液压台虎钳设计及主要零件加工工艺设计.doc
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1、分 类 号 密 级 宁波大红鹰学院毕业设计(论文)液压台虎钳设计及主要零件加工工艺设计 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日诚 信 承 诺我谨在此承诺:本人所写的毕业论文液压台虎钳设计及主要零件加工工艺设计均由本人独立完成,没有抄袭行为,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,若有不实,后果由本人承担。 承诺人(签名): 年 月 日摘 要为了实现快速夹紧与快速松开,将传统的螺纹改成液压传动,活动钳身的固定通过刹车手柄来带动钢带刹车块通过摩擦力来抱死活动钳身,从而实现活动钳身的快速移动,而夹紧力则由夹紧弹簧来保证.我们可以通过调整弹簧的张紧程度来保证夹紧力的大小。液压台虎钳与传统
2、的螺纹台虎钳相比是有不足之处的。一是在成本上要比传统的台虎钳要贵,而且相对来说,制造复杂,操作也复杂一些;二是液压台虎钳的受力方向受到限制,较大的力(如冲击力)只能朝固定钳身方向,给操作者带来不便。这些不足之处是还需改进的,以后要朝这个方向努力。关键词:台虎钳,液压传动,夹紧力IIIAbstractIn order to make clamping and unclamping fast, make the traditional whorl into hydraulic transmission, the fixation of the activity pincers depend on
3、embracing activity pincers body firmly through frictional force comes by the brake handle driving steel band brake lump. That realizes the fast movement of the activity pincers body, while clamped strength guaranteed by clamping the spring. We can guarantee to clamp the intensity of strength by adju
4、sting the tight intensity of the spring.Compared with traditional whorl bench vice, the hydraulic bench vice has weak point. The first is more expensive than the traditional bench vice on the cost, and it is a little more complicated in manufacture and operation. The second, the strength direction o
5、f hydraulic bench vice is limited, greater strength (such as shock power ) can only be in the body direction of the fixed pincers , bring inconvenience to operator. These weak points are still should be improved, and diligent is needed in this direction later.Key Words: bench vice, Hydraulic transmi
6、ssion, Clamp strength目 录摘 要IAbstractIIKey Words: bench vice, Hydraulic transmission, Clamp strengthII目 录III第1章 绪论6第2章 本课题研究任务8第3章 总体方案的设计8第4章 液压台虎钳各部分的设计94.1 台虎钳液压系统的工况分析94.1.1液压缸设计计算94.1.2 负载分析94.1.3液压缸工作压力设定104.1.4确定系统工作压力114.1.5确定液压缸的尺寸114.1.6液压缸缸盖设计134.2 液压虎钳主要结构件的设计134.2.1 底座134.2.2 活动板144.2.3
7、导杆15第5章 液压系统原理图的设计155.1 制定系统方案155.2拟定液压系统图16第6章 液压台虎钳的主要零件的加工工艺177.1.零件图的分析(选择底座作为加工零件)177.1.1零件图的正确性及完整性分析177.1.2零件结构及结构工艺性分析177.1.3零件精度及技术要求分析187.2.数控设备选择187.2.1根据零件的结构及形状特点,选择机床的类型187.2.2根据零件的外形及尺寸特点,选择机床的规格187.2.3根据零件的加工精度及表面质量要求,选择机床的精度等级187.3.定位基准及装夹方式的确定197.3.1选择定位基准197.3.2确定工件的装夹方式207.4.选择对刀
8、方式及对刀点207.4.1正确选择对刀方式207.4.2选择合理的对刀点及换刀点217.5.制定合理的加工方案217.5.1合理划分数控加工工序217.5.2确定各工序的工步顺序、进给路线,绘制走刀路线图227.5.3选择各工序刀具,填写刀具卡片237.6.确定数控加工余量,工序尺寸及公差237.6.1合理确定数控加工余量237.7.确定数控加工切削用量237.7.1确定背吃刀量237.7.2确定切削速度、主轴转速、进给量及进给速度237.8.编制数控加工程序并进行校验247.8.1编制数控加工程序277.8.2数控加工程序进给仿真校验33第7章 液压台虎钳的使用说明书34总 结35参考文献3
9、6致 谢38 第1章 绪论机械加工中,台虎钳是较为常见的装夹工具,它分机用和手用两种,都是利用两钳口作定位基准,靠丝扛、螺母传送机械力的原理进行工作的。台虎钳结构简单,装夹迅速。加工时省时省力,提高了加工效率、加工精度、产品质量。普通台虎钳的主要功能是夹紧工件,以使加工方便、快捷。本论文利用普通台虎钳的特性,对其使用功能进行了拓展,如充当划线平台、绕制弹簧、校正小钢材等,使台虎钳的功能更加全面化。根据使用条件的不同,加工环境的不同,人们还会对台虎钳进行进一步的改进创新和功能的拓展,会有越来越多不同的结构使台虎钳的使用功能多样化、全面化。台虎钳是机械加工和钳工装配或维修所必备的辅助工具。主要由活
10、动钳口、固定钳口、丝杆和底座 4部分组成。丝杆起松紧作用。转式台虎钳的钳体可在水平方向作360旋转,并能在钳工操作所需位置固定。有些转式台虎钳还可在垂直或水平方向作任意旋转。一般情况下,台虎钳都带有便于锤打用的砧板。其规格用钳口宽度来表示,常用规格有100mm,125mm,150mm等。使用注意事项:(1)夹紧工件时要松紧适当,不得借助其他工具加力。(2)强力作业时,应尽量使力朝向固定钳身。(3)不许在滑动钳身和光滑平面上敲击作业。(4)对丝杠、螺母等活动表面应经常清洗、润滑,以防生锈。 图1 各式各样的台虎钳下面介绍另外一种台虎钳:图2平面油压虎钳油压虎钳 平面油压虎钳采用油压结构,能轻易的
11、锁紧工件。虎钳滑动面及底面,经过精密研磨,平行度精准,虎钳本体使用球墨铸铁FCD60制造,抗张力强,耐磨性高,不易变形。虎钳滑动面热处理HRC45以上,保持长久耐磨及精度。最适合于普通铣床,CNC数控铣床,机械加工,模具制造业使用。液压台虎钳是对现有螺纹传动台虎钳的改进,主要用于成批生产。它能实现快速夹紧与快速松开,且能保证夹紧力大小。这样就可以避免过去要夹紧一个较薄的零件时,因夹紧力没有办法确定调式的时间,同时因能实现快速夹紧与快速松开,从而大大的提高生产效率。钳工用液压台虎钳,是现在市场所没有的。一、根据现在生产核技术越来越高,生产精度越高,同时也是生产越来越精巧,夹紧力也要求越来越准确,
12、不能过大过小。但传统的台虎钳所产生的夹紧力是根据师傅的经理来保证的,因此极有可能会产生以上的不足而使废品率提高,根据生产的需要,特此设计一套适合加工的钳工用液压台虎钳。二、传统的台虎钳工作效率比较低,传统台虎钳是螺纹传动,无法实现快速夹紧与松开,使得生产效率比较低。现有的液压台虎钳基本上用在车床上,能实现快速夹紧与松开,但是要配有一个机动的动力源,如果用在钳工上就成本太高,所以不适用。新设计的钳工用液压台虎钳,不但可以实现快速夹紧与松开的同时,液压系统的动力源为手动,这样相对于机床用的台虎钳来说成本比较低,只比传统台虎钳的成本高不了多少。第2章 本课题研究任务1、原始数据:传统的虎钳工作效率比
13、较低,为此需要设计一种能快速夹紧与松开的液压虎钳。设计原始数据如下:(1)台虎钳夹紧力:4000N(2)工件夹持范围:100 mm(3)缸体行程大于25mm。2、毕业设计(论文)的工作内容: (1)台虎钳总体方案设计、并进行相关计算,绘制装配图、零件图及液压系统图;(2)根据液压虎钳主要零件图进行零件图分析,然后进行工艺分析,绘制毛坯图;(3)拟定工艺路线、并编制机械加工工艺过程卡,确定全部工序内容并填写机械加工工序卡,数控加工需手工或自动编制数控加工程序; 第3章 总体方案的设计本设计中,充分考虑到台虎钳的功能需求和与液压系统的配合需求,在具体实现的过程中,以系统的可靠性与易用为准则,尽量把
14、钳工用液压台虎钳设计成为一个功能齐全、可靠性高且易于使用的产品。根据台虎钳的结构形式,本方案尽量考虑在原先原有的基础上进行功能拓展,加入液压缸驱动的形式。 液压台虎钳的3D主体模型 液压台虎钳的主体模型二维图本方案特点:液压缸直接驱动液压台虎钳一端开口,直接施加作用力。无需中间环节过渡,能量效率利用率都比较高。中间部位通过两根导杆滑动,摩擦阻力小,运行准确,方便使用和操作。缺点就是体积比较大一些,主要是油缸所占的体积,还有成本比老式的虎钳成本增加了不少,因为增加了液压系统。第4章 液压台虎钳各部分的设计4.1 台虎钳液压系统的工况分析设计要求滑台实现“快进工进快退停止”的工作循环。台虎钳压紧力
15、F=4000N,快进、快退V1,V3均为5.5m/min。快进行程长度L1=60mm,工进行程长度L2=40mm,往复运动的加速减速时间不超过0.157s,动力滑台采用圆导轨,其静摩擦Fs=0.2,动摩擦Fd=0.1,液压系统中的执行元件使用液压缸。4.1.1液压缸设计计算液压缸主要参数包括,公称压力,活塞杆径,行程,缸体内径等。4.1.2 负载分析(一) 外负载外负载F=4000N(二) 惯性负载液压虎钳工作部件总质量30KG,去t=0.157s。Fm=mvt=18N(三) 阻力负载液压虎钳工作部件对动力滑台轨道的法向力为:Fn=mg=294N静摩擦阻力 Ffs=fsFn=0.2294=58
16、.8N动摩擦阻力 Ffd=fdFn=0.1294=29.4N由此得出液压缸在各工作阶段的负载如表41所示:表41 液压在各大工作阶段的负载F工况 负载组成负载值F启动F=Fnfs58.8加速F=Fnfd+mvt47.4快进F=Fnfd29.4工进F=Fnfd29.4快退F=Fnfd29.4由此可得出液压缸负载图:4.1.3液压缸工作压力设定由于液压台虎钳系统属于小型的液压系统,设定工作负荷为4000N,初步选定工作压力为P2MPa。P1:液压缸工作压力s:屈服极限4.1.4确定系统工作压力表42 各类设备常用的工作压力系统工作压力由设备类型,载荷大小,结构要求和技术水平而定。系统工作压力高,省
17、材料,结构紧凑,重量轻是液压系统的发展方向,并同时要妥善处理泄漏,噪声和可靠性问题,具体选择可参见表取系统长期工作压力为2.5Mpa(取油缸工作压力的1.25倍)则Pmax1.5PN 即Pmax2.5Mpa4.1.5确定液压缸的尺寸(1)初选液压缸工作压力液压缸的推力F是由液压缸的工作压力p和活塞的有效工作面积A来确定的,即 F=A p 式中 F 缸(或活塞)的推力(N); p 进油腔的工作压力(MPa); A 活塞的有效工作面积(m2);由上式可见,当缸的推力一定时,工作压力p取的越高,活塞的有效面积A就越小,缸的结构就紧凑,但液压元件的性能及密封要求要相应提高;工作压力p取的越低,活塞的有
18、效面积A就越大,缸的结构尺寸就越大,要使工作机构得到同样的速度就要求有较大的流量,这样使有关的泵、阀等液压元件的规格相应增大,有可能导致液压系统的庞大。因此,液压缸的工作压力常采用类比法或通过试验确定。设计时,液压缸的工作压力可根据负载大小和设备的类型,选择工作压力:表43 各类液压设备常用的工作压力设备类型机床农业机械或中型工程机械液压机、重型机械、起重运输机组合机床龙门刨床拉床工作压力p/(Mpa)3-52-88-1010-1620-32表44 液压缸推力与工作压力之间的关系液压缸力F/KN551010202030305050工作压力p/MPa0.811.522.53344557由于本液压
19、系统设备属于小型系统,体积小,结构紧凑,采用低压液压系统时,液压缸的尺寸小、体积小,而且成本较低。综合考虑各种因素,再参考表43、表44本系统选用中低压系统,选取工作压力为P=2.5MPa。鉴于要求动力滑台快进快退速度相等,液压缸可选用但活塞杆式,并在快进快退时做差动连接,在此情况下,通常液压缸无杆腔的工作面积A1是有杆工作面积A2的两倍,即速比,A1/A2=2。(2)计算出液压缸的内径D通过调查可知系统在取工作压力为2MPa。由最大负载按公式F=P A计算液压缸面积. A= 其中: F 缸的最大外负载F=4000N P油缸工作压力P=2MPa A油缸无杆腔的有效面积; 液压缸内径 D= =5
20、0.47mm按GB/T 2438-1993,考虑安全因素结合具体情况,取标准值D=50mm (3)计算活塞杆直径d由于课题没设定工作具体要求。结合具体实际和国家相关标准,选择活塞杆直径d为d=0.707D=35.35mm按国标可圆整为标准直径d=35mm D液压缸缸筒直径 d液压缸活塞杆直径由此可得出液压缸两腔的实际有效面积为A1=D/4=19.63mm A2=d/4=9.62mm4.1.6液压缸缸盖设计液压缸的缸盖可以选用35、45锻钢或ZG35、ZG45铸钢或HT200、HT350铸铁等材料。当缸体本身优势活塞杆的导向套时,缸盖最好选用铸铁。同时,应在导向表面上熔堆黄铜、青铜或其他耐磨材料
21、。也可以在缸盖中压入导向套。 4.2 液压虎钳主要结构件的设计4.2.1 底座底座主要起支撑、固定和连接其他部件的作用,其尺寸影响台虎钳主要技术参数。材料选择HT200,耐磨耐用,加工性能良好。 4.2.2 活动板活动板在其中的作用主要是起连接作用,与底座一起夹紧工件。其参数决定了台 虎钳的技术参数。材料45号,便于加工,机械性能良好。4.2.3 导杆主要为活动板滑行起导向作用,左边右边各一根。 第5章 液压系统原理图的设计5.1 制定系统方案本机动作机构运动机构均采用单活塞杆单作用液压缸直接驱动。从给定的设计参数可知,夹紧工作时所需的力最大,为4000N。为此设置液压缸来保证夹紧工作力。5.
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