套筒的彈性， 為了避免薄壁套筒在熱處理是變形過大，在加熱時將其豎著放置，但仍然不能避免有較大變形，在加工時φ104mm 的薄壁套筒淬火后變形量較大，材料向淬火時放置部位的下部堆積，使得加工內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 23 余量不很均勻，內孔、外圓變形很大。擰緊螺母，保證薄壁套筒有 2mm 左右的軸向竄動，以防止熱處理過程中的弓形變形。除了加承力套筒之外，還需要減小磨內孔時的磨削深度，以減小法向磨削力，從而減少薄壁部分的變形。 如前所述，薄壁套筒薄壁部分內孔、套筒與基體的兩個配合面是在一次裝夾下磨削的，能保證較高的同軸度，而心軸基體上與套筒配合的外圓也是在一次裝夾下磨削的，因而能保證對中心孔的同軸度，這樣，將套筒裝配到基體上就能保證套筒內孔對心軸中心孔有較高的同軸度。因此，在加工時心軸中加注的液性塑料用牌號位 LHM47 的液壓油代替，其熱漲系數小得多，同時也有一 定的冷卻作用，其粘度較高，不易滲漏。由于在淬火的時有一定的變形量，因此留的磨量稍微大一些。注意要先加工完套筒的配合內孔后配磨軸體的外圓， 保證兩個配合面的過盈量分別為 和 ，允許誤差 +，以起到良好的 密封作用； 10） 研磨滑柱孔： 與滑柱 配研，保證二者之間的間隙不大于 ，并保證柱塞孔的圓柱度誤差小于 ； 11） 去毛刺：基體上孔道、腔槽的毛刺必須清除干凈，以利于液性塑料流動。 相比較而言，采用將基體冷卻的方法裝配更好。同時在澆注液性塑料之前用油 澆注一遍，然后把油倒出來，可以在液性塑料腔槽和孔道壁上留下滑油，利于液性塑料的流動。 液性塑料的澆注 按照常規(guī)的塑料配比方案配置液性塑料后，即可準備澆注。我們采用圖 。過兩三分鐘后，在塑料的表面上除去冒上來的氣泡，然后將活塞插入缸體，通過旋轉加力杠桿 9帶動螺桿 4是活塞下壓，當液性塑料從排氣管 7上端溢出時旋緊堵頭 8。此時可將心軸倒過來，每隔 5～10分鐘將壓注工具的活塞下壓一些，以消除縮孔。這時 可將心軸加熱，待塑料熔化后倒出，再澆注新塑料。 b、具有良好的流動性，以利于傳動壓力，可在夾具中不需要很高的壓力就能流動。 d、 在工作中對金屬不 發(fā)生反應，并且在一般貯存條件下能保持物理性能不變。 c、 穩(wěn)定劑：常用的有硬脂酸鎘、硬脂酸鈣或硬脂酸鋇。保溫是使攪拌時在液性塑料中產生的氣泡充分上浮。當配置數量不多的液性塑料時，可以使普通的鋁鍋，少于 時，也可使用耐火的玻璃燒杯。 d、 塑料加熱攪拌時，氣體從塑料中排出，此時應注意通風，防止有害氣體吸入人體，影響健康。 b、 液性塑料夾具的夾具體，假如采用鑄件，則必須經過充分的退火或時效處理，并且在粗加工全部外形后，再對其進行一次退火處理，以消除其內應力，否則在裝配加熱時或夾具制成后，會因其變形 而影響薄壁套筒的定位精度。 e、 在可能的情況下，應使滑柱孔道方向與薄壁套筒的內腔圓周相切，并使滑柱孔道均勻分布或輻射分布，以提高夜里傳遞的均勻性，從而提高夾具的定位精度。 c、 安放液性塑料夾具的地方應遠離溫度過高的區(qū)域，以免液性塑料從配合處泄漏。液性塑料心軸夾具中的最重要、最關鍵的部件是薄壁套筒。所以，我們必須采用更科學的方法設計或對做成的設計進行分析，分析后依據分析結果，對夾具進行參數的優(yōu)化