1 薄壁套筒的结构设计和计算

1. 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。
2. 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≥0.8bPD/[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。
3. 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rL₀=(0.03～0.05)D式中D——定位直径
4. 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
5. 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=2.1×10⁵N/mm²)
   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：
   T₁+T₂+g≤D≤D_max
   式中T₁——套筒直径的公差
   T₂——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
6. 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
   M₀=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=10⁵·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=5×10⁵·m·m^½·g·D² (N·mm)
   校验当Mo<M时，薄壁套筒满足设计需要。



图4表4(mm)LD/8<L≤D/4D/8<L≤D/2D/2<L≤Dd₀1.2D^½1.5D^½1.8D^½
7. 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d₀>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)d₀。

2 选料及制造中的技术要求