毕业设计论文液压台虎钳设计
液压台虎钳设计摘 要液压台虎钳是对现有螺纹传动台虎钳的改进，主要用于大批量生产，他能实现快速夹紧与快速松开，并且能保证夹紧力大小。这样就可以避免过去夹紧一个较薄的零件时，因夹紧力没办法确定调试的时间，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。为了实现快速夹紧与快速松开，将传统的螺纹传动改为液压传动，活动钳身的固定通过刹车手柄带动刚带刹车块，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，而夹紧力有弹簧来保证，我们可以通过调整弹簧的张紧程度来保证夹紧力的大小。液压台虎钳与传统台虎钳相比有不足之处：一是咋成本上要比传统的螺纹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）只能固定钳身方向，给操作者带来不便这写不足之处还需改进，以后要超这个方向努力。关键词：液压传动；螺纹传动；夹紧力。前 言 随着工业生产节奏的加快，传统的螺纹台虎钳已跟不上工业生产的需求，对比螺纹传动的局限性，液压传动具有结构紧凑|、惯性小、反应快，工作平稳等特点，因此以液压为传动的台虎钳更适用当前工业生产的需要，在市场上需求量极大。首先，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，不能过大过小。但传统的螺纹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液压台虎钳。其次，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。而新设计的钳工用液压台虎钳，可以实现快速夹紧与松开，同时液压系统的动力源为手动，使用极为方便。与传统螺纹台虎钳相比液压台虎钳具有种种优越性，为体现这一优越性，在此设计一套液压台虎钳。一、设计构思1. 需获得何种功能：工件的装夹工件的快速加紧与放松快速。2. 功能需要何种运动：往复直线运动。3. 运动需何种机构：4. 能获得往复只想运动的机构有螺纹传动机构、曲柄滑块机构、液压传动、气压传动。5. 机构需何种性能：1) 循环周期5秒；2) 运动精度一般；3) 工作效率高；4) 可靠性使用寿命5000小时。二、 方案设计1. 工作机构方案罗列：1) 执行机构 驱动机构（采用何种驱动机构）夹持行程（150mm）。2) 钳口宽度（150mm）夹块材料：考虑到夹块与工件接触频繁容易磨损，所以采用45号锻钢合金钢或不锈钢。3) 钳身材料：考虑到经济性和工艺性钳身材料采用Q235号钢材。2. 工作机构性能分析：1) 螺旋传动机构 螺旋传动机构具有增力特性，古故传动力大，且结构简单、传动平稳、传递运动准确、易于实现自锁。但螺旋机构传动效率低，不宜长期连续运动；同时考虑到整体结构的简单和紧凑，电动机与螺旋机构一同安装在工作台上，如此安全性低。2) 曲柄滑块机构结构简单、容易制造、能传递较大载荷。但不适合高速运动和运动规律要求较高的场合；同时考虑到整体结构简单和紧凑，电动机与曲柄滑块机构一同安装在工作台上，安全性低。3) 气压传动机构气动动作迅速、反应快、结构简单、空气具有科压缩性，气动系统能够实现过载自动保护。同时空气具有可压缩性，气缸的动作速度容易受负载变化影响气动不容易密封噪声大。4) 液压传动机构传动平稳、能传递较大载荷、结构紧凑、操作简单、易于实现过载保护使用寿命较长。且液压元件实现了标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。但传动比不准确、效率低、故障维修困难。3. 工作机构性能比较：螺旋传动机构曲柄滑块机构气压传动机构液压传动机构价 格低低高高可靠性高低低高安全性低低高高效 率低低低高夹紧力大大小大比较以上几种传动形式，液压传动具有更多优点，具体表现在一下各个方面：1） 在输出效率相同的情况下，其结构及紧凑、体积小、重量轻、承载能力强。2） 液压系统有卸荷、减压、保压（自锁）等装置和回路很容易控制。3） 惯性力小、动作灵敏，气动、制动速度快，传动平稳，科实现快速而无冲击的换向。4） 动力的传递和储存都很方便，边于用管道传递压力油，所以液压元件机构和装置易于布置，且各元件的安装自由度很大，可随意放置在适当位置，并且能实现远距离操纵。5） 自动防止过载，可避免事故的发生。6） 液压元件自动润滑，寿命长7） 液压系统中的泵阀等元件均已实现标准化、系列化。设计过程只做计算选取简化设计工作量，缩短了制造周期，提高了生产率，因而成本更经济、合理。当然液压传递也有一些突出的缺点：如泄露、油管产生的一些弹性变形易影响传动精度，另外还有油管的粘温性、节流现象等，此外精密元件的加工精度高，因而制造成本高，但相比而言，这写问题都可以在其允许的范围得以解决。 三、台虎钳的工作原理液压台虎钳的工作原理就是将传统的螺纹夹紧换成液压系统，利用液压系统的系统压力可调节，通过计算可以调出钳口的夹紧力大小，这杨就不会出来夹紧力过大或者过小。过小夹不稳工件，使工件达不到精度要求；过大对工件易产生损害。图3.1钳工台虎钳示意图1调整螺母，2弹簧，3活动钳身固定杆，4液压油管联接螺母，5活动钳口，6柱塞缸，7柱塞泵，8底座，9固定钳口，10刹车手柄，11刹车，12带型刹车模块，13挡圈螺母，15液压油管，16油泵手柄，17钳口，等组成其工作原理具体为： 台虎钳的夹紧力是靠弹簧来保证的，液压系统在此的功能只是让活动钳口克服弹簧的张力向左移动一点距离，其工作步骤如下：(一) 通过调整螺母1，调整好弹簧在图示位置的张力，使张力等于要加工零件夹(二) 紧力。(三) 压油泵手柄16，通过油管15个柱塞缸6注入液压油，通过柱塞缸6推动钳活动钳口向左移动。并且将油泵手柄16卡入（图示位置，在16的下方方块）方块中。(四) 用手推动活动钳身向左移动，并且给工作一个初始的夹紧力（预紧力），然后可用手扳动手柄10，通过带型刹车摩擦块死死的抱死活动钳身固定杆，使他不能再动。(五) 完成以上工作后，就放开油泵手柄16，释放液压系统的压力，让弹簧的张力来实现工作，从而可以实现快速松开。(六) 加工完以后，只需松开手柄10，然后用手拖开活动钳身就可以实现快速松开。四、液压台虎钳总体方案设计本设计中，充分考虑到台虎钳的功能和需求和液压的配合需求，在具体实现的过程中，以系统的可靠性与易用为准则，尽量把液压台虎钳设计成为一个功能齐全、可靠性高切易于使用的产品。1、 液压台虎钳的几中设计方案及工作原理：由于液压台虎钳是以传统螺纹台虎钳为基础进行改进，有下面两种设计方案，A与B方案都能实现快速夹紧与松开图4.1 设计方案A1活动钳身，2小活动钳口，3液压泵手柄，4弹簧，5柱塞泵，6刹车手柄，7挡快，8柱塞缸图4.1液压台虎钳设计方案A此种设计方案的工作原理是：先压下液压泵手柄3给柱塞缸8注入液压油使小活动钳口向右移动，然后放入工件再用手推活动钳身1，给工件一个预紧力，之后就用手往下压刹车手柄6使活动钳身迅速固定不动，再后就是放松液压泵手柄3，使液压系统压力位零，此时再释放弹簧张力，通过弹簧张力来对工件进行夹紧，实现快速夹紧。只要把刹车手柄6网往上拉，就可以拖活动钳口，从而实现快速松开。图4.2 设计方案B1调整螺母，2弹簧，3液压泵手柄，4柱塞泵，5柱塞缸，6活动钳口，7固定钳身，8刹车手柄图4.2液压台虎钳设计方案B此种设计方案的工作原理是：先压下液压泵手柄3给柱塞缸5注入液压油使活动钳口向左移动活动，然后放入工件再用手推活动钳身，给工件一个预紧力，之后就用手往下压刹车手柄8使活动钳身迅速固定不动，再后就是放松液压泵手柄3，使液压系统压力位零，此时再释放弹簧张力，通过弹簧张力来对工件进行夹紧，实现快速夹紧。只要把刹车手柄8网往上拉，就可以拖活动钳口，从而实现快速松开。2设计方案的选定1） A中设计方案，虽说设计与加工比B中方案要简单，也可以实现快进与快退，但在加工（如锉削、凿削、锯削）时，主受力方向为弹簧的那个方向，因为弹簧虽说可以保证夹紧，但在受到冲击力时会因为力的突然增大而使工件松动，这对工件（如表面质量、精度要求）也会造成一定的影响，如果冲击力是朝活动钳身这边，因力的突然增加会使得摩擦块产生摩擦力无法抱死活动钳身，这样会使以前的夹紧没效，会使以前的定位无效。2） B种设计方案，虽说设计与加工比A种设计方案稍要复杂，但解决了A种设计方案加工时的主要缺点，因为受冲击力的方向是在固定钳身这边，所以，在允许范围内，不管受多大的冲击力，都不会使工件长生松动；同时可以快进与快退。比较这两种设计方案，两种方案都能实现快速夹紧与快速松开，A种方案只能用于加工时没有冲击的场合，但台虎钳作为钳工的一种必不可少的工具，是不可能在加工时不遇到冲击力的，反而是经常会遇到这中情况，所以比较而言A种方案并不合适；而B种方案只要保证受力方向朝固定钳口方向，则可以在受到冲击力作用的同时保证加工工件不会松动。由此可见方案B比方案A要优越，搜所以选择设计方案B。五、液压台虎钳各部分的设计1、液压缸内径与活塞杆直径的确定行程150mm缸径根据夹紧力的要求来求：设定所需夹紧力伟2000kg查机械工程师电子手册选液压缸的公称压力位16MPa根据活塞受力平衡方程：AP=F整理后得活塞有效面积：A=F/P根据上式推出缸筒内径：将A=（/4）D²带入上式得：D=(4F/p)²=（4×20000/3.14×16×10 6）39.9查阅电子手册国家标准系列取D=40mm。活塞材料选用45号钢缸筒选用Q235，活塞杆直径的确定：根据活塞杆的受力情况为受压，P=16MPa，查得活塞杆的直径d=0.7D（P7.0MPa，d=28mm活塞杆强度根据公式d4F/进行强度校核查阅电子手册克制材料45号钢的抗性强度极限340MPa；d (4×20000)/(3.14×340×106)d8.66mm所以所求活塞杆强度足够。缸筒壁厚德确定 PyDPy为实验压力，当缸的额定压力Pn16MPa时，取Py=1.5Pn，即Py=24MPa。缸筒材料的许用力；= h/n; h为材料抗拉强度，查阅电子手册h600MPa，n为安全系数，一般取n=5.=（600×106）/5=120MPa24×106×40×10(-3)/(2×120×106)4mm当D/10时，按厚壁筒来进行校核 D/2(+0.4Py)/ (1.3 Py)-1 20×10(-3) ×(129.6×106)/(88.8×106)14mm所以所求壁厚强度足够。液压缸行程的确定，设定所需液压缸行程为150mm。液压缸外径D1便可以根据公式D1=D+2求出D1=48mm查阅电子手册国标系列圆整取D1=57mm。液压缸其他部位尺寸的确定：活塞宽度B=（0.6R1.0）D（取B=0.8D），B=32mm活塞杆长度的确定：活塞杆两端均采用螺纹联接方式，经查阅电子手册两端螺纹长度取28mm，活塞内径为40mm、活塞杆直径为28mm的螺纹联接部分采用M20
