車(chē)床上碟簧作動(dòng)力時(shí)彈簧夾頭夾緊及松開(kāi)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)全套圖紙

1、優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)cad圖紙通過(guò)答辯 qq 194535455畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要摘要：本文是設(shè)計(jì)了一種車(chē)床用碟形彈簧做動(dòng)力時(shí)彈簧夾頭夾緊及松開(kāi)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)主要由彈簧夾頭、拉桿、碟形彈簧、氣動(dòng)三聯(lián)件等幾部分組成。工作原理主要是通過(guò)螺母套對(duì)碟形彈簧施加一定的軸向力，碟形彈簧安裝在拉桿上，間接對(duì)拉桿產(chǎn)生推動(dòng)力推動(dòng)推承套向右移動(dòng)，推成套裝配在彈簧夾頭上，彈簧夾頭與法蘭相接觸，利用推承套上的錐度形狀將軸向力轉(zhuǎn)換成徑向力，使彈簧夾頭產(chǎn)生夾緊力對(duì)工件實(shí)現(xiàn)夾緊。再通過(guò)氣動(dòng)三聯(lián)件對(duì)氣缸活塞桿產(chǎn)生推動(dòng)力，而活塞桿與拉桿通過(guò)撥塊相連接，所產(chǎn)生的推動(dòng)力大于螺母套施加的力，拉桿得以向左移動(dòng)，推承套失去推動(dòng)力與

2、彈簧夾頭分離，彈簧夾頭實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的松開(kāi)。而本次設(shè)計(jì)的夾具與以往的卡爪式夾緊松開(kāi)機(jī)構(gòu)相比較，擁有更好的平衡性能、夾緊牢靠、結(jié)構(gòu)緊湊、便于操作、加工及更換方便等主要優(yōu)點(diǎn)。在主軸高速旋轉(zhuǎn)的情況下，也能達(dá)到需要的平衡要求。是高效率和良好精度特點(diǎn)的現(xiàn)代車(chē)床夾具，可以有效地減少時(shí)間基本和配套工件加工的時(shí)間，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，有效地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。關(guān)鍵詞：數(shù)控車(chē)床 夾緊機(jī)構(gòu) 彈簧夾頭 夾緊動(dòng)力1優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)cad圖紙通過(guò)答辯 qq 194535455畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）英文摘要title design control collet chuck clamping and release mechan

3、ism is in a lathe powered by a conical springabstractthis article is designed to do when one kind of lathe with power disc spring collet chuck clamping and release mechanism. the agency consists of several parts collets, rod, disc springs, pneumatic frl and other components. works mainly on the disc

4、 springs exert a certain axial force through the nut sleeve, disc springs mounted on the rod, the rod indirectly generate driving force pushing the push bearing sleeve moves to the right, push the spring clip assembly head sets, spring chuck in contact with the flange using push bearing sleeve taper

5、 shape of the axial force is converted into a radial force, so that collet chuck generate clamping force on the workpiece clamping realization. and then the driving force generated by the cylinder piston rod pneumatic frl, and the piston rod and the rod is connected by dialing block, the driving for

6、ce is greater than the force exerted by the nut sleeve, lever to move to the left, push the bearing sleeve lose impetus with the spring chuck separation collets achieve workpiece release.the design of the fixture and conventional jaw clamp release mechanism compared with a better balance of performa

7、nce, clamping reliable, compact, easy to operate, processing and easy replacement of major advantages. in the case of the main shaft rotates at high speed, but also to achieve the desired balance requirements. modern lathe fixture high efficiency and good accuracy characteristics, can effectively re

8、duce the time basic and auxiliary workpiece machining time, greatly improving labor productivity, effectively reducing labor intensity.keywords： cnc lathes clamping mechanism collet chuck clamping force1優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)cad圖紙通過(guò)答辯 qq 194535455目 錄目 錄i前 言1第一章 緒論21.1車(chē)床夾具及其應(yīng)用21.1.1車(chē)床夾具的概述21.1.2車(chē)床夾具的分類31.1.3車(chē)床夾具的組

9、成41.2選題目的和意義41.3國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)61.3.1彈簧夾頭的發(fā)展61.4車(chē)床上用碟簧作動(dòng)力時(shí)彈簧夾頭夾緊及松開(kāi)機(jī)構(gòu)。8第二章 彈簧夾頭 102.1彈簧夾頭及其應(yīng)用102.2彈簧夾頭的主要尺寸122.3彈簧夾頭夾緊力計(jì)算122.4彈簧夾頭的技術(shù)要求15第三章 碟形彈簧 163.1碟形彈簧的結(jié)構(gòu)和類型163.1.1蝶形彈簧的基本概念163.1.2碟形彈簧的分類173.2碟形彈簧的尺寸系列173.3碟形彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算17第四章 拉桿的設(shè)計(jì)21 4.1確定拉桿的直徑21 4.2 設(shè)計(jì)拉桿的長(zhǎng)度21 4.3 拉桿的強(qiáng)度校核21第五章 氣缸的選型分析 235.1確定氣缸體的尺寸235.

10、2氣缸的選擇245.3氣缸密封件的選型分析24第六章 氣動(dòng)式夾緊機(jī)構(gòu)的成本分析256.1 成本分析的目的與意義256.2 材料的成本計(jì)算256.3 材料成本的構(gòu)成266.3.1 非標(biāo)準(zhǔn)件266.3.2標(biāo)準(zhǔn)件購(gòu)買(mǎi)花費(fèi)276.4 總成本的統(tǒng)計(jì)計(jì)算28結(jié) 論29致 謝 31參考文獻(xiàn)32iii前 言中國(guó)的機(jī)械制造業(yè)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的要求在逐步的提高，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷深入的發(fā)展，客戶對(duì)產(chǎn)品的要求越來(lái)越高?，F(xiàn)在很多國(guó)內(nèi)的機(jī)床主機(jī)生產(chǎn)的廠家為了自身長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，不僅僅只是賣(mài)產(chǎn)品這么簡(jiǎn)單。同時(shí)還要賣(mài)技術(shù)，賣(mài)服務(wù)。當(dāng)機(jī)床出問(wèn)題時(shí)，及時(shí)的為客戶提供整套的技術(shù)解決方案，在遠(yuǎn)程指導(dǎo)無(wú)法解決問(wèn)題的情況下，還會(huì)派專人上門(mén)

11、服務(wù)，利用這種方式來(lái)帶動(dòng)產(chǎn)品的銷售。而在這種情況下，產(chǎn)品質(zhì)量的保證才是帶來(lái)高利潤(rùn)和高收益的關(guān)鍵。針對(duì)車(chē)床主軸彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)，首先建立了彈簧夾頭夾緊力的可靠性分析模型，對(duì)車(chē)床主軸彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)分析可知：當(dāng)彈簧夾頭的彈性模量和彈簧夾爪與工件的直徑間隙有20%正態(tài)隨機(jī)波動(dòng)時(shí)，該夾緊機(jī)構(gòu)可靠性還是可以保證的；其次，建立了整個(gè)彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)的非線性有限元模型，與理論計(jì)算結(jié)果的相對(duì)誤差為12.1%，由此驗(yàn)證了有限元模型的準(zhǔn)確性。 對(duì)碟型彈簧受力及壓縮行程最佳使用范圍進(jìn)行分析，碟形彈簧的材質(zhì)選擇60si2mna鋼。 根據(jù)工作力需要的大小來(lái)選擇活塞桿推力和拉力。從而選擇氣缸時(shí)，氣缸輸出力微

12、弱的差距。如果你選擇一個(gè)小孔，輸出功率不夠，氣缸不工作;但該孔過(guò)大，不僅重型設(shè)備，成本高，而氣體消耗增加，從而導(dǎo)致能量的浪費(fèi)。在保證工件的加工精度和質(zhì)量情況下，在同樣的加工時(shí)間內(nèi)，設(shè)計(jì)的夾具能進(jìn)一步的提高加工的精度和質(zhì)量，并能減少勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)能力，降低加工成本，為企業(yè)爭(zhēng)取最大的利潤(rùn)。因而對(duì)夾具知識(shí)的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)，在今天顯的優(yōu)為重要起來(lái)。1第一章 緒論1.1車(chē)床夾具及其應(yīng)用1.1.1車(chē)床夾具的概述定位：加工車(chē)床加工過(guò)程中工件，以確保準(zhǔn)確性和提高生產(chǎn)力，工作必須持有車(chē)刀相對(duì)正確的位置，被稱為定位。 裝夾：裝夾就是以適當(dāng)?shù)姆绞焦潭ù庸ち慵员ＷC零件加工尺寸及其精度要求的過(guò)程。裝夾時(shí)要最重要考

13、慮兩點(diǎn)：一是零件的定位，這包括零件適應(yīng)加工設(shè)備，即零件以什么姿態(tài)進(jìn)行加工；也包括重復(fù)定位問(wèn)題，即批量化生產(chǎn)時(shí)，每批零件的定位面與被加工尺寸的幾何關(guān)系和精度是相同的。二是零件的夾緊，即裝夾要提供足夠的夾持力來(lái)保證加工時(shí)零件不會(huì)產(chǎn)生非預(yù)期的移動(dòng)。 數(shù)控車(chē)床的夾緊機(jī)構(gòu)具有的主要功能有: 工件夾緊力被施加到工件上，從而使已被賦予了良好的位置將被牢固地夾緊工件，一個(gè)稱為夾緊過(guò)程。把工件裝夾到夾具里，并使工件無(wú)法移動(dòng)的過(guò)程是夾緊，其目的為了將加工工件固定在加工位置。 對(duì)準(zhǔn)方法是基于工件的有關(guān)夾緊表面上或指定用途作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記線的基礎(chǔ)上，具有一個(gè)觸針或一個(gè)表格，顯示對(duì)準(zhǔn)，工件的正確定位，并在工件被夾緊以進(jìn)行處

14、理。這樣的方式是為了便于安裝，不需要借助于外界的幫助?？墒蔷炔荒艿玫奖ＷC，產(chǎn)量不會(huì)很高，常在制作一件或是幾件時(shí)被采用。夾鉗夾緊方法是依賴于工件在數(shù)控車(chē)床上具有一個(gè)正確位置且?jiàn)A緊牢靠，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1 通過(guò)機(jī)床上夾緊機(jī)構(gòu)上的輔助平面使工件在數(shù)控機(jī)床上獲得一個(gè)正確的加工位置。因此，不再需要找到一個(gè)正確的位置便可將工件夾緊。2 在車(chē)床上，再進(jìn)一步對(duì)準(zhǔn)的過(guò)程中，通過(guò)擁有一個(gè)預(yù)先可以調(diào)整的位置對(duì)工件進(jìn)行夾緊，使工件被固定在數(shù)控車(chē)床上。3 刀具置由一個(gè)夾具，以確保相對(duì)于工具的表面的正確位置。4 定位是基本不受人為的操控和影響，能準(zhǔn)確的使工件進(jìn)行夾緊。5 快速且準(zhǔn)確的夾緊能大量的減少裝夾時(shí)間，縮短加

15、工時(shí)間，降低勞動(dòng)成本，提高加工效率。6 為了使在車(chē)床上能加工各種各樣的零件。階梯鉆鏜床體圖，如果沒(méi)有水平鉆孔機(jī)和專用設(shè)備，可以設(shè)計(jì)一種車(chē)床來(lái)代替。1.1.2車(chē)床夾具的分類 很多不同類型的車(chē)床它們的車(chē)床夾具也不同。但是為了以后在加工設(shè)計(jì)，管理的過(guò)程中方便，可以根據(jù)夾具的類型進(jìn)行分類。（1） 按夾具的通用特性分根據(jù)這種方法進(jìn)行分類，常見(jiàn)的夾具可以分成通用夾具，專用夾具，可調(diào)夾具，組合夾具和自動(dòng)線夾具等五大類?？梢愿鶕?jù)分析這些夾具不同類型的主要特點(diǎn)選擇不同的夾具。1 通用夾具一般來(lái)說(shuō)是指在結(jié)構(gòu)，規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)，并在一定范圍內(nèi)可以通用的夾具,如三爪自定心卡盤(pán)、四爪卡盤(pán),臺(tái)虎鉗,萬(wàn)能分度頭，中心架、電磁吸盤(pán)。

16、適用性,不調(diào)整或在夾緊小的調(diào)整范圍。2 專用夾具一個(gè)特殊夾具工件加工過(guò)程需要專門(mén)設(shè)計(jì)制造夾具。主要針對(duì)的一種零件，具有特殊性。該產(chǎn)品是相對(duì)穩(wěn)定的，適合用于大批量，大規(guī)模的生產(chǎn)，可以有效地減少時(shí)間基本和配套工件加工的時(shí)間。但是在制造專用夾具的過(guò)程中需要花費(fèi)很多時(shí)間，加大了生產(chǎn)成本。3 然而有一些零件具有一些特殊的形狀，在通用夾具和專用零件無(wú)法裝夾的情況下，設(shè)計(jì)一種夾具可以根據(jù)零件不同的形狀和特殊的尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)裝夾方式，這種夾具被稱為可調(diào)夾具，可以進(jìn)行多次調(diào)節(jié)，單個(gè)或產(chǎn)量小的情況下被使用。4 組合夾具是一套標(biāo)準(zhǔn)化的夾具組合而成。通常具有較好的的精度，標(biāo)準(zhǔn)的模塊化組件和良好的耐磨性能,可以通過(guò)不同的

17、組合方式來(lái)是適應(yīng)不同的零件，夾具是由多個(gè)夾具組合而成，當(dāng)組合夾具加工完一種零件時(shí)，再進(jìn)行下一個(gè)零件加工時(shí)，組合件可以重新被使用,組合夾具可以減少經(jīng)濟(jì)使用成本，獲得更大的利潤(rùn)。5 自動(dòng)線夾具 自動(dòng)線夾具一般分為兩種:一種為固定夾,這是一個(gè)類似的專用夾具;另一種方式為在托盤(pán)一起使用夾具與工件的移動(dòng)和工件沿著線自動(dòng)從處理站移動(dòng)到下一個(gè)站。（2） 按夾具使用的車(chē)床分類 這是一個(gè)特殊的分類中使用的夾具設(shè)計(jì)。主要是用在一些特殊的車(chē)床上。1.1.3車(chē)床夾具的組成各種類型的夾具，以概括可以由下列組分中繪制的結(jié)構(gòu)或元件具有相同的效果是在一般常見(jiàn)的固定裝置，既是個(gè)體但又將一個(gè)又一個(gè)的元件鏈接在一起。1 夾緊元件夾

18、緊機(jī)構(gòu)提供足夠的夾持力來(lái)保證加工時(shí)工件不會(huì)產(chǎn)生非預(yù)期的移動(dòng)，從而使工件的具有正確的加工位置。2 夾具體夾緊夾具基本骨架被用于配置，配置在一些鑄件體上，形成一個(gè)整體，常見(jiàn)的一些形狀有旋轉(zhuǎn)體的形狀和底座成形等其它形狀。上述各種部件，所述夾緊元件，所述夾具體，夾緊機(jī)構(gòu)是夾具的一個(gè)重要部分。1.2選題目的和意義本次課題研究的是車(chē)床用碟簧作動(dòng)力時(shí)彈簧夾頭的夾緊與松開(kāi)機(jī)構(gòu)。車(chē)床的主要附件夾具，主要功能是夾緊工件，防止工件產(chǎn)生軸向或徑向移動(dòng)。彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)通過(guò)將所承受的軸向力轉(zhuǎn)換成徑向力實(shí)現(xiàn)對(duì)工件（刀具）的夾緊，同時(shí)在受到較大的拉力，驅(qū)動(dòng)力及多方向的切削力的時(shí)候，依然能夠準(zhǔn)確的夾緊和定位刀具（工件），從而

19、不使工件受到損害和降低工件的加工精度。彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)還具有在主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)下工作的能力，而且其夾緊力損失是最低的 。在如今的機(jī)械加工中，彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)還被大量的運(yùn)用到精密車(chē)床的主軸上，該機(jī)構(gòu)具有高重復(fù)精度，夾緊穩(wěn)定牢靠等優(yōu)點(diǎn)。能在精密機(jī)床加工中保證工件的表面加工精度及機(jī)床加工精度。碟形彈簧簡(jiǎn)稱碟簧，它是一種由鋼板沖壓成碟形的薄板彈簧，體積小，承載能力大，加壓均勻，緩沖和減震能力強(qiáng)，采用不同的組合（疊合或?qū)希┛梢缘玫讲煌姆?、非線性、漸增性、零剛度及負(fù)剛度的變性特性曲線。通用卡爪夾具與彈簧夾頭的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)合： 彈簧夾頭的優(yōu)點(diǎn):質(zhì)量較輕,速度快,有很小的離心力,集中性高,快速夾持零件更換

20、時(shí)可快速調(diào)換夾頭適合的工件尺寸范圍有限軸向尺寸長(zhǎng)更適合小型零件更適合直徑尺寸一致的工件三爪電動(dòng)卡盤(pán)是大多數(shù)車(chē)床用戶的標(biāo)準(zhǔn)工件夾持裝置，這種夾頭有足夠的共性. 三爪卡盤(pán)是普通車(chē)床上經(jīng)常使用的一種夾緊機(jī)構(gòu)，對(duì)于大多數(shù)車(chē)床操作工來(lái)講，常使用三爪卡盤(pán)來(lái)進(jìn)行加工工件，三爪卡盤(pán)適用于各種工件的加工制造。然而，這不是對(duì)所有處理任務(wù)的最佳夾具。彈彈簧夾頭是另外一種工件夾緊機(jī)構(gòu)，它與卡爪卡盤(pán)既有相似也有不同，相似之處是都是利用機(jī)械力對(duì)加工工件進(jìn)行夾緊，不同之處是彈簧夾頭的夾緊范圍沒(méi)有卡爪卡盤(pán)的夾緊范圍大。但是對(duì)于某些加工任務(wù)來(lái)講，彈簧夾頭比卡爪卡盤(pán)提供的速度快，準(zhǔn)確度高和高效率等優(yōu)勢(shì)。選擇不同的夾緊機(jī)構(gòu)主要是根

21、據(jù)每種夾緊機(jī)構(gòu)不同的特點(diǎn)，在選擇夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)也要考慮幾個(gè)因素。對(duì)于一個(gè)給定的任務(wù)車(chē)床,測(cè)量選擇彈簧夾頭或三爪卡盤(pán),需要考慮以下因素。 基于所述機(jī)床主軸的允許載荷最大承載的重量主要取決于機(jī)床主軸的負(fù)載能力，如果卡爪卡盤(pán)和工件的組合的重量太大可能會(huì)使軸承超載，最終導(dǎo)致事故的發(fā)生。所以對(duì)于這種情況，可能就會(huì)選擇更換夾緊機(jī)構(gòu)，而這時(shí)彈簧夾頭可能會(huì)是較好的選擇。在以較高的主軸速度進(jìn)行加工工件時(shí)通常會(huì)選擇彈簧夾頭進(jìn)行夾持工件。選擇主要原因: 另一個(gè)原因與離心力有關(guān)，因?yàn)樗S著rpm平方值的增加而增加，所以，在高速切削的情況下，這個(gè)數(shù)值很重要。例如，加倍主軸的速度，離心力將四倍。這些力量將其拉離卡爪卡盤(pán)中心了

22、，它往往會(huì)降低夾持力。但使用彈簧夾頭的，離心力不會(huì)造成顯著的影響。因此，在整個(gè)加工速度范圍內(nèi)夾持力會(huì)更加穩(wěn)定。在加工工件時(shí)，彈簧夾頭夾緊工件不是僅僅對(duì)加工工件的某個(gè)接觸部分施加夾緊力，而是對(duì)加工工件整個(gè)圓周施加夾緊力。所以可以獲得很高的同心度，這在對(duì)加工工件進(jìn)行再次加工有很大的好處。彈簧夾頭具有很強(qiáng)的準(zhǔn)確夾持能力，所以彈簧夾頭也常常用于二次加工中。彈簧夾頭的典型重復(fù)精度僅有0.0005英寸，為了進(jìn)一步提高二次加工精度，在安裝過(guò)程中，還可調(diào)整彈簧夾頭的同心度。彈簧夾頭適合用于加工工件的直徑小于50mm且加工工件的長(zhǎng)度較短，盡量在機(jī)床的軸向(z軸)加工范圍內(nèi)，一旦加工工件的長(zhǎng)度達(dá)到了整個(gè)機(jī)床的長(zhǎng)度

23、時(shí)，此時(shí)再使用彈簧夾頭就不適合了，相比之下，就應(yīng)該采用卡爪卡盤(pán)。 批量處理時(shí)批量大或小，都適于用彈簧夾頭。 在小批量加工的情況下的各項(xiàng)任務(wù)，彈簧夾頭的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)品轉(zhuǎn)換時(shí)間有關(guān)，標(biāo)準(zhǔn)三爪卡盤(pán)的卡爪調(diào)換需要15-20分鐘，一個(gè)專門(mén)快速調(diào)換更換卡爪卡盤(pán)大約1分鐘，快速更換彈簧夾頭僅15-20秒，并在產(chǎn)品頻繁變動(dòng)時(shí)，節(jié)省的時(shí)間加起來(lái)是相當(dāng)可觀的。當(dāng)大批量加工，它也可以積累與保持時(shí)間相關(guān)的節(jié)省，筒夾夾頭的時(shí)間比需要用于打開(kāi)和關(guān)閉夾爪卡盤(pán)的時(shí)間更少。從工件過(guò)渡到下一個(gè)工序減少了切削時(shí)間,縮短加工周期。 為了進(jìn)行大批量，大規(guī)模的加工時(shí)會(huì)在機(jī)床上裝有次主軸，可能彈簧夾頭在對(duì)一個(gè)工件的裝夾當(dāng)中節(jié)省的時(shí)間會(huì)很少，可

24、是在整個(gè)的生產(chǎn)過(guò)程中，所節(jié)省的時(shí)間就是在裝夾一個(gè)工件時(shí)節(jié)約的時(shí)間乘以加工工件的個(gè)數(shù)，通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)在不知不覺(jué)中所節(jié)省的時(shí)間很多。 在情況允許的時(shí)候，在機(jī)床上同時(shí)裝有卡爪卡盤(pán)和彈簧夾頭兩種夾具，以防止出現(xiàn)不確定因素。然而從卡爪卡盤(pán)換到彈簧夾頭，或反之亦然，通常不超過(guò)20分鐘。這種方案可能是企業(yè)經(jīng)常采用的。但一旦加工幾批或大批量尺寸一致的加工工件時(shí)，采用彈簧夾頭所獲得的生產(chǎn)力提高比更換夾具花費(fèi)時(shí)間造成的生產(chǎn)力損失大得多。所以當(dāng)人們?cè)谶x擇夾具方案是，這也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。事實(shí)上，筒夾卡盤(pán)的速度是彈性的，如果工件尺寸是相同的，在筒夾夾頭的效率會(huì)更快。如果改變了工件尺寸很大，它可能需要使用卡爪卡盤(pán)，以適應(yīng)

25、大范圍的工件尺寸。 材料類型對(duì)于熱輥軋鋼材、鍛件和模壓件，標(biāo)準(zhǔn)卡爪卡盤(pán)往往功效較好，因?yàn)樗羞@類零件具有固有的直徑變化。另一方面，在冷軋材料零件傾向于具有良好的尺寸一致性，因此，適合使用的套爪卡盤(pán)。1.3國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.3.1彈簧夾頭的發(fā)展在現(xiàn)代復(fù)雜的制造環(huán)境中，想在最佳狀態(tài)下保持連續(xù)切削加工，大多數(shù)工廠都必須經(jīng)過(guò)機(jī)床制造商的嚴(yán)格培訓(xùn)，認(rèn)真學(xué)習(xí)新設(shè)備的加工運(yùn)動(dòng)原理、結(jié)構(gòu)特征和使用技巧，方能進(jìn)行操作使用。尤其對(duì)于頂端的技術(shù)系統(tǒng)，更是如此。例如，先進(jìn)的機(jī)床控制系統(tǒng)，復(fù)雜形狀零件的5軸加工程序的匯編等。慶幸的是，有一種與此相反的處理方案，這就是截止目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的一些功能強(qiáng)大、精度高，

26、但又容易操作(勿須專門(mén)培訓(xùn))和使用壽命長(zhǎng)的工藝裝備。用以快速定位、夾緊工件(或刀具)的相對(duì)卡盤(pán)定位精度高的彈簧夾頭(或稱彈簧套)就屬于這一范疇。它具有100多年的悠久歷史和很廣闊的應(yīng)用范圍。第一個(gè)彈簧夾頭的使用并不是很理想的。但當(dāng)時(shí)確實(shí)證明了一個(gè)事實(shí)，一個(gè)好的工件夾頭的使用，能提高生產(chǎn)效率和加工零件精度。后來(lái)，在車(chē)床開(kāi)發(fā)制造領(lǐng)域享有盛名的hardinge公司，在1901年驕傲地在他們開(kāi)發(fā)的車(chē)床上使用了(于1890年)由本公司研制成功，用以提供工件定位與夾緊的彈簧夾頭，并將他們的產(chǎn)品圖紙和開(kāi)發(fā)的系列產(chǎn)品向外公布。當(dāng)時(shí)主要是為適應(yīng)鐘表和透鏡制造業(yè)大批量生產(chǎn)的市場(chǎng)需要而開(kāi)發(fā)的。能如此好地為早期(19

27、20年前)的普通車(chē)床與凸輪式多軸自動(dòng)車(chē)床提供得心應(yīng)手的彈簧夾頭產(chǎn)品，的確令人難以置信。這就如同在現(xiàn)在的先進(jìn)的cnc車(chē)床上配置一套現(xiàn)代化技術(shù)的控制系統(tǒng)。讓我們回顧以往，隨著加工與設(shè)備技術(shù)的不斷進(jìn)步，在要求各個(gè)系統(tǒng)都能極高地提高生產(chǎn)效率的設(shè)計(jì)改革潮流中，對(duì)作為機(jī)床的最基本但又很重要的工藝裝備彈簧夾頭，卻從沒(méi)有給以設(shè)計(jì)的空間和時(shí)間，這似乎是件非常奇怪的事情。在機(jī)床結(jié)構(gòu)也在以飛快速度變換著的形勢(shì)下，能繼續(xù)保持原彈簧夾頭基本結(jié)構(gòu)保持不變的這一奇跡，主要?dú)w功于它特具有的靈巧、精致的結(jié)構(gòu)和功能強(qiáng)大、使用方便以及經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。總的來(lái)說(shuō)，彈簧夾頭的設(shè)計(jì)和使用是一個(gè)涉及面很寬的領(lǐng)域，它是需要相對(duì)應(yīng)于多種機(jī)床系列

28、，以及包括了為體現(xiàn)它與機(jī)床各自不同風(fēng)格和特征 而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，所以總數(shù)已有成千上萬(wàn)。但是現(xiàn)在還有一個(gè)普遍的錯(cuò)誤觀念，認(rèn)為彈簧夾頭只用以?shī)A緊圓柱形工件毛坯。這是不符合事實(shí)的，實(shí)際上它幾乎能對(duì)任何形狀的工件(或刀具)，包括正方形或六邊形工件進(jìn)行定位夾緊。夾緊力是機(jī)床經(jīng)彈簧夾頭施加在工件上的力。彈簧夾頭是一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的工藝裝置，卻有許多影響夾緊力的主要因素。對(duì)于基本原理的了解可以幫助工件(或刀具)正確裝夾和迅速查找故障。以下介紹幾個(gè)影響夾緊力的主要因素和總結(jié)的使用經(jīng)驗(yàn)：在彈簧夾頭使用中，設(shè)計(jì)的鎖緊角(或頭部?jī)A角)大小將決定著夾緊力經(jīng)擴(kuò)大后能達(dá)到的指標(biāo)，通常由機(jī)床制造商和彈簧夾頭制造商決定。當(dāng)彈簧夾頭新

29、的設(shè)計(jì)還正在探求之中，從經(jīng)濟(jì)性和可靠性考慮，設(shè)計(jì)師建議用戶使用現(xiàn)有彈簧夾頭結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)錐度(或頭部?jī)A角)已根據(jù)機(jī)床類型(如車(chē)床等)、使用條件(動(dòng)態(tài)與靜態(tài))和用途(工件與刀具)不同，由設(shè)計(jì)時(shí)確定。工件(或刀具)與彈簧夾頭之間的總摩擦力將直接影響夾緊力。小的摩擦值將導(dǎo)致小的夾緊力，反之亦然。彈簧夾頭供應(yīng)商能采取各種措施，克服彈簧夾頭與工件(或刀具)之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)或軸向竄動(dòng)等，比如彈簧夾頭內(nèi)孔有意制出鋸齒形狀或?qū)⒂操|(zhì)合金微晶粒浸漬在夾緊表面等。主軸錐面與彈簧夾頭在鎖緊角處產(chǎn)生摩擦。其摩擦力大小也直接影響彈簧夾頭對(duì)工件的夾緊力大小。摩擦力太小時(shí)夾緊力不夠，太大的夾緊力，會(huì)加快彈簧夾頭磨損。使用中彈簧夾頭

30、要經(jīng)常松開(kāi)實(shí)行工件交換，例如在車(chē)削加工中心上使用，需在松開(kāi)時(shí)在彈簧夾頭內(nèi)孔表面噴涂一薄層潤(rùn)滑劑。有條件采用冷卻劑潤(rùn)滑更好，因?yàn)槔鋮s劑提供可沖洗彈簧夾頭，而且潤(rùn)滑性效果好。尤其在鎖緊角處定期施加冷卻劑，則能減少長(zhǎng)期磨損和增加夾緊力。一些更多潤(rùn)滑效果更好的材料也可以使用，包括有ep(極限壓力)特性的高質(zhì)量潤(rùn)脂油或蠟基材料。似乎有些奇怪的是，一些聰明的操作者在加工難度大，而且在一般的冷卻潤(rùn)滑的效果都不佳時(shí)，選用女士們使用的唇膏，據(jù)稱效果很好。選擇合適的彈簧夾頭直徑尺寸，以保證彈簧夾頭對(duì)工件的完全支撐是增大夾緊力和可靠夾緊保證高質(zhì)量加工的必要條件。如果彈簧夾頭的孔直徑選擇太大，工件僅僅由彈簧夾頭的孔口

31、部分將工件夾緊，將引起工件外圓和彈簧夾頭內(nèi)孔之間幾何形狀的不匹配，因而降低夾緊力。如果夾頭孔直徑選擇太小，只有頭部?jī)A角的內(nèi)部與工件接觸，相對(duì)而言，夾緊力增大，但會(huì)引起夾頭與工件的不同心問(wèn)題。在同一個(gè)尺寸下，它可對(duì)直徑相同的工件進(jìn)行裝夾定位。當(dāng)選擇彈簧夾頭的孔徑尺寸，hardinge公司推薦指標(biāo)為能在 0.0254mm 范圍發(fā)生變化 。由切削試驗(yàn)和多年的使用實(shí)際證明，彈簧夾頭能滿足切削速度日益增長(zhǎng)著的加工需要和有很長(zhǎng)的使用壽命。我們知道，在100多年前主軸轉(zhuǎn)速一般按每分鐘幾百轉(zhuǎn)計(jì)量。今天，主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)每分鐘數(shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)，材料切除率也以驚人的速度遞增。在100多年來(lái)的成功使用中，盡管使用了許多先進(jìn)的高端

32、制造技術(shù)，和能在很高的主軸轉(zhuǎn)速條件下加工，但仍都還使用著現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的彈簧夾頭。這在制造業(yè)中的確是罕見(jiàn)的，也確實(shí)是hardinge公司人應(yīng)該倍感驕傲的地方。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷深入的發(fā)展，客戶對(duì)產(chǎn)品的要求越來(lái)越高?，F(xiàn)在很多國(guó)內(nèi)的機(jī)床主機(jī)生產(chǎn)的廠家為了自身長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，不僅僅只是賣(mài)產(chǎn)品這么簡(jiǎn)單。同時(shí)還要賣(mài)技術(shù)，賣(mài)服務(wù)。當(dāng)機(jī)床出問(wèn)題時(shí)，及時(shí)的為客戶提供整套的技術(shù)解決方案，在遠(yuǎn)程指導(dǎo)無(wú)法解決問(wèn)題的情況下，還會(huì)派專人上門(mén)服務(wù)，利用這種方式來(lái)帶動(dòng)產(chǎn)品的銷售。1.4車(chē)床上用碟簧作動(dòng)力時(shí)彈簧夾頭夾緊及松開(kāi)機(jī)構(gòu) 本次設(shè)計(jì)的車(chē)床用碟形彈簧做動(dòng)力時(shí)彈簧夾頭夾緊及松開(kāi)機(jī)構(gòu)的目的是為了解決普通車(chē)床在夾緊機(jī)構(gòu)方面所存在的一些問(wèn)題

33、。該機(jī)構(gòu)包括有彈簧夾頭、推承套、拉桿、碟形彈簧、螺母套、撥塊、氣動(dòng)三聯(lián)件等。彈簧夾頭裝配在推承套的內(nèi)腔中，在推承套和彈簧夾頭之間設(shè)有彈簧，彈簧夾頭的夾爪的外表面與推承套的一端內(nèi)表面的錐度形狀相接觸，推承套被限制位置；拉桿的左端裝有可移動(dòng)的外螺母套，外螺母套裝在固定機(jī)構(gòu)上，在拉桿上裝有碟形彈簧，拉桿的左側(cè)外端裝有內(nèi)螺套與可移動(dòng)的撥塊相連接，撥塊裝在活塞桿。其中，為了保證拉桿和活塞桿之間的平衡，在內(nèi)螺套和撥塊之間裝有推力軸承，本次設(shè)計(jì)的車(chē)床夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，平衡性能好、對(duì)工件的夾緊比較可靠，穩(wěn)定性好，制造成本低，更換工件快速方便，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝夾，工作效率高，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，有效地降低了勞

34、動(dòng)強(qiáng)度。 如上所述的車(chē)床用碟形彈簧做動(dòng)力時(shí)彈簧夾頭夾緊及松開(kāi)機(jī)構(gòu)，基本工作原理主要是通過(guò)螺母套6對(duì)碟形彈簧3施加一定的軸向力，碟形彈簧3安裝在拉桿4上，間接對(duì)拉桿4產(chǎn)生推動(dòng)力推動(dòng)推承套9向右移動(dòng)，推成套9裝配在彈簧夾頭1上，彈簧夾頭1與法蘭相接觸，利用推承套9上的錐度形狀將軸向力轉(zhuǎn)換成徑向力，使彈簧夾頭1產(chǎn)生夾緊力對(duì)工件實(shí)現(xiàn)夾緊。再通過(guò)氣動(dòng)三聯(lián)件對(duì)氣缸活塞桿產(chǎn)生推動(dòng)力，而活塞桿與拉桿4通過(guò)撥塊相連接，所產(chǎn)生的推動(dòng)力大于螺母套施加的力，拉桿4得以向左移動(dòng)，推承套9失去推動(dòng)力與彈簧夾頭1分離，彈簧夾頭1實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的松開(kāi)。該機(jī)構(gòu)如圖1-1所示：圖1-1 氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)圖 1.彈簧夾頭 2.汽缸 3.碟

35、簧 4.拉桿 5.軸承 6.螺母套 7.拉爪 8.支座 9.推承套34- -第二章 彈簧夾頭2.1彈簧夾頭及其應(yīng)用利用工件和工具夾緊的夾爪和定心工具配件的彈性變形筒夾夾頭（夾頭）。彈簧夾頭孔通常用于配備主軸。 圖2-1顯示了彈簧夾頭的一個(gè)典型結(jié)構(gòu)。帶有外錐面的頭部沿軸向開(kāi)有3條或4條等分的長(zhǎng)槽，形成可以向心收縮的夾爪。內(nèi)孔形狀根據(jù)被夾物截形可制成圓形、正方形或六邊形。中部為一薄壁段，起彈性變形作用。尾部帶螺紋，與拉桿相連。彈簧夾頭的外錐面與主軸的內(nèi)錐孔相配合。當(dāng)拉桿后拉時(shí)，夾頭產(chǎn)生軸向移動(dòng)，于是外錐受壓，使夾爪均勻收縮，實(shí)現(xiàn)工件或刀具的定心和夾緊。當(dāng)夾緊510毫米直徑的光滑棒料時(shí),距夾頭端面2

36、5毫米處的偏心量為0.020.04毫米。當(dāng)拉桿前推時(shí)，夾頭外錐放松，依靠薄壁部的彈性使夾爪恢復(fù)到張開(kāi)的原狀，即可卸下工件或刀具。彈簧夾頭采用彈性較好的優(yōu)質(zhì)合金鋼制成，并經(jīng)熱處理使頭部外錐與夾爪內(nèi)壁有較高硬度以保證堅(jiān)硬耐磨。每種規(guī)格的彈簧夾頭所能夾緊工件的尺寸范圍很小，所以多用于自動(dòng)車(chē)床等高效自動(dòng)機(jī)床上，夾緊外形尺寸比較一致的坯料(如冷撥棒料)。除了圖2-1中拉式夾頭，尚有推入型、靜止型和雙錐形等多種其他類型彈簧夾頭圖2-2。圖2-1 拉入型彈簧夾頭圖2-2 其它類型彈簧夾頭（1） 夾頭的功能彈簧夾頭雖小，但在機(jī)床工業(yè)中確實(shí)起到了很重要的作用，這是都是由于它具有以下很強(qiáng)的功能：1. 能精確地定位

37、與夾緊工件（或刀具），具有抵抗扭矩和承受來(lái)自多方向切削力的功能。2. 具有增大驅(qū)動(dòng)力（拉力）和轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)力為工件（或刀具）夾緊力的功能。3. 具有快速松開(kāi)工件（或刀具）的功能。4. 具有在不降低加工精度和使工件不受損害前提下的高重復(fù)精度。5. 具有能在較寬的主軸轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作與只有極小的夾緊力損失的能力。6. 在高速切削中的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小。（2） 夾頭類型有哪些er夾頭：是用來(lái)裝置在鉆、攻、銑床或加工中心主軸上的一種用來(lái)禁錮鉆攻刀具或者是銑刀具的筒形夾具，也稱er筒夾。也可以用來(lái)固定加固需要改造加工零件的一種固定鎖緊裝置。er彈簧夾頭，夾緊力大，夾持范圍廣，精度好。廣泛用于鏜、銑、鉆、攻絲、磨雕刻

38、等加工。er夾頭，是彈簧夾頭的一種，一般用于數(shù)控刀柄配套使用。氣動(dòng)夾頭：性能優(yōu)勢(shì)：(1)裝夾迅速提高工效；(2)降低勞動(dòng)強(qiáng)度提升企業(yè)形象；(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單安裝方便；(4)無(wú)需使用耗材投資一步到位；(5)夾持力大夾持范圍廣；(6)夾持精度高使用壽命長(zhǎng)；(7)安全性、可靠性強(qiáng)。安全夾頭：安全夾頭，臥式安裝及立式安裝。安全夾頭具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、安裝容易，耦合分離準(zhǔn)確及安全實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。另外，安全夾頭的傳動(dòng)部分可以根據(jù)機(jī)械性能和不同的尺寸需要進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。滑動(dòng)式安全夾頭在機(jī)床運(yùn)行加工中可以進(jìn)行軸向調(diào)節(jié)，也可以通過(guò)手輪（可選），軸支架板卷曲軸調(diào)節(jié)扭矩確保安全，準(zhǔn)確的傳遞。2.2彈簧夾頭的主要尺寸圖2-3a所示

39、為彈簧夾頭的機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖，圖中1是夾緊元件彈簧套筒，2是拉桿。當(dāng)原始作用力q通過(guò)拉桿2是彈簧套筒1往左移動(dòng)式，通過(guò)錐面的作用是夾爪收縮，從而對(duì)工件進(jìn)行定心夾緊。彈簧套筒為薄壁帶錐面的夾緊元件，其結(jié)構(gòu)如圖2-3b所示。帶錐面一端開(kāi)有三條或四條軸向槽a。彈簧套筒有三個(gè)基本部分，一是夾爪a，二是包括夾爪在內(nèi)的彈性部分b，稱為簧瓣，三是導(dǎo)向部分c。圖2-3彈簧夾頭的結(jié)構(gòu)1彈簧套筒 2拉桿本次設(shè)計(jì)的彈簧夾頭的主要尺寸如下：2.3彈簧夾頭夾緊力計(jì)算彈簧夾頭的夾緊力的計(jì)算與斜楔夾緊機(jī)構(gòu)類似，當(dāng)要考慮夾緊時(shí)套筒的變形阻力r，每瓣彈簧夾爪的阻力值時(shí)可近似地按弧形斷面的懸臂梁的變形阻力來(lái)進(jìn)行計(jì)算，如圖2-4所示。圖2

40、-4 簧瓣的變形阻力 （2-1）式中： 三瓣夾頭： 彈簧夾頭在夾緊時(shí)的受力情況如圖2-5所示:圖 2-5 彈簧夾頭夾緊力計(jì)算夾緊力按下式計(jì)算： （kgf） （2-2）式中 q軸向作用力（kgf） r套筒的變形阻力（kgf） 假定軸向力為7340n，則夾緊力為： 以上公式出自機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三冊(cè)2.4彈簧夾頭的技術(shù)要求 彈簧夾頭的定心精度一般為0.020.05mm。 彈簧夾頭的材料一般用65mn(熱處理c58）、t10a（熱處理c51）或9sicr(熱處理60）。彈簧夾頭常采用65mn、60si2mn、9sicr等幾種材料，為了使彈簧夾頭的頸部不易斷裂和具有良好的彈性，一般采用的是彈簧鋼。近來(lái)也

41、有選用gcr15軸承鋼的?？偨Y(jié)了以前彈簧夾頭熱處理的不足，現(xiàn)在做出了以下的改進(jìn)： （1）一段（整體）硬度法：采用整體亞溫淬火、等溫淬火，獲得整體硬度5055hrc。經(jīng)過(guò)淬火后的彈簧夾頭獲得的彈性性能還不錯(cuò)，但夾緊部位獲得的硬度不足，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)出現(xiàn)磨損。使用壽命很短。 （2）二段硬度法：采用整體淬火、局部回火方法來(lái)達(dá)到，獲得頭部硬度6063hrc，頸部和尾部硬度5055hrc，二段硬度法彌補(bǔ)了夾緊部位硬度不足的問(wèn)題，但頸部、尾部的彈性性能達(dá)不到要求，相應(yīng)部位會(huì)很脆，易斷裂。 （3）三段硬度法：將彈簧夾頭裝在夾具內(nèi)進(jìn)行整體加熱，保溫后將頭部、頸部放入260280硝鹽等溫槽中，尾部暴露空氣中空冷，

42、空冷至黑色時(shí)整體入硝鹽等溫，然后380400整體回火，此時(shí)頸部硬度5055hrc，尾漸硬度3035hrc，由于頭部硬度未達(dá)到，為此將夾頭的2/3 在 86010中性鹽浴中進(jìn)行局部加熱淬油，達(dá)到頭部硬度6063hrc，最后將彈簧夾頭在200220浴爐中進(jìn)行整體回火，使其達(dá)到最終要求。 近年來(lái)對(duì)彈簧夾頭材料的進(jìn)行各種選擇，熱處理的工藝方式進(jìn)行各種改進(jìn)和多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)還是沒(méi)有辦法提高彈簧夾頭的使用壽命。在精密機(jī)床中要求彈簧夾頭具有使用次數(shù)大于兩萬(wàn)次，而目前市場(chǎng)上的彈簧夾頭只能使用一萬(wàn)次左右。 為了實(shí)現(xiàn)精密機(jī)床主軸筒夾夾頭的精確設(shè)計(jì)，夾持提高其可靠性，系統(tǒng)必須進(jìn)行的機(jī)制的深入研究用于夾緊夾頭，加之有效

43、可靠性分析方法夾頭夾緊有效可靠性預(yù)測(cè)。第三章 碟形彈簧3.1碟形彈簧的結(jié)構(gòu)和類型3.1.1蝶形彈簧的基本概念 碟形彈簧主要是由鋼板沖壓成帶錐度的壓縮彈簧。 碟形彈簧按結(jié)構(gòu)形式可以分為兩種，如圖3-1所示。a型無(wú)支撐面的碟形彈簧。b型有支撐面的碟形彈簧。 圖3-1 碟形彈簧結(jié)構(gòu)圖3.1.2碟形彈簧的分類碟形彈簧按其厚度分為三類，如表3-1所示。表3-1按碟形彈簧厚度分類3.2碟形彈簧的尺寸系列g(shù)b/t1972-1992規(guī)定，碟簧尺寸和參數(shù)分為a、b、c三個(gè)系列，在相同的外徑尺寸下，a系列承載大，剛度大。如表3-2所示。表3-2碟形彈簧尺寸系列3.3碟形彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 本文采用的是的a系列碟形彈簧

44、的對(duì)合方式，螺母套對(duì)碟形彈簧施加大約7340n的軸向力才能使彈簧夾頭夾緊工件，而此時(shí)碟形彈簧被壓縮了大約3.5mm。 系數(shù)值除按式計(jì)算外，也可以按下表查取。系數(shù)值可在下圖中根據(jù)h0/t查得，從而較為方便的計(jì)算出碟簧的作用載荷。圖3-2 碟形彈簧特性曲線a系列碟簧d=100mm，對(duì)合方式 （3-1） (3-2） 代入公式： （3-3）根據(jù)對(duì)合方式組合的碟形彈簧的計(jì)算方法，每個(gè)碟形彈簧所承受的載荷是相同的。 (3-4）由上圖3-2中可以查出a系列的碟形彈簧特性可知，及時(shí)， 碟形彈簧對(duì)合方式： （3-5）取整數(shù)，一共需要14片碟形彈簧。計(jì)算出碟形彈簧在未受到外力載荷情況下，它的總自由高度： 拉桿需要

45、向左移動(dòng)4mm，且這時(shí)碟形彈簧壓縮7.5mm，計(jì)算出碟形彈簧將受到多大的外力載荷才能使工件松開(kāi)。 （3-6） 查單片碟形彈簧的特性曲線，如圖3-2所示： （3-7） 當(dāng)活塞桿對(duì)拉桿產(chǎn)生16.7kn拉力時(shí)，碟形彈簧壓縮量大于7.5mm時(shí)，工件能輕松取下。 以上公式出自機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)第四章 拉桿的設(shè)計(jì)4.1確定拉桿的直徑根據(jù)碟形彈簧的內(nèi)經(jīng)尺寸以及其它裝配零件的尺寸設(shè)計(jì)的拉桿結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。圖4-1 拉桿設(shè)計(jì)圖4.2 設(shè)計(jì)拉桿的長(zhǎng)度通過(guò)設(shè)計(jì)需要14片碟形彈簧對(duì)合裝配在拉桿上，拉桿的左側(cè)裝有鎖緊螺母。計(jì)算出碟形彈簧的總自由高度是114.8mm，再根據(jù)主軸部件的組裝長(zhǎng)度設(shè)計(jì)出拉桿的長(zhǎng)度為513mm

46、。4.3 拉桿的強(qiáng)度校核軸類零件在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要考慮它的強(qiáng)度校核，而拉桿的強(qiáng)度條件為： （4-1） 式中： 拉桿上的最大軸向力； a 拉桿上的最小橫截面積 拉桿上橫截面積上的最大應(yīng)力。根據(jù)強(qiáng)度條件，可以解決以下幾類問(wèn)題：(1) 校核強(qiáng)度：已知桿件所受外力、橫截面面積和材料的許用應(yīng)力，檢查強(qiáng)度條件是否滿足，從而確定在給定的外力作用下桿件是否安全。(2) 截面設(shè)計(jì)：已知桿件所受外力和材料許用應(yīng)力，根據(jù)強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)桿件截面尺寸。(3) 確定許用載荷：已知桿件截面面積和材料許用應(yīng)力，根據(jù)強(qiáng)度條件確定桿件允許承受的外力。工程中規(guī)定，在強(qiáng)度計(jì)算中，如果桿件的實(shí)際工作應(yīng)力超出了材料的許用應(yīng)力，但只要超出量（

47、-）不大于許用應(yīng)力的5%，仍然是允許的。通過(guò)之前的計(jì)算得到，拉桿受到的最大外力載荷是16700n，由于拉桿每段的橫截面面積不同，我們?nèi)∽钚M截面積去計(jì)算許用應(yīng)力，取直徑為（50-38）mm段，=600mp，材料是45鋼。 （4-2） 根據(jù)以上公式得到該拉桿的最大許用應(yīng)力為148mp，所以該拉桿的設(shè)計(jì)合理。以上公式出自材料力學(xué)第五章 氣缸的選型分析5.1確定氣缸體的尺寸 引導(dǎo)筒狀的金屬部件的氣缸線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞。渦輪，轉(zhuǎn)子活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼都是氣缸，氣缸在不同領(lǐng)域都有使用。列如：印刷（張力控制），半導(dǎo)體（點(diǎn)焊，磨片），自動(dòng)化，機(jī)器人技術(shù)等等。氣缸直徑計(jì)算 氣缸直徑的計(jì)算主要是根據(jù)工件松開(kāi)所需的松

48、開(kāi)力來(lái)確定。通過(guò)以上計(jì)算已知松開(kāi)力為16700n，初步選定氣缸的工作壓力為0.5mpa，通過(guò)設(shè)計(jì)已知活塞桿的桿徑為50mm，最后算出氣缸實(shí)際出力，根據(jù)實(shí)際出力算出氣缸的實(shí)際直徑。根據(jù)查找資料，已知?dú)飧椎睦碚摮隽饺缦拢?（5-1）實(shí)際出力： （5-2）阻力均取最大值其中： 以上公式出自機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 氣動(dòng)傳動(dòng)與控制5.2氣缸的選擇 氣缸的系列很多，根據(jù)設(shè)計(jì)所需要的缸體尺寸等各方面的要求，我使用的是“肇慶市廣肇氣動(dòng)成套設(shè)備有限公司”生產(chǎn)的sg212x50的氣缸。這種氣缸能滿足設(shè)計(jì)所需求的條件，同時(shí)在以后的操作，安裝，調(diào)試，維護(hù)等方面都很便捷。5.3氣缸密封件的選型分析說(shuō)到氣缸的密封性，在生產(chǎn)中除

49、了對(duì)原材料嚴(yán)格控制之外，并且加工工藝都非常嚴(yán)謹(jǐn)，氣缸常用的密封件有：o形密封圈/唇形密封圈。但有些地方也用到間隙密封和組合式密封。常用的密封方式： 1.在管接頭聯(lián)接的密封上，常用到組合密封。密封方式有wd彈性密封、o型密封圈和硬密封等。 2.間隙密封是靠配合面之間的微小間隙來(lái)進(jìn)行密封的，常用在圓柱配合中，摩擦力要，摩擦系數(shù)穩(wěn)定。 3.o形密封圈是一種橫截面呈圓形，一般用耐油橡膠制成的環(huán)形件,它具有良好的密封性能。 4.唇形密封圈的橫截面有y形、v形、u形、l形幾種，它具有良好的密封性能，摩擦小，抗腐蝕，不易老化，工作壽命長(zhǎng)，而且隨著壓力的增加密封性能更高。 第六章 氣動(dòng)式夾緊機(jī)構(gòu)的成本分析6.

50、1 成本分析的目的與意義技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析可以增加經(jīng)濟(jì)利益、帶動(dòng)現(xiàn)代生產(chǎn)水平，雖然生產(chǎn)水平和經(jīng)濟(jì)科學(xué)是不相同的兩個(gè)方面，但是兩者密不可分，先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)可以帶動(dòng)一個(gè)國(guó)家發(fā)展，但這一切都是要建立在優(yōu)秀的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)上。技術(shù)經(jīng)濟(jì)是利用總體計(jì)算生產(chǎn)設(shè)備以及所用原材料在不相同的時(shí)候，企業(yè)支出的本金不一樣的問(wèn)題。設(shè)計(jì)中通過(guò)對(duì)原材料的使用，加工方法設(shè)備的改變以及加工方式的改變來(lái)最大限度提升利益。通過(guò)利益分析，可以為公司帶來(lái)不同盈利額，因此合理的成本分析是機(jī)械加工生產(chǎn)中對(duì)成本規(guī)劃最有利的結(jié)果，為公司擬定經(jīng)營(yíng)方案時(shí)提供了很好的指標(biāo)。在做產(chǎn)品設(shè)計(jì)的同時(shí)，要找出直接關(guān)系到生產(chǎn)本金存在的問(wèn)題，加工生產(chǎn)前有一個(gè)好的利益分析計(jì)算

51、能夠給企業(yè)帶來(lái)最大程度的利益效果。6.2 材料的成本計(jì)算 在課題設(shè)計(jì)完成后，下一步工作就是進(jìn)行成本計(jì)算。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，統(tǒng)計(jì)出每一種零件的個(gè)數(shù)，計(jì)算出生產(chǎn)這些零件的所需的材料費(fèi)，熱處理費(fèi)用及人工費(fèi)用。這些費(fèi)用的總和即是總的設(shè)計(jì)成本。根據(jù)計(jì)算公式如下：零件成本=材料費(fèi)用+加工工時(shí)費(fèi)用材料費(fèi)用=材料的重量材料價(jià)格材料重量=凈重/材料的利用率原材料的利用率：45鋼為5060，合金鋼為6070，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼為5565，尼龍為6575，65mn彈簧鋼為6070。工時(shí)費(fèi)：重要零件=材料費(fèi)用8，一般零件=材料費(fèi)用（45)熱處理工時(shí)的費(fèi)用熱處理零件統(tǒng)計(jì)如表 6-1 所示：表 6-1熱處理零件統(tǒng)計(jì)序號(hào)名稱材料熱

52、處理要求凈重（kg）1彈簧夾頭65mn發(fā)藍(lán)12法蘭40cr發(fā)藍(lán)8.83拉桿45調(diào)質(zhì)8.34撥塊40cr表面鍍鋅2.55鎖緊螺母45調(diào)制2.36推承套40cr發(fā)藍(lán)0.8熱處理的價(jià)格如下表 6-2 所示。表 6-2 目前熱處理的價(jià)格序號(hào)名稱單價(jià)（元/kg）1發(fā)藍(lán)22鍍鋅3.53調(diào)質(zhì)1.5熱處理加工費(fèi)用=21.2+8.75+15.9=45.85元。 6.3 材料成本的構(gòu)成6.3.1 非標(biāo)準(zhǔn)件 裝配圖中非標(biāo)準(zhǔn)件的統(tǒng)計(jì)，如表6-3所示；非標(biāo)準(zhǔn)件外購(gòu)費(fèi)用統(tǒng)計(jì)，如表6-4所示。表 6-3 非標(biāo)準(zhǔn)件統(tǒng)計(jì)序號(hào)名稱材料數(shù)量?jī)糁兀╧g）1法蘭40cr132彈簧夾頭65mn113拉桿451154板q235-a175鎖緊螺母40cr10.56螺套40cr10.37螺套40cr10.258軸45149緊定螺釘4510.000610連接套4543.311撥塊4512.512墊圈4513.713法蘭40cr14.214推承套40cr10.815法蘭40cr11.516密封環(huán)尼龍101060.002合金鋼總凈重：g1=10.55kg，45鋼總凈重：g2=38.4kg，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼總凈重：g3=7kg，尼龍總凈重：g4=0.012kg,