3.3 自动花炮机固定机构设计及校核
3.3.1 自动花炮机固定机构自由度分析
如图3-11所示，花炮在插引过程中，花炮径向挡板可以约束其轴向运动和运动平面内的翻转，花炮径向压块可以运用自身的重力，使炮筒不发生径向窜动，运动平面可以防止炮筒沿法向平面翻转，同时，送料时炮筒之间有预紧力，产生的摩擦力可以防止炮筒沿自身轴线旋转，因此，炮筒只有一个自由度，就是沿送料的方向运动。
图3-11 自动花炮机固定机构
1—螺母；2—导向定位杆；3—花炮轴向挡板；4—花炮筒；5—花炮径向压块；6—花炮径向压块支撑板
3.3.2 自动花炮机工作时固定机构
如图3-12所示，当插刀向下插引时，需要将花炮筒固定后才打孔，保证
图3-12 自动花炮机工作时固定机构
1—螺纹锁紧套；2—弹簧挡板；3—插引固定套；4—弹簧；5—支架；6—压板曲轴；7—压板；8—固定滑块；9—支架螺母
其工作稳定性和工作有效性，所以将固定装置设计成该结构。其工作原理大致为：当插刀向下运动时，因为支架是连在冲压装置的插引套上，所以插引固定套3和插刀一起工作。压板距离炮筒的位置很近，所以只要一向下运动便很快压在炮筒上。随着运动的继续向下，滑块8和插引固定套3相对运动，同时弹簧施加压力给滑块，并最终加载到压板7上，保证花炮筒能被压板7压紧。
根据设计要求，加载在压板7上的最大压力不能超过180N，否则会将炮筒压变形。
查《机械设计手册》，选择圆柱螺旋压缩弹簧，材料直径为2.5mm，弹簧中径为12mm，节距为4.08mm，单圈弹簧的刚度为140N/mm。
所以现在来校核弹簧加载到压板上的压力是否超过180N。
弹簧的原长为L=100mm，压缩量最大时为L0=30mm。
根据公式
（3-18）
式中 n——弹簧圈数；
L——弹簧原长；
p——弹簧节距。
根据已知参数，计算出n=24.5≈25，所以根据最大变形量可以计算出每一圈的变形量。
Δs=L0/n （3-19）
式中 Δs——弹簧每一圈的变形量；
L0——弹簧最大变形量。
可以计算出Δs=1.2mm
根据胡克定律
F=kΔs （3-20）
式中 k——单圈弹簧刚度；
F——压力。
所以可以算出F=168N
根据上面所计算出来的结果，满足设计条件。