液壓虎鉗模具設計方案

1 液壓虎鉗模具設計方案 緒論 機用虎鉗的用途非常廣泛，常見于機床上加工各種零件時的夾緊。如銑床、飽床、鉆床上加工零件時就常用機用虎鉗來夾固被加工零件，具有結構簡單、裝夾可靠等優(yōu)點，但隨著機械行業(yè)的高速發(fā)展，人們對加工產品的精度要求也越來越高，傳統(tǒng)的臺式虎鉗精度低，生產效率低下，給我們的生產帶了很大的弊端，于是我們對臺式虎鉗進行了改良，制造出了液壓臺虎鉗， 實際意義：鉗工用液壓臺虎鉗，是現在市場所沒有的。 一、根據現在生產核技術越來越高，生產精度越高，同時也是生產越來越精巧，夾緊力也要求越 來越準確，不能過大過小。但傳統(tǒng)的臺虎鉗所產生的夾緊力是根據師傅的經理來保證的，因此極有可能會產生以上的不足而使廢品率提高，根據生產的需要，特此設計一套適合加工的鉗工用液壓臺虎鉗。 二、傳統(tǒng)的臺虎鉗工作效率比較低，傳統(tǒng)臺虎鉗是螺紋傳動，無法實現快速夾緊與松開，使得生產效率比較低?，F有的液壓臺虎鉗基本上用在車床上，能實現快速夾緊與松開，但是要配有一個機動的動力源，如果用在鉗工上就成本太高，所以不適用。新設計的鉗工用液壓臺虎鉗，不但可以實現快速夾緊與松開的同時，液壓系統(tǒng)的動力源為手動，這樣相對于機床用的臺虎鉗來說 成本比較低，只比傳統(tǒng)臺虎 2 鉗的成本高不了多少。 工作原理：就是將虎鉗傳統(tǒng)的螺紋夾緊換成液壓系統(tǒng)，利用液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力的可調節(jié)，通過計算可以調出鉗口的夾緊力大小，這樣就不會出現夾緊力過大或過小對產品造成的損害。 優(yōu)點 /缺點： 1 液壓臺虎鉗可以根據具體工件的適應夾緊力大小，準確的調出夾緊力的大小。 2 液壓臺虎鉗可以快進快退，可以在幾秒鐘內實現夾緊與松開，大大提高了工作效率，這是傳統(tǒng)虎鉗無法比擬的，但操作較為復雜。 3 液壓零件現在已經標準化，可以便于設計和選用，但成本較高 。 鉗工用液壓臺虎鉗的總示意圖： 3 其工作原理具體為： 臺虎鉗的夾緊力是靠彈簧來保證的，液壓系統(tǒng)在此的功用只是讓活動鉗口克服彈簧的張力向左移動一點距離，其工作步驟如下： 一、通過調整調整螺母 1，調整好彈簧在圖 示位置的張力，使張力等于要加 工零件的夾緊力。 二、壓油壓手柄 16，通過油管 15 給 6 柱塞缸注入液壓油。通過 6 推動 5 活 動鉗口向左移動，并且將 16 卡入（圖示位置，在 16的下方方塊）方塊中。 三、用手推動活動鉗身向左移動，并且給工件一個初始的夾緊力（預緊力）， 然后用手扳動手柄 10，通過帶型剎車磨擦塊死死地抱死 3 活動鉗身固定體，使它不能再動。 四、完成以上工作以后，就放開油剎手柄 16，釋放液壓系統(tǒng)的壓力，讓彈簧 的張力來實現夾緊工作，從而實現快速夾緊。 五、加工完成以后，只需松開手柄 10，然后用手拖開活 動鉗身就可以實現快 速松開。 鉗工用液壓臺虎鉗的優(yōu)缺點 與傳統(tǒng)的螺紋臺虎鉗相比，鉗工用液壓臺虎鉗有下列優(yōu)點： 1. 液壓臺虎鉗可以根據具體工作的適應夾緊力的大小，準確的調出夾緊力的 大小。 2. 液壓臺虎鉗可以實現快進與快退，可以在幾秒鐘之內實現夾緊與松開，大 大提高了工作效率，這是傳統(tǒng)臺鉗所無法比擬的。 3. 液壓零件現在已經標準化了，可以便于設計和選用。 與傳 4 統(tǒng)的螺紋臺虎鉗相比，鉗工用也液壓臺虎鉗有下列缺點： 1鉗工用液壓臺虎鉗相對于傳統(tǒng)螺紋臺虎鉗來說成本提高不少。 2鉗工用液壓臺虎鉗 相對于傳統(tǒng)虎鉗來說操作比較復雜一點，對相關的操作 人員的培訓也會比傳統(tǒng)的虎鉗復雜。 5 液壓虎鉗總體方案的設計 一 . 液壓虎鉗的幾種設計方案以及工作原理 由于鉗工用液壓臺虎鉗，是市場現在少有的，根據現用臺虎鉗為基礎進行改進，有下面兩種設計方案， A 與 B 方案都能實現快速夾緊與松開。 此種方案的設計原理是：先壓液壓手柄 3 給柱塞缸 8注入液壓油使小活動鉗口向右移動，然后放入工件再用手推動活動鉗身 1，給工件一個預緊力，之后就用手往下壓剎車手柄 6，使活動鉗身迅速固定不動，再后就是放松液壓泵手柄 6，使液壓系統(tǒng)壓力為零，此時釋放 6 彈簧的張力，通過彈簧的張力來對工件進行夾緊，只要把剎車手柄 6往上拉，就要可以拖動活動鉗口，從而實現快速松開。 此種設計方案的工作原理和 A 種設計方案的差不多，不同之處就在于 B 方案壓液壓泵手柄 3 時，活動鉗口向左移動。 二 . 設計方案的選擇 A 種設計方案：雖說設計與加工比 B 種設計方案要簡單也可以實現快進與快退，但是在加工（如銼削、鑿削、鋸削）時，主受力為彈簧的那個方向，因為彈簧雖說可以保證夾緊，但是在受到 沖擊力時會因為力的突然增大，而使工件松動。這對工件（如表面質量）也會造成一定的影響；如果沖擊力是朝活動鉗身這邊，因為力的突然增大會使得磨擦塊產生的摩擦力無法抱死活動鉗身，這樣會使得以前的夾緊沒效，會使以前的定位無效。 7 B 種設計方案：雖說設計與加工比 A 種設計方案要復雜，同時可以實現快進與快退，但是解決了 A 種設計方案在加工時的主要缺點。因為在受到沖擊力的方向只要朝向固定鉗身這邊，所以不管受多大的力，都不會使工件產生松動。 比較這兩種設計方案，兩種方案都能實現快速夾緊與快速松開， A 種設計方案只能用于 加工時沒有沖擊的場合，但是鉗工用的臺虎鉗，不可能在加工時不會不遇到沖擊力的，反而是經常會遇到這種情況，所以 A 種設計方案不可取。 B 種設計方案則可以受到沖擊力，只要保證受力方向朝固定方向就沒有問題了，在鉗工加工時要保證受力方向是沒有問題的。 由此可見 B 種設計方案要優(yōu)于 A 種，所以我選擇設計方案 B。 三 . 液壓虎鉗設計方案的優(yōu)缺點 設計與加工的方法既可以實現快速夾緊與松開，也解決了彈簧沖擊力朝活動鉗身這邊，由于力的突然增大而使得摩擦塊產生的摩擦力無法抱死，從而工件夾緊與定位沒效的弊端，但虎鉗的制作較為復雜，成本較高。 四 . 液壓虎鉗各部分的設計 傳統(tǒng)的虎鉗與液壓虎鉗相比較主要是缺少液壓缸，因而液壓缸是在整個液壓虎鉗中最重要的，也是能否降低成本的關鍵所在，必須得多方面的考慮： （ 1）因為液壓元件是標準件，所以盡量選擇標準件； （ 2）根據多方面的考慮，以及加工過精度的要求，設定推力為 8 2000N 的力，由于柱塞式液壓缸在市場上沒有標準，所以選用直徑為20柱塞式液壓缸； (3)在虎鉗工作時，鉗中的開度與液壓缸的伸長長度無關，而夾緊時伸長長度與臺虎鉗的開度無關，因而要求結構緊湊，所以選 擇一個開度較小的液壓缸； (4)為了使液壓系統(tǒng)的泄露較小，所以要求系統(tǒng)壓力為低壓，因此選壓力為 10擇活塞橫截面大一點的。 根據選擇的系統(tǒng)壓力與夾緊力，得： A=F/P A=2000/10=200 A：柱塞有效工作面積 F：柱塞推力 P: 液體工作壓力 由于 A=F/P，得 A=2000/10=200由 A= R=8 3里取 10以選擇直徑為 20柱塞柱比較合理，設計見圖。 9 為了保證操作輕松與降低成本、便于設計，選擇液壓泵的 橫截面積小于液壓缸的橫截面積且柱塞直徑為 8柱塞式液壓泵，設計見圖液壓系統(tǒng)的壓力為： A=F/P A= P=2000/（ 3。 14=6 A：柱塞有效的工作面積 R：柱塞半徑 但根據彈簧的張力等于： F= F：彈簧的張力 X：彈簧的改變長度 所以當液壓缸推動活動鉗口移動時，越推會力越大，所以要求 P 10 比計算出來的要大些，所以取 以系統(tǒng)壓力為 10時作用在柱塞式液壓泵上的力應為： F= F=300N 在經杠桿原理，所以操作者不需用到 300N 的力，操作起來就不用感到很吃力，所以選取的液壓元件合理。 正確、合理地選擇與使用液壓油，對提高液壓設備運行可靠，延長元件和系統(tǒng)的使用壽命，保證設備安全，防止事故發(fā)生均具有重要意義。 1選擇工程機械用液壓的依據 （ 1）液壓元件 不同的元件對所用的液壓 油都有一個最低要求，因此選擇液壓油時，應根據液壓元件的種類、材質、密封件和涂料等及其與液壓油的相容性，選擇合適的液壓油，以滿足元件中各運動副的潤滑要求，使元件達到設計壽命。 液壓泵對液壓油的黏度和黏溫性能最為銘感，因此，常將它對液壓油的要求作為選擇液壓油的主要依據。 （ 2）系統(tǒng)工況 對執(zhí)行機構的速度、壓力和動作精確度的要求越高，則對所用液壓油的耐磨和承載能力等的要求越高。 按照系統(tǒng)可能的工作溫度、連續(xù)運轉時間和工作環(huán)境的衛(wèi)生情況 11 等選油時，須注意油的豁度、高溫性能和熱穩(wěn)定性，以減少油泥 等的形成和沉積。 （ 3）油箱大小 油箱越小，對油的抗氧化安定性、極壓抗磨性、空氣釋放性和過濾性等要求也越高。 （ 4）環(huán)境溫度 若附近無明火，工作溫度在 60一下，且承載較輕時，可選用普通液壓油；如果設備需在很低的溫度下啟動。則須選擇用低凝液壓油。 綜上所述，在液壓油質量合格的前提下，若系統(tǒng)執(zhí)行機構的運動速度很高，則油液流速也會很高，液壓損失隨之增大，而泄漏量將相對減少，故宜選擇黏度較低的油；反之，當油的流速低時，泄漏量相對增大，會對工作機構的運動速度產生影 響，故宜選擇黏度較高的油。通常，工作壓力高時，宜選用黏度高的油，反之，宜選用黏度低的油；環(huán)境溫度高時，應選用黏度較高的油，反之，應選用黏度較低的油。 （ 5）經濟性 須綜合考慮：液壓油的價格、使用壽命，液壓系統(tǒng)的維護、安全運行周期等，并著眼于經濟效益好的品牌。 此外，選擇液壓油時，不能只注意到油價，而忽視品種、質量、維護與再生等情況。如，對高溫、高壓和精密的液壓系統(tǒng)，要選用磷酸醋液抗燃液壓油，如用價廉的含水抗燃液壓油代替，會使液壓泵過早磨損、系統(tǒng)精度降低；又如，高壓液壓系統(tǒng)，應選用抗 磨液壓油。 12 若選用便宜的的機械油或防銹抗氧液壓油，則液壓泵的壽命會縮短。例如， 度等級為 ，分別用于兩個相同的 葉片泵液壓系統(tǒng)（壓力 度 65，轉速1500r/連續(xù)運行 250小時后，測得用 的 63倍。因此在中高壓系統(tǒng)中，不應使用 或 應選用 對在寒區(qū)和嚴寒區(qū)室外作業(yè)的工程機械的高壓系統(tǒng)，由于氣溫低、環(huán)境溫度變化大，應選用高黏度指數的低溫液壓油，以使系統(tǒng)冷啟動容易、油液的流動 性好，使系統(tǒng)在冬、夏季所用的油一致，無需更換。高質量的抗磨液壓油具有抗氧化安定性高、水解安定性好、破乳化能力強、空氣釋放時間短、使用壽命長等優(yōu)點，可改善系統(tǒng)的運行情況。因此，高性能的液壓系統(tǒng)，應用高質量的液壓油，雖油價較貴，但油品的使用壽命長、液壓元件磨損少、系統(tǒng)維護容易、生產效率高，因此總一的經濟效益還是合算的。 當初步選定所用液壓油后，還須核查其一貨源、黏度、質量、使用特點、適用范圍，以及對系統(tǒng)和元件材料的相容性，各項指標是否能完全滿足使用要求。 2液壓油的合理使用 （ 1）影響液壓質量的因素 水。油中水分的含量徐符合國標 技術標準。如果油中水分超標，則必須更換。否則，不但損害軸承，是鋼件表面生銹，還會使液壓油乳化、變質和沉淀，冷卻器導熱能力下降，并阻 13 滯管路和閥門，減少濾油器的有效工作面積，增加油的磨蝕作用。 油的氧化。一般工程機械液壓油放入工作溫度為 30其壽命與溫度密切相關。當油溫超過 60后，每增加 8則油的使用壽命就會減半，原因是油被氧化。氧氣和油中的碳氫化合物反應后，油被慢慢氧化、顏色變黑、黏度增大，甚至嚴重到氧化物不能溶解于油中，而是以棕 色粘液層沉積在系統(tǒng)某處，造成元件中的控制油道北堵塞，或使?jié)L珠軸承、閥芯、液壓泵柱塞等磨損加劇，影響系統(tǒng)的正常運行；此外，油被氧化后還會產生腐蝕酸液。 所以工作環(huán)境要求不是很高，所以選擇市面上普遍的液壓油，如壓油（低溫液壓油）等。 液壓虎鉗的設計要求是整體高度不超過 250了使結構緊湊，所以對現用的臺式虎鉗鉗身必須進行修改方能適用。 動鉗身的設計 為了便于加工，將傳統(tǒng)的整體活動鉗身改為由幾部分組成，活動鉗身主要由活動鉗口 、鉗身桿、液壓缸、液壓泵組成。其結構如圖所示： 14 為了設計和制造簡單，降低成本。其液壓系統(tǒng)沒有油箱，這樣就要求工作者定期加油，活動鉗口這樣設計的作用主要是便于快速夾緊與松開，只要固定鉗身能快速抱緊與松開鉗身桿，其余的事就全交給活動鉗口了，為了滿足這些要求將活動鉗口用彈簧來推動來實現夾緊，其工作原理是： 一、工作者能調整螺母 7 來調彈簧的張力，因為這個彈簧的張力為夾緊工作的夾緊力，調好夾緊此類工件的夾緊力。 二、工作者用手壓壓桿 3，給液壓柱塞注入液壓油，推動活動鉗口，并且將手柄卡入液壓手柄固定塊內。 三、工作者講工件放入鉗口，用手推動活動鉗身，給工作一個預緊的夾緊力。 四、將 3 從固定塊內拿出來，釋放柱塞里的液壓油，此時液壓系統(tǒng)的壓力為零。同時彈簧釋放勢能，通過彈簧的張力來實現真正的夾緊。 定鉗身的設計 在介紹活動鉗身時，講到了固定鉗身必須能在很短的時間內，死死地抱死活動鉗身不讓它移動。另外它還參與夾緊工作，這與現用的臺虎鉗是相同的，所以可以參照現有臺虎鉗的固定鉗身來進行設計，與現有臺虎鉗的固定鉗身相比，只需要增加一個能實現在很短的時間內抱死活動鉗身的裝置就行了，其它方面改動不大 ，故可免掉一些強度計算。 固定鉗身主要由：底座、固定鉗口、活動鉗身剎車機構、凸輪機構組 15 成，結構如圖所示。此種設計通過剎車手柄 3 往下壓時，帶動鋼帶剎車塊，通過摩擦力來抱死活動鉗身固定光桿。從而實現快速夾緊與松開。不過 要使摩擦力來抱死活動鉗身，就要求鋼帶拉得較緊。 F=:摩擦力 N：正壓力 F：摩擦系數 由上面可以看出只要選擇摩擦系數大的剎車鋼帶就能滿足夾緊要。鉗與工作臺的聯(lián)接設計 為了設計簡單，便于制造，降低成本，臺虎鉗與工作臺聯(lián)接部分 不作任何改動。 16 總結 此次的實訓設計把我在大學期間所學到的專業(yè)基礎知識與生產實踐相結合的一次大膽的嘗試，也是對自己大學所學的專業(yè)知識的檢驗，而且在本次的設計中學到了許多新的知識，由于自己的經驗不足，所以此次的實訓設計也是差強人意，但對我來說是一次新的、 大膽的嘗試。 經過這兩個星期實訓設計的學習，給我最深的感受就是我的設計思維得到了很大的鍛煉與提高。作為一名設計人員要設計出有創(chuàng)意而功能齊全的產品