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自动定心弹簧套筒夹具设计

来源:用户分享 时间:2025/7/30 11:30:07 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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3.夹具的结构设计

3.1工件分析及定位

图1 工件简图

有上工件简图,我们可以看出:工件为直径为30mm的棒料。要求设计出的夹具在夹持工件是可靠,稳定,并且保证工件有较高的定心精度。

根据工件安装时的尺寸,形状和位置精度要求,我们可以知道工件夹紧定位的示意图如下图3:

图3 夹紧示意图

3.2 定心夹具的选择

根据图3,我们可以选择三爪卡盘和弹簧套筒。过去由于生产批量较少,采用三爪自定心卡盘来加工,随着生产批量和产品质量要求的不断提高,通用的工艺装备已 经满足不了现代生产的需要。因此,我们选择了装卸方便省力,生产效率高并保证产品精度高的弹簧套筒夹具。它可以根据不同直径的工件,更换不同的套筒,所以通用性好,应用广泛。

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3.3 自动定心弹簧套筒夹具的结构原理

1.夹具体 2.弹簧套筒 3.固定套 4.螺母

图2 夹具示意图

自动定心弹簧套筒夹具是利用弹性元件受力后的均匀弹性变形,实现对工件的自动定心和夹紧的。这种自动定心弹簧套筒夹具夹紧行程小,但定心精度较高。具体结构如图2所示。当螺母4向左旋转时,弹簧套筒2上的圆锥面就与安装在夹具体1上的锥套3的圆锥面发生相对滑动,使弹簧套筒产生弹性变形。实现对工件的定心与夹紧。加工完成后,螺母4向右旋转,弹簧套筒2依靠自身的弹性变形的恢复力松开工件。自动定心弹簧套筒夹具结构简单、紧凑,装夹迅速、具有较高的定心精度,一般可达0.02~0.05mm左右,但是弹簧套筒夹紧表面与工件定位夹紧面间的间隙不能 过大,一般小于0.1~0.5mm。

3.4夹具结构选择

自动定心弹簧套筒夹具在实际生产中使用寿命不长,除了弹簧套筒的导向部分和锥面颈部粗糙度值高及硬度较低外。由于一般都是采用铸铁做夹具体,与其配合表面的粗糙度不但难以达到要求,而且由于弹簧套筒2表面采用热处理淬火,所以与夹具体相接触的配合表面极易磨损。因此,固定套选用T8A钢,表面进行热处理使硬度为55~60HRC。内孔和外圆在磨床上加工可达到较高的精度,再进行配研,弹簧套筒的导向部分表面粗糙度值可达Ra0.4μm,同时又保证了较小的配合间隙不大于0.015mm,固定套外圆直径与夹具体配合过盈量为0.025mm,增加耐磨性与使用寿命。螺母采用45钢就行。

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3.5夹具具体结构设计

3.5.1 弹簧套筒的结构具体设计

图3 弹簧套筒示意图

设计的弹簧套筒结构如图3是一个薄壁带锥面的弹性套筒,带锥面一端开有3条轴向槽,由3个基本部分组成。1是卡爪A(颈部),2是弹性瓣B(弹性部分),3是尾部导向部分C。卡爪A是定心主要工作面,又是摩擦面,故要求耐磨,一般热处理硬度为58~62HRC;弹性瓣B经常张开、收缩,为了防止断裂和产生永久变形,故要求具有良好的弹性和耐磨性以及耐疲劳性。弹性瓣和尾部导向部分C连接处,由于形状和截面变化大,容易产生应力集中而断裂。所以要求尾部一起进行热处理,淬火硬度为40~45HRC,以保持弹性。弹簧套筒材料一般最常用65Mn,也有采用45钢或40Cr等材料。采用弹簧套筒夹具夹紧工件时,工件被夹表面的尺寸偏差不宜过大,因为弹簧套筒变形大时,卡爪与工件以及弹簧套筒的锥面与固定套的内锥面的接触不良,造成定位精度和夹紧刚度降低,难以保证被夹紧工件的形状精度。

(1)弹簧套筒的导向部分直径d1:

一般都是根据设计的结构需要来确定。在这次设计中,我根据工件的尺寸,暂且定d1为40mm。

(2)卡爪长度 l1:l1?(0.5~1.2)D,D为工件直径,或者l1?1.67?4d13。 所以取l1?16mm。

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(3)弹性瓣的外圆直径d: d?d1?(2~3)mm。所以取d?37mm。 (4)弹性瓣的长度l2:也就是弹簧套筒的开槽长度,与弹性瓣的外圆直径有关,一般l2?(1.5~2.5)*d。所以取l2?80mm。

(5)弹性瓣的壁厚h:壁厚h与弹性瓣的外圆直径d有关,d越大,h也相应增加,l2越长,h也相应增加,一般d?(25~85)mm,l2?(35~75)mm时,

h?(1~3)mm之间选取,或者h?0.37d1。所以取h?2mm。

(6)导向部分长度l3及圆角R:l3?2.72d1,R?(0.1~0.2)d1。所以取

l3?17mm,R?6mm。

(7)弹簧套筒的开槽宽度b和卡爪瓣数n:b?0.6*3d1,一般取

b?(2~4)mm,n一般取3。所以取b?3mm,n?3。

(8)弹簧套用卡爪锥角与相配合的固定套的内锥角大小2?,根据夹具的具体情况确定。当要求夹紧范围大时,使夹紧点始终在弹簧套筒外端离切削点近一些。对于正锥弹簧套筒,固定套内锥角应取2??1?,对于倒锥弹簧套筒,固定套内锥角应取2??1?一般2?取30°。通常弹簧套筒用于夹紧IT7~IT10级精度的工作,如果要求夹紧范围不大时,固定套的内锥角与弹簧套筒的锥角一样大。 3.5.2 固定套具体设计

为了防止固定套与弹簧套筒相接触的配合表面极易磨损,所以固定套选用T8A钢,表面进行热处理使硬度为55~60HRC。内孔和外圆在磨床上加工可达到较高的精度,再进行配研,弹簧套筒的导向部分表面粗糙度值可达Ra0.4μm,同时又保证了较小的配合间隙不大于0.015mm,固定套外圆直径与夹具体配合过盈量为0.025mm,增加耐磨性与使用寿命。

图5 固定套示意图

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