【正文】 29 (2) 液性塑料配置需要注意的幾個問題 a、 塑料加熱時的容器應(yīng)是鋁質(zhì)、瓷質(zhì)或玻璃，不能用鐵質(zhì)、或鍍鋅的容器。 (2) 液 性塑料的原料及配方 ① 液性塑料的原料 a、 聚氯乙烯樹脂：是制造液性塑料的主要原料，在其分子中加入適量增塑劑后具有彈性。一般來說，使用4～ 6 個月后需要更換塑料。但也不能太慢，否則液性塑料冷 卻后就無法繼續(xù)澆注了。預(yù)熱時需將加壓螺釘、活塞、氣孔螺釘?shù)热〕觯苑乐節(jié)沧r熱脹難以取出。同時，這種方法也避免了套筒薄壁部分的變形。高硬度保證了柱塞孔的耐磨性，也避免了兩端中心孔被碰傷、磨損等問題。 在精磨外圓時，一定要將心軸的加壓螺釘松開，避免液性塑料的壓力使套筒產(chǎn)生附加變形，從而避免加工量不均勻。要在同一次裝夾下完成內(nèi)孔液性塑料腔槽 、套筒與基體的兩個配合面的磨削，以保證兩 個內(nèi)孔又很高的同軸度。因此采用鍛造工藝制造套筒的毛坯，有利 于提高薄壁套筒材質(zhì)的均勻性和改善其力學(xué)性能，從而提高了液性塑料心軸的定位精度，延長了心軸的使用壽命 。 參考文獻【 7】有如下 : 工件夾緊時，柱塞的最大位移量為：04VS d??? (mm) （ 6） m ax2 kV L cV? ?? ? ? （ 7） 式中 V? —— 在工件夾緊時，薄壁套筒的工作容腔的最大增大量（ 3mm ） 且m a x1122k gL D L Dg???? ??? ? ????? ?? （ 8） KL 為套筒與定位面的實際接觸長度 滑柱所需推力 ： 204dQp?? （ 9） 式中 p為液性塑料的工作壓力， 一般為 30MPa。 滑柱直徑和孔的配合處用研配保證，其間隙不大于 ～ ．滑柱與孔的橢圓度和錐度不超過 ， 滑柱和孔的粗糙度分別為 。因此我們選用而合金工具鋼Cr5Mn 制造基體，熱處理為 T265，淬硬至 60HRC。其中 d 方案較前兩種在使用上方便性更優(yōu)，因為裝卸工件時，必然是使心軸大端朝下，將工件從小端套入，因此小端加壓很方便。套筒在抓高配后進行精磨，保證其外圓對心軸兩端中心孔的跳動不超過 。 （ 8） 套筒與基體的配合過盈量： 當承 受切削力較小時，常用過盈值按上表 ， c? =， 當切削力較大且套筒與夾具體之間又無銷釘固定時，可取 c? =。我們選用的薄壁套筒材料 30CrMnSi 的彈性模量 E= 105MPa 計算出 ： Δ D max =D2P/2Eh=1042 25/2 105 4=。 套筒 2： (1) 套筒薄壁長度部分相關(guān)尺寸計算 套筒 2 中 L 與 D 的尺寸相差不太大，不會引起剛度方面的減弱，我們可以用普通的圖 的套筒。 第三種選取原則見下表： 表 容塑腔高度值 直徑 D（ mm） 高度 H（ mm） 10~30 6 30~50 7 50~70 8 70~90 9 90~100 10 從上面比較，可以看出文獻 2 和文獻 3 選取的方法不同，但結(jié)果相近，所以我們?nèi)=10mm。 選用方案 1。當承受重 載 工作時，如切齒加工或其他精加工，可取 ? =。 熱處理后， 其硬度應(yīng)均勻，否則會影響定心精度。 薄壁套筒的結(jié)構(gòu) 液性塑料夾緊定位元件的結(jié)構(gòu)一般只有外漲式和內(nèi)夾式兩種，如圖 所示： a、外漲式套筒 b、內(nèi)夾式套筒 圖 外漲式套筒用于加工外圓及端面，內(nèi)夾式套筒用于加工內(nèi)圓及端面，在本設(shè)計中， 根據(jù)圖 零件要求，可選擇 要加工的表面適合用外漲式套筒。主要包括薄 壁套筒、加壓螺釘和柱塞的結(jié)構(gòu)選型、參數(shù)計算、材料及技術(shù)要求確定，液塑通道設(shè)計和心軸基體材料選擇， 最后對液性塑料心軸的結(jié)構(gòu)密封性、定位精度、工作壓力控制問題進行研究。根據(jù)傳統(tǒng)的 設(shè)計方法和經(jīng)驗公式，對液性塑料心軸進行初步的機構(gòu)設(shè)計和參數(shù)計算。 液性塑料心軸的具體應(yīng)用及其實際過程 軸套類零件， 其關(guān)鍵工序是重要外圓表 面的磨削和內(nèi)孔 磨削。使液性塑料產(chǎn)生壓力的來源有手動、氣壓及液壓。 影響轉(zhuǎn)變的因素有 ： 分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成 、 受力情況和環(huán)境溫度等 ， 但在塑料組成一定時 ， 轉(zhuǎn)變主要與溫度有關(guān)。 所以 現(xiàn)代的工藝裝備向著高精度，高效率發(fā)展，以滿足生產(chǎn)的需要，過去一些翻造粗劣、 精 度 低，操作麻煩 又 費力，生產(chǎn)周期長的夾具 。而套類零件 現(xiàn)在面臨的最大的問題就是薄壁零件的加工上精度的保證。 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 說明書 題 目： 液性塑料心軸夾具設(shè)計及分析 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及自動化 班 級： 機 械 068 班 指導(dǎo)教師： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 I 液性塑料心軸夾具設(shè)計及分析 摘 要 心軸定位是 機械加工中常見的一種定位方式，廣泛應(yīng)用于車、銑、鉆、磨等工序中，主要應(yīng) 用于要求以內(nèi)孔為定位基準，并保證外圓軸線和內(nèi)孔軸線的同軸度要求 或者螺栓孔對于中心孔有位置度要求的情況。 高精度的 薄壁套筒裝夾困難 、易產(chǎn)生加工變形 ,我們 結(jié)合液性介質(zhì)定心夾具設(shè)計原理和 套筒的工作 原理 ,設(shè)計了一種 心軸定位夾具。 已 不能適應(yīng)生產(chǎn)的要求，現(xiàn)代生產(chǎn)需要一些定位精度高，使用方便， 能提高生產(chǎn)效率，成本又低的夾具 ， 尤其在航天技術(shù)上 對各種飛行器的質(zhì) 量要求越來越高，這就給結(jié)構(gòu)件的制造提出了更高的要求。圖 示出了塑料的物理狀態(tài)與溫度的關(guān)系。在某些場合下 ， 液性塑料產(chǎn)生的壓力主要起定位作用 ， 而壓緊工件是采用氣壓或液壓。 圖 是某軸套類 典型零件外圓加工工序圖， 由圖 可知， 該零件對外圓的加工精度有一定的要求，同時在同軸度和垂直度上也有了適當?shù)囊?， 本工序以工件內(nèi)孔定位，磨削φ 90mm 和φ130mm 兩個外圓，要求同軸度達到 ， 并且要求φ 90mm 的精度達到177。 3） 使用通用有限元分析軟件 ANSYS 進行建模，仿真分析液性塑料心軸關(guān)鍵 參數(shù)對工件的變形量、套筒的應(yīng)力分布和夾緊力等使用性能的影響規(guī)律， 并基于仿真分析的結(jié)果和心軸結(jié)構(gòu)，使用 ANSYS 優(yōu)化模塊，建立優(yōu)化模型，實現(xiàn)液性塑料心軸結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計。 采用液性塑料心軸的定位夾緊方案 表 典型零件的主要工藝流程 工序號 工序內(nèi)容 使用機床 1 粗車外圓，端面 馬鞍車床 CW6263B 5 粗車內(nèi)圓，端面 馬鞍車床 CW6263B 10 半精加工內(nèi)圓 馬鞍車床 CW6263B 15 精車右外圓、端面 馬鞍車床 CW6263B 20 精車左外圓、端面 馬鞍車床 CW6263B 25 磨外圓、端面 外圓磨床 M1450 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 7 30 精車槽 CW6263B 表 列出了圖 軸套類典型零件與心軸設(shè)計有關(guān)的工藝流程，后續(xù)工序略去。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 8 薄壁套筒材料的選用 加緊定位元件材料應(yīng)選用彈性極限高的，以保證其具有高的彈性及穩(wěn)定性。 薄壁套筒參數(shù)設(shè)計 由于液性塑料心軸夾具的參數(shù)設(shè)計，沒有確定的參考，我們在設(shè)計的時候只能查閱相關(guān)的資料以及經(jīng)驗公式 ，通過對所查閱資料的研究比較，選擇出一套比較合理的方案。 則有本題取 ? =。 （ 2） 套筒最大允許變形量 Δ D【 1】 ： δ max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。 （ 6） 液性塑料工作壓力： 由表 我們可取 P=35MPa （ 7） 圓角半徑 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。 同例有表 H= H=2 3D =2 3104 =10mm， 取 Lc=16mm， R=6mm， h=6mm制造時， H可考慮在薄壁套筒和夾具體上各占一半。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 15 另一種對 Δ D 的計算是通過胡克定律： Δ D max =σ sD/EK 式中：σ s—— 薄壁套筒材料的屈服極限（ MPa），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 ~； 把上述取值帶入公式， Δ D max =σ sD/EK= 102 104/ 105 =。 套筒的夾緊力 及 產(chǎn)生 的力 矩 【 2】 為保證加工過程中有足夠的夾緊力而不發(fā)生軸向移動，其所需夾緊力可按下式計算： 610W m m H D?? ? ? (4) 其中： m ax m axHD??? ? ? ， Hg? ?? , hm R? ， 2DR? 這種機構(gòu)所能抵抗的最大扭轉(zhuǎn)力矩，可按下式計算 : 525 10M m m H D?? ? ? (5) 根據(jù)以上設(shè)計參數(shù)，我們能計算出套筒 1 和 套筒 2 產(chǎn)生的夾緊力矩。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 17 心軸基體的設(shè)計 心軸基 體的設(shè)計最重要的是設(shè)計合理的液性塑料通道，這其中要考慮液性塑 圖 料澆注排氣問 題、縮孔問題以及對定位精度的影響（因為液性塑料非絕對流體，要考慮到流動性）。另外，小套筒工作壓力更大，而液性塑料在流動過程中又一定的壓力損失，因此從小端加壓可以更好的為兩個套筒同時提供各自所需壓力。 基體上與兩個套筒配合的部分要與套筒配作，以保證過盈量，同時這些外圓對中心孔的跳動要在 以內(nèi)。 加壓螺釘與滑柱的設(shè)計 結(jié)構(gòu)形式 加壓螺釘和柱塞可采用圖 所示的三種形式。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 22 第三章 液性塑料心軸的制造和使用 液性塑料心軸的制造工藝 薄壁套筒的制造工藝 薄壁套筒是液性塑料心軸上的定位元件和夾緊元件，其技術(shù)要求高，制造難度大。 ○ 2 粗車：粗車薄壁套筒內(nèi)外圓，留加工余量 1~； ○ 3 調(diào)質(zhì)； ○ 4 精車：精車凹槽和套筒定位面及其與基體的配合面， 留磨量為 ~，磨量可以留大一點，以防止套筒淬火后變形太大； ○ 5 淬火并中溫回火：保證 35~40HRC。在以外圓位基準磨削內(nèi)孔時，最好采用專用的工裝，在外圓上套一個承重 套筒，以防止薄壁部分變形過大，避免引起薄壁部分的內(nèi)孔尺寸不均勻， 因為 薄壁部分內(nèi)孔和外圓尺寸的均勻性共同影響著薄壁部分的壁厚差，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 24 因此需要從這兩個方面去提高加工精度，以滿足壁厚差不超過 。但是，液性塑料的熱漲系數(shù) 很大，因而磨削時產(chǎn)生的熱量可能會使液性塑料有很大的膨脹量。為了防止橫放時造成軸體變形太大，需要將其豎著放置進行加熱； 8） 研中心孔：精研中心孔以作為下一道磨外圓工序的基準； 9） 磨外圓：在一次裝夾下磨削幾個與套筒配合的外圓，保證其同軸度誤差在 以內(nèi)。為了防止基體上其他部分也生銹，在裝配完成后，可往心軸里澆注油，帶走水汽。 澆注時，采用壓注法，將液性塑料從心軸的底部通過壓力從下往上灌注塑料。當塑料澆注至柱塞孔頂端時，停止下壓活塞，旋入加壓螺釘和柱塞，并隨著液性塑料的冷卻收縮將柱塞往下壓入柱塞孔，當加壓螺釘擰至所需的裝配位置時停止。 液性塑料的配置 (1) 對液性塑料心軸的要求 a、 具有一定的稠性和粘性，以確保液性塑料夾具各零件連接后，不需要特殊的密封裝置而在壓力很高時，液性塑料不滲漏。 b、 增塑劑：常用的有磷苯二甲酸二丁酯，不易揮發(fā)，幾乎不溶解于水。因為鐵、銅和鋅均能加速 聚氯乙烯樹脂的分解，使分解后的樹脂失 去彈性。此外，夾具在熱裝時，也會因其夾具體的外形不規(guī)則，而引起其變形不均勻，造成夾具裝配困難。 b、 在使用液性塑料夾具過程中，若發(fā)現(xiàn)工件夾不緊時，則可將調(diào)節(jié)螺釘擰出，填入少量液性塑料塊，然后將調(diào)節(jié)螺釘擰入至夾緊工件為止。但是，設(shè)計過程中我們采用的均是經(jīng)驗公式，這樣設(shè)計出的夾具避免不了有些參數(shù)采用的過大或過小，過大的參數(shù)會造成材料的浪費，過小會使夾具容易變形或破壞，導(dǎo)致定位精度的不準確。在這里，我們提出了要對液塑心軸的薄壁套筒部分進行設(shè)計后的分析和對參數(shù)的優(yōu)化。 d、 液性塑料夾具未安裝工件時，切勿擰緊調(diào)節(jié)螺釘，以保證薄壁套筒處于自由 狀態(tài)。 c、 液性塑料夾具的夾具體與薄壁套筒的裝配過盈量應(yīng)盡量采用較大的數(shù)值，否則當壓力大時，液性塑料會從裝配處擠出來，而且有可能會將薄壁套筒夾緊定位元件擠偏。 b、 塑料加熱時，攪拌的工具可用玻璃棒或鋁質(zhì)小鏟，不能用木棒或鐵質(zhì)、銅質(zhì)棒。它的作用是增加液性塑料的熱穩(wěn)定性，使其在加熱時，不引起分解。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 28 并且由