磨孔用液态塑料夹具

来源：zhaofanguo 作者：华仔浏览：1552 时间：2016-08-10 14:18

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摘要：图11.夹具体2.滑柱3.衬套4.夹紧螺钉5.薄璧套筒6.螺钉图2图3表1薄璧套筒薄壁部分长度L薄壁套筒直径D=10～50薄璧套筒直径D=50～150L>D/2h=0.015D+0.5h=0.025DD/2>>L>D/4h=0.01D+0.5h=0.02DD/4>>L>D/8h=O.O1D+025h=0.016D表2(mm)D≤3030～5050～8080～120120～160160～200200～250Lc681116222836hc56912161826表3(mm)D≤5050～8080～120120～180180～250dc0.030.050.070.10.15图1是我厂生产的一种机床配件，其两

图1

1.夹具体 2.滑柱 3.衬套 4.夹紧螺钉 5.薄璧套筒 6.螺钉
图2

图3

表1
薄璧套筒薄壁部分长度L	薄壁套筒直径D=10～50	薄璧套筒直径D=50～150
L>D/2	h=0.015D+0.5	h=0.025D
D/2>>L>D/4	h=0.01D+0.5	h=0.02D
D/4>>L>D/8	h=O。O1D+025	h=0.016D

表2(mm)
D	≤30	30～50	50～80	80～120	120～160	160～200	200～250
L_c	6	8	11	16	22	28	36
h_c	5	6	9	12	16	18	26

表3(mm)
D	≤50	50～80	80～120	120～180	180～250
d_c	0.03	0.05	0.07	0.1	0.15

图1是我厂生产的一种机床配件，其两端有两个用来安装轴承的内孔，它们与外圆的同轴度要求较高，由于结构的限制，内孔不能采用一次性装夹磨削来完成，产品的结构工艺性差，同时由于产品的形状位置公差要求较严，如采用弹簧套筒等自动定心夹具，满足不了工艺要求的精度。为此，我们设计制造了用于磨削两端内孔用液态塑料夹具(见图2)，并且在结构上作了一些改进，提高了夹具的定位精度和使用寿命。通过一段时间的使用情况来看，保证了两端轴承孔与外圆的同轴度要求在0.006mm以内，产品的质量和生产效率也得到了提高。 1 薄壁套筒的结构设计和计算

图3所示为薄壁套筒的结构。

薄壁套筒结构型式的确定当工件的定位基准面长度小于定位直径时，如果切削力较小，一般采用过盈量热装的办法来保证薄壁套筒和夹具体的装配关系，如果切削力较大，薄壁套可采用螺钉紧固在夹具休上防止薄壁套筒的移动或转动。如果被加工工件本身为薄壁零件，而且定位基准面长度又大于定位直径很多时，采用中间带有环状加筋的薄壁套筒结构，这是因为长的薄壁套筒变形较大，可能使工件产生变形，加环状筋后可避免这种现象，并且能增加定位的稳定性。
薄璧套筒长度和厚度的确定装有塑料部分的长度L和厚度h是薄壁套筒两个最重要的参数，一般L=l，即薄壁部分的长度等于工件定位基准面长度。当定位基准面很短时，为了使工件定位基准面有较好的接触面积，L可以比l大20%～30%,即L=(1.2～1.3)l，当基准面较长时可取L=(0.7～0.8)l，薄壁套筒的壁厚h，当定位直径D<150mm，可以按表1进行计算得出壁厚h的尺寸
当定位直径D>150mm时，薄壁套简的壁厚h，可以按下式计算。

当L>0.3D，h≥PD/2[ s]

当L<0.3D，h≥0.8 bPD/[ s]
式中P——液性塑料的单位压力，一般取P=30MPa

[ s]——材料的许用应力。[ s]= s _n/n MPa

[ s] _s——材料的屈服极限，40Cr[ s] _s=800MPa

n——安全系数，一般为1.2～1.5

> b]——长度和半径之比， b=2L/D

薄壁套筒的壁厚一般在1～2mm左右，其厚度的不均匀性会导致各处径向变形不一致，它将直接影响定心精度，所以必须限制壁厚允差∆h，当定位直径D小于100mm时，∆h≤±0.05mm，当D大于100mm，∆h≤±0.075mm，对定心精度要求很高的夹具时，可取&plus0.03mm之内。
薄壁套筒的其它部分尺寸的确定 L_c、h_c尺寸效值可按表2选取。
环状槽的厚度H，可以按下面的经验公式计算,H=2D ^1/3，环状槽的圆角半径rL ₀=(0.03～0.05)D式中D——定位直径
薄璧套筒与夹具体配合过盈量的选择夹具承受的切削力小或虽然切削力大，但套筒一端用螺钉固定时，配合过盈量d_c，可按表3直接选取。
当夹具受切削力大，又无螺钉紧固时，

d _c=0.0012D
薄壁套筒允许径向变形量的确定除变形量与薄壁套筒的几何尺寸有关外，还与材料的机械性能有关，在相同的压力下，L/D比值越大，越易胀开，为获得较大的变形量要求材料有较好的弹性和高的屈服点，一般多用4OCr、65Mn，热处理硬度35～40HRC，薄壁套筒允许的最大径向变形量可以按下式计算：
∆D _max= s _s·D/E·K=D·[ s]/E
式中 s _s——材料的屈服极限(MPa)

E——材料的弹性模量(一般取E=2.1×10 ⁵N/mm ²)

D——定位面直径

K——安全系数(一般取1.2～1.5)

[ s]——材料的许用应力(MPa)

为了可靠实现定位夹紧，薄壁套筒的最小径向变形量应满足如下关系：

T ₁+T ₂+∆g≤∆D≤∆D _max
式中T ₁——套筒直径的公差

T ₂——工件定位直径公差

∆g——用以夹紧工件所需的过盈量，一般取∆g=0.001D
薄壁套筒产生的切向夹紧力W和夹紧力矩M的计算我厂设计的薄壁套筒，主要考虑工件采用外圆定位磨削力小并且加工的工件不是薄壁件，所以薄壁套筒的结构型式采用内胀式，具体结构可见图3。再根据切削力大小计算夹紧所需要的力矩Mo，由于工件外圆定位直径较长，所以取L=105mm，使工件与定位基准有足够的接触长度，以便获得较高的定位精度。
磨削力F _t=C _Fa _p ^aV _c ^-bV _w ^gf _n ^db _w ^-e(N)
式中：a _p——磨削深度

V _c——砂轮速度

V _w——工件速度

f _n——进给量

b _w——砂轮宽度

C _F、 a、 b、 g、 d、 e——系数查表获得

M ₀=F _t×D/2 (N·mm)

根据上述参数设计出的薄壁套简数据校核所产生的扭矩Mo。

薄壁套筒产生的轴向夹紧力

W=10 ⁵·m·m ^½·∆g·D (N)

(m=2h/D，∆g=∆D _max-∆ _max)
式中：m——薄壁套筒厚度与定位圆半径之比

∆g——夹紧过盈量

∆D _max——薄壁套筒最大允许径向变形量

∆ _max——工件与薄壁套简定位面间在未夹紧时最大配合间隙

所以薄壁套筒传递的扭矩M

M=5×10 ⁵·m·m ^½·∆g·D ²(N·mm)

校验当Mo

图4

表4(mm)
L	D/8	D/8	D/2
d₀	1.2D^½	1.5D^½	1.8D^½

滑柱的设计滑柱在挤压塑料过程中不应转动，所以滑柱和夹紧螺钉分成两个零件，见图4，若滑柱转动，在很大压力下会使滑柱端面的塑料被拧坏，从而破坏了液态塑料的整体组织，滑柱直径可按表4计算获得。
滑柱头部有两种基本形式。平头和带内锥孔的结构，后一种能起到密封作用，但加工工艺较复杂，适用于d ₀>20mm时，尾部结构也有两种，一种是带螺纹，以便于取出滑柱，结构简单。但滑柱回程是靠塑料压力推动，运动不灵活易卡住，另一种做成小凸台，螺钉旋出时能将滑柱一起带出，结构较复杂，螺纹尺寸小时不宜用，滑柱长度一般取(1.8～2.0)d ₀。

2 选料及制造中的技术要求

液态塑料夹具在使用中，人们反映其使用寿命不长和液态塑料渗漏的现象。这主要是由薄壁套筒的壁厚不均匀，柱塞表面粗糙度值较高及表面硬度偏低造成的。夹具体材料一般都选铸铁，而柱塞孔的精度和表面粗糙度指标又要求较高，铸铁难以满足其要求，而且铸铁不耐磨，所以我们改用45号钢做夹具体，热处理调质至27～33HRC。衬套和柱塞采用T10A钢，热处理淬火至50～55HRC，内孔和外圆均在磨床上加工，以达到较高的加工精度，然后再进行配研至表面粗糙度值达Ra0.2～0.4，同时要保证滑柱外径和衬套内孔的配合间隙不大于0.005～0.01mm，圆度和圆柱度在0.005mm以内。这样既提高了夹具的使用寿命、还有效地防止塑料的渗漏。

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型号	厂商	价格
EPCOS	爱普科斯	/
STM32F103RCT6	ST	￥461.23
STM32F103C8T6	ST	￥84
STM32F103VET6	ST	￥426.57
STM32F103RET6	ST	￥780.82
STM8S003F3P6	ST	￥10.62
STM32F103VCT6	ST	￥275.84
STM32F103CBT6	ST	￥130.66
STM32F030C8T6	ST	￥18.11
N76E003AT20	NUVOTON	￥9.67

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