先进制造轴向锁紧装置

先进制造轴向锁紧装置

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光轴轴向快产品名称生产纲领件/年设计方案报告速锁紧装置学生姓名

零件名称锁紧套生产批量件/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。但传统设计装置在装拆和轴向调整连续性上存在一些不足之处，为提高轴向锁紧的准确性与可靠性，并且操作方便，现设计一光轴轴向快速锁紧装置来提高锁紧效率。

2、设计思路和方案

自锁是机械中常用的原理，以下两种方案应用曲线自锁及斜面自锁实现轴向快速锁紧。

方案一:偏心曲线光轴快速锁紧装置三维图(如左图)

此装置通过偏心曲线自锁原理实现相应功能，零件1(如图)上有

偏心曲线，可在5(轴套)上转动，零件3固定在5上，上有导槽，滑

滑块4安装在3的导槽内，并通过销轴与1、4安装在一起，并且滑块

的圆弧边上装有摩擦系数大的柔性材料。

工作过程如下:搬动手柄2，使1在5上转动，同时通过销轴带动3导槽内的滑块径向

运动将轴抱死，又因偏心曲线有自锁功能从而当不施加力时也能保持锁紧状态。设计难点:偏心曲线的设计

方案二:光轴快速锁紧装置三维剖分图(如左图)

自锁是机械中常用的原理，而此轴向快速锁紧装置就是应用自锁原理，通过钢珠在内锥套及轴间形成自锁快速完成轴向锁紧功能

工作过程:轴向锁紧物件时，将该装置内锥形套2端套在轴上，直接向内推动外套1，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，右手向外拉环形拉帽6，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。设计难点:

1、内锥套锥角计算使锥角满足钢珠相对轴滚动自锁及相对轴滑动自锁。

2、各处配合的确定，如间隙配合、过盈配合，以确保装置实现相应功能。

3、设计结果

(1)、内锥套锥角设计

下图为内锥形套结构图。右图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: 淬火钢珠相对轴临界滑动自锁状态时，必有:

''''F,P,sin,,T,cos,,TM,0F,0M,P,R,sin,,T,R,，，1，cos, ,xBA,,,AxAB

''故: 故:P,R,sin,,T,R,(1，cos,),0B

''，，将代入上P,sin,,T,cos,,T,0,,,1T,f,PBAB2

式，整理得: 因为:

T,f,N,,,,,,,,,,,，，2A1',,,，，T,f,P,,,,,,,,,,,3 tg,f,,B222,,''，，N,P,cos,，T,sin,,,,4B

将式(2)、(3)，(4)代人式(1)，整理可得:整理上

式，可得滚动自锁角为

''''，，，，，，，，1,f,f,sin,,f，f,cos,,0,,2arctgf,,arctg,,f，

f/1,f,f 整理上式，即得: 可知，淬火钢珠相对轴滚212121212

',,,动自锁条件为: 即 ,,2arctgf2

''，，，，,,,,,arctg,,f，f/1,f,f则由前两图可知，淬火钢珠相对轴滑动自锁条件为: 即 1212

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:

,,,,17.06,,14,，，，，,，， ,,min2arctgf,arctg,,f，f/1,f,f,,,,5 材料45# 查得:f,0.15,,,f,0.15得，取 2121212

(2)、配合关系的确定

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(3—4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。

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。

3、总结和体会

对于设计者来说可能设计的方案很好很巧妙，但是如果不能结合现有的加工条件，考虑各方面的加工问题，那么设计出来的东西很可能因为种种原因而无法生产。就像方案一，虽然方案可行，但因为偏心曲线宽度为5mm，并且没有考虑现有铣床及刀具的问题，最终没能把全部零件加工出来，可以说此次设计让我们认识到了很多不足，认识到了经验的严重欠缺。同时我们意识到分工合作的重要性，加工方案一时，我们花了很长时间才加工出部分零件，其中一部分原因就是没有很好的分工，加工第二方案时我们做了详细的计划，一台车床粗加工，另一台一边精加

工，两台同时进行另外有人对精加工后零件进行钻孔等处理，只用了半天时间就完成了加工，效率大大提高。

总页第页编号: 专业班级件/年产品名光轴轴向快速锁生产纲称紧装置领成本分析报告

件/月零件名内锥形套生产批学生姓名

称量

1、材料成本分析

材料 Q235 毛坯种类板材毛坯外形尺寸每毛坯可制作件数 1 每台件数 1 备注Ф35×50

毛坯为板材每吨4500元，锁紧套用料240g成本为1.08元

2、人工费和制造费分析

工时(min) 工序序号工序内容工序成本分析机动时辅助时终准时名称间间间

1 粗车车床加工，机床费用为每小时40元。本工序加工时间为13min，费用为97 3 3 粗车Ф40外圆元。工人工时费每日工作8小时40元，本道工序1.08元。共10.08元

车床加工，机床费用为每小时40元。本工序加工时间为2min，费用为1.342 精车 0.5 0.5 1 精车Ф39外圆元。工人工时费每日工作8小时40元，本道工序0.166元。共1.506元

车床加工，机床费用为每小时40元。本工序加工时间为10min，费用为3 钻孔 5 3 2 钻Ф30的孔 6.7元。工人工时费每日工作8小时40元，本道工序0.83元。共7.53元