機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)-自動(dòng)定心彈簧套筒夾具設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-07 22:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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，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，并送有關(guān)部門審查，然后根據(jù)他們的意見，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)按國家制圖標(biāo)準(zhǔn)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。 7 工件分析 及定位 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 的棒料。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： 圖 3 夾緊示意圖 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。 8 自動(dòng)定心彈簧套筒夾具的結(jié)構(gòu)原理 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) ~ 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 ~。 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，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) m，同時(shí)又保證了較小的配合間隙不大于 ，固定套外圓直徑與夾具體配合過盈量為，增加耐磨性與使用壽命。螺母采用 45 鋼就行。 9 夾具具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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)向部分 C?？ㄗ?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(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。 （ 1） 彈簧套筒的導(dǎo)向部分直徑 1d ： 一般都是根據(jù)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)需要來確定。在這次設(shè)計(jì)中，我根據(jù)工件的尺寸，暫且定 1d 為 40mm。 （ 2） 卡爪長度 1l ： Dl )~(1 ? ,D 為工件直徑，或者 4 311 dl ?? 。 所以取 mml 161 ?。 10 （ 3） 彈性瓣的外圓直徑 d ： )3~2(1 ?? dd mm。所以取 mmd 37? 。 （ 4） 彈性瓣的長度 2l ：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 dl *)~(2 ? 。所以取 mml 802 ? 。 （ 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， 2l 越長， h 也相應(yīng)增加，一般 mmlmmd )75~35(,)85~25( 2 ?? 時(shí)，mmh )3~1(? 之間選取，或者 dh? 。所以取 mmh 2? 。 （ 6） 導(dǎo)向部分長度 3l 及圓角 R ： 113 )~(, dRdl ?? 。所以取mmRmml 6,173 ?? 。 （ 7） 彈簧套筒的開槽寬度 b 和卡爪瓣數(shù) n： 3 1* db? ，一般取mmb )4~2(? ， n 一般取 3。所以取 3,3 ?? nmmb 。 （ 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)近一
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