【某异形件的夹具设计案例3600字】

某异形件的夹具设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u9472某异形件的夹具设计案例 161381.1定位元件 1167301.1.1定位元件工作原理 2275881.1.2气动回路图 2124381.2.1对夹紧装置的要求 3119961.2.2夹紧装置分析 3171611.2.3夹紧装置设计过程 4148421.2.4夹紧力的确定 4228941.2.3夹紧力大小的估算 5210351.3气缸 6304291.1.1气缸的工作原理 6244391.1.2气缸的组成和特点 6223421.4夹具体 7312241.5其他零部件 8221971.6定位夹紧机构 9夹具的基本组成部分主要有：定位元件、夹紧元件、气缸、连杆机构、夹具体、其他元件或装置。定位夹紧机构属于非标设计，没有统一设计标准，但是存在基本设计要求：（1）尽量确保夹具的结构简单，操作方便。（2）尽量满足各工件的定位准确，并选择合适的夹紧方式有效控制异形工件变形。（3）夹具各零部件应当尽可能标准化，增强互换性，降低成本。本文选用的是SolidWorks三维建模软件，SolidWorks目前应用较为广泛并且具有界面简单，设计功能方便，分析功能准确，可快速生成工程图等优点，在参数化设计，装配设计，全相关等领域优势明显[6]。本文的产品设计与三维建模过程如下方所示：选取基准面→草图绘制、对草图应用特征命令→生成特征→模型建造→零件装配。1.1定位元件工件与定位元件之间不仅有点定位而且还有线定位，面定位，两点之间确定一条直线，线定位只能使工件的两个自由度得到限制，平面定位只能使工件的三个自由度得到限制[7]，而本文选用的定位元件为旋转气缸。1.1.1定位元件工作原理要想准确夹紧工件，就需要先定位，这时就需要旋转气缸的存在了。当工件放置到工作台时，旋转气缸通过推力使活塞直杆上升，并使旋转气缸上面部分旋转，使定位螺钉位置对准工件两侧，然后旋转气缸通过推力使活塞直径下降，从而使工件夹紧，确保机构翻转工件不会掉落。其3D建模图如下图3-1所示图3-1定位元件1.1.2气动回路图气动回路图如图3-2所示图3-2气动回路图1.油箱；2.液压泵；1.溢流阀；4.三位四通电磁换向阀1；5.液压缸1；6.三位四通电磁换向阀2；7.液压缸21.2.1对夹紧装置的要求夹紧装置可以说是夹紧机构最关键的一部分。所以在设计的过程中中，应注意以下几点：设计出的夹紧装置应该是一个靠谱、方便、易用、安全的装置。夹紧装置在夹紧的过程中可以正确地找到（定位到）工件的位置。夹紧力大小不能太大也不能太小即大小合适。夹紧装置要确保工件在加工的过程中尽量保持固定不动，不能产生位移和偏转。夹紧装置的先进程度应该与生产工件的多少和生产工件的方式相适应。并且设计出的夹紧装置尽可能地采用国家标配元件[8]。异形工件定位夹紧机构要求具体如下特点：首先动作迅速，能够满足工作环境使用需求，夹紧异形工件后机构旋转90°保证工件不会掉落。夹紧力要适中，过小容易造成旋转过程中工件滑落，过大则会造成工件产生形变。夹紧装置主要包括与导轨座相连的挡板、连接架、固定架、夹紧部分。1.2.2夹紧装置分析夹紧装置的设计要符合实际异形工件大小，不能太大也不能太小，且能对应异形工件进行夹紧、限制工件自由度。并且可使其与导轨座相连最后能在滑轨上移动。由于夹紧装置对应异形工件尺寸设计，所以可进行准确夹紧。1.2.3夹紧装置设计过程根据对工作台整体和异形工件的分析，设计了一个长为280mm、宽为90mm的挡板。在挡板的左右两侧各设计一个底长为370mm、高为220mm、上方长为300mm的连接架，其中连接架的宽为40mm。为防止连接架活动，在挡板后方、挡板上方靠后各连接一个固定架，最后设计夹紧部分。通过第二章异形工件尺寸分析可知，需要设计出夹紧异形工件左右两侧的夹紧部分。异形工件的鞍面长为124mm，宽为70mm，两侧的小凹槽长为15mm，宽为70mm，小凹槽左右两侧凸出来的地方长为21.5mm，相对鞍面突出25.5mm。由以上数据可以确定夹紧部分的高为70mm，经过对异形工件和夹紧装置的分析，确定模型拉伸尺寸为110mm，由此可以设计出与异形工件两侧相啮合的夹紧部分。最后将挡板与连接架相连接再用固定架接上两个连接架，之后将夹紧部分装在连接架上方，夹紧装置就完成了。其中，夹紧装置三维图如下图3-3所示图3-3夹紧装置1.挡板；2.连接架；1.固定架；4.夹紧部分1.2.4夹紧力的确定要想确定夹紧力，就需要从夹紧力的大小、夹紧力的方向、夹紧力的作用点这三个方面来入手：首先是夹紧力方向的确定：通常情况下，夹紧力的方向最好和工件刚度大的那个方向保持一致，因为这样可以最不容易使工件产生变形。夹紧力作用的方向应该更方便工件的定位，而不是妨碍工件的定位。大部分情况下，夹紧力都是和主要定位面垂直。尽可能地，使夹紧力作用的方向与重力一个方向，因为这样可以减小所需夹紧力，从而使计算更简单[9]。其次是夹紧力作用点的选择：只有在夹紧力的方向确定的情况下，才能确定夹紧力的作用点。一般要注意以下几点：夹紧力作用点最好与支承的元件或支承元件所在的面保持平行（或正对），因为这样可以使工件的定位不发生改变。夹紧力作用点可能在工件刚度强的地方，这样不会使工件产生变形。最好让夹紧力作用点尽可能靠近被加工的面，因为这样可以降低切削时候的力对工件产生的旋转力矩。在迫不得已的时候，可以在工件刚度弱的地方增加一个辅助支承，这样可以降低切削过程中的抖动[10]。由之前对异形工件的分析可知，为了有效控制异形工件的形变，夹紧点确定在鞍面两侧的凹槽点处。1.2.3夹紧力大小的估算想要估算夹紧力的大小，我们一般会把工件看成一个整体（分离体），然后再对工件进行受力分析，之后依据力的平衡条件，算出可以使工件能一直平衡所需要的最小的夹紧力，最后再将之前算出的最小的夹紧力乘一个合适的安全系数，就可以算出所需的夹紧力[11]。设加工部件的直径为d，装夹部位的直径为d0。把工件视为一个分离体，忽略其他因素，只考虑主切削力Fc所产生的力矩与夹紧装置夹紧力Fj所产生的力矩相平衡，可列出如下关系式：Fc式中μ—夹紧装置与工件之间的摩擦系数；Fjmin由上式可得Fjmin将算出的最小夹紧力再乘安全系数k，就可以得到所需夹紧力Fj摩擦系数主要取决于工件与夹具支承件或夹紧件之间的接触形式，其具体数值见表3-1。表3-1不同表面的摩擦系数接触表面特征摩擦系数接触表面特征摩擦系数光滑表面0.15～0.25直沟槽，方向与切削方向垂直0.4～0.5直沟槽，方向与切削方向一致0.25～0.35交错网状沟槽0.6～0.81.3气缸气缸是气压传动系统中的执行元件，它的职能是将空气中的压力能转换成机械能，对外做功。1.1.1气缸的工作原理气缸的工作原理就是,气缸先利用活塞来使自身增加气压，然后气压传动会将压缩空气时产生的压力能转换成机械能,产生的机械能就会让机构做来回重复的运动，包括直线运动、旋转运动等。其中它的具体过程是没有杆的一侧会先使压缩空气进入,而有杆的一侧进行压缩空气输出（排气）,这时气缸两侧会产成压力差,这会使活塞上的力,推着活塞向前走,使活塞杆往外伸；当有杆的一侧使压缩空气进入,而没有杆的一侧进行压缩空气输出（排气）时,气缸两侧同样会形成压力差，这就会使活塞杆往回缩,若有杆的一侧和没有杆的一侧交替进气和排气,活塞就会做出往复直线运动[12]。1.1.2气缸的组成和特点气缸主要由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件等结构组成。结构上的特点是卡环把活塞和活塞杆相连接，因此拆装起来非常容易；活塞上面支撑环的材料比较特殊，它是由聚四氟乙烯组成，这种材料的特点是摩擦力小；活塞杆可以在轴向的运动中一直保持竖直不动都是导向套的功劳，这样可以保护密封件；缓冲装置装在缸的两侧，缓冲装置的主要作用就是减小活塞在运动中的冲击。此类缸的工作压力为12～15MPa[13]。三维建模图如下图3-4所示图3-4气缸1.4夹具体夹具体是夹具的主要承载体，夹具各个零部件都安装在夹具体上面，夹具体的加工精度直接影响工件定位的准确性，材质为Q345钢，夹具体上表面进行精细加工，平面度为0.02mm，表面粗糙度为1.6μm，上下两侧安装面的平面度、表面粗糙度与上面一致。其余各个表面的表面粗糙度均为1.2μm。本文采用SolidWorks软件完成夹具体设计，其三维建模如下图3-5所示图3-5夹具体夹具体为长1800mm，宽1000mm，高40mm的钢板，以图3-8的左端面为定位基准面，钢板中心为定位基准点。定位基准点左右两侧各排列着直径为9mm的8个通孔，其中通孔以定位基准点左右对称分布，最左边通孔距离左端面80mm，通孔之间距离为80mm。在第五个通孔的上下100mm处装两个边长为40mm，高为190mm的两个柱体，同样以定位基准点对称分布，用于安装小挡板限制夹紧装置移动过度。在左上角柱体距离底板80mm处有一置物板，其中置物板的厚度为8mm，置物板用于连接气缸。1.5其他零部件（1）连杆机构连杆机构用于连接气缸和夹紧装置，从而使气缸带动夹紧装置夹紧工件。其SolidWorks三维建模图如图3-6所示图3-6连杆机构（2）导轨座在夹紧装置挡板下有两个导轨座，导轨座的通孔与挡板上的通孔相连，使其与挡板紧紧连接在一起，从而使导轨座带着夹紧装置在滑轨上移动。