【正文】 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書 16 有關(guān)于圓角半徑的取值原則：薄壁套筒圓角半徑是保證液性塑料暢流無阻的重要條件，以避免應(yīng)力集中。 （ 1） 套筒最大允許變形量 Δ D【 2】 ： δ ma x表示被加工工件表面與薄壁套筒之間在未加壓前的最大間隙，△ Dmax表示薄壁套筒直徑最大變形量。一般認為采用保證過盈值 更為可靠。我們選用的薄壁套筒材料 30CrMnSi 的彈性模量 E= 105MPa，因此， 據(jù)參考文獻【 2】 計算出 Δ D max =D2P/2Eh=702 35/2 105 4= 另一種對 Δ D 的計算是通過胡克定律： Δ D max =σ sD/EK （ 2） 式中：σ s—— 薄壁套筒材料的屈服極限（ kPa），對于我們所選的材料， σ s= 102MPa； E—— 套筒材料的彈性模數(shù)（ MPa），對于我們所選的材料， E= 105MPa； K—— 安全系數(shù)，一般取 ~； 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書 12 把上述取值帶入公式 (2)中， Δ D max =σ sD/EK= 102 70/ 10 =。 第二種 : 表 【 1】 夾緊定位元件薄壁部分厚度 D(mm) 10~50 50~100 LD/2 h=+ h= D/2LD/4 h=+ h= D/4LD/8 h=+ h= 其中 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。 鋼號 彈性模量 E kg\c ㎡ 泊松比 u 極限強度 ? b kg／ cm2 屈服點 s? kg\c ㎡ 布氏硬度 HB 在比例極限時的延伸率ep 30CrMnSi 106 11000 8500 363~311 103 18CrNiWA 106 11000 9500 375~331 103 12CrNi3A 106 9500 7000 341~269 103 45 106 7000 4000 229~197 103 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書 9 圖 圖 （ 1） 套筒薄壁 長度 部分 相關(guān)尺寸計算 ： 圖 對于經(jīng)驗公式來計算套筒我們需要綜合多種文獻，對比得出比較適中的，進而使計內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書 10 算結(jié)果更加接近實際 。其 彈性模量 E= 105MPa，泊松比 u=。外圓磨削時，工件軸向并不需要非常精確的定位，因此我們使用φ 104mm 小孔的右 端面進行大致的軸向定位，以確定工件和液性塑料心軸薄壁套筒之間的相對位置，使得套筒變形量不超過許用范圍。 2） 塑料夾具的理論設(shè)計與分析 首先利用傳統(tǒng)設(shè) 計方法和經(jīng)驗公式，對液性塑料心軸進行了初步的結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)計算， 然后以有限元分析軟件 ANSYS 為平臺，建立心軸部件的 有限元分析模型，仿真分析液性塑料心軸關(guān)鍵參數(shù)對其性能的影響規(guī)律， 在此基礎(chǔ)上，建立心軸的優(yōu)化模型，實現(xiàn)液性塑料心軸的 優(yōu)化設(shè)計，并完成心軸夾具的裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計、零件設(shè)計及其工藝性審查， 最后研究了心軸夾具的制造方法。 圖 典型 軸套類零件 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書 5 設(shè)計 步驟 設(shè)計研究內(nèi)容 1） 獲得適用于 軸套 回轉(zhuǎn)體零件的高精度心軸定心加緊結(jié)構(gòu)（液性塑料 心軸）參數(shù)的設(shè)計及性能分析的方法； 2） 探尋適用于液性塑料心軸夾具部件的制造技術(shù)； 設(shè)計預(yù)期目標 心軸的重復(fù)定位精度為 設(shè)計方法和路線 以選定的軸套零件為加工對象，通過原理分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能分析和參數(shù)優(yōu)化和加工制造來研究高精度心軸定位夾緊技術(shù)，提高工序定位精度，滿足高精度零件的加工要求 。歸納起來有以下三種使用范圍 ： （ 1） 零件按 IT6 級精度間隙配合制造時 ， 最小定位直徑不小于 12mm。 b、 提高生產(chǎn)率 ： 使用液性塑料夾具 ， 不需要用百分表找正工件 ， 操作方便 ， 輔助時間可降低 80%左右。 液性塑料夾具 的工作原理將一種液性的（半固態(tài)的）塑料澆注在夾具體內(nèi)， 利用液性塑料的不可壓縮性 ， 將壓力均勻地傳給薄壁套筒 ， 并通過套筒的變形來定位和夾緊工件 ； 或者在多位夾具中 ， 液性塑料作為傳動介質(zhì) ， 將壓力均勻地傳給滑柱來夾緊工件。為了消除間隙，提高心軸的定位精度，心軸可以做成錐體， 但 錐體的錐度不能太大，否則工件在心軸上會產(chǎn)生歪斜。 With the fluid nature of the plastic for a medium, using its pressibility, you can not be evenly on to a tube or traveller unwieldily flimsy, or slide columns that are unwieldily flimsy set it produces even the radial displacement pliances or and aligning workpieces and grip. Liquid plastic between sexual heart of heart is high precision, the heart of the general can ～ , up to mm, coaxial degrees of ～. also used for more grip and the clamping force fast and reliable. but now there are various limitations and the relevant cases. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 。s authority centring between a, in recent years machinery industry to the parts of highprecision demand, high efficiency and reduce the cost of great。由于間隙的存在以及工件制造誤差的存在，因此，心軸定位精度不高，一般工件的同軸度只能保證在 ~左右。 液性塑料夾具的工作機理 基于以上幾種 問題的存在，我們要選用合適的夾具工裝滿足對制造精度的要求，目前 廣泛采用的方法是液性塑料夾具。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書 3 時間/切應(yīng)變/彈性回復(fù)階段變形階段 圖 塑料的應(yīng)變 — 時間關(guān)系曲線 液性塑料夾具的特點及應(yīng)用 液性塑料夾具的 特點 ： a、 定心精度高 ： 液性塑料夾具與被加工零件是圓柱面接觸 ， 接觸面可達整個薄壁長度的 80% ， 定位誤差小 ， 加工精度高 ， 可以保證被加工表面的不同心度在 ~ 。同時 ， 薄壁脹量又與套筒的直徑有關(guān) ，內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書 4 套筒直徑越大 ， 在相同的液性塑料壓力下越易脹開。 在這個 設(shè)計 中，我們 采 用液性塑料心軸夾具來裝夾加工，就能 解決這一問題， 達到很高的精度要求。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書 6 第二章 液性塑料心軸夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1） 總體技術(shù)方案的確定 通 過廣泛的文獻檢索和調(diào)研，提出采用基于液性塑料自動定心原理的彈性脹 開心軸夾具，即液性塑料心軸夾具，并通過定心夾緊原理分 析、結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能分析、參數(shù)優(yōu)化和加工制造來研究高精度心軸的設(shè)計和制造技術(shù)，從而提高工序定位精度，滿足高精度零件的加工要求。 使用本項目設(shè)計的液性塑料心軸定位夾緊進行外圓的磨削，這樣就能保證外圓的跳動滿足精度，而且提高加工時工藝系統(tǒng)的剛度。要 想要 提高套筒的最大允許變形量，應(yīng)選 s? 較大的材料和適當?shù)臒崽幚矸秶虼宋覀冞x用合金鋼 30CrMnSi，通過鍛造提高其力學性能，淬火到 HRC35~40，以保證套筒具 有良好的彈性和耐磨性。此情況最好采用 如圖 ，改善這種現(xiàn)象。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(yīng)用范圍。 表 【 1】 加緊定位元件最大允許液性塑料壓力 D(mm) 20 30 40 50 60 70 80 90 100 P(MPa) 45 45 40 40 35 35 30 30 25 由表 可知，我們的夾具定位直徑為 70mm， 所以 P 取 35MPa 合適。 （ 8） 套筒與基體的配合過 盈量： 表 套筒與基體的配合過盈量 工件定位直徑 D 過盈量δ c 50 以下 50~80 80~120 120~180 180~250 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書 14 目前在配合上存在不同的看法，有的選擇基孔制壓配合 77Hs??????、 76Hs??????，有的選用過度配合 76Hm??????，有的采用控制過盈量，有的既用制壓配合，又注上過盈值。選用方案 1。 （ 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： 由表 可以選出 S=10mm， H=8mm，綜合各文獻及工作實際我們?nèi)?S=10mm，H=12mm。 而磨削力矩 Mk= 2DF? =，因此，夾緊力足夠，設(shè)計可行。方案 b 采用兩個柱塞分別對兩個套筒進行加壓，方案 c 和 d 分別從大端和小端同時對兩個套筒進行加壓。采用斜孔更有利于空氣的排出和液性塑料的流動。 加壓螺釘和滑柱 的設(shè)計 加壓螺釘 加壓螺釘?shù)奈恢脩?yīng)考慮有足夠的軸向移動量，以保證夾緊力 ， 一般情況下螺釘用 45號鋼 ， 同時要考慮夾具定位偏 移的問題 。 圖 （ b） 綜合以上，我們采用圖 （ c）所示的開口槽連接式，制造容易，螺釘和柱塞為點接觸，因此柱 塞不會跟著螺釘一起旋轉(zhuǎn)，有利于延長使用壽命，提高密封性。薄壁套筒的技術(shù)要求中，薄壁部分的壁厚差不超過、外圓對心軸兩端中心孔的跳動不超過 、淬火后硬度 35~40HRC 且要求硬度均勻等要求較難達到，其技術(shù)難度主要體現(xiàn)在： 1）套筒薄壁部分太薄 ，在淬火時薄壁的變形很大，甚至又開裂可能 。 圖 給出了薄壁套筒所用的 熱處理工裝 。這時，磨薄壁套筒的工藝基準為心軸基體的中心孔，因此 選擇精度較高的磨床，靠磨床的精度保證薄壁套筒外圓對心軸中心孔的同軸度，要求同軸度誤差控制在 。具體工藝流程如下： 1） 下料，鍛造； 2） 粗車外圓和端面，留加工余量約 1mm； 3） 調(diào)質(zhì) ； 4） 鉆、鉸孔鉆心軸中間的φ 16mm 通孔以及 6 組共 24 個液性塑料通道斜孔，為了獲得更好的表面粗糙度，以利于液性塑料的流動，鉆孔后需要鉸孔工序。如果采取加熱薄壁套筒的方 法，要注意防止套筒被氧化和加熱變形。但是還要考慮到要有足夠的頂尖距離，防止擰緊加壓螺釘后 ， 仍然與頂尖干涉。澆注時，將預(yù)熱的心 軸豎直放置（將加壓螺釘、活塞、氣孔螺釘?shù)热〕觯?，帶柱塞孔的一端朝上，? 氣孔的一端朝下，通過特制的管接頭與紫銅螺紋管相連。 澆注完成后，將滾珠和氣孔螺釘裝好，心軸可交付檢查和使用。 但是流動性也不能太大，以免從家具中流出。 ② 液性塑料配方（重量比） a、 聚氯乙烯樹脂 20%； b、 磷苯二甲酸二丁酯 59% c、 硬脂酸鎘 1% d、 透平油 20% 液性塑料配置工藝及應(yīng)注意的幾個問題 (1) 塑料的配置過程 先將均勻研碎的聚氯乙烯樹脂粉末與硬脂酸鎘按比例混合均勻，再將磷苯二甲酸二丁酯與透平油混合均勻，然后將上述兩種混合物再混合在一起攪拌均勻，在室溫中存放24 小時，使聚氯乙烯樹脂在增塑劑中充分膨脹，使其在加熱時易于熔化。因為在高溫下用木棒攪拌會產(chǎn)生氣泡，而用鐵棒或銅棒則會使聚氯乙烯樹脂分解。 d、 為了增加液性塑料夾具的密封性，可將薄壁套筒與夾具體的配合處制出幾道溝槽，并在薄壁套筒的薄膜兩側(cè)制出小于 75176。 e、 液性塑料夾具用后，應(yīng)立即將調(diào)節(jié)螺釘擰松，使其處于松弛狀態(tài)，以避免薄壁套筒產(chǎn)生永久變形。分析和優(yōu)化采用的工具就是 ANSYS 有限元分析。薄壁套筒所能承受的應(yīng)力，所能傳遞的轉(zhuǎn)矩，加工中薄壁套筒的變形情況都會對加工 精度造成影響。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書 30 液性塑料 心軸 夾具的使用與維護 a、 液性塑料夾具在機床上安裝和校正時，不允許敲打薄壁套筒，否則會使 薄壁套筒產(chǎn)生永久變形而降低 使用精度，嚴重時會將其損壞而不能使用。因為當壓縮夾具體內(nèi)的液性塑料時，夾具體同樣承受很大的力，假如夾具體的形狀結(jié)構(gòu)很復(fù)雜或不對稱，在受力時，其變形亦不均勻，因而會直接影響薄壁套筒薄膜的定位精度。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書