便携式液压工具液压剪钳的设计.docx

目录第一章 绪论 31.1 课题研究目的意义及国内外发展状况 31.2 课题研究的主要内容 41.2.1 主要内容 41.2.2 技术要求 41.3 具体要求 4第二章 工作装置主要参数及结构尺寸的确定 52.1 工作压力的确定 52.1.1 剪切铜排时的剪切力 P 52.1.2 压接力的确定 6第三章总体方案设计 83.1 性能指标 83.2 基本组成 83.3液压部分的设计 83.4 机械部分设计 93.4.1 刀架的设计 93.4.2 手压泵、缸盖的设计 103.5设备整体方案的实现 11第四章液压缸的设计 124.1工作行程及压力确定 124.2大液压缸的设计 124.3液压缸内径 D 的计算 124.4液压缸活塞杆 d 的确定 134.5液压缸壁厚的计算 134.6 缸体外径尺寸的计算 144.7 缸盖厚度的计算 144.8 最小导向长度的确定 144.9活塞宽度 B 的确定 144.10 缸体长度的确定 154.11 端盖连接螺钉直径 d1 的校核 15第五章 手动泵的设计 165.1小液压缸尺寸的确定 165.2手动泵的手柄的设计 175.3 小活塞的设计 175.3小液压缸的壁厚的设计 185.4小液压缸外径尺寸的计算 195.5 最小导向长度的确定 195.7缸体长度的确定 19第六章 重要零件校核及尺寸计算 206.1销钉 206.1.1 销钉的剪切强度校核 206.1.2 销钉的挤压强度校核 216.2刀架身的强度校核及尺寸计算 226.3刀架与液压缸螺纹连接的校核 246.3.1 强度校核 246.3.2 螺纹选择 246.4密封圈选择 26第七章 结论 27致谢 28参考文献 29第一章 绪论1.1 课题研究目的意义及国内外发展状况随着现代化工程设施和装备的涌现，各行各业的用电量迅增，高低压电器、变压 器制造行业的迅速发展，对铜铝母线需求越来越大，加工种类越来越多，在实际工作 现场受各种工具的限制，更难以保证母线的加工质量。

尤其是众多的高层建筑和大型 厂房车间的出现，作为输电导线的电缆在各个建筑中不可或缺，多次的母线压接剪断 问题给现场安装施工带来了诸多不便便携式多功能液压应运而生传统的母线剪断在施工现场中常常采用手锯、剪钳 等工具，安全性，可靠性，工艺等方面都得不到保障图 1.1 和图 1.2 分别为常见的 压接钳和剪线钳，功能单一，应用范围小，是传统工具的弊端与传统的工具相比， 便携式多功能液压工具体现了极大的优越性此液压工具完全能够满足施工现场中母 线剪断、压接等需求，具有便携、多功能、安全可靠、操作维护简单等特性1.2 课题研究的主要内容1.2.1 主要内容此课题的主要内容是设计一部可以实现两种功能的便携式液压工具，要求设计的 液压工具可以剪断一定厚度的铜母线，并且可以压接一定规格的铜导线要求体现出 便携性计算出主要的设计参数，合理选择各个构件，并对其关键部件作刚度、强度 分析，使其满足工作需求1.2.2 技术要求1. 结构设计合理，简单实用2. 便携式液压工具要实现多功能3•能够剪断120 X 10mm铜母线，剪断时间50s4.能够压接16-400mm2铜导线1.3 具体要求1. 设计要有创新性，结构设计合理。

2. 图纸要详细，要符合制图标准3. 提出一种设计方案，进行方案论证4. 完成液压工具的结构设计，各部位受力情况计算，合理选择标准件第二章 工作装置主要参数及结构尺寸的确定便携式多功能液压工具主要由液压部分和机械部分两部分组成液压部分主要有 工作刚和手动泵组成，机械部分有刀片、上刀架、下刀架、手柄以及一些撑版组成 每部分的具体选择如下：2.1 工作压力的确定对于此课题来说，确定工作压力（剪切力、压接力）是设计整个系统的基础和关 键，只有先确定工作压力，才能做后续设计所以要先确定工具加工时候的剪切力和 压接力且要满足一下设计要求1. 可以剪断120x10 —下的铜排，简短时间为50s2. 可以压接16-400mm2规格的铜线2.1.1 剪切铜排时的剪切力 P确定剪切力的时候参考剪切机部分，因为剪切机剪切的是钢板，此工具需要剪切 的是120X 10mm的铜母线，只是此工具要剪切的工件跟钢板相比厚度大，材料参数 不同但两者的形状相似，剪切原理相同根据搜集的资料，计算剪切力时可按下式 计算P = 0.6 5ch2b tan atan a0.6 52.1)式中Z—系数，实验研究表明，此系数与被剪掉部分的铜排宽度d、工件材料延伸率 8以及刀片倾斜角a等因素有关，即2.2)其变化规律如图2.1所示，系数Z的最大值为0.95，经查曲线取Z=0.95.图 2.1 系数 Z 函数图Y 刀片相对间隙，即为刀片侧间隙△与钢板厚度h的比值，Y = — (2.3)h在hW5mm时，取A =0.07mm,当h=10〜20mm时，取△ =0.5mm，带入上式，算 得 Y=0.05X—— 经验系数，取 X=10.b—— 铜排宽度， b=120mm。

h—— 铜排厚度， h=10mma 刀片倾斜角度，取a =10°b、6 被剪切工件的强度极限和延展率经查机械手册纯铜板强度极限和延b展率分别为196MPa和32%将上述数值带入公式算的P=21.46t，考虑刀刃变顿时，剪切力会增大，由参考资料建议，将算的的剪切力加大 15〜20%取加大 16%，加大后的剪切力为P=25t2.1.2 压接力的确定根据相关规格的导线端子插入导线端头之后，压接钳模具直接作用在导线端子外表面，在压紧力作用下推挤模具使导线端子内表面与导线端头外表面产生塑性变形(永久变形)，而形成坚固联接假定挤压应力在挤压计算面积上是均匀分布的，故作用在模具上的挤压力2.4)F=omA'式中om —材料的平均变形抗力（MPa）,通常取材料的抗强度A'—挤压面的计算面积，为了简化 计算，通常是指挤压 面在垂直于挤压 力作用线平面上的投影面积为了保证导线端子与接触导线能被压紧并具有良好的导电性能，所以作用在模具 上的挤压力必须克服材料的变形抗力在实际计算作用在模具上的挤压力乘以系数 K （一般取K=l.l）,则液压导线压接钳活的推出力（工作压力）F2=KomA （2.5）规格为300mm2，该模具作用挤压面积A ' = 22x6 = 132mm 经查《实用机械工程材料手册》，作用导线及导线端子用的工业纯铜 T2、T3 的 硬态抗拉强度oO = 395MPa根据公式1一5,其液压系统作用在活塞上的输出力F2= KomA= 1.1x395x132 =57.4 KN-5.8 t （2.6）第三章总体方案设计3.1 性能指标便携式多功能液压工具设计结构简单，多功能模块组合化，工作效率高，方便携 带，操作简单灵活，适用于各种建筑施工现场，针对母线加工给电力安装方面施工提 供了方便快捷的实用工具。

与现有的小型液压工具相比较，本工具可以实现剪切、压 接两种功能，操作简单方便维护具体的性能指标包括：剪切铜排参数：最大宽度 120m m,最大厚度10mm；压接范围，16-400mm?铜导线3.2 基本组成本次设计的便携式多功能液压工具，主要由手动泵，液压缸，刀架，剪切刀片和 压接模具组成通过不同的组合，能够实现剪切，压接功能具体组合示意图如 3.1 所示图 3.1 便携式液压工具组合示意图3.3 液压部分的设计本次设计的便携式多功能液压工具是以液压为动力，液压工作原理图如图 3.2 大活塞缸3和大活塞2 组成大液压缸手柄6、小液压缸4、小活塞11、单向阀4 和 8，组成手压泵，如提起手柄小活塞向上移动，小活塞下端油腔溶剂增大，形成真空 这时单向阀 8 打开，从油箱吸油；用力压下手柄，小活塞向下移动，小活塞下腔压力 升高，单向阀 8 关闭，单向阀 4 打开，油液进入大液压缸，形成工作压力\图 3.2 液压工具原理图1——工作装置（可连接道具和压模）；2——大活塞；3——大活塞缸；4——压油阀；5——小活塞缸；6——手柄；7——曲柄滑块；8——吸油阀；9——油箱；10——可 调式安全阀；11——小活塞3.4 机械部分设计3.4.1 刀架的设计便携式液压工具的刀架要考虑到更换工具头，要设计成方便拆装，刀架由刀架身 和底盘两部分组成，用销钉连接，并且刀架内设计滑道，保证工作过程的稳定性，因 为刀架内有滑到考虑到手里均匀，用两个销钉将其连接，销钉分别位于滑到两侧。

结 构如图所示图 3.3 刀架装配图3.4.2 手压泵、缸盖的设计此次题目是便携式液压工具，考虑到工具整体的便携性和所占用空间，手压泵和 缸盖设计为一体式，具体结构如图 3.4 所示图 3.4 手动泵三视图3.5 设备整体方案的实现液压缸和刀架用螺纹连接连接，刀架身和刀架座用销钉连接，拆卸方便，当液 压工具工作完毕后，打开回油阀，由弹簧弹力将液压缸内油液压回油箱具体结构如 下所示图 3.5 便携液压工具装配图第四章液压缸的设计4.1 工作行程及压力确定最大行程以剪切时为准，斜刀片的刀片形成，除了工件厚度，还要考虑由于刀片 倾斜引起的行程增加量H'H/可按工件最大宽度Bmax来计算，即H ' = b tan a Mm (4.1)max将 b=120mm, a =10带入得H' =0.88所以H = b + H' =10.88圆整后为 H=12mm计算工作压力的时，在确定工作压力时考虑如下因素1. 液压缸工作压力 F=PA2. 小油缸工作压力F =PA‘3. 要求规定时间内剪断，所以泵的每次出油量要足够在规定时间内剪断铜排 考虑上述因素后，经反复演算，取压力 P=32Mp 为宜4.2 大液压缸的设计液压缸的设计和计算是在对整个液压系统进行工况分析，计算了最大负载力，先 定了工作压力的基础上进行的。

因此，首先要根据使用要求确定结构类型，在按照负 载情况，运动要求决定液压缸的主要结构尺寸，最后进行结构设计经上述计算得外负载F=25t,工作压力P=32Mp4.3液压缸内径 D 的计算根据已知条件，工作最大外负载F=25t,工作压力P=32MPa可得液压缸内径D和活塞杆直径 d 的确定：已知：F=25t, P=32MPa,D = ^ =兀P 、兀 X32x106= 99.8 mm4.2)4.3)d = 0.7D = 0.7 x 99.8mm = 69.86mm根据国家标准取 D=100mm, d=70mm4.4液压缸活塞杆 d 的确定工作压力P=32MPa>7MPa，所以d=0.7D=70mm查机械手册知45钢的屈服极 限强度d =355MPa按强度条件校核：,i4F “ [4x250000 “ “ ―八d > x 10-3 = x 10-3 = 42.36x 10-3 (4.4)兀[8 ] 存 x (3552)所以符合要求4.5 液压缸壁厚的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。