先进制造轴向锁紧装置.docx
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先进制造轴向锁紧装置
先进制造轴向锁紧装置
总1页第1页编号:
专业班级
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,,,,,,,,,,,3tg,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。
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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9733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0.50.51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532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
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4粗镗532粗镗Ф31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
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1.345精镗0.50.51精镗Ф32的孔元。
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
粗镗车床加工，机床费用为每小时40元。
本工序加工时间为8min，费用为5.366粗镗15?
锥面521锥面元。
工人工时费每日工作8小时40元，本道工序0.664元。
共6.024元
粗镗车床加工，机床费用为每小时40元。
本工序加工时间为2min，费用为1.347粗镗15?
锥面0.50.51锥面元。
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3、总成本:
10.08，1.506，7.53，7.53，1.506，6.024，1.506=35.682（元）
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专业班级
件/年产品名称光轴轴向快速锁生产纲领成本分析报告
紧装置学生姓名件/月零件名称内套生产批量
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Ф40×69
毛坯为板材每吨4500元，锁紧套用料38.47g成本为0.17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名称机动时间辅助时间终准时间
1粗车粗车Ф40×75外圆车床加工，机床费用为每小时40元。
本工序加工时间为22min，费用为14.741525元。
工人工时费每日工作8小时40元，本道工序1.826元。
共16.566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0.50.51精车Ф38×69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11min，费用为7.373粗车粗车Ф35×35凸台外圆533元。
工人工时费每日工作8小时40元，本道工序0.913元。
共8.283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1.344精车精车Ф31×32凸台外圆0.50.51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30min，费用为20.15精车粗车Ф31×29外圆2523元。
工人工时费每日工作8小时40元，本道工序2.49元。
共22.59元
车床加工，机床费用为每小时40元。
本工序加工时间为17min，费用为11.39钻孔钻Ф24×69的孔1025元。
工人工时费每日工作8小时40元，本道工序1.411元。
共12.801元3、总成本:
16.566，1.506，8.283，1.506，22.59，1.506，12.801=64.758（元）
总2页第1页编号:
专业班级件/年光轴轴生产纲领
产品名称向快速工艺方案报告
锁紧装学生姓名
置
单件零件名称内套生产批量
材料Q235毛坯种类板材毛坯尺寸每毛坯可制作件数1每台件数1备注单件Ф40×69
工序机床量具序号刀具工时（min）工序内容工序简图名称夹具附具
60?
车游标卡尺、221粗车粗车Ф32×32外圆三爪卡盘刀外圆钢尺
60?
车游标卡尺、22精车精车Ф31×32外圆三爪卡盘刀外圆钢尺
60?
车游标卡尺、113粗车粗车Ф40×7凸台外圆三爪卡盘
刀外圆钢尺
60?
车游标卡尺、24精车精车Ф38×7凸台外圆三爪卡盘
刀外圆钢尺
60?
车游标卡尺、30Ф31×30外圆三爪卡盘5粗车粗车刀外圆钢尺
60?
车游标卡尺、26精车精车Ф31×29外圆三爪卡盘
刀外圆钢尺
总页第页编号:
专业班级件/年产品名称光轴轴向快速锁生产纲领
成本分析报告紧装置学生姓名件/月零件名称拉冒生产批量
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Ф50×7
毛坯为板材每吨4500元，锁紧套用料38.47g成本为0.17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名称机动时间辅助时间终准时间
1粗车粗车Ф50×7外圆车床加工，机床费用为每小时40元。
本工序加工时间为9min，费用为6元。
522工人工时费每日工作8小时40元，本道工序1.826元。
共7.826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0.50.51精车Ф45×7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9min，费用为6元。
3粗车粗车Ф25×7内孔432工人工时费每日工作8小时40元，本道工序0.913元。
共6.913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1.344精车精车Ф29×7内孔0.50.51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3、总成本:
7.826，1.506，6.913，1.506=17.751（元）
总页第页编号:
专业班级件/年光轴轴向生产纲领
产品名称快速锁紧工艺方案报告
装置学生姓名
单件零件名称钢珠孔生产批量
材料Q235毛坯种类板材毛坯尺寸每毛坯可制作件数1每台件数1备注单件Ф40×69
工序机床量具序号刀具工时（min）工序内容工序简图名称夹具附具
1孔的确定孔的位置高度轨1定位
Ф5钻头2钻孔V形块高度轨12在Ф31上钻4个直径为Ф5的孔的摇臂钻
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
总2页第1页编号:
专业班级光轴轴向工程管理报告件/年产品名称生产纲领快速锁紧学生姓名
装置
件/月零件名称锁紧套生产批量一、单件生产
1、生产过程组织:
（1）生产过程的空间组织:
采用工艺原则，在零件加工中，将各个车间合理的利用起来，指定小组成员在不同车间完成指定的零件加工。
（2）生产过程的时间组织:
采用平行顺序移动方式。
首先组织不同的人加工不同的零件，先完成的零件送到装配车间，将能装配的部分先进行装配。
最后将全部零件
加工完成以后进行总体装配。
2、人力资源配置:
（1）方案设计:
以田德石为组长，全体成员合理分工，方案设计由王玮珠、周浩、孙浩浩、周晋田四人完成;
（2）零件加工合作完成;
（3）报告由成员合作完成;
3、生产进度计划与控制
（1）进度控制
（A）通过负责人每日汇报制度，确保日生产计划顺利完成。
对由于客观原因未完成的任务，提出补救措施。
（B）在计划实施过程中，对于可预知的、可能导致生产计划无法按期完成的负责人，应提前向组长提出，由组长安排其他人员来完成。
（C）合理安排零件的顺序，并根据实际情况实时进行动态调整。
4、质量管理
（1）总体上采用“相互检测，由指导老师最终审查”的原则来保证质量。
（2）在设计阶段，分析零件的使用要求，设计合理的结构形状和公差要求，确保其使用性能。
（3）在加工阶段，根据零件图提出的精度要求，合理设计加工工艺。
（4）在检测阶段，若加工精度达不到要求，则分析其原因，提出改进措施，重新加工。
（5）在装配阶段，对每个零件进行加工精度复查，确保装配精度。
5、现场管理
（1）优化工艺路线和工艺布局，提高工艺水平，严格按工艺要求组织生产，使生产处于受控状态，保证产品质量。
（2）不定时检查机床操作的规范性，以确保操作人员的安全以及零件的精度。
（3）不定时检查“相互检测”是否正常进行，确保零件的精度。
（4）每天离开工厂的时候检查材料，工具是否遗失，并打扫卫生确保现场环境整洁。
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