气动台钳的设计与仿真（全套CAD图纸+设计说明书）
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气动
台钳
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仿真
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摘要
本文对传统台钳进行升级改造，结合气动技术对原有传统台钳相关结构进行改进设计，并使用三维软件进行台钳三维建模、虚拟装配、机构仿真。使之在功能上满足实际生产的要求。降低操作工人的疲劳强度，提高人机功效。
关键词：斜楔机构；自锁；虚拟装配；机构仿真；
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毕 业 设 计 开 题 报 告 课题名称 气动台钳的设计与仿真 课题来源 生产实际 专 业 机械设计制造及其自动化 - 1 - 一、 课题来源、目的、意义 1 课题的来源 本课题 根据 郧西精诚汽配有限 公司制造车间实际的 生产情况 ，对原有的传统台钳改为气动台钳，通过结构的设 计以及 仿真达到可以在现实中使用。 2 本课题研究目的 随着机械制造业的飞速发展，产品的更新换代越来越快，传统的生产模式已不能适应现代社 会的发展需求，作为装备 制造业的必不可少组成部分的工艺装备 。 （夹 也必然得到相应的重视 ） 台钳是一种装夹工件的工艺装备，他广泛应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在现代生产中，台钳是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件的加工精度、劳动的生产率和产品的制造成本等。 目前机械制造业中使用的台钳大部分是传统台钳，但随着技术 的发展以及制造业的要求越来越高，自动化程度的提高，传统的台钳在功能上达不到要求了，因此传统台钳的改造升级是必然的趋势。这样才能适应加工 制造 业的发展。 3 本课题研究的意义 气动技术，全 称气压传动与控制技术，是生产过程自动化和机械化的最有效手段之一，具有高速高效、清洁安全、低成本、易维护等优点，被广泛应用于轻工机械领域中，在食品包装及生产过程中也正在发挥越来越重要的作用。 通过该公司长期的调查统计发现，普通台钳结构简单，机械效率高，但是操作消耗体力较大，工人在长期的工作中容易产生疲劳，影响生产效率以及有一定的危险性。 改用 气动 结构，降低操作人员体力劳动强度，提升人机功效。 综合运用 机械设计基础，机械制造基础的知识和绘图技能，完成传动装置的绘制，分析 与仿真 ，通过这一过程全面了解一个机械产品所 涉及的结构、 制造、装配以及表达方面的知识，培养综合分析、实际解决问题的能力，培养团队协作精神。 - 2 - 二、 国内外概况、预测和文献综述 1 课题的国内外研究概况 台钳，又称虎钳，台虎钳。为钳工必备工具，也是钳工的名称来源原因，因为 钳工的大部分工作都是在台钳上完成的，比如锯，锉，以及零件的装配和拆卸。安装在钳工台上，以钳口的宽度为标定规格。常见规格从 75 300 根据台钳动力源的不同，台钳一般可以分为手动台钳，气动台钳和液动台钳，三种台钳各有优缺点，目前机械加工中应用最广的是手动台钳，气动和液动应用的比较少。但是随着技术的进步和工业自动化的要求，气动和液动作为动力源的台钳在加工制造中变得越来越重要。 手动台钳的 结构是由钳体、底座、导螺母、丝杠、钳口体等组成。活动钳身通过导轨与 固定钳身的导轨作滑动配合。丝杠装在活动钳身上，可以旋转，但不能轴向移动，并与安装在固定钳身内的丝杠螺母配合。当摇动手柄使丝杠旋转，就可以带动活动钳身相对于固定钳身作轴向移动，起夹紧或放松的作用。弹簧借助挡圈和开口销固定在丝杠上，其作用是当放松丝杠时，可使活动钳身及时地退出。在固定钳身和活动钳身上，各装有钢制钳口，并用螺钉固定。钳口的工作 面上制有交叉的网纹，使工件夹紧后不易产生滑动。钳口经过热处理 淬硬，具有较好的耐磨性。固定钳身装在转座上，并能绕转座轴心线转动，当转到要求的方向时，扳动夹紧手柄使夹紧螺钉旋紧，便可在夹紧盘的作用下把固定钳身固紧。转座上有三个螺栓孔，用以与钳台固定。 气动和液压台钳在结构上大致与手动台钳相同，只是动力源由液压缸或气压缸提供，通过局部的结构改变 ，加上一些自锁机构。 采用气动控制的台钳有很多优点：操作方便，能大大地减轻劳动强度气动反应速度快，因而在生产过程中能缩短辅助时间，提高劳动生产效率气动夹具中的气动原件允许有少量泄漏，因而对气动原件的精度要求不高，易于制造采用气动夹具便于实现自动化控制。 气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段之一。 大约开始于 1776年， 个大气压左右压力的空气压缩机。 - 3 - 1880 年，人们第一次利用气缸做成气动刹车装置，将它成功地用到火车的制动上。 20世纪 30 年代初，气动技术成功地应用于自动门的开闭及各种机械的辅助动作上 。至 50年代初，大多数气压元件从液压元件改造或演变过来，体积很大。 60 年代，开始构成工业控制系统，自成体系，不再与风动技术相提并论。在 70 年代，由于气动技术与电子技术的结合应用，在自动化控制领域得到广泛的推广。 80 年代进入气动集成化、微型化的时代。 90 年代至今，气动技术突破了传统的死区，经历着飞跃性的发展，人们克服了阀的物理尺寸局限，真空技术日趋完美，高精度模块化气动机械手问世，智能气动这一概念产生，气动伺服定位技术使气缸高速下实现任意点自动定位，智能阀岛十分理想地解决了整个自动生产线的分散与集中控制问题。 2 课题的研究趋势预测 该课题主要研究的是在以前的结构方案中利用气动技术进行改进，气动技术 是 一门应 用很广泛的学科。在工业各个领域中都大量使用。在以后的发展中结合气 动技术的产品以及装备 其发展趋势主要有以下几个方面： 体积更小，重量更轻，功耗更低。在电子元件、药品等制造行业中，由于被加工件体积很小，势必限制了气动元件的尺寸，小型化、轻型化是气动元件的第一个发展方向。 执行元件的定位精度提高，刚度增加，活塞杆不回转，使用更方便 带制动机构和伺服系统的气缸应用越来越普遍。 多功能化， 复合化，为了方便用户，适应市场的需要开发了各种由多只气动元件组合并配有控制装置的小型气动系统。 与电子技术结合，大量使用传感器，气动元件智能化。带开关的气缸国内已普遍使用，开关体积将更小，性能更高，可嵌入气缸缸体 ;有些还带双色显示，可显示出位置误差，使系统更可靠。用传感器代替流量计、压力表、能自动控制压缩空气的流量、压力，可以节能并保证使用装置正常运行。 高速、高频、高响应、高寿命方向发展。为了提高生产设备的生产效率，提高执行元件的工作速度势在必行。 气动技术在国民经济中多数领域中的应用都得到了大幅提高。可以说，气动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标准之一。 - 4 - 三、 系统设计方案及可行性分析 1 系统设计方案 本课题的系统设计方案采用气动夹紧 来代替原有的手动夹紧，在该方案中利用了一个汽缸，一个滑块机构，再加上局部的改进完成了此次方案的改进。 本课题研究整体构架如 图 1。 该系统的运行过程如下，夹紧过程：打开汽缸控制阀，气路启动，活塞推动，滑块移动，通过滑块机构，將汽缸的动力实现转向，活动钳口移动，进行工件夹紧。夹紧之后，进行工件加工，为 了防止气源不稳或者意外，滑块设有自锁机构 已提高稳定性。加工完毕，关闭汽缸控制阀，汽缸归位，钳口松开。 图 1 设计方案 2 可行性分析 本课题重点是把液压缸的推力转换成夹紧力的过程中的稳定性以及夹紧后稳定性的问题，研究技术路线包括 气动控制部分：汽缸推力的大小，汽缸的行程，汽缸运动的速度等等。机械运动部分：滑块的自锁，滑块的复位 等等。 1） 气动控制部分的建立：根据工作的要求，夹具要实现自动夹紧和加工 完毕后自动松开 ，因此汽缸通过开关控制需自动实行进退，为了防止夹伤零件，气缸运动过程中尽量平稳，匀速。 2）机械运动部分：由于机构的设计，汽缸的运动方向和夹紧里的方向不同向，因此中间需要一个转向机构 ，还有一个就是位移的控制，汽缸的位移通过滑块转换方向后，夹具的移动要与汽缸的位移相协调，这就需要给滑块选一个合适的倾斜角。在台钳使用的过程中为了防止气源的不稳定以及突然气源中断，应该在机械运动部分设置自锁机构。 通过上述分析，该方案实际可行，但在实际操作中比以前操作复杂，但是很容易掌握，因此要规范操作说明。在 系统运行前，应进行相关检查。 - 5 - 四、 预计达到的要求及预计的关键技术 术指标 本课题预期成果实现 台钳的夹紧与松开实现汽缸供能 ， 降低操作人员体力劳动强度 。 汽缸在夹紧以及松开的时间要短，工件加工时，工件不能松动 。 键 技术 1） 气动控制 技术 ，如汽缸的稳定性 2） 机械原理设计，如滑块的设计，滑块的自锁。 五、 课 题研究进展计划 毕业设计具体进度安排见表 1。 表 1 毕业设计具体进度安排 表 序号 设计（论文）各阶段名称 日 期 1 收集有关资料，阅读参考文献，并熟悉设计 与仿真 软件 1 月 15 日 3 月 5 日 2 撰写开题报告 3 月 6 日 3 月 10 日 3 分析 气动台钳的功能要求， 提出设计方案，进行外文资料翻译 3 月 11 日 4 月 1 日 4 对气动台钳进行设计和仿真 4 月 2 日 5 月 14 日 5 撰写毕业设计论文 5 月 15 日 5 月 21 日 6 检查、改错、打印、装订及整理设计资料 5 月 22 日 5 月 25 日 7 答辩前的准备及答辩 5 月 26 日 6 月 7 日 8 毕业设计资料整改 6 月 8 日 6 月 10 日 - 6 - 六、 现有的条件及设备 计算机一台，相关图纸若干。 。 七、参考文献 1左健民 . 液压与气压传动 J械工业出版社 2郑文纬 械原理 M（第 7 版） 等教育出版社 3蒲良贵等主编 机械设计 M. 北京：高等教育出版社 4 冯辛安主编 机械制造装备设计（第 2版） M械工业出版社 5唐金松主编 简明机械设计手册 M2000 6 肖继德等主编机床夹具设计 M(第 2版 ) . 北京：机械工业出版社 7 杨叔子主编 . 机械制造工艺及专用夹具 . 冶金工业出版社 8 成大先 . 机械设计手册 单行本液压传动 . 北京： 化学工业出版社 9 刘会英 . 于春生主编 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社 10 孙恒 陈作模主编 . 机械原理第七版 . 高等教育出版社 . 2006 11 裘建新 主编 . 机械原理课程设计指导书 . 高等教育出版社 . 2005 12 徐锦康主编 . 机械设计 . 机械工业出版社 13 王三民主编 . 机械原理与设计课程 设计 . 机械工业出版社 . 2004 14 邹慧君主编 . 机械原理课程设计手册 . 高等教育出版社 1998 15 许福玲 . 陈尧明 - 7 - 开 题 报 告 要 求 1、 开题报告必须在 收集和阅读有关资料，考查生产现场，参考类似产品，进行分析、对比、论证的基础上进行撰写。 2、 开题报告的内容一般包括： 课题的来源、目的、意义、国内外的现状及发展；
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