锁紧装置工程报告1(2)

1、轴向快速锁紧装置设计方案报告总 5 页第 1 页编号：产品名称锁紧装置生产纲领零件名称套筒零件生产批量1、设计概述 为克服传统锁紧装置操作复杂，可靠性差的缺点，故设计此类轴向快速锁紧装置，可以实现频繁拆装或轴向调整而且锁紧可靠性较高，以方便在光、电缆生产设备及其多种行业的生产设备中广泛应用。此类产品有广泛的应用前景。2、设计思路和方案 首先考虑设计产品用途，故研究产品使用方法如下：轴向锁紧物件时，将该装置内锥形套端套在轴上，直接向内推动外套，即可使整个装置沿轴移动，直至压紧物件为止。整个移动过程中，在轴上任一位置反向拉外套，都不能使该装置产生反向移动。拆卸时，左手握住内套，右手向外拉外套的环形

2、拉帽，即可解除反向自锁，轻松地使整个装置反向移动。光轴快速锁紧装置操作简单，便捷。 光轴快速锁紧装置反向自锁条件受力分析 光轴快速锁紧装置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性(即反向自锁性)的首要保障，下图为内锥形套结构图。 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)淬火锕珠相对轴滑动自锁。 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。下图淬火钢珠的临界自锁状态受力图。图中：

3、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。另设： f1 轴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： 如钢珠的临界自锁状态受力图所示，淬火钢珠相对轴临界滑动自锁状态时，必有： 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： 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

4、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。 两个关键点的简要说明： (1)淬火钢珠的数量 淬火钢珠是该装置实现锁紧功能的最终执行者，钢珠的数目与装置的锁紧可靠性密切相关。从装置所承受的轴向力方面考虑，随轴向力的增大，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，不需要过分考虑，钢珠取34颗即可。至于，用于具有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

5、，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捷地解除自锁，简化操作提供了条件。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=26mm，锁紧轴直径25mm，均布钢珠4颗的最小公共内切圆直径比锁紧轴直径略小；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

6、火钢珠与内锥形套内锥面有效接触，且操作灵活。4、总结和体会反向自锁式轴向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。从设计原理可以看出这个方案很巧妙，充分利用零件自锁原理以及利用锥面钢珠的配合锁紧装置，达到快速锁紧的目的。在整个方案的设计到最后加工生产中，我们七个组员同志密切配合，我作为组长，首先，制定了详细的计划，在多次开会讨论后最终确定方案，我的感受是优秀的作品要经过很多次精密的计算和很多次修整，才能达到预期效果，而且前期的准备工作一定要充分，对工件数据处理上一定要完成符合机械原理，切不可想当然，一定要有理有据，所以数据要经过查找相关资料和机械设计手册，而且要了解目前

7、加工机床的加工水平和材料的尺寸，刀具的型号等，因为我们组开始设计的时候没有考虑到刀具的问题，一直到加工时要修改必要的尺寸，浪费了大量的时间，所有作为一名机械设计师一定要统筹兼顾，不仅要看资料查手册，而且要了解生产实践的加工水平，才能保证加工。其次，在图纸的制作过程中主要由我们组王改娣负责，在图纸的制作过程中也遇到很多问题，不过前期充分的准备已经给图纸制作铺垫好基础，但是在加工的过程中还是有些问题，尺寸无法加工，经过修改和校正才能使用。最后加工过程中，也遇到不少问题，主要负责的是组员王培军，我们辅助，在加工过程中，开始时对机床使用熟练度不高，掌握起来慢，前期加工缓慢，第一天在老师的指导下完成第一

8、个内套零件，后几天逐渐熟悉加工工具和机床，但是有些加工手法还是不行，在师傅的指导下完成扩孔操作，当终于完成车床上加工工艺时，我们异常兴奋，最后一项是钳工处理，在钳工处理那里完成工件的打线和钻孔。 专业班级工艺方案报告总页第页编号： 产品名称轴向锁紧装置 生产纲领件/年学生姓名零件名称外套生产批量单件材料45号钢毛坯种类棒材毛坯尺寸60mm×68每毛坯可制作件数1每台件数1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）10车以外圆定位夹紧，粗车外圆至55 mm×68mm，用30mm的钻头，钻出通孔，再换刀，扩出34mm的孔，然后将棒料掉

9、转，在棒料另一端用43mm的钻头，钻出深度为62孔，再换刀，扩出45mm的孔。CA6136三爪卡盘钻夹头外圆车刀中心钻麻花钻拉刀切断刀游标卡尺0-150钢直尺1507.820钳手工去毛刺，用煤油擦洗钳工台锉刀砂纸、毛刷2.430检按图样要求检查各部尺寸及精度质检台2.5编制（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）专业班级工艺方案报告总页第页编号： 产品名称轴向锁紧装置 生产纲领件/年学生姓名零件名称内套生产批量单件材料45号钢毛坯种类棒材毛坯尺寸86mm×45每毛坯可制作件数1每台件数1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）10车

10、以外圆定位夹紧，粗车外圆至42 mm×86mm，用20mm的钻头，钻出通孔，然后将孔扩为26mm的通孔。粗车42mm外圆至32mm×38mm，将棒料调转，粗车42mm外圆至32mm×43mmCA6136三爪卡盘钻夹头外圆车刀中心钻麻花钻切断刀游标卡尺0-150钢直尺1507.520钳手工去毛刺，用煤油擦洗钳工台锉刀砂纸、毛刷3.530检按图样要求检查各部尺寸及精度质检台3.1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： 产品名称轴向锁紧装置 生产纲领件/年学生姓名零件名称内锥套生产批量单件材料45号

11、钢毛坯种类棒材毛坯尺寸45mm×38每毛坯可制作件数1每台件数1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）10车以外圆定位夹紧，粗车外圆至45mm×38mm，用30mm的钻头，钻出通孔，再换刀，扩出33mm的孔，然后将棒料掉转，在棒料另一端用镗刀镗出深18，锥度为13的锥面CA6136三爪卡盘钻夹头外圆车刀中心钻麻花钻拉刀切断刀游标卡尺0-150钢直尺1507.820钳手工去毛刺，用煤油擦洗钳工台锉刀砂纸、毛刷2.430检按图样要求检查各部尺寸及精度质检台2.5编制（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）专业班级成本分析报告

12、总 页第 页 编号：产品名称轴向锁紧装置生产纲领件/年学生姓名零件名称外套生产批量件/月1、材料成本分析材料45号钢毛坯种类棒材毛坯外形尺寸60mm×68mm每毛坯可制作件数1每台件数1备注单件查表45号钢密度为7.85g/cm3，45号钢的市场价P=4.65元/ kg；45号钢毛坯的体积V=r2×h=3.14×602×46=519984mm3=519.984cm3；毛坯质量m=V×=519.984×7.85=4081.8744g=4.1（kg）；则单件的材料成本F=P×m=4.65×4.1=19.065（元）2、

13、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10车以外圆定位夹紧，粗车外圆至55 mm×68mm，用30mm的钻头，钻出通孔，再换刀，扩出34mm的孔，然后将棒料掉转，在棒料另一端用43mm的钻头，钻出深度为62孔，再换刀，扩出45mm的孔。220.8单件生产对工人技术水平要求较高，由市场调研，车工人工资8.5元/小时，铣工人工工资10元/小时；车床机床台时20元/小时，铣床机床台时40元/小时。由工时计算知：本工序人工费S1=8.5×4/60=0.56（元）本工序制造费：20mm的钻头20元×1个=20元 车刀10元

14、×2把=20元20钳手工去毛刺，用煤油擦洗10.70.5经计算知本工序费用为0.35元30检按图样要求检查各部尺寸及精度10.80.5经计算知本工序费用为0.35元3、总成本(1)材料成本F=19.065元；(2)人工费S=S1 = 0.7（元）；(3)制造费M=40+0.35+0.35 =40.70（元）(4)总成本C=F+S+M=60.325（元）专业班级成本分析报告总 页第 页 编号：产品名称轴向锁紧装置生产纲领件/年学生姓名零件名称内套生产批量件/月1、材料成本分析材料45号钢毛坯种类棒材毛坯外形尺寸50mm×62mm每毛坯可制作件数1每台件数1备注单件查表45号钢

15、密度为7.85g/cm3，45号钢的市场价P=4.65元/ kg；45号钢毛坯的体积V=r2×h=3.14×502×62=486700mm3=486.7cm3；毛坯质量m=V×=486.7×7.85=3820.595g=3.85（kg）；则单件的材料成本F=P×m=4.65×3.85=18.0（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10车以外圆定位夹紧，粗车外圆至42 mm×86mm，用20mm的钻头，钻出通孔，然后将孔扩为26mm的通孔。粗车42mm外圆

16、至32mm×38mm，将棒料调转，粗车42mm外圆至32mm×43mm510.5单件生产对工人技术水平要求较高，由市场调研，车工人工资8.5元/小时，铣工人工工资10元/小时；车床机床台时20元/小时，铣床机床台时40元/小时。由工时计算知：本工序人工费S1=8.5×8/60=1.13（元）本工序制造费：20mm的钻头20元×1个=20元 车刀10元×2把=20元20钳手工去毛刺，用煤油擦洗1.51.00.8经计算知本工序费用为0.50元30检按图样要求检查各部尺寸及精度1.51.00.6经计算知本工序费用为0.44元3、总成本(1)材料成本F

17、=18.0元；(2)人工费S=S1 = 1.13（元）；(3)制造费M=40+0.50+0.44 =40.94（元）(4)总成本C=F+S+M=60.07（元）专业班级成本分析报告总 页第 页 编号：产品名称轴向锁紧装置生产纲领件/年学生姓名零件名称内锥套生产批量件/月1、材料成本分析材料45号钢毛坯种类棒材毛坯外形尺寸60mm×68mm每毛坯可制作件数1每台件数1备注单件查表45号钢密度为7.85g/cm3，45号钢的市场价P=4.65元/ kg；45号钢毛坯的体积V=r2×h=3.14×602×46=519984mm3=519.984cm3；毛坯质量

18、m=V×=519.984×7.85=4081.8744g=4.1（kg）；则单件的材料成本F=P×m=4.65×4.1=19.065（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10车以外圆定位夹紧，粗车外圆至45mm×38mm，用30mm的钻头，钻出通孔，再换刀，扩出33mm的孔，然后将棒料掉转，在棒料另一端用镗刀镗出深18，锥度为13的锥面310.8单件生产对工人技术水平要求较高，由市场调研，车工人工资8.5元/小时，铣工人工工资10元/小时；车床机床台时20元/小时，铣床机床台时40元

19、/小时。由工时计算知：本工序人工费S1=8.5×7.8/60=1.105（元）本工序制造费：20mm的钻头20元×1个=20元 车刀10元×2把=20元20钳手工去毛刺，用煤油擦洗10.70.5经计算知本工序费用为0.35元30检按图样要求检查各部尺寸及精度10.80.5经计算知本工序费用为0.35元3、总成本(1)材料成本F=19.065元；(2)人工费S=S1 = 1.105（元）；(3)制造费M=40+0.35+0.35 =40.70（元）(4)总成本C=F+S+M=60.9（元）专业班级工程管理报告总 页第 页编号：产品名称轴向锁紧装置生产纲领件/年学生姓

20、名零件名称外套内套生产批量件/月一、单件生产1、生产过程组织1.1生产过程空间组织设计 针对单件生产方式，从较强的生产组织柔性考虑，按工艺原则布置机群。外套、内套单件生产流程主要包括车、铣、钳工、打标、质检。加工设备为：CA6136、XD-40A、钳工台、激光打标机。生产空间的机群布置如图1所示：车车铣钳打标图1 外套、内套生产空间的机群布局原料质检成品1.2生产过程时间组织形式 由于生产空间按工艺原则布置，生产过程的时间组织选择顺序移动的方式。2、人力资源配置按设备工艺特点将车间人员分成班组，并根据订单安排产品负责人。单件生产采用通用设备，手工操作比例较大，操作人员技能水平对产品质量与加工时

21、间影响较大，需要具有一定技艺水平的员工操作。该外套、内套负责人员配备为：车工2人、铣工1人、钳工1人、打标1人、质检1人。组织结构如图2所示：图2外套、内套单件小批量生产方式车间组织结构其他产品负责人车间主任外套、内套负责人铣工B组车工A组钳工D组打标C组质检E组 3、生产进度计划与控制因外套、内套的加工较简单，分别安排为5道工序和4道工序。加工外套、内套的生产流程都可划分为：车外套、铣外套、外套打标、外套去毛刺、外套质检；车内套、铣内套、内套去毛刺、内套质检。外套、内套单件生产时，进度控制主要采用工序进度控制，采用网络计划技术安排和控制生产进度。分析确定性生产过程的瓶颈工序，利用非瓶颈工序的

22、时差，通过调整工序的起止时间对制造资源进行合理分配，编制各工序的开工和完工的网络图和时间进度表，如图3所示。打标车铣钳质检车铣钳质检 图3b 内套体生产进度网络图图3a 外套生产进度网络图4、质量管理方案依据ISO9001：2000质量管理体系要求对产品流程进行质量管理，对制造过程进行质量控制，按PDCA的循环方法规范管理。1）制造前质量计划和质量条件检查：对原料按“原材料质量标准及检验标准”检验；产品完工时，按工艺工序卡片要求，进行终检抽查。2）加工过程质量控制：按“在制品质量标准及检验规范”对车、铣、打标、钳四道工序质量检验。外套与内套的配合面的配合精度要求较高，应该是重点进行质量控制的关

23、键工序，除按批量抽样终检抽查外，必须加强工序自检。5、现场管理 本方案中主要参照“6S”管理。开工前确保机器良好的工作状态，准备所需工器具；完工时，及时清扫设备、工具、量具的油污、铁屑等；规范整理三爪卡盘、钳工台等通用夹具及各类刀具、量具；确保各类作业指导书放入适当位置，保持工作台面、作业场所、通道的干净和清洁；定期进行现场检查，保证现场规范化，并养成习惯。二、批量生产1、生产过程组织11生产过程的空间组织针对中批量生产方式，从生产组织既要保持较好的连续性，又要有一定的柔性考虑，空间组织的设施布置选择按成组流水线布置。确定生产节拍 由题目要求，零件月产3000件，按每月工作22天，每天工作8小

24、时/班，时间利用率设为90%，计算出零件的生产节拍为：其中r节拍，Fe计划期有效工作时间，N计划期制品产量，F0制度工作时间，g时间有效利用系数确定流水线生产设备数量由外套中批量生产工艺过程卡片得知：车床C6140 (车1）加工工时为2.03min，车床C6140（车2）的加工工时为2.17min, 铣床XK6130（铣1）的加工工时为1.11min，钳台的加工工时为0.9min。由内套中批量生产工艺过程卡片得知：车床C6136 (车1）加工工时为2.48min，车床C6136（车2）的加工工时为0.44in, 铣床XK6130（铣2）的加工工时为2.49min，钳台的加工工时为0.4min。生产的设备数为： 式中，t加工工时。因此，套筒体、套筒芯流水线生产需要C6140车床2台、C6136车床2台、铣床2台、钳工台1台。1.2生产过程时间组织形式由于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。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。组织结构如图4所示：套筒芯流水线车间主任套筒体流水线车工1人 铣工1人 钳工1人 车工1人 车工1人 钳工1人 铣工1人 质检1人车工1人 图4 中批量生产方式车间组织结构3、生产