《弹性夹头自动定心装置与夹紧力的计算分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《弹性夹头自动定心装置与夹紧力的计算分析（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、弹 性 夹 头 自 动 定 心 装 置 与 夹 紧 力 的 计 算 分 析郝 静 华哈尔滨量具刃具集团有限责任公司在设计和制造时都应给予充分的考虑 。1 引 言在 工 艺 装 备 夹 具 类 的 设 计 中 ,弹 性 夹 头 自 动 定心装置是以一个圆锥形的有弹性的套筒为工作元件 并 与其它元件相 互 配 合 ,利 用 它 的 弹 性 变 形 引 导 工 件自动定心并夹紧的装置 。 这种装置在日常的工作 和机械加工中应用很广泛 。弹 性夹头 (俗 称 : 卡 簧 ) 是 这 种 定 心 装 置 中 的 主 要 应用元件 ,卡簧 的 形 状 和 大 小 决 定 了 该 定 心 装 置 的构造和其
2、它零件的尺寸 。 弹性夹头比其它装置应 用广泛 ,是因为它夹紧时不损害基准面 ,并且定心比 较准确 。 这种结构可用于各种直径和长度的外圆定 位及夹紧且构造形式种类繁多 。最常用的卡簧结构中三个部分 ,如图 1 所 示 :头 部 卡爪 1 ,中部 簧片 2 ,尾部 导向部分 3 。 此三 部 分的工作条件 不 同 ,所 以 各 部 分 的 机 械 性 能 和 硬 度 要求也不同 。 头 部 有 锥 面 和 定 位 表 面 ,是 定 心 的 主 要工作面 ,同 时 又 是 磨 擦 表 面 ,所 以 要 求 高 硬 度 , 一 般为 50 - 55 HRC ; 中 部 弹 性 部 分 要 有 弹
3、性 和 耐 疲 劳性 ,尤其是在与尾部相连处因形状的变化 ,容易发 生 应力集中 现 象 , 所 以 要 作 回 火 处 理 , 回 火 至 40 -45 HRC ,以保持其良好的弹性 。图 12 . 1 卡簧的几何形状卡簧的主要 工 作 部 分 卡 瓣 ,由 轴 向 开 槽 形 成 ,开槽的数目 、 卡 瓣 的 长 度 和 厚 度 、 弹 性 部 分 的 直 径等都会影响到卡簧的弹性和强度 。 增加开槽的数 目 和卡瓣的长度 以 及 减 少 薄 壁 部 分 的 厚 度 ,可 以 增 加卡簧的弹性和涨缩量 ,但这样会使其强度降低 ,并 且 使卡簧变得很 软 ,甚 至 在 松 开 工 件 时 不
4、 容 易 恢 复 到原来的位置 。增加卡瓣的长度 ,使卡簧变软 ,对于头部的工作 条件有所改善 ,可使其头部配合表面接触良好 ,对提2 影 响 卡 簧 工 作 性 能 的 各 种 因 素卡簧的工作状况主要取决于卡簧的几何形状和各部分尺寸的选择 ,以及材料和热处理的情况 ,所以收 稿 日 期 :2010 年 5 月为了解 决 滚 刀 容 屑 槽 的 加 工 , 根 据 M8 螺 钉 的特 殊性 ,采 用 螺 纹 磨 床 加 工 M8 螺 钉 蜗 杆 滚 刀 。 加 工螺钉蜗杆滚刀的难点是刃磨滚刀前角 。 用普通的 滚 刀刃磨床 (M6420D) 加工 普 通 蜗 轮 滚 刀 前 角 时 ,刃磨
5、一个槽前角后 要 求 砂 轮 沿 滚 刀 轴 线 方 向 退 出 ,再 由滚刀磨床对滚刀分度 。 由于螺钉蜗杆滚刀底径较 小 ,而滚刀工作部份两侧轴肩不能小于滚刀底径 ,如 果 轴肩大于滚刀 底 径 ,砂 轮 磨 完 一 个 前 角 后 无 法 退 出 。 为了解决磨 前 角 的 问 题 ,选 择 在 万 能 工 具 磨 床M6025 K 上刃磨前 角 ,然 后 用 仪 器 检 查 ,再 在 万 能 工具 磨床上修正 ,直 到 加 工 出 合 格 的 滚 刀 前 角 。 滚 刀牙 型加工用螺纹磨床 ( 苏 联 582) 。 为 了 保 证 铲 磨 滚 刀 齿形并使滚刀 加 工 零 件 时 不
6、易 折 断 ,在 确 定 滚 刀 的 铲磨下降量时 不 能 按 普 通 设 计 方 法 确 定 铲 磨 量 。为 了增加滚刀强 度 ,采 取 减 小 滚 刀 齿 槽 深 度 和 齿 顶 后角的方法 :滚刀齿槽深度取 112mm ,滚刀齿顶后 角 取 5,铲磨量 K 减小到 015mm 。将按上述设计和工艺方法制造出的滚刀用于生 产 现场 ,在滚齿机 上 加 工 出 了 符 合 图 纸 要 求 的 控 制附件轴 ,滚刀使用情况良好 。84 工 具 技 术高定心精度有利 。开槽的均匀程度 ,也对其定心精度有影响 ,如果 槽的位置不均匀 ,将使每个卡瓣的弹性不相同 ,作用 在每个卡瓣的夹紧力也不相同
7、 ,因此影响定心精度 。卡簧锥角的大小也是一个重要问题 。 为了此装 置在工作时不卡住 ,并且在夹紧时不需要很大的力 , 一般都用 30;至于 夹 具 体 上 的 锥 角 ,一 般 比 卡 簧 上的 锥角相差 1,视 卡 簧 锥 面 方 向 不 同 来 决 定 其 锥 角 的 数 值 ( 见 图 2) 。 当 锥 面 为 内 拉 式 夹 紧 时 ( 见 图2a) ,夹具体上的锥角采用 29;当锥面为 外 推 式 夹 紧 时 (见图 2b) ,夹 具 体 上 锥 角 采 用 31。 这 样 设 计 锥 角 是为了在工作 时 适 应 卡 簧 锥 角 的 变 化 ,使 其 可 以 在 前端开始接触
8、,接 触 紧 密 ,夹 紧 稳 固 ,并 且 在 松 开 时 ,有自动松开的能力 。取值范围为 0. 05 D式中 , D 为被夹紧表面的直径 (mm) 。 卡簧夹紧时的最大轴向 串 动 量 l ,可 按 工 件 被夹 紧表面的公差 ,自 由 状 态 下 的 最 大 间 隙 max 及 夹具体的锥角 来 确 定 ,如 图 3 所 示 。 设 卡 簧 夹 紧面的直径为 D + ,此 处 D = D + ( 为 最 小 保 证yy y间 隙 ) ,由此可知卡簧在自由状态下的最大间隙为max = + + y而卡簧的最大轴向串动量为 l = 1 (+ + y ) ctan 22. 2 卡簧的定心精度2
9、卡 簧 自 动 定 心 装 置 的 涨 缩 量 不 宜 太 大 ,它 的 定心 精度随着定位 基 准 精 度 的 高 低 而 变 化 ,通 常 对 于7 - 9 级 精 度 的 定 位 基 准 , 它 的 定 位 精 度 一 般 可 达0105 - 011mm 。当 定 位 基 准 的 精 度 和 装 置 的 制 造 精 度 较 高 ,而且 所用 的 材 料 和 热 处 理 也 较 好 时 , 定 位 精 度 可 达0103 - 0105mm 。3 卡 簧 夹 紧 力 的 计 算图 2 卡簧夹紧力的计算 ,如图 4 所示的卡簧中 ,假 设工 件有挡板 1 挡 住 不 能 移 动 ,且 夹 紧
10、过 程 中 不 计 卡 簧 2 的弹性变形力 。 这时应按楔式夹紧的作用 原 理在 制 造 卡 簧 时 ,一 般 应 在 头 部 开 槽 部 分 加 工 出一个小平面 ( 见 图 3) ,这 样 可 以 避 免 卡 簧 的 开 槽 处 与夹具体的内锥面接触 ,使卡簧收缩均匀 ,有利于提 高 定心精度 ;同时 也 可 防 止 工 作 时 划 伤 夹 具 体 的 配 合锥面 。分析它 所 受 的 作 用 力 如 图 4a 中所示 。P 、 Q 、 F2 、 Q1 及 P1(a)图 3增 加 簧 片 的 数 目 可 以 使 它 与 工 件 的 接 触 点 增多 ,因此也是一种改善夹紧条件与工作条件的
11、方法 , 但 这样会使卡簧 的 制 造 复 杂 ,并 且 会 使 它 的 强 度 和 刚性降低 。夹 簧 所 夹 紧 的 工 件 最 大 直 径 偏 差 ,一 般 平 均 可 达 015 - 0175mm 。 因 此 工 件 被 夹 表 面 的 直 径 公 差 ( b)图 4图中 , P 为对卡簧所加的拉力 ( kg) ; Q 为总夹 紧852010 年 第 44 卷 11力 ( kg) ; F2 为 对 卡 簧 来 说 , 工 件 与 卡 簧 间 的 摩 擦 力(kg) ; Q1 为 对 卡 簧 来 说 , 为 夹 具 体 的 反 作 用 力 及 夹 具 体与卡簧间摩擦 力 的 垂 直 分
12、力 之 和 ( kg) ; P1 为 对卡 簧来说 ,为夹具 体 的 反 作 用 力 及 夹 具 体 与 卡 簧 间 摩擦力的水平分力之和 ( kg) 。根据对夹紧力的分析可知t 、 弹性部 分 的 长 度 L 及 卡 瓣 的 瓣 数 。 观 察 这 些 参数绘出的图形并凭借实际工作的经验来决定 。 在 确 定 弹 性 夹 头 各 部 分 尺 寸 的 合 理 性 后 ,往 往按照工件的直径 、 夹具结构的具体情况 ,考虑弹性部 分的壁厚和长度 ,按实际情况来确定具体 。4 结 语P(1)Q = tan (+ 1 ) + tan 2 自 动 定 心 装 置 是 夹 具 上 一 种 定 位 夹 紧
13、 机 构 ,它常 用于加工轴 类 ,台 阶 轴 类 等 工 件 。 这 种 装 置 具 有 使用方便 ,定心 准 确 ,定 位 精 度 高 的 特 点 ,在 机 械 加 工中应用相当广泛 。作者 :郝静华 ,工程师 ,哈尔滨量具刃具集团有限 责 任 公司 , 150040 哈尔滨市式 中 , 1 , 2 为 卡 簧 与 夹 具 体 及 卡 簧 与 工 件 之 间 的磨擦角 ;为卡簧圆锥角的一半 。假 设没有挡 板 1 时 ,则 工 件 可 随 卡 簧 向 轴 向 移 动 ,因此这时工件 与 卡 簧 间 的 摩 擦 力 不 影 响 卡 簧 的夹紧力 。P (2)Q =tan (+ 1 )当考虑卡
14、簧在夹紧过程中在直径方向上与被加工 件之间有间隙 2 所产 生 的 弹 性 变 形 对 夹 紧 力 的 影 响 ,则上面的两 式 中 应 减 去 使 每 个 卡 瓣 的 头 部 产 生 变形 所需的弹性变形力 R 。 如图 4b 所示 ,假 设 卡 簧的每一个卡 瓣 是 一 个 左 端 完 全 紧 固 ,右 端 受 力 R 而产生变形 的 梁 ,则 根 据 材 料 力 学 中 的 弹 性 变 形力的计算可知弹性变形力 R 为我 国 四 大 市 场 指 数 运 行 正 常 作 用 日 益 显 现从 浙江绍兴召 开 的 2010 市 场 指 数 工 作 座 谈 会 上 获 悉 ,我国已发布的四大市
15、场指数运行正常 ,作用日益显现 。 商 务部市场运行调节司司长王炳南在座谈会上 说 ,商 务部 近年来陆续编制 发 布 的 “义 乌 小 商 品 指 数 ”、 “柯 桥 纺 织 指 数 ”“、 盛 泽 丝 绸 化 纤 指 数 ”、 “中 关 村 电 子 信 息 产 品 市 场 指 数” ,目前运行正常 ,相关作用日益显现 ,有的指数如 “义 乌 小 商品指数 ”在国际小商品贸易中也产生了很大影响 。2006 年以来 ,商务部依托义乌中国小商品城编制发布了 “义乌小商品指数 ”、 依 托 绍 兴 中 国 轻 纺 城 编 制 发 布 了 “柯 桥 纺织指数 ”、 依托中国东方丝绸市场编制发布了 “
16、盛泽 丝 绸 化 纤指数 ”、 依托中关村电子市场编制发布了 “中关村电 子 信 息 产品市场指数 ”。 这些市场指数采用统计指数与统计 评 价 理 论 ,选择一系列反映 市 场 景 气 状 况 的 指 标 ,进 行 综 合 加 权 编 制而成 ,能够准确反映市场价格和景气状况的变动情况 。作为上述 四 大 指 数 主 要 发 布 媒 体 之 一 的 商 务 部 网 站“商务预报 ”网 ,目前日均 访 问 量 1200 万 人 次 ,最 高 日 访 问量达 3162 万 人 次 。 据 不 完 全 统 计 , 共 有 1200 余 家 网 站 、200 余家报纸 、 50 多家电视转载 引 用 “商 务 预 报 ”网 发 布 的 市 场信息 。王 炳南说 ,编制和发布市场指数是完善城乡市场 统 计 监 测体系的重要工作 。 目前 ,商务部城乡市场统计监 测 体 系 共 有 监测 样 本 企 业 2
