托辊管体止口专用夹具设计资料

1、托车昆管体止口专用夹具设计扌商要：托輕是带式输送机的主要部件之一，其作用是支撑输送带和带上的物料，减 小允许阻力，并使带式输送机的垂度不超过一定限度，以保证输送机平稳运行。它的 应用十分广泛，其生产属专业化大批量生产类型，那就要求其加工设备能满足大批量 生产的要求。我们通过设讣的夹具来实现托眾的大批量生产。托轨夹具用于一台同时 加工四个工件的镇床上，并且能同时加工工件的两端，因此夹具必须满足四个工件的 定位夹紧。夹具的最基本作用就是保证工件准确定位且夹紧以利于加工，山于托棍有 不同的直径系列和不同的长度系列，因此此夹具必须在长度和直径方向可调，还必须 保证在正确定位的基础上夹紧，而且使各工件所

2、受夹紧力相同。除了让夹具满足上述 要求外，还应尽量使夹具快速准确定位夹紧，以节省辅助时间提高自动化程度，减轻 劳动强度；尽量结构简单，操作方便。本设计中通过自动定心夹紧机构来让定位夹紧 同步进行；利用液压系统实现四个丄件的同时夹紧，该夹具有效的减少了工件加工的 辅助时间，提高了加工效率。关键字：托轨；锂床；夹具；液压回路；自动定心夹紧机构11托辗简介托馄是带式输送机的主要部件之一，其作用是支撑输送带和带上的物料，减小允 许阻力，并使带式输送机的垂度不超过一定限度，以保证输送机平稳运行。托馄的总 重约占整机重量的30%-40%,且种类多，数量大，它占了一台带式输送机总成本的35%, 承受了 70

3、%以上的阻力。因此托辗的质量尤为重要。托辗的质量特性、使用寿命对带 式输送机的运行效率和可靠性有很大的影响。12托辐管体止口专用夹具设计要求通过设计的夹具来实现托馄的大批量生产。托馄夹具用于一台同时加工四个工件 的镇床上，并且能同时加工工件的两端，因此夹具必须满足四个工件的定位夹紧。夹 具的最基本作用就是保证工件准确定位且夹紧以利于加工，山于托馄有不同的直径系 列和不同的长度系列，因此此夹具必须在长度和直径方向可调，还必须保证每一批工 件能放置在两主轴的中间，而且要保证工件轴线与主轴轴线重合。保证工件在正确定 位的基础上夹紧，而且使各工件所受夹紧力相同。这就是对这个夹具最基本的设计要 求。除了

4、让夹具满足上述要求外，还应尽量使夹具快速准确定位夹紧，以节省辅助时 间提高自动化程度，减轻劳动强度；尽量结构简单，操作方便，解决山于托馄外径允 许偏差造成的止口圆面和外圆柱面的同轴度偏差。本设计的重点采用自动定心夹紧机构的原理，使四个工件同时定心夹紧。设汁一个专用可调的V型块和夹具体，使工件在长度方向和直径方向均可调。满 足对不同长度和不同直径的工件的加工。如果托幅两端到机床主轴的距离不相同，就会使工件两端加工的长度不同，因此 必须设计一个限位装置实现使每批不同长度的工件都能对中，以利于机床对托馄的加 工。采用各种动力源（如气动、液压等）和液压机械手，来提高自动化程度，减轻劳 动强度。本设讣采

5、用自定心夹紧机构，让定心定位夹紧同步进行，节约了辅助加工时间， 不仅能快速定心，提高加工效率，还能解决以上问题。2定位装置设计2.1定位方案的设计此方案如图2-6釆用自动定心夹紧机构来实现在加工不同直径的工件时能够保 证主轴轴线与工件轴线重合，并实现了快速定位和夹紧。采用液压装置驱动夹紧保证 工件在正确定位的基础上夹紧，而且使各工件所受夹紧力相同，并提高自动化程度, 减轻劳动强度。通过连杆机构实现加工不同直径的工件时夹具在直径方向的可调。将 安装V形块的支架做成可滑动的来实现加工不同长度的工件时夹具在长度方向的可 调。定心夹紧机构是在实现准确定心的同时夹紧匸件的，此机构利用定位夹紧组件的 等速

6、移动来消除定位尺寸偏差对工件定心的不利影响。LF图2-6自动定心夹紧机构2.2定位元件的设计工件以外圆柱面定位，定位组件选用V形块。V形块的对中性好，能使工件的定 位基准轴线在V形块两斜面的对称面上，而不受定位直径误差的影响，并且使工件安 装方便。山于托辗两端同时加工，切削力的作用相互抵消所以工件不会窜动，只需限 制四个自山度既能满足加工要求。山于所加工的工件长度较长故采用两个端V形块来 定位。为了使V形块夹紧可靠，将V形块的工作表面磨削成齿纹表面以增大工件与V 形块的摩擦力,V形块的工作表面应在一次定位中磨出，以求一致。V形块工作面间的一组V形块用两个螺钉固定，在支架上装配时一般是将V形块位

7、置精确地调整好 后拧上固定螺钉。一组V形块通过销固定于支架上，按V形块圆柱销孔的位置在支架 上钻孔，打入圆柱销。V形块用20钢，表面渗碳淬火处理，渗碳深度为0. 82.2mm, HRC为5864。93夹紧装置设计3.1夹紧装置的设计原则在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度 以及生产效率。因此，设计夹紧装置应满足以下原则。（1）工件不移动原则。夹紧过程中，应不改变工件定位后所占据的正确位置。（2）工件不变形原则。夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，乂应使工件 在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。（3）工件不振动原则。对刚性较差的工件，或者进行断续切

8、削，以及不宜采用 气缸直接压紧的情况，应提高支承组件和夹紧组件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表 面，以避免工件和夹紧系统的振动。（4）安全可靠原则。夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性 能，以保证夹紧可靠。（5）经济实用原则。夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，以保 证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修、工艺性能好、操作方便、 省力、使用性能好。3.2夹紧力的确定3.2.1工件的受力分析工件一端某点受刀具的力在加工时工件受到刀具的径向切削分力、轴向切削分力、切向切削分力三个力， 如图3-1。当工件在机床上被加工时，夹紧力必须平衡以上三个力，工件才能被正常

9、加工，当工件两端同时被加工时工件受到轴向力的大小相等方向相反，工件两端轴向 力相互平衡，故对工件没有影响：本工序中由于用短V形块分别夹紧两端，分别平衡 两端的径向力但在特殊位置径向力的作用可能会使V形块掀翻，故在特殊位置时应使 夹紧力与之平衡；而两端切向力则分别会产生力矩使工件扭转，这个扭转力矩也需要 夹紧力平衡。图3-1工件受力图3.3.2夹紧力的计算图3-2 Y形块受力图为防止工件在切削扭矩M的作用下打滑而转动所需的夹紧力为：KM a/= sin- (N)(3-1)式中 K安全系数；M 切削扭矩，N m:工件与V形块在圆周方向的摩擦系数。(1) 安全系数的确定据文献12表4-21K =(3

10、-2)式中 取仏=1.5； K=1.2； K, =1.0： K2 =1.5； K5 = 1.0,；仏=1.0； Ks =1.2；K(t =1.0o代入式(32)得:A： = 1.5xl.0xl.5xl.0xl.0xl.0 = 2.25 2.5 取K = 2.5(2)转矩的确定M = FcxR切削力的计算Fc=Czf 严 v严 Kp式中 分别取：CFl = 2943g=：1.0*=0.75 nFc = -0.(3-3)(3-4)(3-5)式中 即二鬆=1； K 吟=0.89； =1.0： 1.0。将以上值代入式(3-5)得：心=1x0.89x1.0x1.0 = 0.89 背吃刀量p的确定血-心

11、108-103_竹=心 2.5讪式中 心、血一待加工表面和已加工表面的直径，mm。 进给量/的确定据文献3表4-13取/ =0.6/尸 切削速度卩的确定cblTUv = ioo6式中一工件的直径，mm；it一主轴转速，r/mino由切削力公式知V越大切削力越小，故当V最小时切削力最大,最大,代入式(3-7)得：cbuc 76x400x7tV = 95.456“/ min1000 1000(3-6)(3-7)即直径最小时切削力将以上各值代入式(34)得：=2943x2.5xO.675 xO.89x95.456 015= 2253 N将式(3-2) (3-3)的值代入式(31)得KMasin 2R

12、f 2aKFcRsin-=両-V22.5x2253x一二2_ 2= 1991.4 N4液压传动装置的设计4.1油路的设计当工件夹紧后，换向阀处于中间位置，其特点为:（1）油温不咼。（2）在油压作用下软管膨胀积蓄能量，山稳压作用。图4-1以软管作蓄能器的稳压回路D电机1油泵2溢流阀3单向阀4三位四通换向阀5软管6油缸4.2液压缸主要参数的选定由上一章计算知液压系统负载F = 22108/V据文献8表10-1知当负载2000N F 3000/V时工作压力卩=34MP。取（1）缸筒内径的确定当液压缸的理论作用力F及供油压力P为已知时，则无活塞杆侧的缸筒内径为（肋(N)(4-1)式中 P供油压力，MP

13、a；仟一液圧缸理论推力，N；仇一活塞杆上的实际作用力，N；(P一负荷率，一般取0二0.5 0.7取卩二0.7 ；几一液压缸的总效率，据文献机械设计手册表21-6-3(4-2)一般取 tlm = 0.9 : rjv = 0.98 ；= lo将以上各值代入式(4-2)得：N = qdd = 09x0.98 x 1 = 0.882将其代入式(4-1)得：221080.7x0.882 “=35808 N(mm),l4x.cS0S_ % 10-3/h = o. 107 加 7CX4取 D = 10”(2)活塞杆直径的确定据文献19表21-6-16式中D缸筒内径,nun卩一速比，根据压力，按文献 机械设汁

14、手册 表21-6-3选取，取卩二1335夹具体的设计5.1夹具体设计的基本要求（1）应有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以 及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精 度。为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要 进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和 振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度

15、要求高, 因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和 强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周圉，如不及时排除，切削热量 的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度， 其至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元 件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的惜 况，一般应在夹具体上设置排屑槽。（5）在机床上的安装应稳定可靠夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触 或配合实现

16、的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足 够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大 型夹具还应设置吊环或起重孔。5.2夹具体受力分析夹具体结构图如图5-1根据力平衡得:Fc Fc + = F2 2 ”N = G + F根据力矩平衡得:= Gli+Fxh3+Fyl2Fc/2图5-1支架受力分析重力G：G = mg = pvgv = 20x10x60 + 30x20x60 + 310x40x60 + 40x100x601+ 20x 20x300 +-x 20x300x 202= 1212x10/ =1.212xl0fm = pv = 7.8

17、5X103 xl.212xl03 =9.5kgG = mg = 9.5 x 10 = 95N山图知/?)= 107.5mm h2 = 267.5/n/w力 3 = 10mm 厶=62.5mml2 = 13mm由力的平衡公式知：F、=2x- = Fr = 2253N由上得：1126.5x107.5 + 1126.5 x 267.5 = 95 x 62.5 + 2253 x 10 +Fyx73解之得：Fv = 1890.5/VN 二G + F、= 1890.5 + 95= 1985.5N6夹具三维设计6-1夹具三维图图6-1为使用Pro/E绘制的夹具三维图。Pro/E是我国U前应用最广的三维高端

18、机械设计软件，由美国PTC公司推出，其内容涵盖了从产品概念设计、工业造型设计、 三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图输出，到生产加工成品的全过程。 Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并釆用了单一数据库来解决相关性问题。另 外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择。本次设计应用Pro/E 软件绘制夹具三维图模拟产品模型。7夹具的使用说明图7-1总装图1-夹紧机构2-支撑板3-挡板4-滑座5、6-压紧机构7-液压装苣图7-1为夹具体的总装图。装夹工件时先通过液压装置7调整夹具体的滑座4到 限位位置使工件能够顺利装入。旋转夹紧机构1上的挡板3,将其旋转90度将销插 入手柄

19、上的销孔将其固定，将下边的工件装入。然后将销拔出把挡板3旋回原位，将 上边的工件装入。调整机床两头的镇刀使其顶住工件，手动调整夹紧机构1,将其调 整到挡板前边的定位板顶住工件将工件定位。开启液压装置7将工件夹紧，调整镇刀, 开启机床试切。参考文献1 东北重型机械学院洛阳学院第一汽车制造厂.机床夹具设计手册上海：上海科学技术出版社，19902 孙桓陈作模葛文杰.机械原理.7版.北京:高等教育出版社，2006. 53 陈锡渠彭晓南.金属切削原理与刀具.北京：中国林业出版社，2008. 14 相瑜才孙维连.工程材料及机械制造基础北京：机械工业岀版社，1997.115 王先逵.机械制造工艺学.2版.北

20、京：机械工业出版社，2006. 16 王先逵.机械加工工艺手册.北京：机械工业出版社，20067 朱耀祥.组合夹具北京：机械工业岀版社，19908 张平格.液压传动与控制.北京：冶金工业岀版社，2009. 19 李庆余张佳.机械制造装备设计.北京：机械工业出版社，200310 濮良贵纪名刚.机械设计.北京:高等教育出版社,2006. 511 相瑜才孙维连.工程材料及机械制造基础.北京：机械工业出版社，1997.1112 吴拓现代机床夹具设计.北京：化学工业出版社，2009. 113 单耀祖.材料力学教程.北京:高等教育出版社,2001. 414 上海柴汕机厂工艺装备研究所.金属切削机床夹具设计

21、手册.北京：机械工业出版社，1987. 1215韩进宏.互换性与技术测量北京：机械工业出版社，2004. 716成大先.机械设汁手册.第1卷.北京：化学工业岀版社，199217成大先.机械设计手册.第2卷.北京：化学工业岀版社，199218成大先.机械设计手册.第3卷.北京：化学工业出版社,199219成大先.机械设计手册第5卷北京：化学工业出版社，199220 大连理工大学工程画图教研室.机械制图.北京：机械工业出版社，200321 张志明邢春和徐大方.成组夹具设计与应用.北京：国防工业岀版社，199122 陈心昭.机械加工工艺装备设计手册.北京：机械工业岀版社，1998Roller Tub

22、e Body Check Mouth Special Jig DesignAbstract: Roller is the main component of belt conveyor one.Its role is supporting conveyor belt and bring materials, reduce resistance, and that allowed the belt conveyor sag does not exceed a certain limit, to ensure 什lat the conveyor running smoothly. It used

23、widely, its production of specialized high-volume production type, that requires its processing equipment can satisfy the demand for mass production. We through the design of fixture to realize the mass production of roller. For a while roller fixture of boring machine processing four workpiece, and

24、 can also machining, therefore fixture at opposite ends of the localization of four must satisfy the clamping workpiece. The most basic role is fixture ensure accurate orientation and clamping workpiece, favors the processing of roller have different because of different length and diameter of series, so th