轴向锁紧装置设计报告

1、轴向锁紧装置设计报告专业班 级设计方案报告总4 页第页编号：产品 名称光轴 快速 锁紧 装置生产 纲领件/年团队成 员零件 名称生产 批量件/月1、设计概述轴向锁紧装置在光、电缆生产设备及其他多种行业的生产设备中广泛应用。 传统的轴向锁紧装置以螺母锁紧装置、紧定螺钉套锁紧装置和销套锁紧装置最为常见：1、螺母锁紧装置：轴端螺纹往往设计得比较长，而螺距又比较小，已造成装拆效率低或造成裸露过长而强度不高的细螺纹的局 部损伤。2、紧定螺钉套锁紧装置：为了确保锁紧的可靠性，只有增加螺钉的旋紧力，这样，既增加了拆卸难度，又增加了轴面损伤、螺 钉及套螺孔螺纹损坏的可能。3、销套锁紧装置：靠套内弹性定位锁销入

2、轴上锁孔而定位的轴向锁紧装置；特点是可靠性高，但轴向调整连续性差。 综上所述，传统的轴向锁紧装置不太适于频繁拆装或轴向调整，且有的锁紧可靠性不高。为此我们要探究制造一种适于频繁拆装 或轴向调整，且锁紧可靠性颇高的轴向锁紧装置，更好地服务应用于各行各业中的生产设备。2、设计思路和方案力学中有一类现象称为“自锁现象” ，当自锁条件满足时，外力越大，物体保持静止的能力越强人们利用自锁现象的力学原理开发出了各种各样的机械工具，这些工具广泛应用于工农业生产中；在日常生活中利用这一原理的现象也随处可见。依此现象我们设计了一种光杆轴向快速锁紧装置，它的核心部件是内锥形套，其内锥面斜度角的合理选择是该装置可靠

3、性 ( 即反 向自锁性 ) 的首要保障，图 1 为内锥形套结构图。当轴向外力作用在该装置外套及内锥形套外端面时， 内锥形套通过锥面与淬火钢珠接触点作用的法向力使钢珠产生沿轴滚动及滑 动的趋势。为了实现该装置的反向自锁，内锥形套锥面斜度角必须满足以下两个条件：(1) 淬火钢珠相对轴滚动自锁；(2) 淬火钢珠相对轴滑动自锁。 下面以淬火钢珠为研究对象，分别就这两方面进行受力分析。 图二淬火钢珠的临界自锁状态受力图。 图中： N轴对淬火钢珠的法向反作用力；P 外力导致内锥形套通过 B点作用于淬火钢珠的法向力；Ta 轴面作用于淬火钢珠的最大静摩擦力；Tb 内锥形套作用于淬火钢珠的最大静摩擦力；f1 轴

4、面与淬火钢珠间的静摩擦系数；f2 内锥形套锥面与淬火钢珠问的静摩擦系数；R 淬火钢珠的半径。淬火钢珠相对轴临界滚动自锁状态时，必有：M A P ? R? sinTB ?R? 1 cos图 1 内锥套结构图将TBf2 ? P代入上式，整理得：整理上式，可得滚动自锁角为：2arctgf 2可知，淬火钢珠相对轴滚动自锁条件为：2arctgf 2又有 Fx 0P?sinTB ? cosTA所以 P ? sin TB ?cosTA 0TA f1? N因为 TB f2?PN P ? cosTB ?sin将式(2) 、(3) ，(4) 代人式(1) ，整理可得 1f1 ? f2 ? sin1 f2 ? co

5、s图 2 淬火钢珠的临界自锁状态受力图故： P?R?sinTB ?R?(1 cos则由以上可知，淬火钢珠相对轴滑动自锁条件为： 即 arctg f1 f2 /1 f1? f2 综合上述受力分析的结果，可得反向自锁式轴向锁紧装置实现反向自锁的条件为：min 2arctgf 2 , arctg f1 f2 / 1 f1? f25 材料 45 钢 查得： f1 0.15，f2 0.15得 17.06 故 15(实际应中，为保证装置反向自锁的可靠性及结构的紧凑性，值的选择应比式 (5) 所求得的值小 23为宜。) 有一点需说明，上述受力分析过程中，不需要考虑弹簧反力对钢珠的作用，其值亦与自锁角大小无关

6、。3、设计结果1）外套与内锥形套间，内套与拉帽间均为过盈配合、压力装配；2 ）外套与内锥形套端面比内套端面略微突出；3）内套孔径 D2比锁紧轴直径略大，均布钢珠（ 34颗）的最小公共内切圆直径 D1 比锁紧轴直径略小；4 ）内锥形套圆柱面内孔直径比均布钢珠的最小公共外切圆直径略小，并与其内套配合面呈间隙配合；5）圆柱螺旋压缩弹簧保证淬火钢珠与内锥形套内锥面有效接触，且操作灵活。图三光轴快速锁紧装置三维剖分图1- 拉帽； 2-内套； 3-外套； 4-内锥形套； 5-钢珠； 6-弹簧 另外，内锥形套是光轴快速锁紧装置的主要承力件，具有较高的表面硬度。两个关键点的简要说明：（ 1）淬火钢珠的数量随轴

7、向力的增大，钢珠的数目宜适当增加。其目的是对于表面硬度相对较低的轴而言，不至于因承力过于集中而造成表面划伤， 从而导致锁紧失效。 但就线缆行业盘具装卡而言， 绝太多数情况下轴向力均为较小的附属力， 钢珠取 34 颗即可。至于，较大轴向力的装卡时，钢珠数目应适当增加，并需适当提高锁紧轴的表面硬度。（ 2）圆柱螺旋压缩弹簧的作用弹簧在该装置中起着不可忽视的作用，它使钢珠与内锥面保持接触，并在二者之问产生适当的预压力。这避免了装置使用中，因钢珠与内锥面间存在间隙，而不能及位锁紧的可能；同时，也避免了轴向力不稳定时，钢珠 与内锥面间歇接触，从而导致钢珠逐步后退，使锁紧失效的可能。而弹簧的可压缩性又为便

8、捷地解除自锁，简化操作提供了条件。本 设计中弹簧中径为 36mm，有效圈数为 8 圈，长度为 26mm，簧丝直径为 2mm。4、总结和体会反向自锁式轴向锁紧装置（光轴快速锁紧装置）是适于频繁拆装或轴向调整，且锁紧可靠性颇高的轴向锁紧装置。 其与以往传统锁紧装置相比具较大优越性，但在某些方面稍有逊色不足之处，不是十分完美。这需要我们继续深入研究探讨，发 散思维，灵活运用科学知识再创新高。专业 班级机制本 1303 班成本分析报告总页第页编号：产品 名称光轴快 速锁紧 装置生产 纲领件/年团队 成员胡博文、杨超平、李闯、刘卫士、张艳华、零件 名称内套生产 批量件/月1、材料成本分析材料45 钢 毛

9、坯种 圆 毛坯外 类 钢 形尺寸45mm 140每毛坯可 制作件数1 每件台数备注查 表 得 45 钢 的 密 度 为 7.85 g/cm3 ， 市 场 价 为 P=4.65 元 /kg ， 毛 坯 体 积 V r2 h =3.14 22.52 140 =222.5475cm3毛坯质量 m V 222.5475 7.85 1747g 2kg 则单件材料成本 F P m 4.65 2 9.3元2、人工费和制造费分析序号工序内容工 时（ min ）工序成本分析机 动 辅 助 时间 时间终准时间1粗车圆 外 6 31 车 粗311时，时时计 /小时床台工时 元机床由 8.5床机n， 车mi元 资，5

10、4. 工小时4 得资。本序 查工时工 调人小时该 场工/： 市工元知 由铣4算2精车圆 外631 车 精211工 该 知 算 计 时 工 由 n i m元453粗车圆 外 台 凸 5 0 4 车 粗2500.5工该 min元354精 车圆 外 台 凸 5 0 4 车 精211工该知算计时工由nim 4545车粗车圆 外 3031 车 粗311工 该 n i 元m元546精 车圆 外 3031 车 精211该7车钻孔 的 5 9 0 2 钻25 .00.5工该 n i 元m38孔粗镗孔 的 95 5 25 镗 粗311工 该 n i 元m元559精精镗 25.5 95 的孔211本工序用时 4m

11、in ，由工时计算知：该工 序费用为 3.5 元01孔的定位位置011工该min元226.111钻孔尺然， 各， 3上钻的通孔钻扩尺寸 的0 5 的3 4 5 631 为用证 在寸后保211工 该 知 算 计 时 工 由 n i m元412切断为 度 长 面 端 车15 .00.5工 该 min元2. 用为 序用 工费 本序本本 成总成 总序 3、工专业班级机制本 1303 班成本分析报告总页第页编号：产品 名称光轴快 速锁紧 装置生纲产 领件/年团队成员胡博文、杨超平、李闯、 刘卫士、张艳华、零件 名称外套生批产 量件/月1、材料成本分析材料45 钢 毛坯种 圆 毛坯外 50mm 100 类

12、 钢 形尺寸每制作毛件坯数可 1 每件台数 备注查表得 45钢的密度为 7.85g/cm3，市场价为 P=4.65元/kg，毛坯体积 V r2 h=3.14 502 100=196cm3 毛坯质量 m V 196.25 7.85 1540.5625g 1.6kg 则单件材料成本 F P m 4.65 1.6 7.44元2、人工费和制造费分析序号工序名称工序内容工 时（ min ）工序成本分析机动 时间辅助 时间终准 时间1粗车粗车 46 的外圆211本工序用时 4min ，由工时计算知：该工 序费用为 3.5 元2精 车精车 46 外圆30.50.5本工序用时 4min ，由工时计算知：该工

13、序费用为 3.5 元3钻 孔钻 31 65 的内通孔211本工序用时 8min ，由工时计算知：该工 序费用为 7 元钻 41 60 内孔2114粗粗镗 41 60 外圆211本工序用时 4min ，由工时计算知：该工 序费用为 3.5 元5精镗圆 外 1614 镗 精35 .05 .0工 该 i6粗镗孔 的 5 6 31 镗 粗311工 该 i7精孔 的 65 31 镗 精211工 该 i8镗切断m m56111工 该 n i 元m元53本本 成成 总总3、工专业 班级成本分析报告总页第页编号：产品 名称光轴快 速锁紧 装置生产 纲领件/年团队 成员、零件 名称内锥套生产 批量件/月1、材料

14、成本分析材料45 钢 毛坯种 圆 毛坯外 类 钢 形尺寸45mm 30每毛坯可 制作件数1 每件台数备注查 表 得 45 钢 的 密 度 为 7.85 g/cm3 ， 市 场 价 为 P=4.65 元 /kg ， 毛 坯 体 积 V r2 h =3.14 22.52 140 =222.5475cm3毛坯质量 m V 222.5475 7.85 1747g 2kg 则单件材料成本 F P m 4.65 2 9.3元2、人工费和制造费分析序号工序内容工 时（ min ）工序成本分析机动 时间辅助 时间终准 时间1粗车粗车 41外圆312本工序用时 5min ，由工时计算知：该工 序费用为 4.37

15、5 元2精车圆 外 14 车 精211工 该 知 算 计 时 工 由 mi元453钻 孔孔 的 0 3 钻311工 该 n，元im755374粗镗孔 的 33 车 精321工 该 n，元im755375粗镗孔 的 33 车 粗321工 该 n，元im755376粗镗面 锥 的 5 镗 粗212工该 n，元im755377精镗证小保孔为15 度 镗厚 粗端211工 该 知 算 计 时 工 由 mi元48切断m 为 m度1.5长 面端mm 车3111工 该 n im5 5345本本 成总成 总序 3、工专业 班级成本分析报告总页第页编号：产品 名称光轴快 速锁紧 装置生产 纲领件/年团队 成员零件

16、 名称拉环生产 批量件/月1、材料成本分析材料45 钢 毛坯种 圆 毛坯外 类 钢 形尺寸50mm 10 每毛坯可制作件数1 每件台数备注查表得 45 钢的密度为 7.85g/cm3，市场价为 P=4.65 元 /kg ，毛坯体积 V r2 h =3.14 502 100=196cm3 毛坯质量 m V 196.25 7.85 1540.5625g 1.6kg 则单件材料成本 F P m 4.65 1.6 7.44元2、人工费和制造费分析序工 工序内容 工时（ min ）工序成本分析号序名称机动 时间辅助 时间准间 终时1粗车圆 外 9 4 车 粗311工该 n，元im755372精车圆 外9

17、 车 精211该3钻 孔孔 内 的 0 1 31 车 粗311工 该 n，元im755374精车孔 内 的 0 1 31 车 精311工 该 n，元i75m75375375切至 度 长 面 端 车111工 该 n i m 3本本 断成总成总序3、工综上所得生产成本为各工序陈本与材料成本之和，所以生产成本为9.3+7.44+37.76+30.45+31.325+19.075=135.35 元，又因为需要买 3 个 6钢珠和一个弹簧，所以估算成本用 150 元。专业 班级工艺方案报告（一）总页第页编号：产品 名称生产 纲领件/年团队 成员零件 名称外套生产 批量单件材料45 钢毛坯 毛坯圆钢 45

18、 90 种类 圆钢 尺寸每毛坯可制作1件数每台 件数备注单件序工工序内容工序简图机床刀具量具工时号序 名 称夹具附具（min）1粗车粗车 46 的外圆三爪 卡盘90 外圆 车刀游标 卡尺、 钢尺42精车精车 46 的外圆三爪 卡盘90 外圆 车刀游标 卡尺、 钢尺43钻孔钻 30 的孔钻 35 的孔三爪 卡盘30的 钻头35的 钻头游标 卡尺、 钢尺44粗镗粗镗 41.02 的孔三爪卡盘S12M游标 卡尺、 钢尺45精镗三爪 卡盘S12M游标 卡尺、 钢尺4精镗 41.02 的孔6粗镗粗镗 33 的孔三爪 卡盘S12M游标 卡尺、 钢尺 游标 卡尺、 钢尺57精镗精镗 33 的孔三爪 卡盘S1

19、2M游标 卡尺、 钢尺48切保证总长为 65mm三爪 卡盘切断 刀钢尺3编制（日期）审核（日 期）标准化 （日期）会签（日期）标记处 数更改文 件号签字日期专业 班级工艺方案报告总页第页编号：产品 名称生产 纲领件/年团队 成员零件 名称内套生产 批量单件材料45钢毛坯 种类圆钢毛坯 尺寸45 90每毛坯可制作 件数1每台 件数备注单件序 号工 序 名 称工序内容工序简图机床 夹具刀具量具 附具工时 （min）1粗车粗车外圆三爪 卡盘90 外圆 车刀游标 卡尺、 钢尺42精车精车外圆三爪 卡盘90 外圆 车刀游标 卡尺、 钢尺43钻 孔孔孔 的的 55 23 钻钻三爪卡盘30的 钻头 35的

20、钻头游标 卡尺、 钢尺44粗镗粗镗 25.5的孔三爪 卡盘S12M游标 卡尺、 钢尺45精镗精镗 25.5的孔三爪卡盘S12M游标 卡尺、 钢尺46钻孔粗镗 6 的孔三爪 卡盘S12M游标 卡尺、 钢尺 游标 卡尺、 钢尺58切断保证总长为 95mm三爪 卡盘切断 刀钢尺3编制（日期）审核（日 期）标准化 （日期）会签（日期）标记处 数更改文 件号签字日期专业 班级工艺方案报告（二）总页第页编号：产品 名称光轴 快速 缩紧 装置生产 纲领件/年团队 成员零件 名称内套生产 批量件/月一、对图样关键尺寸及形位公差的分析保证拉帽与内套的过盈配合以及台阶孔的正确定位。要求有 0.03mm 的过盈量。

21、钻孔时要划 线找准位置。二、加工工艺过程分析 与拉帽配合段要精车，保证过盈量正确。 钻台阶孔时先用 4的钻头钻通孔，再用 6 的钻头扩孔。专业 班级工艺方案报告（二）总页第页编号：产品 名称光轴 快速 缩紧 装置生产 纲领件/年团队 成员零件 名称内锥 套生产 批量件/月一、对图样关键尺寸及形位公差的分析保证锥度的合理和与外套的过盈配合，使过盈量为 0.04mm二、加工工艺过程分析 与外套配合段要精车，保证过盈量正确。 保证锥度的合理，一定要对刀精确，防止偏心专业 班级光轴编号：工程管理报告产品件/年团队 成员名称锁 紧 纲领装置零件生产件/月名称批量一、单件生产1、生产过程组织： 在零件的加

22、工过程中，合理组织加工顺序，先易后难，先粗后精，并合理分配各成员任务，保证 人人参与、共同提高、一块学习进步。在粗精加工完成后，能装配的先进行装配，并在最后将全部零件装配成为完整工件。2、人力资源配置： 方案设计：以胡博文为组长，全体成员参与前期方案设计的讨论，设计图纸由李闯、杨超平、 刘卫士等完成。零件加工胡博文、杨超平、刘卫士、李闯、等完成。 报告由张艳华、胡博文、杨超平、等完成。3、生产进度计划与控制进度计划：第 1011 周：基本完成设计方案。第 1214 周：审核设计图纸、确定加工所需材料及加工方案的前期准备。第 1519周: 基本完成零件的加工。第 19 周：完成四大报告的编制填写

23、。进度控制： 1、由组长及时了解其他小组的进程，并根据老师意见，确保生产计划顺利完成。对于一些不可抗拒性因素导致 的耽误，及时提出补救措施。2 、对于部分成员有事而耽误的进度，及时有其他成员完成。3 、合理安排进程，根据指导老师的意见，及时调整部分不合理的计划。4、质量管理采用“组内检测、组间检测、指导老师终审”的总原则来保证加工质量。 设计阶段：认真分析装置的作用、各零件的使用要求，设计合理的结构形状，确保加工装置的整体使用性能。 加工阶段：严格根据工程图纸要求，合理设计加工工艺。检测阶段：在达不到精度要求时，及时分析原因，提出补救措施。 装配阶段：再次检查各个零件的精度，确保装配精度，达到

24、装置性能要求。5、现场管理： 1、优化工艺路线及工艺布局，提高加工工艺水平，严格按照图纸要求组织生产，按步进行，确保产 品质量。2 、严格按机床操作规程操作，保证操作人员的安全及加工零件的要求。3 、按照“组内自查、组间检查”的原则不定时检查，确保零件的精度要求。4 、加工前检查机床及所需材料，加工后离开车间前，检查材料、工具的是否有遗失，并打扫车间卫生二、批量生产1、生产过程组织： 生产过程的空间组织原则：确定生产的节拍及所需要的流水线、生产设备的布置情况。生产过程的时间组织原则：因生产空间按成组流水线组织，生产过程的时间组织选择平行移动的方式。2、人力资源配置： 车间的人员组织形式以每条流水线分成班组， 根据流水线设备数量确定人数， 并安排负责人员 （车间主任）。该套筒体、套筒芯人员配备如下：车工 4人、铣工 2人、钳工 1人、质检 1 人。3、生产进度计划与控制：1）作业安排：根据批量生产确定的每天需要生产的数量，安排生产资源、资金以及准备工作。确定外购件