【毕业设计论文】液压台虎钳设计【有对应的CAD图】

订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 目 录 摘要 Abstract 1 绪论 1 1.1 钳工用液压台虎钳的实际意义 1 1.2 钳工用液压台虎钳的工作原理 2 1.3 钳工用液压台虎钳的优缺点 3 2 钳工用液压台虎钳总体方案的设计 1 2.1 钳工用液压台虎钳几种设计方案及工作原理 2 2.2 设计方案的选择 3 3 液压台虎钳各部分的设计 4 3.1 液压泵的选择 4 3.2 台虎钳身的设计 8 3.2.1 固定钳身的设计 9 2.4.2 活动钳口的设计 9 2.4.3 台钳与工作台的联接设计 10 4 台钳的使用说明书 15 5 全文总结 36 参考文献 43 致谢 44 附录 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 1 绪论 1.1 钳工用液压台虎钳设计的实际意义 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，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。 钳工用液压台虎钳有以上优点，新的台虎钳的问世是迟早的问 题，是必然的趋势。 为了保证台虎钳的可用性， 我用 250N的力来进行设计各部分的 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 尺寸。液压台虎钳的设计共分为以下几个部分： 一、绪论； 二、设计方案的设计与选择； 三、台虎钳各部分的设计 四、完成装配图 五、写好使用说明书 1.2 钳工用液压台虎钳的工作原理 钳工用液压台虎钳的工作原来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的，通过计算可以调出钳口 的夹紧力的大小，这样就不会出来夹紧力过小或过大对产品造成的 损害。详解请看原理图： 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、带型刹车磨擦块，13、挡圈 螺母，15、液压油管，16、油泵手柄，17、钳口，等组成。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 1 . 1 钳工用液压台虎钳示意图 其工作原理具体为： 台虎钳的夹紧力是靠弹簧来保证的，液压系统在止的功用只是 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 力等于要加工零件的夹紧力。 二、压油压手柄 16，通过油管 15给 6柱塞缸注入液压油，通过 6 推动 5活动钳口向左移动。并且将 16卡入（图示位置，在 16的下 方方块）方块中。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 三、用手推动活动钳身向左移动，并且给工件一个初始的夹紧 力（预紧力） ，然后用手扳动手柄 10，通过带型刹车磨擦块死死的抱 死 3活动钳身固定杆，使它不能再动。 四、完成以上工作以后，就放开油刹手柄 16，释放液压系统的 压力，让弹簧的张力来实现夹紧工作。从而实现快速夹紧。 五、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。 1.3 钳工用液压台虎钳的优缺点 与传统的螺纹台虎钳相比，钳工用液压台虎钳有下列优点： 1.液压台虎钳可以根据具体工件的适应夹紧力的大小， 准确的调出夹 紧力的大小。 1 液压台虎钳可以实现快进与快退，可以在几秒钟内实现夹紧与 松开，大大提高了工作效率，这是传统台钳所无法比拟的。 2 液压零件现在已标准化了，可以便于设计和选用。 与传统的螺纹台虎钳相比，钳工用液压台虎钳有下列缺点： 1 钳工用液压台虎钳相对于传统的螺纹来说成本提高不少。 2 钳工用液压台虎钳相对于传统台钳来说，操作比较复杂一点。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 2 钳工作液压台虎钳总体方案的设计 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 2.1 钳工用液压台虎钳几种设计方案及工作原理 由于钳工用液压台虎钳，是市场现在没有的，根据现用台虎钳 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。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 1、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、挡块，8柱塞缸 图 1 . 2 液压台虎钳设计方案 A 此种设计方案的工作原理是：先压液压手柄 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动活动钳身 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 6，使液压系统压力为零， 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 此时释放弹簧的张力，通过弹簧的张力来对工件进行夹紧。实现在 快速夹紧。只要把刹车手柄 6 往上拉，就要可以拖动活动钳口，成 而实现快速松开。 1、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 1 . 3 液压台虎钳设计方案 B 此种设计方案的工作原理和 A 种设计方案的差不多，不同之处 就在于 B 方案压液压泵手柄 3 时，活动钳口向右移。在这里就不多 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 说了。 2.2 设计方案的选择 1、A种设计方案，虽说设计与加工比 B种设计方案要简单，也可以 实现快进与快退，但是在加工（如锉削、凿削、锯削）时，主受力 方为弹簧的那个方向，因为弹簧虽说可以保证夹紧，但是在受到冲 击力时会因力的突然增大，而使工件的松动。这对工件（如表面质 量）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 突然增大会使得磨擦块产生的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， 同时可 以实现快进与快退，但是解决了 a种设计方案在加工时的主要缺点。 因为在受到冲击力的方向只要朝向固定钳身这边，所以不管受多大 的力，都不会使工件产生松动。 比较这两种设计方案， 两种方案都能实现快速夹与快速松开， A 种设计方案只能用于加工时没有冲击的场合， 但是钳工用的台虎钳， 不可能在加工时不会不遇到冲击力的， 反而是经常会遇到这种情况， 所以 A 种设计方案不可取。B 种设计方案呢，则可以受到冲击力， 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 只要保证受力方向朝固定钳口方向就没有问题了，在钳工加工是要 保证受力方向是没有问题的。 由此可见 B要比 A优，所以我选择设计方案 B。 3 液压台虎钳各部分的设计 3.1 液压缸的选择 将传统的螺纹传动改成液压，因此液压缸的设计，将是整个台 虎钳里面最主要的动力元件，也是能否能降低成本的关键。所以选 择液压缸根据如下几点： 1 推力为 250N 的力，再加上柱塞式液压缸市场上没要一定的 标准，所以选用柱塞直径为 18mm的柱塞式液压缸。 （见图） 在台虎钳工作时，钳中的开度与液压缸的伸长长度与无关， 而加紧时所以液压缸的伸长长度与台虎钳的开度无关， 因而 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 要求结构紧凑。所以选择一个开度小的液压缸。 2 因为液压元件是标准件，所以尽量选择标准件。 3 为了使液压系统的泄露较小，所以要求系统压力为低压（保 证系统压力 P25MPa） ，所以选择活塞横截面积大一点的。 根据选择的系统压力和夹紧力 A=F/P A=250/25=1 A：柱塞有效工作面积 F：柱塞推力 P：液体工作压力 平方毫米，这么小的横截面积在市场上没有，更何况要柱塞柱去 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 1 . 4 柱塞式液压缸 3.2 液压泵的选择 为了保证操作都轻松，所以要求液压泵的横截面积小于液压缸 的横截面积。为了减低成本，再就是便于设计，所以选择柱塞直径 为 8mm的柱塞式液压缸。见图 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 1 . 5 柱塞式液压泵 所以止时液压系统的压力为 A=xdxd/4 P=250/(3.14x18x18/4) =1MPa A：柱塞有效工作面积 d：柱塞直 但根据弹簧的张力等于 F= ：弹簧的张力 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 ：弹簧的改变长度 所以当液压缸推动活动钳口移动时， 越推会力越大， 所以要求 P 比计算出来的要大些，所以取 1.5MPa。所以系统压力为 1.5MPa。 这时做用在柱塞式液压泵上的力应为 F=PxA F=1.5x? x10x10/4=117.75N, 还经杠杆原理，所以操作者不需用到一百牛的力，操作起来就不 会感到很吃力，所以选取的液压元件合理。 3.3 台虎钳身的设计 钳工用液压台虎钳的设计要求是整体高度不超过 250mm，为了 使结构紧凑，所以对现用的台虎钳钳身必须进行修改方能适用。钳 身的设计中遇到的强度等方面的考虑可以参照已有台虎进行设计， 故可以免除强度计算。 3.3.1 活动钳身的设计 为了便于加工，将传统的整体活动钳身改为由几部分组成，活 动钳身主要由活动钳口、钳身杆、液压缸、液压泵组成。其结构如 图所示： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 1 . 6 活动钳口示意图 为了设计和制造简单，降低成本。其液压系统没有油箱，这样 就要求工作者定期加油，活动钳口这样设计的作用主要是便于快速 夹紧与松开，只要固定钳身能快速抱紧与松开钳身杆，其余的事就 全交给活动钳口了，为了满足这些要求将活动钳口用弹簧来推动来 实现夹紧，其工作原理是： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 一、工作者能过调整螺母 7 来调弹簧的张力，因为这个弹簧的 张力为夹紧工件的夹紧力，调好夹紧此类工件的夹紧力。 二、工作者用手压压杆 3，给液压柱塞注入液压油，推动活动钳 口，并且将手柄卡入液压手柄固定块内。 三、工作者将工件放入钳口，用手推动活动钳身，给工作一个 预紧的夹紧力。 四、将 3 从固定块内拿出来，释放柱塞里的液压油，此时液压 系统的压力为零。同时弹簧释放势能，通过弹簧的张力来实现真正 的夹紧。 3.3.2 固定钳身的设计 在介绍活动钳身时， 讲到了固定钳身必须能在很短的时间内， 死死的抱死活动钳身不让它移动。另外它还参与夹紧工作，这与 现用的台虎钳是相同的，所以可以参照现有台虎钳的固定钳身来 进行设计，与现有台虎钳的固定钳身相比，只需增加一个能实现 在很短的时间内抱死活动钳身的装置就行了， 其它方面改动不大。 故可免掉一些强度计算。 固定钳身主要由：底座、固定钳口、带型刹车机构、凸轮机 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 构组成。其结构如图所示： 图 1 . 7 固定钳身示意图 此种设计通过刹车手柄 3 往下压时，带动钢带刹车块，通过摩 擦力来抱死活动钳身固定光杆。成而实现快速夹紧与快速松开。不 过要使摩擦力来抱死活动钳身，就要求钢带拉得较紧。 F=Nf F：摩擦力 N：正压力 f：摩擦系数 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 因为只有摩擦系数比较 3.3.3 台钳与工作台的联接设计 为了设计简单、便于制造、降低成本，所以台虎钳与工作台 的联接部分不做任何改动，完全按照原样照搬。 4 台钳的使用说明书 本台钳是改进现有螺纹台虎钳，将螺纹传动改成液压传动， 且液压系统的动力源为手动。可以实现快速夹紧和松开，且保证 工作要求的新型台虎钳。 与原有台虎钳相比，钳工用液压台虎钳的操作比以前复杂， 但是很容易掌握。其操作步骤如下： 一、根据所加工工件的大小和材料以及加工时的受力大小和 力的类型，确定要夹紧此类工件的夹紧力，并调好夹紧力（通过 调整螺母来调弹） 二、调整好夹紧力以后，就压下液压泵给柱塞缸注入液油， 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 三、将工件放入钳口，用手推动活动钳口，夹紧工件，给工件 一个初始夹紧力，然后压下刹车手柄。 四、放开液压手柄，让液压系统压力为零。即可达到快速夹紧。 夹紧之后是钳工工作者进行加工了。 五、只要将刹车手柄往上提就可以拖动活动钳口，成而快速松 开。 注意事项： 因为止液压台虎钳没有油箱，虽说系统压力比较低，但还是会 存在泄漏，所以要求操作都对台钳定时加液压油，其加油时间要根 据加工时的夹紧压力来确定；另外就是在工作时要注意力的方向， 只能是力朝固定钳身这边，如果方向搞反了的话，就会有可能是台 虎钳的夹紧失效。 总 结 此次的毕业设计把我在大学四年期间所学到的专业基础知道与 生产实践相结全的一次大胆的尝试，也是对自己大学几年来所学学 的专业知道基础知识，而且在本次的设计中学到了许多新的知识， 由于自己的经验不足，所以设计出来的台虎钳不一定比现有的台虎 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 钳先进和实用，但对我来说是一个新的尝试。我在这二个多月的设 计中，有以下几点心得体会。 一、初步使我懂得了，搞设计是怎么一回事，应从哪里入手， 要找一些什么样的资料和参考书籍，还有就是多在社会中找找现用 的，与止差不多的产品来研究它的工作方式，这样设计有什么好处 和不足之处，应如何改正。进行大量的数据采集以后，进行分析， 从生产加工的厂家的使用要求和现在社会的实用情况出发，选择最 优的，最经济的设计方案。 二、通过此次设计，使我具备了一定的独立设计的能力，能够 使自己所学的专业知识，应用在实践中。此次设计，综合了指导老 师和同学们的意见，实现了快进与快退，能够在一秒了夹紧。这对 钳工用台虎钳来说是一个大胆的改进和创新。可能我这次设计出来 的不适用，但对我来说也是一个较大的进步，使我懂得了如何去思 考和发现现有产品的不足。 三、通过设计锻炼了自己纵使思考问题的能力，并且培养了自 己对设计的创新能力，同时也发现自己的不足之处，如对某些设计 结构，和工作时有可能遇到的情况考虑不全面，等。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 四、 在设计过程中对于各门专业基础课的纵使应用不是很熟练， 对于在设计中所遇到的问题不能全面独立自主的解决，这在实际生 产加工是不能胜任的，等缺点。所以在以后的生活中必需加强专业 知识和社会实践，使自己进一步搞高。 参考文献 1朱成根。简明机械零件设计手册。机械工业出版社，1999：P38- 47 2成大先。机械设计手册。化学工业出版社，2001：P79- 102 3曹玉平，阎祥安。液压传动与控制M。天津大学出