板材送进夹钳装置的结构设计论文

西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 I 摘 要 随着科技的进步，在工业领域所应用的自动化程度越来越高。作为机械行业，肩负着国家制造业的兴衰，也是衡量一个国家综合国力的主要标志。目前，在机械加工生产线上多数采用的是电、气、液相结合的一体化模式。板材送进夹钳装置是生产线上的重要环节，是连接主机和工作机的桥梁。因此，成功设计该装置具有十分重要的意义，它可以降低劳动成本，提高工作效率，给公司带来丰厚的效益。 本 论文 对 板材送进夹钳装置的国内外现状 、市场 行情 以及 研究意义做了简单概述， 着重 介绍了 板材送进 夹钳装置的结构 分析 与组成， 以及 其工作原理 和技术特点 ，最后通过理论分析 详细 介绍了 该装置各个零件 的设计过程 ， 包括液压缸的设计，气缸支架的设计，浮动夹钳 支架 的设计 和 支座的设计 。 关键字 ： 板材送进，夹钳 装置 ，结构设计 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 II Abstract With the advancement of technology in the field of industrial automation applications increasingly high. As a mechanical industries, manufacturing or shoulders countries, but also to measure a nations comprehensive strength of the main signs. Currently, mechanical processing production line is the most used electricity, gas, liquid phase is the integration of models. Plate into the production line is an important link tongs, and the bridge connecting the mainframe. Therefore, the successful design of the device is of great significance, it can reduce labour costs, improve work efficiency, and bring huge benefits to companies. In this paper for the plate to the clamp device status and market at home and abroad and the research significance to do a simple overview, introduces the plank to clamp device structure analysis and composition, as well as its working principle and technical characteristics, at last, through theoretical analysis the device was introduced in detail the various parts of the design process, including the design of the hydraulic cylinder, cylinder bracket design, the design of the floating clamp holder and the design of the bearing. KEY WORDS: sheet sent to, clamp device, structure design 目 录 第一章 绪 论 . IV 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 III 1.1 国内外现状 . IV 1.2 液压气动密封工业市场行情 . V 1.3 板材送进夹钳装置项目研究的意义 . VI 第二章夹钳装置概述 . VII 2.1 夹钳装置简介 . VII 2.2 夹钳装置工作原理 . VII 2.3 夹钳装置技术特点 . VIII 2.4 夹钳装置的有关技术参数 . VIII 第三章夹钳装置结构 . IX 3.1 夹钳装置零件结构 . IX 3.1.1 液压缸 . IX 3.1.2 锁紧缸 . XIV 3.1.3 气缸支架 . XIV 3.1.4 浮动夹钳支架 . XVI 3.1.5 传感器 . XVII 3.1.6 支座 . XIX 3.2 夹钳装置的装配 . XXVI 3.2.1 装配的概念 . XXVI 3.2.2 装配的精度 . XXVI 3.2.3 制定装配过程 . XXVII 第四章全文总结 . XXXII 参考文献 . XXXIII 致谢 . XXXIV 毕业设计小结 . XXXV 附录 . 错误 !未定义书签。 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 IV 第一章 绪 论 1.1国内外 现状 国内现状： 在生产能力及市场方 面，国内液压机的产量每年都有很大的增长率，其中 2004 年，国内液压机的销售额 大 约在 1O 亿元人民币， 2005 年达到 13亿，到 2006 年一季度，各液压机生产的全年定单已基本饱和。 2004 年，在销售收入上，国内突破亿元的企业已超过 3 家，如合肥锻压机床有限公司、天津市天锻压力机有限公司、徐州压力机械股份有限公司，其中合肥锻压机床有限公司、天津市天锻压力机有限公司在 2005 年销售收入已突破 2 亿元。国内液压机从产值和销售收入上 和国 外发达国家比较 ， 还不具有优势，但从生产的台数和总吨位上比较 ， 我国的液压机生产产量处于领先地 位。 国产液压机在国内的市场占有率超过 90，出口产品的产值占总产值的比例很少，不到 5，只有少数企业的产品具备出口条件， 虽然我国的液压系统和液压元件大多数是靠国外进口，但也取得了一定的成就。广州机械科学研究院液压研究所开发的广研系列的比例阀，高性能军用液压阀，核电站用的水介质液压阀以及各类液压缸，液压系统都广泛应用于各行各业，比如宝钢 ERW 套管热处理线液压系统。德州液压机具厂（集团公司）下设的宙力液压机具有限公司专业生产的超高压液压泵站，机具，工具油缸等元件处于全国领先地位。宇力液压缸有限公司专业生产系列 装载机，推土机，挖掘机，路面机械等工程液压缸，是我国同行业最大规模之一。新宇工程机械有限公司致力于工程机械及配件，液压件的经营，承接维修业务。 中国液压机行业经过半个世纪的发展，在技术及生产上已经基本成熟，其国内市场占有率是其他机床所不能比拟的。但和 国 际发达国家的专业液压机制造公司如米勒万家顿、舒勒、川崎油工相比，尚有较大的差距。虽然我们的产量很大，但我们的价格却只有它们的 1 4 1 10。要缩小这种差距，参与国际竞争，把液压机打人国际高端市场，不能仅仅依靠价格的优势，必须把产品的技术含量和质量放在第一位，这 才是中国液压机行业的根本目标。 国外现状：随着科学技术的进步， 各国的液压系统取得了快速发展。 德国哈雷液压系统，噪音及振动小、速度快 ,具有过载自动保护，确保机床的精度和动西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 V 力需求 ,可实现行程无级调整，方便调节不同板厚时的冲压行程及补偿模具刃磨质 量，提高效率，无伺服阀，对油品要求不高。液压系统自备高效风冷装置，节约电力消耗，整机日常维护保养简便，定期更换项目少，减轻用户维护成本。 意大利 Atos 公司生产的液压元件和电液系统是液压和电子理想结合的产品，能实现快速，平稳和精确的控制。日本 SUMITOMO 公司生产的 QT 内 啮合齿轮泵具有静音，耐高压、抗磨损、寿命长、应用广泛的特点。此外，美国的 Parker 公司，意大利的 CARCO 公司，日本的 YUKEN 公司都在液压元件和液压传动方面取得了成功。 1.2液压 气动密封工业市场行情 液压 、 气动 、 液力 、 密封 ，是 为各类机械配套的 基础件 产品， 它对提高机械产品 性能 质量 和自动化程度 起着重要的作用，是各类 机械传动 与 控制技术水平 的重要标志 。在 中国， 随着 主机水平的提高 基础件 的瓶颈 现象 比较突出 。国家 在技术引进 ， 技术改造 科研开发 等方面 给与 了一定的支持 ， 对行业发展 起 很大作用 。近年来 ，在市场经济发展中 ， 取得 了长足的进步 。据统计 ， 我国 液压 、 液力 、 气动 、 密封 4 类 产品 企业共有 1000 多家， 其中具有一定规模的企业有 300 多家 ，2003 年 统计总产值 111 亿元 ， 其中 液压 63 亿元 ， 液力 9 亿元 ， 气动 19 亿元 ，密封 20 亿元。 在 行业构成上， 总体 形成了 国企 、 民企 、 三资 “ 三足鼎立 ”的局面，产值的构成基本各占三分之一。国有企业正大幅度改革，大部分国有中下企业正在通过股份制 、 出售 、 承包等形式，实现民营化，大量民营私营企业迅速崛起， 许多 企业 正在 提高 制造 装备水平，积极开拓国内外市场，世界各大著名公司基本都在我国 建立 合资 、 独资企业或开展销售 业务，他们以高起点 、 专业化规模生产方式，为 高水平主机提供配套，呈现制造业向中国转移态势。市场需求迅速增长，随着国家工业化和自动化的发展，流体传动技术被广泛应用， 为 本行业产品带来了广阔的市场。 目前 ，液压气动密封产品的国内销售总额为百分之 1.1， 远低于发达国家百分之 3 的 比例，说明市场发展的空间和潜力仍然很大。 在我国加入 WTO 以后，随着经济全球化的发展，我国的市场经济不断发展和完善，在国家宏观调空的经西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 VI 济大环境中，在机械工业各主机快速发展的带动下，液压气动密封工业连续 5年实现了持续快速稳定的发展，取得了显著成绩， 于 2004 年提前完成了“十五”规划的预定目标，行业面貌发生了可喜的变化。 根据对液压、液力、气动、密封工业 332 个主要企业截止 2005 年底的统计，液压气动密封工业平均经济效益指数 1.62，销售利润率 9.56%，总资产贡献率11.94%，资本保值增值率 113.62%，资产负债率 51.68%，流动资产周转率 1.32%，成本费用利用率 10.44%，产品销售率 97.40%，市场供求衔接良好。 1.3板材 送进夹钳装置项目研究的意义 目前，在机械加工生产线上多数采用的是电、气、液相结合的一体化模式。板材送进夹钳是生产线 上的重要环节，是连 接主机和 工作机的桥梁。 热轧板材广泛的应用于汽车、火车、集装箱、管道等制造行业，也是冷轧板材及其深加工产品的基材，冷轧板材主要应用于汽车制造、机车车辆、航空、精密仪表等领域，所以提高板材的精度就显得太重要了，这也要求板材送进夹钳装置能实现快速、平稳和精确的控制， 因此，设计该装置具有十分重要的意义， 不仅为我国发展成为现代化的大国提供保障，而且 它可以降低劳动成本，提高工作效率，给公司带来丰厚的效益 。 根据资料显示： 就综合机械化的水平看，总体上 中国目前只能 赶上或达到国际上世纪九十年代初的水平。 另外， 国产 板材送进夹钳装置 与国外相比 ，在技术 性能方面 ，环境保护、 可靠性方面和监控及保护系统方面 也都 存在不小的差距 。因此，必须提高自主创新能力，加大科研投入力度，努力达到世界先进水平。 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 VII 第二章 夹钳装置 概述 2.1夹钳装置 简介 本次设计 的 板材送进夹钳装置是广泛吸收国内外现有的液压、气压夹钳装置的先进技术基础上，针对板材的型号长、厚、宽分别为 2000mm-12000mm，3-12mm， 500mm-1250mm 而开发研制的。板材的两侧面分别布置 5 个该夹钳装置，并且每个夹钳装置之间的距离是 1000mm。这样能够 节省大量的材料，对大批量的板材生产具有降低成本的优点。该夹钳夹紧力靠油缸夹紧，伸缩采用 SMC公司的锁紧缸。它具有结构可靠，传动平稳，节省材料，动作灵敏等优点。 2.2夹钳装置 工作原理 板材 送进 夹钳装置的作用是夹住工件的侧面，工件放在辊子上，夹钳夹住工件，拖动工件前行，送到主机进行冲孔加工。一般情况下，采用多个夹钳共同夹住板材，夹钳口伸入到板侧面 20-30mm，即可夹住。众多夹钳并排放在平板上，平板下有滑轨，由电机驱动齿轮、齿条，即可驱动平板在滑轨上运行。夹钳夹紧力靠油缸夹紧，油缸为单作用油缸，即复位采用油缸 弹簧。夹钳伸缩采用 SMC公司的锁紧缸，此缸在行程上可在任意位置停止锁紧活塞，使夹钳不窜动。 该装置的动作过程为：当工件位置放好后，夹钳头在汽缸的推动下伸出；当工件进入夹钳口时，板材侧面接触到感应块时，感应块后退，接近开关得到信号；控制系统收到接近开关的信号，油缸进油，上钳口下压，压住板材，同时汽缸活塞锁紧不动；夹紧后，夹钳带着工件在齿轮、齿条驱动下前行，送往主机。然后当主机对板材冲孔加工后，控制系统得到命令后，油缸卸压，在油缸弹簧的作用下活塞杆上升，夹头在复位弹簧的作用下回到初始位置。同时锁紧气缸拉动油缸回 到原位置，至此整个动作结束。工作原理图如图 2-1 所示。 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 VIII 图 2-1 工作 原理 1 活塞杆 2油缸 3浮动夹钳支架 4支座 5锁紧气缸 2.3夹钳 装置技术特点 支座、气缸支架、浮动夹钳支架都是焊接件，它们的主要技术特点是：板件不得出现明显焊接变形，焊后清渣，焊后去焊接应力，锐边倒钝，发黑处理。油缸活塞杆采用的材料是 45 钢，加工时注意锐边倒钝。油缸的材料也是 45 钢，加工时注意锐边倒钝，进行去除应力。各零件装配后夹钳活动灵活 ，弹簧在工作行程内伸缩自如。 2.4夹钳 装置 的有关 技术参数 钢板：长 2000mm-12000mm， 厚 3-12mm， 宽 500mm-1250mm 钢板翘曲最大 30mm； 气缸为锁紧气缸即在行程内任意位置可停止不动； 气缸行程 200mm，缸径 63mm，锁紧力 4000N。 夹钳装置的布置是：板材的两侧面分别布置 5 个该夹钳装置，并且每个夹钳装置之间的距离是 1000mm。 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 IX 第 三章 夹钳装置结构 3.1夹钳 装置零件结构 该夹钳装置主要由液压缸、锁紧缸、气缸支架、浮动夹钳支架、传感器、支座等零件组成。 3.1.1液压 缸 液压缸是将液压能转变为 机械能 的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的 液压系统 中得到广泛应用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成 正比；液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。 常用液压缸按运动方式可分为直线往复运动式和回转摆动式；按受液压力作用情况可分为单作用式、双作用式；按结构形式可分为活塞式、柱塞式、多级伸缩套筒式等 液压缸是该装置中的重要组成部分，是进行夹钳动作的直接执行部件。本装置采用的是单作用活塞式液压缸，采用 单作用液压缸 是因为夹钳板材不需要用太大的压力，并且单作用液压缸的主要优点是结构简单，动作灵敏，费用低廉，能很好得完成工作任务。 因此从经济角度和实用性考虑也应该选择单作用液压缸。它和活塞、夹头配合共同完成夹钳并送往主机。 （ 1） 缸筒 缸筒是 液压缸 的主体，其内孔一般采用镗削、铰孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造，使 活塞 及其密封件、支承件能顺利滑动，从而保证密封效果，减少磨损；本次设计 的 夹钳装置夹钳力不大，所以 缸筒不会承受大的液压力，因此，不需要 太大 的强度和刚度。其结构图 如下图 3-1 到 3-5 所示 。 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 X CB 图 3-1 主视图 （ 剖视图 ） A 向 图 3-2 主视图 C 向 图 3-3 右视图 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XI A 图 3-4 俯视图 B 向 图 3-5 仰视图 其中 图 3-2 中的 豁口 部分 是用来安装 下 夹头的，下 夹头 是一上表面为锯齿状的平台， 板材 侧面放到这个台面上，上 夹头 在液压缸的作用下与下 夹头 一起夹住板材，从而拖动板材做直线运动 。图 3-3 中的 四个螺丝孔是用来将液压缸固定在钢板上，通过钢板与锁紧气缸的连接， 使 液压缸随锁紧气缸一起运动 。 图 3-4 中的 左边 4 个 螺丝孔是固定下 夹头 的。图 3-5 中 的螺丝孔是固定缸盖的。 此 液 压缸缸筒 直径 为 60mm,配合直径 为 30mm 的 活塞杆， 取油压 P=6.3MPa， 则 夹钳 力计算如下 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XII 6226 10)21(4103.6 ddSPF = )3060(43.6 22 =13352.85N 其中 ， F 是 夹钳力， p 是油压， S 是有效面积， d1 是 缸筒 面积 ， d2 是 活塞杆面积，因为 板材 是平动，不需要太大的夹钳力，故 13352N 足够 满足条件。 （ 2） 活塞杆 活塞杆 是支持 活塞 做功的连接部件，是一个运动频繁、技术要求高的运动部件。 活塞与活塞杆的连接结构可分为整体式和 装配式 ， 装配式 又有 螺纹连接 、半环连接、 弹簧挡圈 连接和锥 销连接 等类型。 液压缸 在一般工作条件下，活塞与活塞杆采用 螺纹连接 。但当工作压力较高或载荷较大、活塞杆直径又较小的情况下，活塞杆的螺纹可能过载。另外工作 机械振动 较大时，固定活塞的 螺母 有可能振动，因此需要采用非 螺纹连接 。 所以 本次 设计的 活 塞与活塞杆连接采用整体式。 活塞杆的 主体结构 和端部连接结构。活塞杆 主体结构 有实心和空心两种。实心活塞杆用在杆径较小的场合，当杆径较大时，为了减轻 重量 ，将活塞杆做成空心的。 本次设计采用的是单作用液压缸，单作用液压缸靠弹簧复位，所以 本次 设计的 活塞杆 采用空心 结构 。活 塞杆端部与工作 机械的连接结构，根据不同的使用要求。主要有以下几种形式：焊接式单耳环 、 整体式单耳环 、 光滑端部 、 双耳环 、球头 、 外螺纹 连接 、 内螺纹 连接 ， 此 次 设计采用整体式单耳环 。其 结构如下图 ，主视图 3-6， 俯视图 3-7。 图 3-6 主视图 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XIII 图 3-7 俯视图 （ 3） 液压油 液 压油 是液压传动与控制系统中用来传递能量的工作 介质 ，同时具有润滑、冷却和防锈作用。通常由深度精制的石油润滑油基础油或合成 润滑油 加入抗磨和抗氧剂 等调制而成。对于液压油来说，首先应满足液压装置在工作温度下与启动温度下对液体粘度的要求，由于润滑油的粘度变化直接与液压动作、 传递效率 和传递精度 有关，还要求油的粘温性能和剪切安定性应满足不同用途所提出的各种需求。 液压系统中使用的液压油液的种类有： 石油型和难燃型两种。石油型可分为机械油、汽轮机油、普通液压油以及专用液压。而专用液压油又可分为抗磨液压油、低温液压油、液压 -导轨油、高粘度指数液压油、其它专用液压油。难燃型可分为乳化型和合成型。乳化型可分为水包油乳化液、油包水乳化液。合成型包含水 -乙二醇液、磷酸酯液和其它。 石油型的液压油以机械油为基料，精练后按需要加入适当的添加剂而成。这种油液的润滑性好，但抗燃性差。 机械油是一种工业用润滑油，价格虽较低，但物理化学性能较差，使用时易生粘稠胶质，堵塞元件，影响系统的性能。压力越高，问题越严重。因此，只在压 力较低和要求不高的场合使用。 汽轮机油和机械油相比，氧化安定性好，使用寿命长，与水混合后能迅速分离，纯净度高。普通液压油中加有抗氧化防锈和抗泡等的添加剂，在液压系统中使用最广。 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XIV 水 -乙二醇液适用于要求防火的液压系统。如液体长期在高于 65的温度下工作，水分的蒸发使它的粘度上升，因此必须经常检验。低温下粘度小，它的润滑性比石油型液压油差，对大多数金属及液压系统中使用的大多数橡胶密封圈材料均能相容，但会使许多油漆脱落。 磷酸酯液自燃点高，氧化安定性好，润滑性好，使用温度宽，对大多数金属不腐蚀，但溶解许多非金属材 料，因此必须选择合适的橡胶密封材料。这种液体有毒。 为了改善液压油液的性能，往往在油液中加入各种各样的添加剂。添加剂有两类：一类是改善油液化学性能的，如抗氧化剂、防腐剂、防锈剂等；另一类是改善油液的物理性能的，如增添剂、抗泡剂、抗磨剂等。 对于本产品，如果液压自动夹钳装置在常温下工作，其工作环境的温度不高，但有防尘要求，选择 20 号普通机床液压油， 它的压力取值范围是 0-7MPa。 3.1.2锁紧缸 锁紧缸采用 SMC 公司的锁紧缸。它具有结构可靠，传动平稳，节省材料，动作灵敏等优点。而作为板材送进夹钳装置的重要辅 助机构，对提高劳动生产率，降低工人的劳动力具有显著的作用。工作时将油缸伸出去，当传感器感应到板材时，控制系统得到信号并向气缸发送锁紧信号，此时，气缸就自动锁紧不动。气缸行程 200mm，缸径 63mm，锁紧力 4000N。 3.1.3气缸支架 支架起 支撑 作用 ， 同时 也起定位 作用，使 零件 之间 保持正确的 位置 。 此气缸支架是焊接件，固定在支座上，支撑气缸活塞平稳动作。由于 锁紧气缸很小，直径只有 63mm，所以不需要 高的强度，用 10mm 厚的 钢板 焊接 即可 ， 焊接时要注意不得出现焊接变形，焊后要去除焊接应力，锐边倒钝 。 其结构如下图所 示，主视图 3-8， 俯视图 3-9， 左视图 3-10， 图 3-8 中的 四个孔是用来连接锁紧气缸的，图 3-9 中的 四个孔是用来将支架固定在支座上的 ， 图 3-10 中的 圆孔是连接锁紧气缸与浮动夹钳支架的。 由于 锁紧气缸法兰螺丝孔间距为 64mm， 所以气缸支架螺丝孔距离也是 64mm. 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XV 图 3-8 主视图 图 3-9 俯视图 图 3-10 左视图 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XVI 3.1.4浮动夹钳支架 浮动 夹钳支架是连接气缸和液压缸的部件， 将 浮动夹钳支架固定在导轨上，可以 借助 锁紧气缸的推 力在导轨 上滑行，同时带动液压缸一起做直线运动，由于导轨 采用 标准件，其 滑块 高度和宽度分别为 40mm 和 48mm，长度 为 480mm,故将浮动夹钳支架的宽度定位 50mm，长度 定 为 480mm， 为了加强浮动夹钳支架的强度，在前端加一 宽度 为 10mm 的 加强筋，其结构如下图 3-11 到 3-15 所示，图 3-13 的 三个螺丝孔是 用来 固定垫板 的 ，用垫板将液压缸连接起来， 图 3-14 中的圆孔是 连接 锁紧气缸的，经 此 定位孔将 锁紧气缸 与浮动夹钳支架连接起来 ，图3-15 中的 六个螺丝孔是用来与导轨固定的 。 BBA 图 3-11 主视图 B - B ( 2 : 1 ) 图 3-12 剖视图 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XVII 图 3-13 俯视图 图 3-14 左视图 A 向 图 3-15 仰视图 3.1.5传感器 工程上通常把直接作用于被测量，能按一定规律将被测量转换成同种或别种量值输出的器件，称为传感器。 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XVIII 传感器的作用类似于人的感觉器官。它把被测量，如力、位移、温度等，转换为易测信号，传送给测量系统的信号调理环节 。 传感器也可以认为是人类感官的延伸，因为借助传感器可以去探索那些人们无法用感官直接测量的事物，例如，用热电偶可以测得炽热物体的温度；用超声波探测器可以测量海水深度；用红外遥感器可从高空探测地面上的植被和污染情况，等等。因此，可以说传感器是人们认识自然界的有力工具，是测量仪器与被测事物之间的接口。 在工程上也把提供与输入量有给定关系的输出量的器件，称为测量变换器。传感器就是输入量为被测量的测量变换器。 传感器分类方法很多。按被测量分类，可分为位移传感器、力传感器、温度传感器等；按传感器工作原理分类，可分为机 械式、电器式、光学式、流体式等；按信号变换特征也可概括分为物性型和结构型；根据敏感元件与被测对象之间的能量关系，可分为能量转换型与能量控制型；按输出信号分类，可分为模拟式和数字式等等。 本产品所用的传感器既属于电器式，结构型又属于能量转换型。它由感应块，感应柱和各种电路元件组成。当工件进入夹钳口时，板材侧面接触到感应块时，感应块后退，接近开关得到信号，控制系统收到接近开关的信号，进行相关处理。如图 3-16，图 3-17 所示： 图 3-16 主视图 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XIX 图 3-17 俯视图 3.1.6支座 支座 是指用以 支撑 容 器和 设备 的重量 ， 并使其固定于 一定 位置的支撑部件 ，支座的结构好坏直接影响到主机的工作性能，就 夹钳装置 而言，支座设计 不好 ，会影响板材冲孔的精度，所以，支座的设计至关重要。 本支座支撑锁紧缸和导轨进行正常工作，并且和底座用螺纹连接，随齿轮 齿条 传动一起向主机方向运动，首先 分析支座的结构， 结合 实习经验，支座中间的 钢板 应分别焊接在上钢板三分之一处 ， 其结构如下图所示，主视图 3-18， 俯视图 3-19， 左视图 3-20， 其中上下两 焊接 钢板的厚度是 12mm， 中间钢板的厚度是 8mm， 焊接时要注意不得出现焊接变形，焊后要去除焊接应力， 锐边倒钝 。 3-18 主视图 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XX 3-19 俯视图 3-20 左视图 下面 重点校核 该 支座强度。 1.首先 校核支座立 放 的 1 号 ， 2 号 ， 3 号 板材的强度。 板材 编号 如下图 3-21 所示 。 1 324 图 3-21 板材 编号 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XXI 此时支座 4 号板材 的受力简图如下图 3-22 所示， 图 3-22 受力 简图 其中 F1， F2 为 导轨 左右 滑块 分别 给支座的力， F3 为气缸支架给支座的力， F4，F5 分别为支座返 力。 q 是 新加的板给支座上板的平均返 力，该 板材夹钳装置选用的锁紧气缸重为 =2kg 液压缸 与活塞 和 夹头 重 为 =4kg 板材取最大，即长宽厚分别为 12000mm， 600mm， 10mm,此时 板材重为 565kg, 则一个夹钳装置所承受的 板材 最大重量为 =56.5kg 导轨质量 为 =3.8kg 下面 重点 计算 浮动夹钳 支架重 量。 (1)先算 钣金的重 ,钣金 的面积为 =0.0037 则 钣金重 量 查表得 =0.29kg 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XXII 如下表 3-1 所示 表 3-1 钣金 重量计算 （ 2） .计算 浮动夹钳支架底板面积 =50480 =0.024 则 浮动夹钳支架底板重 量 查表得 =2.167kg 如下表 3-2 所示 表 3-2 浮动夹钳支架底板重量计算 （ 3） .计算 浮动夹钳支架 中间 纵向 钢板 面积 =9583+5050 =0.01 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XXIII 则 浮动夹钳支架 中间 纵 向 钢板 重 量 查表得 =1.57kg 如下表 3-3 所示 表 3-3 浮动夹钳支架 中间 纵向 钢板 重量计算 （ 4） .计算 浮动夹钳支架 右边 空心部分 钢板 面积 =2+242 =0.057 则 浮动夹钳支架 右边 空心部分 钢板 重 量 查表得 =1.79kg 如下表 3-4 所示 表 3-4 浮动夹钳支架 右边 空心部分 钢板 重量计算 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XXIV 则浮动夹钳 支架 总 重 量 =+ =0.29kg+2.167kg+1.57kg+1.79kg =5.8kg 所以 支座承受的总重量为 M=+ =2kg+4kg+56.5kg+3.8kg+5.8kg =72.1kg 即 支座承受 的 重量为 G=721N，则 支座反力近似为 F=240N，板材 强度条件为 则 所以 支座 1 号 ， 2 号 ， 3 号 板满足强度条件 2.校核 支座上 4 号板材 强度 ， 如下图 3-23 所示 1 324 图 3-23 板材编号 根据 经验，只需校核 3 号 板材及其右边板材 ，此时 可以将其 看作 悬臂梁结构，受力简图如下图 3-24 所示 。 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XXV 图 3-24 悬臂梁 受 力简图 由 上面得 ， =19N,=20N,板材的变形是由 共同引起 的 ，下面 由叠加法求板的变形 ， 在 作用下 ，板材 挠度查得 由 上图 3-24 可知 ， a=36.5mm,l=79mm,EI 为 常数， 弹性模量 E 取 200GPa,惯性矩 其中 h 为 板厚， b 为 板 宽 ，即 h=12mm,b=158mm,即 即 m 同理 m 故 总挠度为 m 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XXVI 综上 所述，支座满足强度条件 。 3.2夹钳 装置的装配 3.2.1装配 的概念 任何机器都是由若干个零件、组件和部件所组成的。按照规定的技术要求，将零件、组件和部件进行配合和连接，使之成为半成品或 成品的工艺过程称为装配。把零件、组件装配成部件的过程称为部件装配，而将零件、组件和部件装配成最终产品的过程称为总装配。装配不仅对保证机器的质量十分重要，还是机器生产的最终检验环节。通过装配可以发现产品设计上的错误和零件制造工艺中存在的质量问题。因此，研究装配工艺，选择合适的装配方法，制定合理的装配工艺规程，不仅是保证 机器 装配质量的手段，也是提高生产效率与降低制造成本的有力措施。 3.2.2装配的 精度 装配精度是装配工艺的质量指标。正确地规定机器和部件的装配精度是产品设计的重要环节之一，它不仅关系到产品质量 ，也影响到产品制造的经济性。装配精度是制定装配工艺规程的主要依据，也是选择合理的装配方法和确定零件加工精度的依据。装配精度的内容包括零部件间的配合精度和接触精度、位置尺寸精度和位置精度、相对运动精度等。 1）部件间的配合精度和接触精度 （ 1）零部件间的配合精度是指配合面间达到规定的间隙或过盈的要求。它关系到配合性质和配合质量。已由国家标准公差和配合来解决。例如，轴和孔的配合间隙或配合过盈的变化范围。 （ 2）零部件间的接触精度是指配合表面、接触表面达到规定的接触面积与接触点分布的情况。它影响到 接触刚度和配合质量。例如：导轨接触面间、锥体配合和齿轮啮合等处，均有接触精度要求。 2）零部件间的位置尺寸精度和位置精度 （ 1）零部件间的位置尺寸精度是指零部件间的距离精度，如轴向距离和轴线距离（中心）精度等。 （ 2）零部件间的位置精度包括平行度、垂直度、圆轴度和各种跳动。 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XXVII 3）零部件间的相对运动精度 这是指有相对运动的零部件间在运动方向和运动位置上的精度。其中运动方向上的精度包括零部件间相对运动时的直线度、平行度和垂直度等；而运动位置上的精度即传动精度是指内联系传动链中，始末两端传动元 件间相对运动精度。 3.2.3制定 装配 过程 保证产品装配质量，力求提高质量，以延长产品的使用寿命。合理地安排装配顺序和工序，尽量减少钳工手工劳动量，缩短装配周期，提高装配效率。尽量 减少装配占地面积，提高单位面积的生产率。要尽量减少装配工作所占的成本。 为了方便 安装，在安装 之前 ，不要将支座固定于平板上，先将气缸支架固定于支座上，如下图 3-25 所示。 图 3-25 支座 与气缸支架的连接 然后将 气缸固定于气缸支架上， 如 下图 3-26 所示 。 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XXVIII 图 3-26 气缸支架 与气缸的连接 再将 浮动夹钳 支架固定 在导轨上，然后将滑块固定在支座上， 最后 将浮动夹钳支架与气缸固定在一起，同时将两块垫板照下图安装好 ，此 过程如 下 图 3-27 主视图 ， 3-28 俯视图 所示。 图 3-27 主视图 3-28 俯视图 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XXIX 最后 将液压缸 照 下图 3-29 安装好 . 图 3-29 主视图 整个 装配图如下图 3-30.3-31.3-32.3-33 所示 。 6455751703161992051B? 5 0 h 9123456789 10 11 12 131415 161718 19 202122 23 1.定位销 2.螺栓 3.螺钉 4.缸盖 5.密封圈 6.缸筒 7.防尘圈 8.活塞杆 9.夹头 10.圆柱销 11.弹簧 12.密封圈 13.螺钉 14. 垫圈 15.垫板 16.螺钉 17.垫圈 18.螺母 19.螺 栓 20.螺钉 21.垫圈 22.导轨 23.锁紧 气缸 图 3-30 装配图 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XXX 2413150A402 7 . 54 9 . 5553525 25 25102425 24.传感器 25.螺钉 图 3-31 装配图 55354520829610H8/h740A 向 （ 1 : 1 )262728 26.弹簧 27.螺钉 28.垫圈 图 3-32 装配图 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XXXI 67585.5570192240688?2095163029 29.导线 30.螺钉 图 3-33 装配图 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XXXII 第四章 全文总结 本 课题 研究的 内容是板材送进夹钳装置的结构设计， 该 装置 具有结构可靠 、传动平稳 、 节省材料 、 动作灵敏等优点，本论文 简要介绍了板材送进夹钳装置国内外现状及其研究 该 装置的意义， 较为详细地 介绍了该 装置 的工作原理 、 技术特点即相关技术参数， 最后 通过理论分析 重点设计 了该装置 各个部分 的 零件 结构 ，主要 工作及结论总结如下 ： 1 利用网络 和英汉机械工程词汇翻 阅了相关 文献 。 2 熟悉了板材送进夹钳 装置的基本结构和工作原理 ，掌握了该装置 设计的基本步骤。 3 对 板材送进夹钳装置中的主要零件 进行了必要的 计算和强度校核。 4 利用 cad 软件绘出 了主要零件即板材夹钳装置装配总图。 5 通过 查阅 机械 设计手册， 确定了 标准 件 的型号。 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XXXIII 参考文献 1王隆太 先进制造技术 . 机械工业出版社 .2003.9 2黄长艺严普强 机械工程测试技术基础 . 机械工业出版社 .1984.11 3李文双苏发 机械制造工程学 . 黑龙江科学技术出版社 .2004.6 4刘鸿文 材料力学 .高等教育出版社 .2003.3 5袁子荣 液气压传动与控制 .重庆大学出版社 .2001.12 6路甬祥 液压气动技术手册 .机械工业出版社 .2001.7 7孟少农 机械加工工艺手册 .机械工业出版社 .1987.10 8陈剑虹 焊接手册第 2 版第 2 卷 .机械工业出版社 .2001.4 9王光大 机械工程师手册 .机械工业出版社 .1987.12 10朱新才 .周秋沙 液压气动技术 .重庆大学出版社 .2003.2 11颜荣庆 .李自光 现代工程机械液压与液 压系统 .人民交通出社 . 2000.5 12徐文灿 电动缸与气缸 J . 液压与密封元件 .2006 年第 2 期： 19-23 13孙桓 机械原理 .高等教育出版社 .2006.5 14马兰 机械制图 .机械工业出版社 .2006.5 15苟文选 材料力学（ ） .科学 出版社 .2010. 16李波 AutoCAD2011 机械设计完全 自学手册 .机械工业 出版社 .2011.6 17袁子荣 液气压传动与控制 .重庆大学出版社 .2001.12 18梁柄文 机械加工工艺与窍门 .北京 :机械工业 出版社 .2003.10 19王启义 机械制造装备设计 .北京 :冶金工业出版社 .2002.4.(160-202) 20贾亚洲 金属切削机车概论 .北京 :机械工业出版社 .1996.5(23-53) 21梁炳文 机械加工工艺图集 .北京 :北京航空航天大学出版社 .1991.10 22濮良贵 纪名刚 . 机械设计 （第七版） .北京 :高等教育出版社 .2001.6 西北工业大学明德学院本科 毕业 设计 论文 XXXIV 致 谢 当我写完这篇毕业论文的时候，有一种如释重负的感觉，感慨良多。在此我想对我的母校，我的父 母、亲人们，我的老师和同学们表达我由衷的谢意。感谢我的家人对我大学 四 年学习的默默支持；感谢我的母校 西北工业大学明德学院 给了我大学 四 年深造的机会，让我能继续学习；感谢老师和同学们 四 年来的关心和鼓励。老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲；同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的 四 年充满了感动。这次毕业论文设计我得到了很多老师和同学的帮助， 尤其 我的论文指导老师 李郁 老师 ， 每次遇到难题，我最先做的就是向 李