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车床上碟簧作动力时弹簧夹头夹紧及松开机构设计【10张CAD图纸+毕业论文+开题报告+外文翻译】

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弹簧夹头030001 A2.dwg

拉杆030209 A3.dwg

推承套030005 A3.dwg

支撑架焊接图030010 A2.dwg

法兰030002 A3.dwg

法兰030006 A2.dwg

法兰030015 A2.dwg

螺套030017 A3.dwg

螺母套030016 A3.dwg

车床上碟簧作动力时弹簧夹头夹紧装配图.dwg

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关键词：: 车床碟簧作动力弹簧夹头夹紧松开机构设计车床上碟簧作动力时弹簧夹头 cad 图纸毕业论文开题报告车床上碟簧作动力时弹簧夹头夹紧及松开机构外文翻译

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车床上碟簧作动力时弹簧夹头夹紧及松开机构设计

38页 15000字数+论文说明书+开题报告+外文翻译+10张CAD图纸【详情如下】

车床上碟簧作动力时弹簧夹头夹紧装配图.gif

弹簧夹头030001 A2.gif

法兰030002 A3.gif

法兰030006 A2.gif

法兰030015 A2.gif

拉杆030209 A3.gif

螺母套030016 A3.gif

螺套030017 A3.gif

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推承套030005 A3.gif

支撑架焊接图030010 A2.gif

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弹簧夹头030001 A2.dwg

拉杆030209 A3.dwg

推承套030005 A3.dwg

支撑架焊接图030010 A2.dwg

法兰030002 A3.dwg

法兰030006 A2.dwg

法兰030015 A2.dwg

螺套030017 A3.dwg

螺母套030016 A3.dwg

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摘要：

本文是设计了一种车床用碟形弹簧做动力时弹簧夹头夹紧及松开机构。该机构主要由弹簧夹头、拉杆、碟形弹簧、气动三联件等几部分组成。工作原理主要是通过螺母套对碟形弹簧施加一定的轴向力，碟形弹簧安装在拉杆上，间接对拉杆产生推动力推动推承套向右移动，推成套装配在弹簧夹头上，弹簧夹头与法兰相接触，利用推承套上的锥度形状将轴向力转换成径向力，使弹簧夹头产生夹紧力对工件实现夹紧。再通过气动三联件对气缸活塞杆产生推动力，而活塞杆与拉杆通过拨块相连接，所产生的推动力大于螺母套施加的力，拉杆得以向左移动，推承套失去推动力与弹簧夹头分离，弹簧夹头实现对工件的松开。

而本次设计的夹具与以往的卡爪式夹紧松开机构相比较，拥有更好的平衡性能、夹紧牢靠、结构紧凑、便于操作、加工及更换方便等主要优点。在主轴高速旋转的情况下，也能达到需要的平衡要求。是高效率和良好精度特点的现代车床夹具，可以有效地减少时间基本和配套工件加工的时间，大大提高了劳动生产率，有效地降低了劳动强度。

关键词：数控车床夹紧机构弹簧夹头夹紧动力

Title Design Control collet chuck clamping and release mechanism is in a lathe powered by a conical spring

Abstract

This 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 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 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 force 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 performance, 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 reduce the time basic and auxiliary workpiece machining time, greatly improving labor productivity, effectively reducing labor intensity.

Keywords： CNC lathes Clamping mechanism Collet chuck Clamping force

目录 I

前言 1

第一章绪论 2

1.1车床夹具及其应用 2

1.1.1车床夹具的概述 2

1.1.2车床夹具的分类 3

1.1.3车床夹具的组成 4

1.2选题目的和意义 4

1.3国内外的研究现状和发展趋势 6

1.3.1弹簧夹头的发展 6

1.4车床上用碟簧作动力时弹簧夹头夹紧及松开机构。 8

第二章弹簧夹头 10

2.1弹簧夹头及其应用 10

2.2弹簧夹头的主要尺寸 12

2.3弹簧夹头夹紧力计算 12

2.4弹簧夹头的技术要求 15

第三章碟形弹簧 16

3.1碟形弹簧的结构和类型 16

3.1.1蝶形弹簧的基本概念 16

3.1.2碟形弹簧的分类 17

3.2碟形弹簧的尺寸系列 17

3.3碟形弹簧的设计计算 17

第四章拉杆的设计 21

4.1确定拉杆的直径 21

4.2 设计拉杆的长度 21

4.3 拉杆的强度校核 21

第五章气缸的选型分析 23

5.1确定气缸体的尺寸 23

5.2气缸的选择 24

5.3气缸密封件的选型分析 24

第六章气动式夹紧机构的成本分析 25

6.1 成本分析的目的与意义 25

6.2 材料的成本计算 25

6.3 材料成本的构成 26

6.3.1 非标准件 26

6.3.2标准件购买花费 27

6.4 总成本的统计计算 28

结论 29

致谢 31

参考文献 32

前言

中国的机械制造业社会主义现代化建设的要求在逐步的提高，随着市场经济不断深入的发展，客户对产品的要求越来越高。现在很多国内的机床主机生产的厂家为了自身长远的发展，不仅仅只是卖产品这么简单。同时还要卖技术，卖服务。当机床出问题时，及时的为客户提供整套的技术解决方案，在远程指导无法解决问题的情况下，还会派专人上门服务，利用这种方式来带动产品的销售。而在这种情况下，产品质量的保证才是带来高利润和高收益的关键。

针对车床主轴弹簧夹头夹紧机构，首先建立了弹簧夹头夹紧力的可靠性分析模型，对车床主轴弹簧夹头夹紧机构进行计算，通过分析可知：当弹簧夹头的弹性模量和弹簧夹爪与工件的直径间隙有20正态随机波动时，该夹紧机构可靠性还是可以保证的；其次，建立了整个弹簧夹头夹紧机构的非线性有限元模型，与理论计算结果的相对误差为12.1，由此验证了有限元模型的准确性。

对碟型弹簧受力及压缩行程最佳使用范围进行分析，碟形弹簧的材质选择60Si2MnA钢。

根据工作力需要的大小来选择活塞杆推力和拉力。从而选择气缸时，气缸输出力微弱的差距。如果你选择一个小孔，输出功率不够，气缸不工作;但该孔过大，不仅重型设备，成本高，而气体消耗增加，从而导致能量的浪费。

在保证工件的加工精度和质量情况下，在同样的加工时间内，设计的夹具能进一步的提高加工的精度和质量，并能减少劳动强度，提高生产能力，降低加工成本，为企业争取最大的利润。因而对夹具知识的认识和学习，在今天显的优为重要起来。

第一章绪论

1.1车床夹具及其应用

1.1.1车床夹具的概述

定位：加工车床加工过程中工件，以确保准确性和提高生产力，工作必须持有车刀相对正确的位置，被称为定位。

装夹：装夹就是以适当的方式固定待加工零件，以保证零件加工尺寸及其精度要求的过程。装夹时要最重要考虑两点：一是零件的定位，这包括零件适应加工设备，即零件以什么姿态进行加工；也包括重复定位问题，即批量化生产时，每批零件的定位面与被加工尺寸的几何关系和精度是相同的。二是零件的夹紧，即装夹要提供足够的夹持力来保证加工时零件不会产生非预期的移动。

数控车床的夹紧机构具有的主要功能有:

工件夹紧力被施加到工件上，从而使已被赋予了良好的位置将被牢固地夹紧工件，一个称为夹紧过程。把工件装夹到夹具里，并使工件无法移动的过程是夹紧，其目的为了将加工工件固定在加工位置。

对准方法是基于工件的有关夹紧表面上或指定用途作为对准标记线的基础上，具有一个触针或一个表格，显示对准，工件的正确定位，并在工件被夹紧以进行处理。这样的方式是为了便于安装，不需要借助于外界的帮助。可是精度不能得到保证，产量不会很高，常在制作一件或是几件时被采用。

夹钳夹紧方法是依赖于工件在数控车床上具有一个正确位置且夹紧牢靠，主要有以下几个特点：

6.4 总成本的统计计算

本次课题的总成本=材料费用+工时费用+零件热处理费用+标准件外购费用

=329.59+3140.72+45.85+58.2

=3574.36元

通过以上的计算让我们了解零件制造的成本的来源，懂得了再购置材料和配件时要多看，多选，多比较。在保证达到设计制造要求的情况下，尽可能减少采购成本，也是我们为整体经济效益考虑的重要因素。

结论

去年年底，我们进行了论文选题。是“车床用蝶形弹簧做动力时弹簧夹头的夹紧即松开机构的设计”。说实话刚拿到题目我一脸茫然，根本不知道毕业设计该怎么做。我们导师很负责任，知道我们会手无足策，特地为我们找了一些与毕业设计相关的书籍，让我们去了解，认识自己的课题。在导师的引导下，我开始慢慢的进入了状态。通过这几个月的努力，繁重而又充实的毕业设计终于进行到了尾声，回顾这些日子的经历和感受，我无限感慨。在这次的毕业设计进行当中，我也获益良多。

完成了开题报告之后，我开始进行资料收集整合，可是面对茫茫的书海，真是不知道从那边开始入手。没有办法只能需求导师的帮助，在导师的指导下，我也找到了我的工作方向和资料的收集目标。在毕业设计当中，不仅仅有文字论述，还有一些实际的计算，比如说计算出弹簧夹头的夹紧力，气缸的直径尺寸等。做完这些之后，我们又投入到图形的绘制当中，一开始我对“车床用蝶形弹簧做动力时弹簧夹头的夹紧即松开机构的设计”的结构完全没有概念，毕竟以前没有接触过。导师了解到情况后，特地找了一张结构差不多的图来给我讲解，让我进一步的了解我的课程设计。在绘制图形的过程中，我也熟练的掌握了对CAXA绘图软件的运用。

在我完成对这次毕业设计的课题之后，我也了解到了随着普通车床和数控车床的不断发展，车床用碟簧作动力时弹簧夹头夹紧及松开机构与与以往的卡爪式夹紧松开机构相比较，拥有更好的平衡性能、夹紧牢靠、结构紧凑、便于操作、加工及更换方便等主要优点。

在毕业设计的过程中我也发现我自己存在的问题。例如在一开始的时候没有制定一个明确的设计计划，不知道自己应该做什么，该从哪里开始做，头脑一片空白。其次就是自学能力比较差，自我学习的意识不强。同时也发现自己的专业知识很薄弱，对自己的课题不理解等。但经过了这次的毕业设计使我自己有了很大的提高，懂得了在做事要先制定计划，做到心中有数，为以后的工作学习打下一个好的基础。

在三个月的毕业设计中会经常使用AUTOCAD、CAXA等制图软件，在画图过程中,已经基本学会并熟练的掌握这些绘图软件。机械制图是机械设计者必须掌握的基础，唯有熟悉掌握画图工具以及深入了解机械制图国家标准才能够算是一位合格的设计师。

在大学四年中学习了许多的机械课程，比如机械原理，现代数控机床，金属材料的加工与热处理，材料力学，理论力学等，在此过程中学会了将理论与实际相结合来解决在毕业设计中遇到的一些问题，从而能更好的完成任务，同时也为将来在参加工作做好充足的准备。

致谢

本次设计“车床用蝶形弹簧做动力时弹簧夹头的夹紧即松开机构”是在刘桂芝老师细心指引与教导下完成的。从这次毕业设计的选题，查阅资料，定制方案，到最后的论文定稿都是在刘桂芝老师耐心的指导和无私的帮助下完成的。在此过程中，刘桂芝老师一遍又一遍指出了每个阶段所存在的一些问题，让我在这次毕业设计当中得到了很大的进步。在教学过程中，刘桂芝老师拥有严谨的教学态度，丰富的教学经验，敏锐的学术思维，认真负责的工作态度。这种精神态度值得我们大家去学习，为我们在以后的工作生活中做了一个好的榜样！

同时我也要感谢跟我一起做毕业设计的小伙伴们，感谢这段时间的陪伴。正是因为有了你们，我的毕业设计才会做的如此的顺利。也感谢这份缘分，在三个月之前，我们还只是谁也不认识的陌生人，而现在我们已经变成了好朋友，好兄弟。在这三个月里，我们一起学习一起进步。在做毕业设计的过程中，我们多多少少会出现一些问题，不能什么事情都求助老师，我们就互相之间进行探讨，尺有所短寸有所长，每个人涉及的知识点都是不一样的，取他人所长补己所短。就是在这样你帮帮我我帮帮你情况下各自都完成了自己的课题设计。

我也要感谢在这大学四年之中陪我一起学习，一起成长的同学们，正是有了你们我的大学生活才会如此的丰富精彩，你们的每一张笑脸都在我深深的脑海里，我永远也不会忘记和你们在一起的点点滴滴！

在这四年当中还受到了各科老师的关心和照顾，在此向老师们表示感谢，也希望各位老师能够工作顺利，桃李满天下！

参考文献

1、樊丙建.数控车床弹簧夹头加紧装置，实用新型专利，B23B 31/20 (2006.01)

2、王启平.机床夹具设计［M］.北京：机械工业出版社，1996：229-240

3、孙利民王小波施力.组合弹簧的刚度研究，郑州大学学报（工学版），2007，28（3）：

4、王志龙. 弹簧夹头新结构，机械制造与自动化，2013，42（4）：82-83

5、沈春香. 小型弹簧夹头的亚温淬火，机械工人（热加工），2002（3），

6、祁宏志. 弹簧夹头的热处理工艺，制造技术与机床， 2002（11），

7、周辉全. GCr15钢制弹簧夹头热处理工艺的改进，机械工人（热加工），1995（11），

8、王荣滨. 弹簧夹头三段热处理新工艺机械工人（热加工），2000（6），

9、陈静.新型弹簧夹头的研究与运用［J］.热加工工艺，2007，36（20）：62-66.

10、张国智.精密机床主轴弹簧夹头夹紧力计算方法研究.机床与液压，2014(08

内容简介：: 毕业设计 (论文 )外文资料翻译原文题目：原文来源： 4 24 学生姓名：所在院 (系 )部：工业中心专业名称：机械设计制造及其自动化干气密封系统能帮助预防失败的最佳练习设计和选择罗伯特阿莫尼，威廉姆佛斯厄夫和萨兹曼这个系列的第一篇文章（ 2007， 1 月、 2 月 20 页）讨论了干气密封系统的选择和设计的最佳实践。本文章将包含 :密封气体调节 ,密封气体控制 ,主要通风系统密封气体的来源可能是压缩机排放 ,一个中间点的压力 ,或外部进程或惰性气体 ,或压缩机排出。在应用中，大多数情况下，密封气体调节装置只包含过滤（绝对值 5 微米）和除湿设备。最佳实际应用情况是使用双凝聚过滤器和具有高水平警报功能的自动排水器。然而，有两个特殊情况可能需要额外的气体调节。密封气体调节低温氮气 (已经液化 )会破坏在低速操作过程中的碳固定面转动齿轮联轴节或缓慢的滚动齿面是相互接触的。低温氮祁是非常干的，露点低至零下 90 度（华氏零下 130 度）。但碳的自润滑质量是基于其晶体结构吸收和保持一定的气体的能力 ,包括水蒸气 ,这能显著降低摩擦。在缺乏水蒸气时 ,碳润滑能力很差 ,会迅速磨损。因此，露点调节的需要无论什么时候都碳固定元素用于表面或圆周密封，摩擦接触较长时间。对于大型蒸汽或燃气涡轮机驱动的压缩机 ,需要长时间慢滚下干气密封的发射速度 ,最佳实践是在氮上游的聚结过滤系统条件下 ,提高其露点至零下 30 度（华氏零下 22 度）或更高。增加氮露点的方法包括混合饱和氮低温氮气在一个适当的比例 ,或混合湿空气低温氮、氧含量低于 5%。露点监测和低露点报警安全运行是所必需的。图 1 是最佳实践双干气密封系统。使用缓冲气体的不同气压控制。密封气体控制阀并不需要因为氮系统气压指数是和调控的。饱和密封气体在系统或进入发电机控制部件的下部 ,暴露了干气密封液体凝结和移行到之间的密封腔和干气密封的表面。密封损坏的风险是高的 ,当液体进入区域之间的表面。最佳实践是确保气体过热大约 15 度（华氏 27 度）以上，气体冷凝温度在主排气孔中的最低的操作压力下。加热器中除了地面控制设备的部件，其他可能是足够的。然而 ,如果所需的温度上升可能会导致聚合 ,冷却器 ,分离容器 ,可能需要再热。如果干气包含成分，它们一定会被识别和在确定饱和度条件下分别考虑。抛开应用程序 ,另一个密封气体的来源需要在启动或关闭 ,当压缩机过程没有提供足够的压力 ,或支持独立密封气体来源。这种交替密封气体必须满足所有的主密封气体。可以使用氮气，如果系统可以容忍它。如果氮气是不能接受的 ,一个放大器单元 (增压器 )可能是必要的 ,当过程气体不是可以在足够的压力。往复式活塞或隔膜压缩机目前最常见的选择 ,然而小干旋转螺丝已经被成功运用 ,不仅可能更可靠。在大型工厂应用程序中 ,或者潜在的合理损失中 ,推荐了双放大器单元。密封气体控制干气密封控制系统设计取决于密封的类型被使用 ,而且必须考虑所有预期的操作条件。本节重点是双和串联干气密封应用程序。（图 1,2 不是完整的工艺流程图。）不管密封气体控制系统的设计 ,选择跳闸机基于监测密封参数和其他参数取决于查 ,和每个工厂关闭的经济估价的后果。可以帮助简化双端面机械密封密封气体控制系统 ,减少密封气体的数量 ,可靠性和优化系统。上一篇文章中指出 ,通常采用双端面机械密封 ,惰性气体密封 (通常为氮 ),兼容的过程 ,可在密封的压力超过了最大过程压力接口 (防止密封压力逆转 )。如果在监管系统使用氮 ,密封气体控制阀可以消除（图 1)。如果该工程气体酸、甜缓冲气体注射过程必须迷宫密封和干气密封以止酸气接触和潜在的干气密封污垢。压差控制通常使用。流控制也是一个可以接受的选择 ,提供了流足以维持一个 15 米 /秒的速度通过两倍的最大设计关的迷宫般的过程。串联密封是最常见的干气密封应用程序 ,需要一个惰性气体不能在足够的压力或不兼容的过程中。传统的控制安排保持 35 70 微分平衡或平衡室压力 ,使用一个压差控制阀。这样的安排是足够的密封压力大于最大压力时 ,可以发生在主密封排气腔。然而 ,这种控制方案可以使主密封可能逆转的压力。图 2：串联密封系统设计可以避免失败由于低气压吸入压力在低压状态下，在这主通风口的最大空腔压力能被吸入到密封压中。虽然火炬头压力通常是低 (7 1 期间可以存在的最大设计耀斑压力主要的低迷的 ,或在紧急关闭时从 140 3400 因此 ,最大压力的主密封排气腔可以等于最大爆发压力 +损失通过止回阀孔 ,在通风系统和管道。较低的服务 ,或者低层大气吸入压力 ,甚至“正常”条件的主要通风会导致反向差主密封 ,除非系统设计排除了这种可能性。近年来 ,大量的干气密封的失败发生在低负压制冷和其他服务中。图 2 表明此系统已经成功应用于低负压中。每个密封控制进气腔的密封气体压力的名义价值 35 70 下值的高 ;参考气体压力和主密封排气腔压力测量上游的发泄口。这是通过使用一个高信号选择器设备在每个密封 ,确保主密封将总是有一个积极的微分至少 35 70 即使主发泄压力增加明显在低迷或防静电时。另一种方法 ,已成功地用于大型机械密封的气体流量是一个相对较小的再循环损失 ,都是使用一个封。在这个方案中 ,主密封发泄压力的传感点移动的位置，主要通风是常见的密封。压差控制的后设置的足够高 (通常 200 350 30 确保它总是会大于最大压力降穿过孔 ,管道 ,然后任何其他组件之间的感应点和主密封箱的腔。这种压力也提供了最大的允许了主密封气漏流。无论一个或两个佳实践是保证控制阀总是运行在可接受的阀系数被称为“ 范围。对于大型单位密封气体流动可以差别很大 ,一个孔板可以安装在平行的这种安排下 ,继续关闭除非流条件的要求 ,和小阀总是在 10% - 内操作。关键元素在低压服务监控主密封微分 ,以及迷宫过程微分 ,在控制密封气体压力越高的基础上，两个值以确保主密封压力逆转在任何预期的情况下是不可能的。在低压服务密封气体压力应控制以确保主密封压力逆转是不可能的主要通风系统 “主通风”一词一直被应用于串联密封应用。双重密封 ,只有一个通风干气密封和分离之间的密封 (图 1)。因为这通风通常不包含碳氢化合物 ,通常不是连接到火炬系统 ,并可能并不总是被监控。因此 ,对于双海洋应用 ,最佳实践是监控和报警 ,或访问系统如果氮进气道流密封组件的增加。运营商的大 ,收入较高的植物可能会决定输送，只有当外部密封失败迫在眉睫时。高氮流 +外密封流可以用来输送这些单位。串联密封、主通风通常含有碳氢化合物 ,是连接到火炬系统 ,检测监控的健康主密封 (图2)。这个系统必须提供给有足够的信息监控主密封的状况的操作团队 ,维护压缩机的安全运行的最长时间 ,和安全关闭压缩机时存在一个危险的条件。以下是主通风的最佳实践：定位主密封室底部排气密封衬套 (6 点 )位置 ,与低点排水通风管道毗邻机器。这将允许在主发泄室检查液体。所需的管道配置 ,当下水道将打开 ,应确定在查。有氮链接的中间迷宫被推荐给了所有串联密封。为了防止屏蔽主密封泄漏 ,流控制的中间氮是最佳实践。 (关于氮喷射系统为中间密封迷宫的细节将在下一篇文章中介绍。 ) 流测量装置主要通风监测流中的推荐。设备可能是一个可调孔 ,但防篡改 ,设置点锁或封面或者一个固定孔。孔大小是基于预期的渗漏形式主密封和中间迷宫流。测量主要通风流动促进故障诊断总是被推荐 ,不管什么参数都将用于报警和跳闸 (流量或压力 )。使用低压 ,失流元素测量损失的低压监控迷宫密封泄漏和中间流率。管道应的大小应该能减少主要排气腔压力事件的主密封失败。压缩机密封腔通气开口 ,内部应该检查为的是他们并非尺寸不足。如果一个完整的主密封失败可能导致主排气腔压力超过压力可以由氮系统 ,最佳实践是缓解排气压力低于氮系统压力。重量、支干指导建议完全流通盘阀。破裂盘可以随机失败 ,并需要停机更换一个单元。建议使用弹簧止回阀在管道耀斑头连接。这可以防止背部耀斑气体流入主发泄室 ,并保持积极的二次密封压差。止回阀通常是用来产生最小 35 压 (5 主排气腔 ,保证最低 35 极微分二次密封。然而 ,所需的二次密封压差应该由密封供应商 ,基于预期回转装置操作和密封的发射速度。历来主要通风系统提供压力或流量仪表通常是三模冗余旅行的压缩机组在压力或主排气流量显著增加。与加工单位大小的增加 ,相应的日常收入损失的增长 ,许多最终用户会重新考虑这种方法。最终，决定关于机械行程必须由操作团队中每一个工厂在这个工程中越早越好 (前期结束工程设计阶段 )。这样做的目的是避免虚假的运输和计划外停产 ,同时保持的安全厂房和机器的完整性。干气密封是精密组件 ,和重要的瞬态变化可能发生在监控参数。因此 ,关闭的最佳实践是 : 但低于最低可用氮的压力 . (包括布线和逻辑 )访问功能 . 以及主密封 ,允许行动或失败事件的恶化 . 参考文献：脚注：下一篇文章将重点放在中间和分离气体系统的最佳实践和讨论干气密封系统的状态监测的最佳实践。没有责任由作者承担任何伤害和 /或损坏人员、财产安全的产品责任 ,疏忽或否则 ,或从任何使用或操作方法、产品 ,这些文章中包含的指令或想法。作者：罗伯特阿莫尼在机械领域有着 47 年的经验，在操作，维修，设计，指定和发现并修理故障方面经验丰富。他耗费了 30 多年在美孚石油公司的技术部门，连续 6 年担任自己的咨询公司雷默的董事长。威廉姆佛斯厄夫作为设计是在涡轮机械方面有 36 年的经验，设备工程师和维修故障专家，培训师。 1990 年，他建立了佛斯厄夫关联公司，一个涡轮机械咨询公司。迪克萨兹曼在涡轮机械领域有 44 年的机械，其中 36 年是在德拉瓦尔汽轮有限公司并是继承人。他在机械应用，设计，测试，培训和解决故障方面很有经验。工业中心本科毕业设计（论文）开题报告题目：车床上用碟簧作动力时弹簧夹头夹紧及松开机构设计专业：机械设计制造及其自动化班级：学生姓名：指导教师： 2016 年 3 月 11 日本科毕业设计 (论文 )开题报告学生姓名学号专业机械设计制造及其自动化指导教师姓名职称研究员级高工所在院系工程中心课题来源课题性质课题名称车床上用碟簧作动力时弹簧夹头夹紧及松开机构毕业设计的内容和意义采用通过对通用夹具和专用夹具的对比，进行车床上用碟簧作动力时弹簧夹头夹紧及松开机构的设计，使其满足工人在各种环境中实际加工工件时的要求。毕业设计的具体内容： 1、机械制图 a) 制课题装配图 0 号图 1 张 b)其它零件图纸采用制 ,纸折合 0 号 1 张（约 10 个零件） c) 绘制碟型弹簧受力简图 2、设计计算 a) 弹簧夹头受力分析计算 b) 碟型弹簧受力及压缩量分析计算 c) 弹簧夹头松开用推力轴承选型分析 d) 气缸活塞受力分析计算 3、技术经济分析 a) 各零件成本分析 b) 课题成本计算 4、翻译有关外文资料本课题研究的意义：本课题对车床上用碟簧作动力时弹簧夹头夹紧及松开机构进行了设计，其意义如下： 1、在对这次毕业设计的课题进行了初步了解之后，随着普通车床和数控车床的不断发展，车床用碟簧作动力时弹簧夹头夹紧及松开机构与传统的卡爪式夹紧及松开机构相比，具有动平衡性好、稳定性好、结构简单、易于制造、夹紧可靠、使用便捷和更换方便等优点。 2、大学四年中学习了许多的机械课程，比如机械原理，现代数控机床，金属材料的加工与热处理，材料力学，理论力学等，在此过程中学会了将理论与实际相结合来解决在毕业设计中遇到的一些问题，从而能更好的完成任务，同时也为将来在参加工作做好充足的准备。 3、毕业设计是学习、研究与实践成果的全面总结；是综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验；是实现从学校学习到岗位工作的过渡环节。文献综述本次课题研究的是车床用碟簧作动力时弹簧夹头的夹紧与松开机构。车床的主要附件夹具，用于装夹工件的装置。车床夹具分通用夹具和专用夹具。常见的附件还有卡盘、顶尖、中心架、跟刀架、花盘等。弹簧夹头夹紧装置是一种用来装置在铣床上的一种用来禁锢钻头或者是铣刀的一种筒形的夹具，是一种用来固定加固需要改造的零件的一种固定装置。弹簧夹头夹紧装置能精确地定位与夹紧工件或刀具，具有抵抗扭矩和承受来自多方向切削力，增大驱动力、拉力和转换驱动力为工件或刀具夹紧力，快速松开工件 ( 或刀具 )，在不降低加工精度和使工件不受损害条件下的高重复精度，能在较宽的主轴转速范围内工作与只有极小的夹紧力损失的能力 1 。弹簧夹头是精密机床主轴夹紧的重要装置，直接影响到精密机床加工精度及表面加工质量，该装置具有工作稳定可靠、精度重复性好的特点 2。碟形弹簧简称碟簧，它是一种由钢板冲压成碟形的薄板弹簧，体积小，承载能力大，加压均匀，缓冲和减震能力强，采用不同的组合（叠合或对合）可以得到不同的符合、非线性、渐增性、零刚度及负刚度的变性特性曲线 3。主轴速度弹簧夹头往往是以非常高的主轴速度进行车削时的较好选择，主要有两个原因：一个原因与卡盘的质量有关，假定以相同的主轴马力驱动卡爪卡盘和弹簧夹头，较厚重的卡爪卡盘需要更长的时间来加速达到所需的速度，加速时间长将延长工作周期，降低生产力。另一个原因与离心力有关，因为它随着方值的增加而增加，所以，在高速切削的情况下，这个数值很重要。例如，将主轴速度加倍，离心力将为原来的四倍。这种力量将卡盘卡爪拉离中心，往往会降低夹持力。但采用弹簧夹头，离心力不会造成明显的影响。因而，在整个加工速度范围内夹持力会更加稳定。标准卡爪卡盘的卡爪调换约需 15 至 20 分钟，专用于快速更换的卡爪卡盘需要 1 分钟，而快速更换弹簧夹头的夹头调换只需要 15 至 20 秒，在产品变换频繁时，节省的时间累计起来是可观的。当加工批量大时，可同样累积所节省的与夹持有关的时间，弹簧夹头所需的开合时间比卡爪卡盘的少，通过减少从一个工件转换至下一个工件的非切削时间，削减加工循环时间。随着市场经济不断深入的发展，客户对产品的要求越来越高。机床主机生产厂从自身市场发展的需求和行业协会的要求，对客户实行“交钥匙工程”。近年来，又为客户提供整套的技术解决方案，当好客户的工艺师。以前是卖产品，现在是卖技术、卖服务以带动机床的销售。用户提出降低机床使用过程中的营运成本，适当地扩大加工范围。为满足用户的需求，设计了弹簧夹头新结构 4 。文献综述目的是设计一种碟簧式气动夹紧及松开机构，以解决提高机构的动平衡性和稳定性的问题，同时又便于制造和使用方便。该碟簧式气动夹紧及松开机构的结构包括：旋转主轴、套在主轴内随其旋转的拉管、固定与拉管一端的弹簧夹头、连接于拉管另一端的落幕套、汽缸、连杆和轴承：所述螺母套的小直径段套接在拉管上，中直径段套置在主轴外，大直径的变径端之间；该压缩碟簧两端被固定在主轴上的凸台与螺母套的大直径段的变径端之间；所述汽缸活塞杆与主轴平行，并且通过连杆与固定于螺母套上的轴承外圈相接触形成推动关系；所述拉管与主轴为轴向可滑动的套接结构，主轴端部与螺母套之间保留一段可移动间隙。如上所述的碟簧式气动夹紧及松开机构，所述连杆的端部与气缸活塞杆活动链接，中部为圆环形，在圆环内侧上设有拨叉挡在轴承的外圈上，连杆下端活动固定于支座上。该机构如图 1 所示：文献综述该碟簧式气动夹紧及松开机构与传统的数控车床所使用的卡爪式气动夹紧及松开机构相比，具有动平衡性好、稳定性好、结构简单、易于制造、夹紧可靠、使用便捷和跟换方便等优点，能够满足株洲高转速的平衡性要求，主轴转速可提高到 6000r/ 目前广泛使用的弹簧夹头材质有 60659几种，以选用弹簧钢为主，其主要目的是保证夹头颈部的弹性与韧性。近来也有选用承钢的。弹簧夹头热处理工艺改进概括如下：（ 1）一段（整体）硬度法：采用整体亚温淬火 5、等温淬火 6，获得整体硬度 5055火的弹簧夹头弹性部位性能较理想，但夹紧头部硬度偏低较易磨损，寿命不高。（ 2）二段硬度法 7：采用整体淬火、局部回火方法来达到，获得头部硬度 6063部和尾部硬度 5055段硬度法避免了头部易磨损缺陷，但颈部、尾部因弹性不足会出现早期脆断；（ 3）三段硬度法 8：将弹簧夹头装在夹具内进行整体加热，保温后将头部、颈部放入 260280硝盐等温槽中，尾部暴露空气中空冷，空冷至黑色时整体入硝盐等温，然后 380400整体回火，此时颈部硬度 5055渐硬度 3035于头部硬度未达到，为此将夹头的 2/3 在 86010中性盐浴中进行局部加热淬油，达到头部硬度6063后将弹簧夹头在 200220浴炉中进行整体回火，使其达到最终要求。目前虽然对弹簧夹头材料、热处理工艺进行多次试验与改进，夹头使用寿命还是无明显提高。弹簧夹头要求使用寿命大于 2 万次，而实际使用寿命一般仅 1 万次 9。为了实现精密机床主轴弹簧夹头的精确设计，提高其夹紧的可靠性，必须针对弹簧夹头的夹紧机制进行深入系统的研究，并结合有效的可靠性分析方法对弹簧夹头的夹紧可靠性进行有效的预测 10。参考文献： 1、樊丙建用新型专利， 1/20 (2、王启平 M 机械工业出版社， 1996： 229、孙利民王小波施力州大学学报（工学版）， 2007，28（ 3）： 4、王志龙 . 弹簧夹头新结构，机械制造与自动化， 2013， 42（ 4）： 82、沈春香 . 小型弹簧夹头的亚温淬火，机械工人（热加工）， 2002（ 3）， 6、祁宏志 . 弹簧夹头的热处理工艺，制造技术与机床， 2002（ 11）， 7、周辉全 . 制弹簧夹头热处理工艺的改进，机械工人（热加工）， 1995（ 11）， 8、王荣滨 . 弹簧夹头三段热处理新工艺机械工人（热加工）， 2000（ 6）， 9、陈静 J 2007， 36（ 20）： 6210、张国智机床与液压， 2014(08) 研究内容 1弹簧夹头夹紧的可靠性针对车床主轴弹簧夹头夹紧机构，首先建立了弹簧夹头夹紧力的可靠性分析模型，对车床主轴弹簧夹头夹紧机构进行计算，通过分析可知：当弹簧夹头的弹性模量和弹簧夹爪与工件的直径间隙有 20正态随机波动时，该夹紧机构可靠性还是可以保证的；其次，建立了整个弹簧夹头夹紧机构的非线性有限元模型，由此验证了有限元模型的准确性 . 2对碟型弹簧受力及压缩行程最佳使用范围进行分析，碟形弹簧的材质选择 60 3 根据工作所需力的大小来确定活塞杆上的推力和拉力。由此来选择气缸时应使气缸的输出力稍有余量。若缸径选小了，输出力不够，气缸不能正常工作；但缸径过大，不仅使设备笨重、成本高，同时耗气量增大，造成能源浪费。研究计划研究周期与时间安排毕业设计起止日期： 1 周第 15 周）第 1 周 (收集资料，学习有关书籍文献，参观工厂，搜集设计过程中所要遵照的有关国家标准并进行学习。第 2 周 (提出完成课题的基本思路和方法，暨完成该课题所采用的技术路线、方案，要设计和完成的任务第 3 周 (完成开题报告及外文材料翻译第 4 周 (完成弹簧夹头受力分析、碟型弹簧受力及压缩量分析计算第 5 周 (完成装配图草图设计，绘制弹簧夹紧受力简图第 6 周 ( 完成弹簧夹头松开用推力轴承选型分析；确定松开气缸的松开力，完成气缸活塞受力分析计算，气缸密封件的选型分析第 7 周 (毕业设计中期检查第 8 周 (完成装配图设计，进行零件图计算机绘图第 9 周 (完成零件图计算机绘图第 10 周 (进行各零件及课题成本分析，完成各零件成本及课题成本计算第 11 周 (递交论文初稿第 12 周 (修改论文并定稿第 13 周 (论文评审及答辩资格确定第 14 周 (毕业设计（论文）答辩第 15 周（整理资料存档特色与创新本论文特色与创新如下： (1)通过对于弹簧夹头可靠性分析，保证了装夹工件更安全，更可靠。 (2) 碟簧的压缩行程最佳使用范围在其最大压缩行程的 10%间，形变热处理可将 60的机械物理性能提高 45达到和略超过同类钢种规热处理水平。 (3)采用增力机构，以减少气缸的尺寸。可以降低汽缸成本，减少耗气量，避免能源浪费。指导教师意见指导教师签名：年月日分中心意见中心意见分中心主任签名：年月日教学主任签名：年月日工业中心本科毕业设计说明书（论文）题目：车床用碟形弹簧做动力时弹簧夹头夹紧及松开机构专业：机械设计制造及其自动化班级：学生姓名：指导教师：起迄日期：设计地点：工程中心 7 号楼 I 毕业设计说明书（论文）中文摘要摘要：本文是设计了一种车床用碟形弹簧做动力时弹簧夹头夹紧及松开机构。该机构主要由弹簧夹头、拉杆、碟形弹簧、气动三联件等几部分组成。工作原理主要是通过螺母套对碟形弹簧施加一定的轴向力，碟形弹簧安装在拉杆上，间接对拉杆产生推动力推动推承套向右移动，推成套装配在弹簧夹头上，弹簧夹头与法兰相接触，利用推承套上的锥度形状将轴向力转换成径向力，使弹簧夹头产生夹紧力对工件实现夹紧。再通过气动三联件对气缸活塞杆产生推动力，而活塞杆与拉杆通过拨块相连接，所产生的推动力大于螺母套施加的力，拉杆得以向左移动，推承套失去推动力与弹簧夹头分离，弹簧夹头实现对工件的松开。而本次设计的夹具与以往的卡爪式夹紧松开机构相比较，拥有更好的平衡性能、夹紧牢靠、结构紧凑、便于操作、加工及更换方便等主要优点。在主轴高速旋转的情况下，也能达到需要的平衡要求。是高效率和良好精度特点的现代车床夹具，可以有效地减少时间基本和配套工件加工的时间，大大提高了劳动生产率，有效地降低了劳动强度。关键词：数控车床夹紧机构弹簧夹头夹紧动力业设计说明书（论文）英文摘要 is in a by a is to do of of RL on a on to in of is a so on by is by is by to to of a of to of In of at to 京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） I 目录目录 . I 前言 . 1 第一章绪论 . 2 . 2 . 2 . 3 . 4 . 4 . 6 . 6 . 8 第二章弹簧夹头 . 10 . 10 . 12 . 12 . 15 第三章碟形弹簧 . 16 . 16 . 16 . 17 . 17 . 17 第四章拉杆的设计 . 21 . 21 计拉杆的长度 . 21 杆的强度校核 . 21 第五章气缸的选型分析 . 23 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） . 23 . 24 . 24 第六章气动式夹紧机构的成本分析 . 25 本分析的目的与意义 . 25 料的成本计算 . 25 材料成本的构成 . 26 标准件 . 26 . 27 成本的统计计算 . 28 结论 . 29 致谢 . 31 参考文献 . 32 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 1 前言中国的机械制造业社会主义现代化建设的要求在逐步的提高，随着市场经济不断深入的发展，客户对产品的要求越来越高。现在很多国内的机床主机生产的厂家为了自身长远的发展，不仅仅只是卖产品这么简单。同时还要卖技术，卖服务。当机床出问题时，及时的为客户提供整套的技术解决方案，在远程指导无法解决问题的情况下，还会派专人上门服务，利用这种方式来带动产品的销售。而在这种情况下，产品质量的保证才是带来高利润和高收益的关键。针对车床主轴弹簧夹头夹紧机构，首先建立了弹簧夹头夹紧力的可靠性分析模型，对车床主轴弹簧夹头夹紧机构进行计算，通过分析可知：当弹簧夹头的弹性模量和弹簧夹爪与工件的直径间隙有 20正态随机波动时，该夹紧机构可靠性还是可以保证的；其次，建立了整个弹簧夹头夹紧机构的非线性有限元模型，与理论计算结果的相对误差为由此验证了有限元模型的准确性。对碟型弹簧受力及压缩行程最佳使用范围进行分析，碟形弹簧的材质选择60 根据工作力需要的大小来选择活塞杆推力和拉力。从而选择气缸时，气缸输出力微弱的差距。如果你选择一个小孔，输出功率不够，气缸不工作 ;但该孔过大，不仅重型设备，成本高，而气体消耗增加，从而导致能量的浪费。在保证工件的加工精度和质量情况下，在同样的加工时间内，设计的夹具能进一步的提高加工的精度和质量，并能减少劳动强度，提高生产能力，降低加工成本，为企业争取最大的利润。因而对夹具知识的认识和学习，在今天显的优为重要起来。南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） - - 2 第一章绪论床夹具及其应用床夹具的概述定位：加工车床加工过程中工件，以确保准确性和提高生产力，工作必须持有车刀相对正确的位置，被称为定位。装夹：装夹就是以适当的方式固定待加工零件，以保证零件加工尺寸及其精度要求的过程。装夹时要最重要考虑两点：一是零件的定位，这包括零件适应加工设备，即零件以什么姿态进行加工；也包括重复定位问题，即批量化生产时，每批零件的定位面与被加工尺寸的几何关系和精度是相同的。二是零件的夹紧，即装夹要提供足够的夹持力来保证加工时零件不会产生非预期的移动。数控车床的夹紧机构具有的主要功能有 : 工件夹紧力被施加到工件上，从而使已被赋予了良好的位置将被牢固地夹紧工件，一个称为夹紧过程。把工件装夹到夹具里，并使工件无法移动的过程是夹紧，其目的为了将加工工件固定在加工位置。对准方法是基于工件的有关夹紧表面上或指定用途作为对准标记线的基础上，具有一个触针或一个表格，显示对准，工件的正确定位，并在工件被夹紧以进行处理。这样的方式是为了便于安装，不需要借助于外界的帮助。可是精度不能得到保证，产量不会很高，常在制作一件或是几件时被采用。夹钳夹紧方法是依赖于工件在数控车床上具有一个正确位置且夹紧牢靠，主要有以下几个特点： 1 通过机床上夹紧机构上的辅助平面使工件在数控机床上获得一个正确的加工位置。因此，不再需要找到一个正确的位置便可将工件夹紧。 2 在车床上，再进一步对准的过程中，通过拥有一个预先可以调整的位置对工件进行夹紧，使工件被固定在数控车床上。 3 刀具置由一个夹具，以确保相对于工具的表面的正确位置。 4 定位是基本不受人为的操控和影响，能准确的使工件进行夹紧。 5 快速且准确的夹紧能大量的减少装夹时间，缩短加工时间，降低劳动成南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） - - 3 本，提高加工效率。 6 为了使在车床上能加工各种各样的零件。阶梯钻镗床体图，如果没有水平钻孔机和专用设备，可以设计一种车床来代替。床夹具的分类很多不同类型的车床它们的车床夹具也不同。但是为了以后在加工设计，管理的过程中方便，可以根据夹具的类型进行分类。（一）按夹具的通用特性分根据这种方法进行分类，常见的夹具可以分成通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具和自动线夹具等五大类。可以根据分析这些夹具不同类型的主要特点选择不同的夹具。通用夹具一般来说是指在结构，规模标准，并在一定范围内可以通用的夹具 ,如三爪自定心卡盘、四爪卡盘 ,台虎钳 ,万能分度头，中心架、电磁吸盘。适用性 ,不调整或在夹紧小的调整范围。专用夹具一个特殊夹具工件加工过程需要专门设计制造夹具。主要针对的一种零件，具有特殊性。该产品是相对稳定的，适合用于大批量，大规模的生产，，可以有效地减少时间基本和配套工件加工的时间。但是在制造专用夹具的过程中需要花费很多时间，加大了生产成本。然而有一些零件具有一些特殊的形状，在通用夹具和专用零件无法装夹的情况下，设计一种夹具可以根据零件不同的形状和特殊的尺寸进行调节装夹方式，这种夹具被称为可调夹具，可以进行多次调节，单个或产量小的情况下被使用。组合夹具是一套标准化的夹具组合而成。通常具有较好的的精度，标准的模块化组件和良好的耐磨性能 ,可以通过不同的组合方式来是适应不同的零件，夹具是由多个夹具组合而成，当组合夹具加工完一种零件时，再进行下一个零件加工时，组合件可以重新被使用 ,组合夹具可以减少经济使用成本，获得更大的利润。自动线夹具自动线夹具一般分为两种 :一种为固定夹 ,这是一个类似的专用夹具 ;另一种方式为在托盘一起使用夹具与工件的移动和工件沿着线自动从处理站移动到下一个站。（二）按夹具使用的车床分类南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） - - 4 这是一个特殊的分类中使用的夹具设计。主要是用在一些特殊的车床上。床夹具的组成各种类型的夹具，以概括可以由下列组分中绘制的结构或元件具有相同的效果是在一般常见的固定装置，既是个体但又将一个又一个的元件链接在一起。 1 夹紧元件夹紧机构提供足够的夹持力来保证加工时工件不会产生非预期的移动，从而使工件的具有正确的加工位置。 2 夹具体夹紧夹具基本骨架被用于配置，配置在一些铸件体上，形成一个整体，常见的一些形状有旋转体的形状和底座成形等其它形状。上述各种部件，所述夹紧元件，所述夹具体，夹紧机构是夹具的一个重要部分。题目的和意义本次课题研究的是车床用碟簧作动力时弹簧夹头的夹紧与松开机构。车床的主要附件夹具，主要功能是夹紧工件，防止工件产生轴向或径向移动。弹簧夹头夹紧机构通过将所承受的轴向力转换成径向力实现对工件（刀具）的夹紧，同时在受到较大的拉力，驱动力及多方向的切削力的时候，依然能够准确的夹紧和定位刀具（工件），从而不使工件受到损害和降低工件的加工精度。弹簧夹头夹紧机构还具有在主轴高速运转下工作的能力，而且其夹紧力损失是最低的 1 。在如今的机械加工中，弹簧夹头夹紧机构还被大量的运用到精密车床的主轴上，该机构具有高重复精度，夹紧稳定牢靠等优点。能在精密机床加工中保证工件的表面加工精度及机床加工精度 2。碟形弹簧简称碟簧，它是一种由钢板冲压成碟形的薄板弹簧，体积小，承载能力大，加压均匀，缓冲和减震能力强，采用不同的组合（叠合或对合）可以得到不同的符合、非线性、渐增性、零刚度及负刚度的变性特性曲线 3。通用卡爪夹具与弹簧夹头的优缺点及适用场合：弹簧夹头的优点 :质量较轻 ,速度快 ,有很小的离心力 ,集中性高 ,快速夹持零件更换时可快速调换夹头适合的工件尺寸范围有限轴向尺寸长更适合小型零件更适合直径尺寸一致的工件三爪电动卡盘是大多数车床用户的标准工件夹持装南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） - - 5 置，这种夹头有足够的共性 . 三爪卡盘是普通车床上经常使用的一种夹紧机构，对于大多数车床操作工来讲，常使用三爪卡盘来进行加工工件，三爪卡盘适用于各种工件的加工制造。然而，这不是对所有处理任务的最佳夹具。弹弹簧夹头是另外一种工件夹紧机构，它与卡爪卡盘既有相似也有不同，相似之处是都是利用机械力对加工工件进行夹紧，不同之处是弹簧夹头的夹紧范围没有卡爪卡盘的夹紧范围大。但是对于某些加工任务来讲，弹簧夹头比卡爪卡盘提供的速度快，准确度高和高效率等优势。选择不同的夹紧机构主要是根据每种夹紧机构不同的特点，在选择夹紧机构时也要考虑几个因素。对于一个给定的任务车床 ,测量选择弹簧夹头或三爪卡盘 ,需要考虑以下因素。基于所述机床主轴的允许载荷最大承载的重量主要取决于机床主轴的负载能力，如果卡爪卡盘和工件的组合的重量太大可能会使轴承超载，最终导致事故的发生。所以对于这种情况，可能就会选择更换夹紧机构，而这时弹簧夹头可能会是较好的选择。在以较高的主轴速度进行加工工件时通常会选择弹簧夹头进行夹持工件。选择主要原因 : 另一个原因与离心力有关，因为它随着以，在高速切削的情况下，这个数值很重要。例如，加倍主轴的速度，离心力将四倍。这些力量将其拉离卡爪卡盘中心了，它往往会降低夹持力。但使用弹簧夹头的，离心力不会造成显著的影响。因此，在整个加工速度范围内夹持力会更加稳定。在加工工件时，弹簧夹头夹紧工件不是仅仅对加工工件的某个接触部分施加夹紧力，而是对加工工件整个圆周施加夹紧力。所以可以获得很高的同心度，这在对加工工件进行再次加工有很大的好处。弹簧夹头具有很强的准确夹持能力，所以弹簧夹头也常常用于二次加工中。弹簧夹头的典型重复精度仅有寸，为了进一步提高二次加工精度，在安装过程中，还可调整弹簧夹头的同心度。弹簧夹头适合用于加工工件的直径小于 50加工工件的长度较短，尽量在机床的轴向 (Z 轴 )加工范围内，一旦加工工件的长度达到了整个机床的长度时，此时再使用弹簧夹头就不适合了，相比之下，就应该采用卡爪卡盘。批量处理时批量大或小，都适于用弹簧夹头。在小批量加工的情况下的各项任务，弹簧夹头的优点和产品转换时间有关，标准三爪卡盘的卡爪调换需要 15个专门快速调换更换卡爪卡盘大约南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） - - 6 1分钟，快速更换弹簧夹头仅 15在产品频繁变动时，节省的时间加起来是相当可观的。当大批量加工，它也可以积累与保持时间相关的节省，筒夹夹头的时间比需要用于打开和关闭夹爪卡盘的时间更少。从工件过渡到下一个工序减少了切削时间 ,缩短加工周期。为了进行大批量，大规模的加工时会在机床上装有次主轴，可能弹簧夹头在对一个工件的装夹当中节省的时间会很少，可是在整个的生产过程中，所节省的时间就是在装夹一个工件时节约的时间乘以加工工件的个数，通过计算发现在不知不觉中所节省的时间很多。在情况允许的时候，在机床上同时装有卡爪卡盘和弹簧夹头两种夹具，以防止出现不确定因素。然而从卡爪卡盘换到弹簧夹头，或反之亦然，通常不超过20 分钟。这种方案可能是企业经常采用的。但一旦加工几批或大批量尺寸一致的加工工件时，采用弹簧夹头所获得的生产力提高比更换夹具花费时间造成的生产力损失大得多。所以当人们在选择夹具方案是，这也是一个不错的选择。事实上，筒夹卡盘的速度是弹性的，如果工件尺寸是相同的，在筒夹夹头的效率会更快。如果改变了工件尺寸很大，它可能需要使用卡爪卡盘，以适应大范围的工件尺寸。材料类型对于热辊轧钢材、锻件和模压件，标准卡爪卡盘往往功效较好，因为所有这类零件具有固有的直径变化。另一方面，在冷轧材料零件倾向于具有良好的尺寸一致性，因此，适合使用的套爪卡盘。内外的研究现状和发展趋势簧夹头的发展在现代复杂的制造环境中，想在最佳状态下保持连续切削加工，大多数工厂都必须经过机床制造商的严格培训，认真学习新设备的加工运动原理、结构特征和使用技巧，方能进行操作使用。尤其对于顶端的技术系统，更是如此。例如，先进的机床控制系统，复杂形状零件的 5轴加工程序的汇编等。庆幸的是，有一种与此相反的处理方案，这就是截止目前已经开发出的一些功能强大、精度高，但又容易操作 (勿须专门培训 )和使用寿命长的工艺装备。用以快速定位、夹紧工件 (或刀具 )的相对卡盘定位精度高的弹簧夹头 (或称弹簧套 )就属于这一范畴。它具有 100多年的悠久历史和很广阔的应用范围。南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） - - 7 第一个弹簧夹头的使用并不是很理想的。但当时确实证明了一个事实，一个好的工件夹头的使用，能提高生产效率和加工零件精度。后来，在车床开发制造领域享有盛名的 1901年骄傲地在他们开发的车床上使用了 (于1890年 )由本公司研制成功，用以提供工件定位与夹紧的弹簧夹头，并将他们的产品图纸和开发的系列产品向外公布。当时主要是为适应钟表和透镜制造业大批量生产的市场需要而开发的。能如此好地为早期 (1920 年前 )的普通车床与凸轮式多轴自动车床提供得心应手的弹簧夹头产品，的确令人难以置信。这就如同在现在的先进的床上配置一套现代化技术的控制系统。让我们回顾以往，随着加工与设备技术的不断进步，在要求各个系统都能极高地提高生产效率的设计改革潮流中，对作为机床的最基本但又很重要的工艺装备弹簧夹头，却从没有给以设计的空间和时间，这似乎是件非常奇怪的事情。在机床结构也在以飞快速度变换着的形势下，能继续保持原弹簧夹头基本结构保持不变的这一奇迹，主要归功于它特具有的灵巧、精致的结构和功能强大、使用方便以及经济性好等特点。总的来说，弹簧夹头的设计和使用是一个涉及面很宽的领域，它是需要相对应于多种机床系列，以及包括了为体现它与机床各自不同风格和特征而设计的产品，所以总数已有成千上万。但是现在还有一个普遍的错误观念，认为弹簧夹头只用以夹紧圆柱形工件毛坯。这是不符合事实的，实际上它几乎能对任何形状的工件 (或刀具 )，包括正方形或六边形工件进行定位夹紧。夹紧力是机床经弹簧夹头施加在工件上的力。弹簧夹头是一个结构简单的工艺装置，却有许多影响夹紧力的主要因素。对于基本原理的了解可以帮助工件 (或刀具 )正确装夹和迅速查找故障。以下介绍几个影响夹紧力的主要因素和总结的使用经验：在弹簧夹头使用中，设计的锁紧角 (或头部倾角 )大小将决定着夹紧力经扩大后能达到的指标，通常由机床制造商和弹簧夹头制造商决定。当弹簧夹头新的设计还正在探求之中，从经济性和可靠性考虑，设计师建议用户使用现有弹簧夹头结构。标准锥度 (或头部倾角 )已根据机床类型 (如车床等 )、使用条件 (动态与静态 )和用途 (工件与刀具 )不同，由设计时确定。工件 (或刀具 )与弹簧夹头之间的总摩擦力将直接影响夹紧力。小的摩擦值将导致小的夹紧力，反之亦然。弹簧夹头供应商能采取各种措施，克服弹簧夹头与工件 (或刀具 )之间的相对转动或轴向窜动等，比如弹簧夹头内孔有意制出锯齿形南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） - - 8 状或将硬质合金微晶粒浸渍在夹紧表面等。主轴锥面与弹簧夹头在锁紧角处产生摩擦。其摩擦力大小也直接影响弹簧夹头对工件的夹紧力大小。摩擦力太小时夹紧力不够，太大的夹紧力，会加快弹簧夹头磨损。使用中弹簧夹头要经常松开实行工件交换，例如在车削加工中心上使用，需在松开时在弹簧夹头内孔表面喷涂一薄层润滑剂。有条件采用冷却剂润滑更好，因为冷却剂提供可冲洗弹簧夹头，而且润滑性效果好。尤其在锁紧角处定期施加冷却剂，则能减少长期磨损和增加夹紧力。一些更多润滑效果更好的材料也可以使用，包括有限压力 )特性的高质量润脂油或蜡基材料。似乎有些奇怪的是，一些聪明的操作者在加工难度大，而且在一般的冷却润滑的效果都不佳时，选用女士们使用的唇膏，据称效果很好。选择合适的弹簧夹头直径尺寸，以保证弹簧夹头对工件的完全支撑是增大夹紧力和可靠夹紧保证高质量加工的必要条件。如果弹簧夹头的孔直径选择太大，工件仅仅由弹簧夹头的孔口部分将工件夹紧，将引起工件外圆和弹簧夹头内孔之间几何形状的不匹配，因而降低夹紧力。如果夹头孔直径选择太小，只有头部倾角的内部与工件接触，相对而言，夹紧力增大，但会引起夹头与工件的不同心问题。在同一个尺寸下，它可对直径相同的工件进行装夹定位。当选择弹簧夹头的孔径尺寸，司推荐指标为能在围发生变化。由切削试验和多年的使用实际证明，弹簧夹头能满足切削速度日益增长着的加工需要和有很长的使用寿命。我们知道，在 100多年前主轴转速一般按每分钟几百转计量。今天，主轴转速高达每分钟数万转，材料切除率也以惊人的速度递增。在 100多年来的成功使用中，尽管使用了许多先进的高端制造技术，和能在很高的主轴转速条件下加工，但仍都还使用着现有结构的弹簧夹头。这在制造业中的确是罕见的，也确实是随着市场经济不断深入的发展，客户对产品的要求越来越高。现在很多国内的机床主机生产的厂家为了自身长远的发展，不仅仅只是卖产品这么简单。同时还要卖技术，卖服务。当机床出问题时，及时的为客户提供整套的技术解决方案，在远程指导无法解决问题的情况下，还会派专人上门服务，利用这种方式来带动产品的销售 4。床上用碟簧作动力时弹簧夹头夹紧及松开机构本次设计的车床用碟形弹簧做动力时弹簧夹头夹紧及松开机构的目的是为南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） - - 9 了解决普通车床在夹紧机构方面所存在的一些问题。该机构包括有弹簧夹头、推承套、拉杆、碟形弹簧、螺母套、拨块、气动三联件等。弹簧夹头装配在推承套的内腔中，在推承套和弹簧夹头之间设有弹簧，弹簧夹头的夹爪的外表面与推承套的一端内表面的锥度形状相接触，推承套被限制位置；拉杆的左端装有可移动的外螺母套，外螺母套装在固定机构上，在拉杆上装有碟形弹簧，拉杆的左侧外端装有内螺套与可移动的拨块相连接，拨块装在活塞杆。其中，为了保证拉杆和活塞杆之间的平衡，在内螺套和拨块之间装有推力轴承，本次设计的车床夹紧机构结构比较简单，平衡性能好、对工件的夹紧比较可靠，稳定性好，制造成本低，更换工件快速方便，实现自动化装夹，工作效率高，大大提高了劳动生产率，有效地降低了劳动强度。如上所述的车床用碟形弹簧做动力时弹簧夹头夹紧及松开机构，基本工作原理主要是通过螺母套 6对碟形弹簧 3施加一定的轴向力，碟形弹簧 3安装在拉杆 4上，间接对拉杆 4产生推动力推动推承套 9向右移动，推成套 9 装配在弹簧夹头 1上，弹簧夹头 1与法兰相接触，利用推承套 9上的锥度形状将轴向力转换成径向力，使弹簧夹头 1产生夹紧力对工件实现夹紧。再通过气动三联件对气缸活塞杆产生推动力，而活塞杆与拉杆 4通过拨块相连接，所产生的推动力大于螺母套施加的力，拉杆 4得以向左移动，推承套 9失去推动力与弹簧夹头 1分离，弹簧夹头 1实现对工件的松开。该机构如图 1 图 1动夹紧机构图南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） - - 10 第二章弹簧夹头簧夹头及其应用利用工件和工具夹紧的夹爪和定心工具配件的弹性变形筒夹夹头（夹头）。弹簧夹头孔通常用于配备主轴。图 2示了弹簧夹头的一个典型结构。带有外锥面的头部沿轴向开有 3条或 4条等分的长槽，形成可以向心收缩的夹爪。内孔形状根据被夹物截形可制成圆形、正方形或六边形。中部为一薄壁段，起弹性变形作用。尾部带螺纹，与拉杆相连。弹簧夹头的外锥面与主轴的内锥孔相配合。当拉杆后拉时，夹头产生轴向移动，于是外锥受压，使夹爪均匀收缩，实现工件或刀具的定心和夹紧。当夹紧 5 10 毫米直径的光滑棒料时 ,距夹头端面 25 毫米处的偏心量为米。当拉杆前推时，夹头外锥放松，依靠薄壁部的弹性使夹爪恢复到张开的原状，即可卸下工件或刀具。弹簧夹头采用弹性较好的优质合金钢制成，并经热处理使头部外锥与夹爪内壁有较高硬度以保证坚硬耐磨。每种规格的弹簧夹头所能夹紧工件的尺寸范围很小，所以多用于自动车床等高效自动机床上，夹紧外形尺寸比较一致的坯料 (如冷拨棒料 )。除了图 2尚有推入型、静止型和双锥形等多种其他类型弹簧夹头图 2 图 2入型弹簧夹头南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） - - 11 图 2它类型弹簧夹头（一）夹头的功能弹簧夹头虽小，但在机床工业中确实起到了很重要的作用，这是都是由于它具有以下很强的功能： 1. 能精确地定位与夹紧工件（或刀具），具有抵抗扭矩和承受来自多方向切削力的功能。 2. 具有增大驱动力（拉力）和转换驱动力为工件（或刀具）夹紧力的功能。 3. 具有快速松开工件（或刀具）的功能。 4. 具有在不降低加工精度和使工件不受损害前提下的高重复精度。 5. 具有能在较宽的主轴转速范围内工作与只有极小的夹紧力损失的能力。 6. 在高速切削中的转动惯量最小。（二）夹头类型有哪些头：是用来装置在钻、攻、铣床或加工中心主轴上的一种用来禁锢钻攻刀具或者是铣刀具的筒形夹具，也称夹。也可以用来固定加固需要改造加工零件的一种固定锁紧装置。紧力大，夹持范围广，精度好。广泛用于镗、铣、钻、攻丝、磨雕刻等加工。头，是弹簧夹头的一种，一般用于数控刀柄配套使用。气动夹头：性能优势： (1)装夹迅速提高工效； (2)降低劳动强度提升企业形象； (3)结构简单安装方便； (4)无需使用耗材投资一步到位； (5)夹持力大夹持范围广； (6)夹持精度高使用寿命长； (7)安全性、可靠性强。安全夹头：安全夹头，卧式安装及立式安装。安全夹头具有设计简单、安装容易，耦合分离准确及安全实用的优点。另外，安全夹头的传动部分可以根据机械性能和不同的尺寸需要进行设计和制造。滑动式安全夹头在机床运行加工中可以进行轴向调节，也可以通过手轮（可选），轴支架板卷曲轴调节扭矩确保安全，准确的传递。南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） - - 12 簧夹头的主要尺寸图 2中 1是夹紧元件弹簧套筒， 2是拉杆。当原始作用力是弹簧套筒 1往左移动式，通过锥面的作用是夹爪收缩，从而对工件进行定心夹紧。弹簧套筒为薄壁带锥面的夹紧元件，其结构如图 2示。带锥面一端开有三条或四条轴向槽 a。弹簧套筒有三个基本部分，一是夹爪 A，二是包括夹爪在内的弹性部分 B，称为簧瓣，三是导向部分 C。图 21弹簧套筒 2拉杆本次设计的弹簧夹头的主要尺寸如下：簧夹头夹紧力计算弹簧夹头的夹紧力的计算与斜楔夹紧机构类似，当要考虑夹紧时套筒的变形阻力 R，每瓣弹簧夹爪的阻力值时可近似地按弧形断面的悬臂梁的变形阻力来进3023378384423521文） - - 13 行计算，如图 2示。图 2瓣的变形阻力 k 233 s i i 2中： 24102.2 可简化n 三瓣夹头： 33600 1 033 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） - - 14 弹簧夹头在夹紧时的受力情况如图 2示 : 图 2簧夹头夹紧力计算夹紧力按下式计算： 21 （（ 2 式中 Q轴向作用力（ R套筒的变形阻力（假定轴向力为 7340N，则夹紧力为： 21 以上公式出自机床设计手册第三册）夹头与工件的摩擦角（）夹头与外套的摩擦角（）弹簧夹头半锥角（d e gd e gd e 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） - - 15 簧夹头的技术要求弹簧夹头的定心精度一般为弹簧夹头的材料一般用 65处理处理 9处理 60）。弹簧夹头常采用 65609几种材料，为了使弹簧夹头的颈部不易断裂和具有良好的弹性，一般采用的是弹簧钢。近来也有选用结了以前弹簧夹头热处理的不足，现在做出了以下的改进：（ 1）一段（整体）硬度法：采用整体亚温淬火 5、等温淬火 6，获得整体硬度 5055过淬火后的弹簧夹头获得的弹性性能还不错，但夹紧部位获得的硬度不足，长时间使用会出现磨损。使用寿命很短。（ 2）二段硬度法 7：采用整体淬火、局部回火方法来达到，获得头部硬度6063部和尾部硬度 5055段硬度法弥补了夹紧部位硬度不足的问题，但颈部、尾部的弹性性能达不到要求，相应部位会很脆，易断裂。（ 3）三段硬度法 8：将弹簧夹头装在夹具内进行整体加热，保温后将头部、颈部放入 260280硝盐等温槽中，尾部暴露空气中空冷，空冷至黑色时整体入硝盐等温，然后 380400整体回火，此时颈部硬度 5055渐硬度3035于头部硬度未达到，为此将夹头的 2/3 在 86010中性盐浴中进行局部加热淬油，达到头部硬度 6063后将弹簧夹头在 200220浴炉中进行整体回火，使其达到最终要求。近年来对弹簧夹头材料的进行各种选择，热处理的工艺方式进行各种改进和多次试验，发现还是没有办法提高弹簧夹头的使用寿命。在精密机床中要求弹簧夹头具有使用次数大于两万次，而目前市场上的弹簧夹头只能使用一万次左右9。为了实现精密机床主轴筒夹夹头的精确设计，夹持提高其可靠性，系统必须进行的机制的深入研究用于夹紧夹头，加之有效可靠性分析方法夹头夹紧有效可靠性预测 10。南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） - - 16 第三章碟形弹簧形弹簧的结构和类型形弹簧的基本概念碟形弹簧主要是由钢板冲压成带锥度的压缩弹簧。碟形弹簧按结构形式可以分为两种，如图 3 无支撑面的碟形弹簧。有支撑面的碟形弹簧。图 3形弹簧结构图计算。其大小按弹簧中心点所在圆直径）弹簧中心径（）弹簧内径（）；弹簧外径（图中：）变形量（）；载荷（；）变形量（有支撑面弹簧压平时的；）；弹簧压平时变形量（无支撑面）；自由高度（）；减薄弹簧厚度（）；厚度（，文） - - 17

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