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大型涨簧定位夹紧装置设计

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工的结 构特 征是 ： 右端 内孔 为直线 长圆柱段，
左 端 内孔 为同直径 尺寸火 小的短 圆柱段 ； 长、
和 发计 大 直 径 的 夹 头 涨 簧 ， 完 全 无 资 料 可
见图２ ，双锥 涨 簧 两端 开 ６ 个 相 互 错 位 的纵 向槽 ， 单锥 涨 簧 开 了 １ ２ 个径 向槽 ， 以保 证 涨
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图１ 精车加工尺寸图
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３ 定位 与夹 紧装 置 设计
根 据 零 件 结 构 特 点 ，本 零 件 为 薄 壁 筒 彤 件 ，易变 形 。荇 采 用 刚 性 芯 轴 定位 ，即使 定位 元 件制 造 精度 再 好， 也 不能 消 除 配合 间
县、 夹 具 各影 响 因 素 ， 内彤 需 掉 头 加 工 ，一
次 不 能 车成 ， 为保 证 零件 加 工 精 度 ， 需 将 右 端 内形 和 整 个 外 形 ・ 次车 成 。工序 安 排 先 精 加 工石 端 长 圆柱 段 内 Ｌ ｄ１ 和 内孔锥 段 ， 同 时平 端 面 ， 以 长圆柞 段 内孔ｄ１ 和 端 面 作为 主 要定位基准 ， 再 安 排 工 序 一 次精 加 工 右 端 短 圆柱 段 内 孔 ｄ２ 和 外 圆Ｄｌ （ 两段 外 圆） ， 这
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样 才能 保 证 两 端 内 Ｌ 的 同轴 度 要 求和 垂直
度 要求 。我们 安 排 在 数 控 车床 Ｊ ｌ ＦＣＮＣⅢ上 精加 １ 二 内 外 形 ，本 大 型 涨 簧 定 位 夹 紧装 置 就 是 加 Ｌ此 道 ｌ ： 序 专门设 计 的 。
４ １ １ ２ ０ ７
摘 要 ： 一种精车内外圃的大型涨簧定位夹紧装 置结构设计， 该结构采 用大直径双 涨组合定位方式， 简 单可靠， 能解决舱 体薄壁件加工的精度 问题 。 该文详细分析了 精车内外圆 夹具的设计结构与原理。 关键词 ： 涨体 涨簧 组合定位 精车夹具 中图分类号 ： Ｔ Ｈ Ｉ １ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号： １ ６ ７ ４ — ０ ９ ８ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） １ １ （ ｃ ） 一 ０ ０ ５ ０ — ０ ２
ｉ 旦： 塑
Ｓｃｉ ｅ ｎｃｅ ａ ｎｄ Ｔｅｃ ｈｎ ｏｌ ｏｇ ｙ Ｉ ｎ ｎｏ ｖａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｈｅ ｒ ａ ｌ ｄ
工 业 技
术 Biblioteka 大型 涨簧 定 位夹 紧装 置设 计
谭晓芳 ’ 杨建贺。 （ １ ． 湘潭大学机械 工程学 院 湖南湘潭 ４ １ １ ０ ０ ５ ；２ ． 湖 南科技工业职业技术 学院 湖南湘潭 ３ ． 江南机器集团有 限公 司 湖南湘潭 ４ １ １ ２ ０ ７ ）
证零 件 １ ． ８ ｍＩ ｎ的壁 厚 均 匀 ， 达 到 加 工零 件 采用全圆柱面接触 ， 以增加零件 整体加 Ｌ 刚性 （ 如 图２ ） 。
２ 加工 工艺设 计
加 【零件 尺寸 和 位 置精 度 要求 见图１ 。 ｄ１ 、 ｄ ２内孔 为 慕 准 Ａ和 Ｂ， ｄ１ 、 ｄ２内孔 联 合 基 准Ａ— Ｂ间轴 度要求 均 为 ①０ ． ０ ６ Ｉ ｎＩ ｌ ｌ ， 右 端 而与 基准 Ｂ的 垂 度 为 ０ ． ０ ５ Ｉ ｎ Ｉ ｎ。 针对零 件结 构设计要求 ， 工 艺 设 计 加 Ｉ ： 工序 时， 我 们 总 体 综 合 考 虑 了机 床 、Ｊ Ｊ
按１ ： 件 的 工艺 基准 选 择原 则 ， 在 定位 设 的 同轴 度 中０． ０ ６ Ｉ ｎ １ １ １ 设 计 要求 ， 涨 簧 设 计
计时应遵循 “ 基 准 重合 ”和 “ 基 准 统 一 ”等 原 则， 以减 少 定位 误 差 对加 工精 度 的影 响 。
眩零 件 以 左端 平 面轴 向定位 ， 见 图２ ， 限制 ｘ ３ ． ２ 定位 误差 分 析 轴移动， Ｙ、 Ｚ轴 转 动 ； 长 圆柱 内孔ｄ１ 定 位 限 定位 误 差 ： △ Ｄ＝△ Ｂ＋△ Ｙ
查。 由 于加 工零件 的薄 壁 和 易变 形 的特 性 ，
短 圆柱 段 主 要本 体 最 小 壁厚 仪 １ ． ８ ｍｍ， 属 涨 簧 定位 外 圆设 计 我 们 采 用 全 圆柱 面 接 触 簧 的 弹 性 。 两 副 涨 簧 全 线 支 承 薄 壁 加 工零 典型 的大 直 薄 壁 长简 形件。 本 设 计 装 置要 设计 技 术 ， 涨 簧制 造 采用 夹具 整体 合 装 后， 件 内孔 ， 使零 件加 工处 于 正确 的理 想尺 寸状 解 决 的问题 是精 车内 外形 ， 保证 壁 厚均 匀， 两 精 确 磨 削涨 簧 定位 外 圆 ， 以 消 除 各 夹 具 元 态 ， 显著 提 高 了零 件 的加 工 刚性 。 端 内 Ｌ 同轴 度达 到中０ ． ０ ６ Ｉ ｎＩ ｌ ｌ 以下。 件制 造 精度 的综 合 误 差影 响 。 根 据 大直 径 薄壁 件刚 性弱 的 特点 ， 为保 ３ ． １ 定位 原 理及 结 构
１ 加工 零件 分析
（ （ Ｉ ］ ３ ０～ ５ ０ ） 。 我 公司某大 型薄壁 零 件加 工 制 Ｙ、 ｚ 轴移 动 ， Ｙ、 Ｚ轴转 动 。 某大直径薄壁舱体零件， 基 本 尺 寸 同 轴 度要 求为 中０． ０ ６ ｍＩ ｌ ｌ ， 夹 头 涨 簧 外 圆 内 孔 ｄ１ 采 用 双 锥 涨 簧 结 构 定位 夹 紧 ， 中× Ｉ （ 中２ ｌ ６× ３ ２ ０ ） ， 材 料 为高 强度 铝 合金 ， 加 直 径 为 ｑ ） ｌ ７ ０ ｍｍ， 要 达 到 这 样 的精 度要 求 右 端 内孔ｄ２ 采 用单 锥 涨 簧 结 构 定 位 夹 紧。

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定位、夹紧、夹具设计步骤

定位、夹紧、夹具设计步骤


因此，按照工件加工要求确定工件必须限制 的自由度数是工件定位中应解决的首要问题。
四、定位的分类
四、定位的分类 1、完全定位
大端面限制: X 方向的移动自由度 Y、Z的转动自由度 短销限制: Y、Z方向的移动自由度
防转销限制: X 方向转动自由度
四、定位的分类 1、完全定位 完全定位的概念: 六个自由度均被限制的定位方式称为完全定位。
夹紧和定位是两个概念
第六节：六点定位原则和定位基准的选择 一、六点定位原则：
一、六点定位原则：
六点定位原理 是指用六个适 当分布支承点来 分别限制工件的 六个自由度，从 而使工件在空间 得到确定定位的 方法。
六点定位原理的两点说明 1、六点支承点必须适当分布
三个支承点在一直线上， 没有限制三个自由度
四、定位的分类 3、过定位
重复限制: Y、Z 方向转动自由度
夹持较长卡盘相关于套筒限制: Y、Z方向的移动自由度 Y、Z的转动自由度
一夹一顶 夹持部分较长
顶尖限制: Y、Z 方向转动自由度
四、定位的分类 3、过定位的概念：
某一个自由度同时由多于一个的定位元件来 限制，这种定位方式称为过定位。
四、定位的分类 举一反三 考考你
欢迎大家学习机制工艺课
上节课 回顾
一、工件定位的概念： 定位 在加工前，先确定工件在工艺系统中的正确位置。
实际加工中，只要考虑作为设计基准的点、 线、面 是否在工艺系统中占有正确的位置。
上节课 回顾
二、定位与夹紧： 夹紧 在加工过程中，为防止工件在切削力、重力、惯性 力等的作用下发生位移或振动，以免破坏工件定位。
（3）自位支承：定位支承点的位置随工件定 位基准位置变化而自动与之适应的定位元件， 称为自位支承。 自位支承一般只起一个定位支承点的作用。
夹紧装置设计20

夹紧装置设计20

• (3)夹紧元件 即与工件相接触的部分，它是夹紧装置 的最终执行元件。通过它和工件直接接触而完成夹紧 动作。图中的压板即为夹紧元件。
• 这三部分相互关 系，可用下框图 表示。在手动夹 紧装置中，没有 第一部分，手动 夹紧的力源是由 人力来保证的， 中间传力机构和 夹紧元件组成为 夹紧机构。夹紧 装置的设计内容， 就是设计这几个 部分。夹紧装置 的具体组成是由 工件特点、定位 方式、工艺条件 等来综合考虑的。
夹紧装置设计
第一节 夹紧装置的组成与要求
• 工件在夹具上的安装包括定位和夹紧两个密切 联系的统一过程。为使工件在定位件上所占有 的规定位置在焊接过程中保持不变，就要用夹 紧装置将工件夹紧，才能保证工件的定位基准 与夹具上的定位表面可靠地接触，防止装焊过 程中移动或变形。
• 一、夹紧装置的组成
• (1) 力源装置
• 1. 夹紧力方向的选择 • (1) 夹紧力的方向应垂直于主要定位基准面。 • 可使工件与定位件更好节触,使夹紧力引起的
变形小. • (2) 夹紧力的方向应有利于减小工件变形。 • 工件变形与焊接工艺密切相关（材料、结构、
夹具等）
• P26图2-3 • P26图2-4
• (3) 夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。 • P26图2-5
tan
1
0
tan( 2) tan 1
12
• 也可由受力分析 得到上述结果 p31图2-16
• 3 增力比与行程比
增力比：i Fj
1
FQ tan( 2) tan1
理想增力比：i 1/ tan
行程比：夹紧行程与斜楔的移动距离之比
h
tan
s
i, h ,与自锁的关系： i ,自锁可靠，h 小
工件的定位夹紧与夹具设计

工件的定位夹紧与夹具设计


度的消除
3、 欠定位与过定位
工件应限制的自由度未被限制的定位，为欠定位，在
实际生产中是绝对不允许的。
工件定位是通过定位元件来实现的，在选择定位元件
时，原则上不允许出现几个定位元件同时限制工件某一自 由度的情况。 工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的定位 称为过定位或重复定位。 一般来说也是不合理的。
臵。 定位过程与夹紧过程都可能使工件偏离所要求的正确 位臵而产生定位误差与夹紧误差。 装夹误差：定位误差与夹紧误差之和。
工件定位时应解决的两个问题：
解决工件位臵“定与不定”的问题；
解决工件位臵定得“准与不准”得问题。
二、工件的定位方法
一次装夹获得法 在工件的同一次装夹中将加工面连同其设计基面 （如需加工)一并加工出来。 可获得很高的位臵精度。 多次装夹获得法
平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，
常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低， 主要适用于单件、小批量生产中。
②专用机床夹具
专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。 其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加 工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当 产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定 且批量较大的生产中。
显著地减少辅助工时；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性， 可加大切削用量；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可
采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。

扩大机床的加工范围
根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，
即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上 或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件 的镗孔加工。 减轻工人劳动强度 可用气动、电动夹紧。
大直径工件自动定心涨紧夹具设计

大直径工件自动定心涨紧夹具设计

［ #］ 重量轻、 吸力大等优点 。
。
国产聚氨酯橡胶牌号有 - 种。图 % 是国产 - 种聚氨酯 ， 其中阴影部分为临界区。从 图中不难判别出： 只有 *%*( 、 *%.( 、 *%#( 三种牌号的聚 氨酯橡胶适用于作为夹具内部的涨套， 其机械性能也 能满足夹具的要求。因而， 可从 *%*( 、 *%.( 、 *%#( 这三 种牌号的聚氨酯橡胶中选择购买。表 ! 为三种聚氨酯 橡胶的机械性能。
! / $" 夹具动力源— — —电磁吸盘的特点 夹具的动力机构设计中通常采用手动、 电动、 气动 或液动。大多数工控场合都采用气动执行机构。气动 最大的优点是安全， 但气动响应较慢， 控制精度欠佳， 抗偏差能力差。液压执行机构优点是具有较好的抗偏 差能力， 运行平稳， 响应快， 所以可以实现高精度控制， 缺点就是结构复杂、 造价昂贵。电动执行机构主要优 点是高度的平稳性， 执行器最大推力可达到 %-( 56，
!"# $#%&’( )* +#,* ) -#(.#/&(’ 0(1 !&’".#( 2&’ *)/ 3&’ $&04#.#/ 50/.%
()*+, -./ ，01+, -2 （ 345667 68 9:45./;4.7 </=;/::>;/=，?.7;./ @/;A:>B;CD 68 0:45/676=D，?.7;./ !!%&’" ，EF+） (*+,-./, ：* G;C 68 BH:4;.7 I;= 86> C5: J.45;/: H>64:BB;/= =.B C5>:.K L.B K:B;=/:K ，L5;45 4./ >:.7;M: C5: >62=5 ./K 8;/;B5 J.45;/;/= 68 C5: N6>: ，C5: J.45;/;/= 68 N2CC>:BB C5>:.K ./K 5:.K 8.4: ;/ 6/: C;J: .8C:> 47.JH;/=O P67D2>:C5./: >2NN:> ;B 2B:K 86> C;=5C:/ 46JH6/:/C，L5;45 J.G:B 47.JH;/= >:7;.N7:，K:86>J;/= 2/;86>J， B:78 Q 4:/C:>;/=，./K B6 6/ ，./K L5;45 4./ 6A:>46J: C5: B56>C46J;/=B 2B;/= BH;>.7 4524G C6 J.45;/: C5: C5;B I;= L.B K:B;=/:K C6 B:78 Q 567K;/= J:45./;BJ ND J:./B 68 J.=R H.>CB L;C5 N;= K;.J:C:>O )/ .KK;C;6/ ， /:4524G，L5;45 J.G:B 567K;/= 46/A:/;:/C ./K BL;8C，./K 46BC 8:LO 01234-5+：S;= ?;.J:C:> P.>CB；(;=；P67D2>:C5./: T2NN:>；3:78 Q 4:/C:>;/=；9.=/:4524G ；3:78 Q 567K;/= 本课题应天津卡普林热处理有限公司要求， 设计 一台专用管螺纹加工机床， 要求生产的螺纹管属于大 直径薄壁工件。在车削加工时， 如果设计的机床采用 普通三爪卡盘夹紧机构， 由于装夹、 切削力等因素， 工 件极易变形， 很难保证工件的加工精度和使用要求， 且 手动夹紧机构降低了工件的加工效率； 同时， 为适应大 直径螺纹管的要求， 三爪卡盘整体尺寸将会很庞大， 影 响机床的整体协调性和经济性。因此， 本文为专用管 螺纹加工机床设计一套专用夹具。 克服切削力， 完成工件的平端面、 镗孔、 倒内角、 车螺纹 等工序。所以一次性定位夹紧后即可完成工件的加 工， 有利于保证工件的加工精度要求。工件加工完毕， 断电， 电磁吸盘吸力消失， 在绕盘处压力弹簧的作用下 将拉杆 " 右推， 带动夹具组件中的拉板 % 和压板 !! 向 右移动， 进而将工件 !’ 松开， 便可把工件取出。