深孔自动定心夹紧装置设计含proe三维及11张CAD图
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共30页)
编号：118105115
类型：共享资源
大小：8.35MB
格式：ZIP
上传时间：2021-03-19
上传人：QQ14****9609
认证信息
个人认证
郭**（实名认证）
陕西
IP属地：陕西
350
积分
- 关 键 词：
-
自动
定心
夹紧
装置
设计
proe
三维
11
CAD
- 资源描述：
-
深孔自动定心夹紧装置设计含proe三维及11张CAD图,自动,定心,夹紧,装置,设计,proe,三维,11,CAD
- 内容简介：
-
摘 要定心夹紧装置又称为自动定心夹紧装置，是指将工件的定位、定心和夹紧结合在一起的夹紧装置。本次设计的深孔自定心夹紧装置，主要由固定盘、夹紧板、滑动盘、夹紧缸和夹紧装置复位弹簧、伸缩缸等构成。本次设计首先，通过对自动定心夹紧装置现状、结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了其设计方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核；最后，通过AutoCAD制图软件绘制了其装配图及主要零部件图，并采用Pro/E软件建立了三维模型。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键词：深孔，自动定心，夹紧，油缸，设计AbstractCentering clamping device, also known as automatic centering clamping device, refers to the combination of workpiece positioning, centering and clamping. The deep hole self centering clamping device designed in this paper is mainly composed of fixed plate, clamping plate, sliding plate, clamping cylinder, return spring of clamping device, expansion cylinder, etc.First of all, through the analysis of the present situation, structure and principle of the automatic centering clamping device, the design scheme is put forward on the basis of this analysis; then, the main technical parameters are calculated and selected; then, the main parts are designed and checked; finally, the assembly drawing and the main parts drawing are drawn by AutoCAD drawing software, and Pro / E software is used Three dimensional model is established.Through this design, we have consolidated the professional knowledge learned by the University, such as: mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and interchangeability theory, mechanical drawing, etc.; we have mastered the design method of common mechanical products and can skillfully use AutoCAD drawing software, which is of great significance for our future work and life.Key words: Deep Hole, Automatic Centering, Clamping, Oil Cylinder, Design目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1研究背景及意义11.2自动定心夹紧装置简介21.2.1定义21.2.2特点21.2.3分类21.3夹紧装置研究现状及发展31.3.1 研究现状31.3.2发展趋势3第2章 总体方案设计52.1设计要求52.2工件分析及定位52.3方案选择52.3.1定位方案选择52.3.2夹紧方案的选择52.3.3工作原理62.4总体参数计算62.4.1夹紧力分析62.4.2定位误差分析72.4.3制定主要技术条件8第3章 主要零部件的设计93.1伸缩缸设计93.1.1确定主要参数93.1.2液压缸的结构设计133.2伸缩缸设计163.3定位夹紧装置设计163.3.1结构设计163.3.2固定板、滑动板设计173.3.3夹紧板设计18第4章 基于Pro/E的194.1 Pro/E三维设计软件概述194.2三维设计204.2.1伸缩缸、夹紧缸缸体204.2.2伸缩缸、夹紧缸缸盖214.2.3活塞杆214.2.4固定板、滑动板214.2.5夹紧板224.2.6三维装配22结 论23参考文献24致 谢2526第1章 绪论1.1研究背景及意义夹紧装置从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹紧装置与人的结合上，这是夹紧装置主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹紧装置成为人与机床之间的桥梁，夹紧装置的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹紧装置与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹紧装置引起了重视；第三阶段表现为夹紧装置与机床的结合，夹紧装置作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。为解决大批量产品的加工，20世纪50年代国外就开始研究高速机床、专用机床、高速刀具、专用刀具。随着以上课题不断的攻破，机械制造业获得了重大进展，但是工件的定位、夹紧所必须的夹紧装置仍是不可缺少的工艺装备。机床、刀具的快速、耐用对夹紧装置也提出了更高更新的要求。因此需要一种结构简单、自动化程度高、夹紧点固定、夹紧力可靠、装夹释放工件快速、能减少工人的劳动强度和人为因素的不稳定性的夹紧装置。为了满足高速、专用机床的加工要求，研制液压夹紧装置，它选用标准液压元件，根据加工零件特性设计机械部件并把其有机的装配、连接在一起设计的。它具有以下特点：一是针对某个零件设计的专用工装；二是液压元件为标准化、系列化的模块，可以实现工件装夹的自动化；三是液压夹紧装置的使用可以提高生产效率及产品质量，解决技术关键，提高企业的工艺装备系数。在一个固定夹紧装置体上，采用机械定位，夹紧加工后再卸下它们，这通常要花很多的时间的一个步骤，为了实现高产高效，工件的定位、支撑夹紧和夹紧装置的快速松开，以及操作方便安全都是非常重要的环节。对于加工一个较大的工件，选用半自动化或全自动化夹紧装置是具有经济价值的。液压定位和夹紧是一项非常有效和可靠的技术。使用液压夹紧装置的第一个优势是能节省夹紧和松卸工件是所花费的大量的时间。传统的机械夹紧装置在松开和夹紧工作是都要费力的用扳手旋拧螺母和移动压板。然而，液压夹紧装置只需要通过控制油路的通断，就可实现夹紧装置的完整的顺序动作控制。液压夹紧装置系统的第二个优势是可实现非常高的定位精度。定位精度的关键在于夹紧装置力在定位和夹紧装置过程中，保持恒定不变，从而确保了同一道工序下的加工质量一致性，即提高重复精度，故此由于变形造成的废品率将会微乎其微。成批零部件的互换性也会达到理想的指标，然而从这一点几乎是机械夹紧装置无法做到的。在针对无法设定刚性支撑或加工薄壁零件时，液压辅助支撑是最佳的选择。它可以在任意的位置对工件产生支撑力，起到辅助定位的作用，尤其对于非加工表面的支撑定位更是非它莫属，有力的解决过定位问题。液压夹紧装置的第三个优势是最适合加工零件摆放紧凑和采用手动夹紧空间受限的场合，这是流体控制得天独厚的优势。这就可以实现多个零件在同一个夹紧装置体上的同时装夹和加工。1.2自动定心夹紧装置简介定心夹紧装置是一种同时实现对工件定心定位和夹紧的夹紧装置。工件在夹紧过程中，利用定位夹紧元件的等速移动或均匀弹性变形来消除定位副制造不准确或定位尺寸偏差对定心的影响，使这些误差或偏差能均匀而对称地分配在工件的定位基准面上。定心夹紧装置按工作原理可分为等距移动定心夹紧装置和弹性变形定心夹紧装置。1.2.1定义定心夹紧装置又称为自动定心夹紧装置，是指将工件的定位、定心和夹紧结合在一起的夹紧装置。定心夹紧装置的工作原理是利用定位元件和夹紧元件的等距移动或均匀的弹性变形方式，消除定位元件与工件定位基准面的不准确性和定位尺寸偏差的影响。1.2.2特点定心夹紧装置的特点是定位与夹紧由同一(或同组)元件完成，即利用该元件等速趋近(或退离)某一对称轴线或对称平面，或利用该元件的均匀弹性变形，完成对工件的定位夹紧或松开。由于采用定心夹紧装置时，对称轴线、对称平面或对称中心线是工件的定位基准，因而可使定位基准不产生位移，基准位移误差为零。同时对称轴线、对称平面或对称中心线又是工件的工序基准，则定位基准与工序基准重合，基准不重合误差为零，总的定位误差为零。正是由于这些特点，能使工件的定位基准不变，定位基准不产生位移，从而实现定心夹紧的作用。因此，定心夹紧装置主要适用于几何形状对称并以对称轴线、对称平面或对称中心线为工序基准的工件的定位夹紧。1.2.3分类定心夹紧装置按照其定心作用原理来分有两种类型：一种是依靠传动装置使定心夹紧元件同时做等速移动，从而实现定心夹紧；另一种是依靠定心夹紧元件本身做均匀的弹性变形，从而实现定心夹紧。（1）等距移动定心夹紧装置等距移动定心夹紧装置，是指通过内联动装置使原始作用力均衡地分散到每个定位(夹紧)元件上，使工件实现同时定位和夹紧。等距移动定心夹紧的要点是，不仅要使各个夹紧(定位)元件对工件的夹紧力保持相等，还要使各个夹紧(定位)元件的空问运动保持精确的等距移动，这样才能保证自动定位夹紧的目的。内联动装置的形式有多种，按其对夹紧元件的驱动方式分为螺旋等距移动定心夹紧装置、凸轮等距移动定心夹紧装置、偏移滚柱等距移动定心夹紧装置和斜楔等距移动定心夹紧装置。（2）弹性变形定心夹紧装置弹性变形定心夹紧装置，是利用弹性元件受力后的均匀变形实现对工件的定位和夹紧的。弹性变形夹紧的要点是，弹性元件要具有良好的弹性和回复性能，且制造的精度要求较高，以保证精确的定位和可靠的夹紧。根据弹性元件的不同，弹性夹头变形定心夹紧装置分为弹性夹头定心夹紧装置、碟形簧片定心夹紧装置、液体塑料定心夹紧装置和波纹套定心夹紧装置。1.3夹紧装置研究现状及发展1.3.1 研究现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹紧装置，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹紧装置；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用夹紧装置，而夹紧装置的实际磨损量仅为1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对夹紧装置提出了如下新的要求：（1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；（2）能装夹一组具有相似性特征的工件；（3）能适用于精密加工的高精度夹紧装置；（4）能适用于各种现代化制造技术的新型夹紧装置；（5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；（6）提高夹紧装置的标准化程度。1.3.2发展趋势夹紧装置的发展趋势主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。（1）标准化 夹紧装置的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹紧装置零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991以及各类通用夹紧装置、组合夹紧装置标准等。夹紧装置的标准化，有利于夹紧装置的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 （2）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹紧装置的精度要求。精密化夹紧装置的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m。（3）高效化 高效化夹紧装置主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹紧装置有自动化夹紧装置、高速化夹紧装置和具有夹紧力装置的夹紧装置等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹紧装置外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹紧装置以及自动更换夹紧装置的装置，充分发挥了数控机床的效率。（4）柔性化 夹紧装置的柔性化与机床的柔性化相似，它是指夹紧装置通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹紧装置种类主要有：组合夹紧装置、通用可调夹紧装置、成组夹紧装置、模块化夹紧装置、数控夹紧装置等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹紧装置的柔性化程度，改变专用夹紧装置的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹紧装置结构，将是当前夹紧装置发展的主要方向。第2章 总体方案设计2.1设计要求设计一深孔自动定心夹紧装置，技术要求为：深孔孔径范围50，长径比100:1，能够实现自动定心并夹紧。2.2工件分析及定位根据设计要求工件待加工的孔直径50mm，长度5000mm，即工件简图如下：图2-1 工件简图2.3方案选择2.3.1定位方案选择根据零件的结构特点和工序的安排，本工序加工时有两种定位方案可供选择。方案一：以工件的中心线为定位基准，以弹簧托盘定位铝胎具上各定位点上的磁铁吸合工件，进行定位。方案二：以工件的中心线为定位基准，在以弹簧托盘定位铝胎具上各定位点上的磁铁吸合工件进行定位后，同时以如附图1所示工件上贮油缸右端缸壁为定位表面进行定位。两种方案都是以工件的中心线为定位基准，不同的是：方案一中只以弹簧托盘上各定位点定位，限制六个自由度。虽然能满足加工要求，但忽略了因支撑点过少及工件自重而带来的同轴度误差，从而不易保证加工精度。方案二中在以弹簧托盘上各定位点进行定位，限制六个自由度后，又以贮油缸右端内缸壁定位，形成了过定位，这样就弥补了方案一中的缺陷，准确地保证加工精度。故选用方案二的定位方案。2.3.2夹紧方案的选择由于工件形状及焊接部位所处位置，显然从工件外部夹紧是不合理的，故应采用内部夹紧形式。因加工要求对焊接的技术要求较高，故焊接速度不宜太大，因其产生的作用力也不大，又因工件较轻且是一薄壁零件，故主夹紧力不宜太大，因弹簧盘起定位作用，为保持工件相对平衡，内部夹紧装置应偏向油管支架一方。为保证工件在加工过程中的同轴度，定位夹紧装置体上与夹紧装置相对的一端应与工件构成间隙配合，起定位、支撑、平衡的作用。由于焊接作用力不大，工件质量又不大，为同时满足生产要求，故应选用气动夹紧装置。上述定位和夹紧装置即为要设计的自定心夹紧装置，其结构祥见定位夹紧装置装配图。综上所述，本次设定的自定心夹紧装置方案如下：图2-2 自定心夹紧装置方案简图2.3.3工作原理本次设计的深孔自定心夹紧装置，主要由固定盘、夹紧板、滑动盘、夹紧缸和夹紧装置复位弹簧、伸缩缸。工作前，工件靠近该装置后由伸缩缸伸出夹紧装置伸入到深孔后，夹紧缸体推动滑动板向右运动，滑动板推动夹紧板张开夹紧深孔工件，在夹紧同时由于滑动板与固定杆之间存在可调节间隙，因此可以根据零件内孔自动定心；零件加工完成后夹紧缸松开，随后在复位弹簧的推动下滑动板被向左推动，并带动夹紧板收拢，零件被松开。随后再由伸缩缸收缩会自动定心夹紧装置。2.4总体参数计算2.4.1夹紧力分析弹簧套筒夹紧力得计算与楔块夹紧相似，但要考虑夹紧时弹簧套筒得变形阻力,每个单弹簧瓣卡爪得阻力可近似地按弧形断面得悬臂梁得变形阻力来计算（见图8）。式中 ：卡爪材料得弹性模量， ：卡爪与工件得直径间隙，mm ：弹性瓣得薄壁厚度，mm ：弹性瓣外圆直径，mm ：卡爪计算长度（由卡爪中心到弹簧瓣根部开槽处距离），mm ：卡爪瓣数 ： 每瓣卡爪得扇形角之半，rad令则：若取 ，则：时，;时，;时，。弹簧套筒得卡爪在夹紧时得受力分析见图8，当工件无轴向定位时，卡爪和工件不产生相对运动，没有摩擦力，由静力平衡可得：式中 ：弹簧套筒卡爪得锥角 ：弹簧套筒卡爪与固定套得摩擦角2.4.2定位误差分析本文设计得定位夹紧装置主要是轴得工件与定位孔采用间隙配合，以轴得中心线为工序基准。当工件装到套筒时，因工序基准是中心线，定位基准也是中心线，基准重合，则。因为轴工件与弹簧套筒是间隙配合，又都有制造误差，因此存在轴中心线得位置变化，即基准位置误差，得。假定假定孔得尺寸为,轴得尺寸为，最小配合间隙为，根据工件装卡时弹簧套筒得位置不同，定位误差分两种情况：（1） 弹簧套筒垂直放置时，按最大孔和最小轴求得轴中心位置得变动量为： 。（2） 弹簧套筒垂直放置时，由于自重，工件下垂始终紧靠弹簧套筒内孔下表面，此时轴中心线得变动是铅锤方向，最大值为： 。 2.4.3制定主要技术条件在定位夹紧装置总装图上应标注的主要尺寸和公差：（1）配合尺寸：套内径与铜套外径及套筒外径与涨杆内径的配合尺寸26H8/j7；活塞杆内径与伸缩杆外径及涨杆外径与定位夹紧装置体内径的配合尺寸20H9/e8；主轴外径与定位夹紧装置体内径的配合尺寸45H8/e7；活塞杆内径与伸缩杆外径的配合尺寸10.5H9/f8；工件内径与定位夹紧装置体外径的配合尺寸41.1H10/h9；涨杆外径与定位夹紧装置体内径的配合尺寸32H8/e7；涨块与定位夹紧装置体的配合尺寸20H8/e8、7H9/e8。（2）定位件位置尺寸：弹簧托盘定位铝胎具的定位尺寸为41.1mm、77mm；定位夹紧装置体外圆柱部分的定位尺寸为41.1mm。（2）定位夹紧装置的长、宽和高等总体尺寸：定位夹紧装置的总长为318mm，总宽和总高为166mm。（4）铜套与套上配作的2-M5螺纹孔需装配后制造。（5）装夹工件时,人工踩动脚踏阀，由气缸驱动传动装置，使涨块涨紧，对工件进行夹紧。第3章 主要零部件的设计3.1伸缩缸设计3.1.1确定主要参数（1）活塞及缸杆直径为了节省能源宜选用较小流量的油源。利用单活塞缸差动连接满足快进速度的要求，且往复快速运动速度相等，这样就给液压缸内径D和活塞杆直径d规定了的关系。由此求得液压缸无杆腔面积为：活塞杆直径可以由值算出，由计算所得的D与d的值分别按表3-1和表3-2圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件。表3-1 液压缸内径尺寸系列 (GB2348-1980) (mm)810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630注：括号内数值为非优先选用值表3-2 活塞杆直径系列 (GB2348-1980) (mm)45681012141618222252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400由GB/T2348-1980查得标准值为D=32mm，d=10mm。（2）液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指液压缸中最薄处的厚度。从材料力学可以知道，承受内压力的圆筒，其内应力分别规律因为壁厚的不同而各异。一般计算时可以分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径D与其壁厚的比值D/10的圆筒称为薄壁圆筒。起重运输机械和工程机械的液压缸，一般采用无缝钢管，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒壁厚公式计算 式中 液压缸壁厚（m）。 D液压缸内径（m）。 试验压力，一般取最大工作压力的（1.251.5）倍（MPa）。额定压力16Mpa,取=1.5 MPa。 缸筒材料的许用应力。 = ，其中为材料抗拉刚度，n为安全系数，一般取n = 5。的值为：锻钢： = 110120 MPa；铸钢： = 100110 MPa；无缝钢管： = 110110 MPa；高强度铸铁： = 60MPa；灰铸铁： = 25MPa。在中低压液压系统中，按上式计算所得液压缸的壁厚往往很小，使得液压缸的刚度往往不够，如在切削加工过程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或者漏油。因此一般不作计算，按经验选取，必要时按上式公式进行校核。对于D/10时，应该按材料力学中的厚壁圆筒公式进行壁厚的计算。对于脆性材料以及塑性材料 式中的符号意思与前面相同。液压缸壁厚算出后，即可以求出缸体的外径为： +式中值应该按无缝钢管标准，或者按有关标准圆整为标准值。在设计中，取试验压力为最大工作压力的1.5倍，即 = 1.55MPa =7.5MPa。而缸筒材料许用应力取为= 100 MPa。应用公式 得， （3）液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可以根据执行元件装置实际工作的最大行程来确定，并且参照表3-1中的系列尺寸来选取标准值。表3-1液压缸活塞行程参数系列 （mm）255080100125160200250320400500630800100012501600200025003200400040639011014018022028036045055070090011001400180022002800390024026030034038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260030003800注：液压缸活塞行程参数依、次序优先选用。由已知条件知道最大工作行程为20mm,参考上表系列，取液压缸工作行程为25mm。（4）缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效的厚度t按强度要求可以用下面两式进行进似计算。无孔时： 有孔时： 式中 缸盖有效厚度（m）。 缸盖止口内径（m）。 缸盖孔的直径（m）。在此次设计中，利用上式计算可取t=20mm（5）最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面中点到缸盖滑动支撑面的距离H称为最小导向长度（图3-2）。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，从而影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定得最小导向长度。对于一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求式中 液压缸的最大行程。 液压缸的内径。为了保证最小导向长度H，如果过分增大和B都是不适宜的，必要时可以在缸盖和活塞之间增加一个隔套K来增加H的值。隔套的长度C由需要的最小导向长度H决定，即在此设计中，液压缸的最大行程为25mm，液压缸的内径为32mm，所以应用公式的 =mm =18.5mm。活塞的宽度B一般取得B =（0.61.0）D；缸盖滑动支撑面的长度，根据液压缸内径D而定。当D80mm时，取；当D80mm时，取。活塞的宽度B =（0.61.0）D=19.232mm，取20mm（6）缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应该大于内径的2030倍。缸体长度L =40mm。（7）固定螺栓得直径液压缸固定螺栓直径按照下式计算式中 F液压缸最大负载。 Z固定螺栓个数。 k螺纹拧紧系数，k = 1.121.5。根据上式求得 = = 4.3mm（8）液压缸强度校核1）缸筒壁厚校核：。 前面已经通过计算得：D = 32mm, =5mm。则有10，所以为厚壁缸。 = 15mm = = 4.3mm，可见缸筒壁厚满足强度要求。3.1.2液压缸的结构设计液压缸主要尺寸确定以后，就进行各部分的结构设计。主要包括：液压缸缸体与缸盖的连接结构、活塞杆与活塞的连接结构、活塞杆导向部分的结构、密封装置、缓冲装置、排气装置、以及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件的不同，结构形式也各不相同。设计时根据具体情况进行选择。（1）缸体与缸盖的连接形式缸体与缸盖常见连接方式有法兰连接式、半环连接式 、螺纹连接式 、拉杆连接式 、焊接式连接等。图3-1 常见的缸筒和缸盖结构图3-1所示为常见的缸盖和缸筒连接形式。图3-1a 为法兰式连接结构，这种连接结构简单、成本低廉，容易加工，便于装卸，强度较大，能够承受高压。但是外形尺寸较大，常用于铸铁制的缸筒上。图3-1b 为半环式连接结构，这种连接分为外半环连接和内半环连接两者形式。它们的缸筒壁部由于开了环形槽而削弱了强度，为此有时要增加壁厚。它容易加工和装卸、重量较轻，半环连接是一种应用较为普遍的连接结构，常用于无缝钢管和锻钢制的缸筒上。图3-1c、f 为螺纹连接形式，这种连接分为外螺纹连接和内螺纹连接两者形式。它的缸筒端部结构复杂，外径加工必须要求同时保证内外径同心，装卸要使用专用工具，它的外形尺寸和重量都比较小，结构紧凑，常常用于无缝钢管和锻钢制的缸筒上。图3-1d 为拉杆式连接形式，这种连接结构简单，工艺性好、通用性强、易于装拆，但是端盖的体积和重量都非常大，拉杆在受力后容易拉伸变长，从而影响密封效果，仅适用于长度不大的中低压缸。图3-1d 为焊接式连接，这种连接形式强度高，制造简单，但是焊接时容易引起缸筒的变形。缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。通过综合考虑，在此设计中，缸体端部与缸盖采取法兰连接的形式。（2）活塞杆与活塞的连接结构活塞和活塞杆的结构形式有很多，常见的有一体式、锥销式连接外、还有螺纹式连接和半环式连接等多种形式，如图3-2所示。半环式连接结构复杂，装卸不便，但是工作可靠。图3-2 活塞杆与活塞的结构此外，活塞和活塞杆也有制成整体式结构的，但是它只能适应于尺寸较小的场合。活塞一般用耐磨铸铁制造，活塞杆则不论是空心的还是实心的，大多用钢料制造。经过综合考虑，在此设计中，活塞杆与活塞的连接采取螺纹连接的形式，如图3-3所示。图3-3 活塞杆与活塞的连接形式这种连接方式结构简单，便于拆卸，成本低廉，但是在震动的过程中容易松动，所以加了防松装置，应用范围较广。（3）活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结果可以做成端盖整体式直接导向，也可以做成与端盖分开的导向套导向结构。后者导向套磨损后便于更换，所以应用比较普遍。导向套的位置可以安装于密封圈的内侧，也可以安装于密封圈的外侧。机床和工程机械中一般采用装在内测的结构，有利于导向套的润滑；而压油机常采用装在外测的结构，在高压下工作时，使得密封圈由足够的油压将唇边张开，以提高系统的密封性能。活塞杆处的密封形式由O型、V型、Y型和型密封圈。为了清除活塞杆处外漏部分粘附的灰尘，保证油液清洁以及减少磨损，在端盖外侧增加防尘圈。此设计经过综合考虑，采取端盖直接导向。（4）密封装置液压缸中常见的密封装置有间隙密封，摩擦环密封，密封圈密封等。间隙密封依靠运动件间的微笑间隙来防止泄露。为了提高这种装置的密封能力，常在活塞的表面制造出几条微小的环形槽，用以增大油液通过间隙时的阻力。它结构简单，摩擦阻力小，可以耐高温，但是泄露大，加工要求高，磨损后无法恢复原有能力，只有在尺寸小、压力较低、相对运动速度较高的缸筒和活塞间使用。摩擦环密封依靠活塞上的摩擦环（尼龙或者其他高分子材料制成）在“O”形圈弹力作用下贴紧缸壁而防止泄露。这种材料密封效果好，摩擦阻力较小并且稳定，可以耐高温，磨损后有自动补偿能力，但是加工要求高，装拆不方便，适用于缸筒和活塞之间的密封。油缸主要采用密封圈密封，密封圈有O形、V形、Y形及组合式等数种，其材料为耐油橡胶、尼龙、聚氨脂等。它利用橡胶或者塑料的弹性使各种截面的环形圈贴紧在静、动配合面之间来防止泄露。它结构简单，制造方便，磨损后有自动补偿能力，性能可靠，在缸筒和活塞之间、活塞和活塞杆之间、缸筒和缸盖之间都能使用。1）O形密封圈（如图3-4）O形密封圈的截面为圆形，主要用于静密封。与唇形密封圈相比，运动阻力较大，作运动密封时容易产生扭转，故一般不单独用于油缸运动密封。 图3-4 O形密封圈2）V形密封圈（如图3-5）V形圈的截面为V形，如图所示，V形密封装置是由压环、V形圈和支承环组成。当工作压力高于10MPa时，可增加V形圈的数量，提高密封效果。安装时，V形圈的开口应面向压力高的一侧。图3-5 V形密封圈3）Y形密封圈（如图3-6）Y形密封圈的截面为Y形，属唇形密封圈(Lip Seal)。它是一种摩擦阻力小、寿命较长的密封圈，应用普遍。Y形圈主要用于往复运动的密封。根据截面长宽比例的不同，Y形圈可分为宽断面和窄断面两种形式，图所示为宽断面Y形密封圈。图3-6 Y形密封圈对于活塞杆外伸部分来说，由于它很容易把脏物带入液压缸，使油液受到污染，使密封件磨损，因此常需要在活塞杆密封处增添防尘圈，并且放在向着活塞杆外伸的一段。3.2伸缩缸设计伸缩缸设计过程与上述夹紧缸类似，此处不一一复述，伸缩缸设计最终结构尺寸详见图纸。3.3定位夹紧装置设计3.3.1结构设计设计得弹簧套筒结构如图3是任何一台薄壁带锥面得弹性套筒，带锥面一端开有3条轴向槽，由3个基础的部分组成。1是卡爪A(颈部)，2是弹性瓣B（弹性部分），3是尾部导向部分C。卡爪A是定心主要工作面，又是摩擦面，故要求耐磨，一般热处理硬度为5862HRC;弹性瓣B经常张开、收缩，为了防止断裂和产生永久变形，故要求具有良好得弹性和耐磨性以及耐疲劳性。弹性瓣和尾部导向部分C连接处，由于形状和截面变化大，容易产生应力集中而断裂。所以要求尾部一起进行热处理，淬火硬度为4045HRC,以保持弹性。弹簧套筒材料一般最常用65Mn，也有采用45钢或40Cr等材料。采用弹簧套筒定位夹紧装置夹紧工件时，工件被夹表面得尺寸偏差不宜过大，因为弹簧套筒变形大时，卡爪与工件以及弹簧套筒得锥面与固定套得内锥面得接触不良，造成定位精度和夹紧刚度降低，难以保证被夹紧工件得形状精度。（1） 弹簧套筒得导向部分直径：一般都是根据设计得结构需要来确定。在这次设计中，我根据工件得尺寸，暂且定为40mm。（2） 卡爪长度 ：,为工件直径，或者。所以取。（3） 弹性瓣得外圆直径： mm。所以取。（4） 弹性瓣得长度：也就是弹簧套筒得开槽长度，与弹性瓣得外圆直径有关，一般。所以取。（5） 弹性瓣得壁厚：壁厚与弹性瓣得外圆直径有关，越大，也相应增加，越长，也相应增加，一般时，之间选取，或者。所以取。（6） 导向部分长度及圆角：。所以取。（7） 弹簧套筒得开槽宽度和卡爪瓣数n：，一般取，n一般取3。所以取。（8） 弹簧套用卡爪锥角与相配合得固定套得内锥角大小，根据定位夹紧装置得具体情况确定。当要求夹紧范围大时，使夹紧点始终在弹簧套筒外端离切削点近一些。对于正锥弹簧套筒，固定套内锥角应取，对于倒锥弹簧套筒，固定套内锥角应取一般取30。通常弹簧套筒用于夹紧IT7IT10级精度得工作，如果要求夹紧范围不大时，固定套得内锥角与弹簧套筒得锥角一样大。 3.3.2固定板、滑动板设计为了防止固定套与弹簧套筒相接触得配合表面极易磨损，所以固定套选用T8A钢，表面进行热处理使硬度为5560HRC。内孔和外圆在磨床上加工可达到较高得精度，再进行配研，弹簧套筒得导向部分表面粗糙度值可达Ra0.4m，同时又保证了较小得配合间隙不大于0.015mm，固定套外圆直径与定位夹紧装置体配合过盈量为0.025mm，增加耐磨性与使用寿命。（1）D部分为螺纹，该处与螺母连接用于给弹簧套筒提供轴向力得，其直径对定心精度影响不大，根据弹簧套筒卡爪部分得尺寸，设计出螺纹是M60得梯形螺纹。且。（2）固定套得内锥角：因为与弹簧套筒配合运动，其大小有弹簧套筒决定，根据弹簧套筒得内锥角设计，可以取固定套得内锥角。（3）固定套导向部分直径：其大小与弹簧套筒导向部分一样，所以。（4）固定套外圆直径：其大小对定心无影响，根据结构取。（5）孔得直径：这孔用来固定定位夹紧装置体和固定套得，并确定其位置关系，直径大小与所选取得销得大小确定，在这我选取直径为得销，所以 。（6）孔距左断面得距离：对定位夹紧装置得稳定有较大影响，根据需要取。（7）固定套长度：根据弹簧套筒得长度，取。（8）与定位夹紧装置体配合部分长度：该部分长度对定位夹紧装置得稳定有较大影响，根据全长和稳定得需要，取。3.3.3夹紧板设计在本次设计中，对定位夹紧装置体无具体要求。但一般设计中，定位夹紧装置体通常采用铸铁。但尽量使定位夹紧装置体夹持固定套得内表面粗糙度值低，保证具有良好得定心精度。分凸出部用于确定定位夹紧装置体和固定套得位置关系，其凸出部直径：其直径大小应小于定位夹紧装置体直径，所以取其直径。（2)E部分右端面距孔中心长度：该孔是与固定套配合得，根据固定套得尺寸去为。（3）夹持部分直径：该部分是用来夹持固定套得，所以其大小尺寸有固定套决定，所以取。（4）夹持部分外圆直径：该部分只要能够稳定夹持固定套就行，根据结构要求，取。（5）F部分是用来连接机床等设备得，连接形式不固定，在本图上设计为螺纹连接，大小根据需求来定。该部外圆直径先取。第4章 基于Pro/E的4.1 Pro/E三维设计软件概述Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。（1）参数化设计相对于产品而言，我们可以把它看成几何模型，而无论多么复杂的几何模型，都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束，这就是参数化的基本概念。但是无法在零件模块下隐藏实体特征。（2）基于特征建模Pro/E是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。（3）单一数据库（全相关）Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。Pro/Engineer是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型，三维上色，实体或线框造型，完整工程图的产生及不同视图展示（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）。Pro/Engineer是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽壳（Shells）等，采用这种手段来建立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其他相关的特征也会自动修正。这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。造型不单可以在屏幕上显示，还可传送到绘图机上或一些支持Postscript格式的彩色打印机。Pro/Engineer还可输出三维和二维图形给予其他应用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这都是通过标准数据交换格式来实现，用户更可配上 Pro/Engineer软件的其它模块或自行利用 C语言编程，以增强软件的功能。它在单用户环境下（没有任何附加模块）具有大部分的设计能力，组装能力（运动分析、人机工程分析）和工程制图能力（不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS标准），并且支持符合工业标准的绘图仪（HP，HPGL）和黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出。Pro/Engineer功能如下：（1）特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）；（2）参数化（参数=尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）；（3）通过零件的特征值之间，载荷/边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计；（4）支持大型、复杂组合件的设计（规则排列的系列组件，交替排列，Pro/PROGRAM的各种能用零件设计的程序化方法等）。（5）贯穿所有应用的完全相关性（任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方变动）。其它辅助模块将进一步提高扩展 Pro/ENGINEER的基本功能。4.2三维设计4.2.1伸缩缸、夹紧缸缸体伸缩缸、夹紧缸缸体如下图示： 图4-1 伸缩缸体 图4-2 夹紧缸体4.2.2伸缩缸、夹紧缸缸盖伸缩缸、夹紧缸缸盖如下图示： 图4-3 伸缩缸体 图4-4 夹紧缸体4.2.3活塞杆活塞杆如下图示：图4-5 活塞杆4.2.4固定板、滑动板固定板、滑动板如下： 图4-6 固定板 图4-7 滑动板4.2.5夹紧板夹紧板如下：图4-8夹紧板4.2.6三维装配图4-9 试验台装配结 论转眼毕业设计接近尾声，通过这次设计实践，对机械设计有了更全面的认识。本次毕业设计填补了以往课堂上只是公式化的解题，对于
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号