液壓虎鉗模具設(shè)計(jì)方案

1、液壓虎鉗模具設(shè)計(jì)方案緒論機(jī)用虎鉗的用途非常廣泛，常見于機(jī)床上加工各種零件時(shí)的夾緊。如銑床、飽床、鉆床上加工零件時(shí)就常用機(jī)用虎鉗來夾固被加工零件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝夾可靠等優(yōu)點(diǎn)， 但隨著機(jī)械行業(yè)的高速發(fā)展，人們對(duì)加工產(chǎn)品的精度要求也越來越高， 傳統(tǒng)的臺(tái)式虎鉗精度低， 生產(chǎn)效率低下，給我們的生產(chǎn)帶了很大的弊端， 于是我們對(duì)臺(tái)式虎鉗進(jìn)行了改良，制造出了液壓臺(tái)虎鉗，實(shí)際意義：鉗工用液壓臺(tái)虎鉗，是現(xiàn)在市場(chǎng)所沒有的。一、根據(jù)現(xiàn)在生產(chǎn)核技術(shù)越來越高，生產(chǎn)精度越高，同時(shí)也是生產(chǎn)越來越精巧，夾緊力也要求越來越準(zhǔn)確，不能過大過小。但傳統(tǒng)的臺(tái)虎鉗所產(chǎn)生的夾緊力是根據(jù)師傅的經(jīng)理來保證的， 因此極有可能會(huì)產(chǎn)生以上的不足而

2、使廢品率提高， 根據(jù)生產(chǎn)的需要， 特此設(shè)計(jì)一套適合加工的鉗工用液壓臺(tái)虎鉗。二、傳統(tǒng)的臺(tái)虎鉗工作效率比較低，傳統(tǒng)臺(tái)虎鉗是螺紋傳動(dòng)，無法實(shí)現(xiàn)快速夾緊與松開， 使得生產(chǎn)效率比較低。 現(xiàn)有的液壓臺(tái)虎鉗基本上用在車床上， 能實(shí)現(xiàn)快速夾緊與松開， 但是要配有一個(gè)機(jī)動(dòng)的動(dòng)力源，如果用在鉗工上就成本太高，所以不適用。新設(shè)計(jì)的鉗工用液壓臺(tái)虎鉗，不但可以實(shí)現(xiàn)快速夾緊與松開的同時(shí)， 液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源為手動(dòng)，這樣相對(duì)于機(jī)床用的臺(tái)虎鉗來說成本比較低， 只比傳統(tǒng)臺(tái)虎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(diào)節(jié)， 通過計(jì)算可以調(diào)出鉗口的夾緊力大小，這樣就不會(huì)出現(xiàn)夾緊力過

3、大或過小對(duì)產(chǎn)品造成的損害。優(yōu)點(diǎn) / 缺點(diǎn)：1 液壓臺(tái)虎鉗可以根據(jù)具體工件的適應(yīng)夾緊力大小，準(zhǔn)確的調(diào)出夾緊力的大小。2 液壓臺(tái)虎鉗可以快進(jìn)快退，可以在幾秒鐘實(shí)現(xiàn)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(fù)雜。3 液壓零件現(xiàn)在已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，可以便于設(shè)計(jì)和選用，但成本較高。 鉗工用液壓臺(tái)虎鉗的總示意圖：其工作原理具體為：臺(tái)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(dòng)鉗口克服彈簧的力向左移動(dòng)一點(diǎn)距離，其工作步驟如下：一、通過調(diào)整調(diào)整螺母1，調(diào)整好彈簧在圖示位置的力，使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

4、推動(dòng) 5 活 動(dòng)鉗口向左移動(dòng)，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(dòng)活動(dòng)鉗身向左移動(dòng)， 并且給工件一個(gè)初始的夾緊力（預(yù)緊力）， 然后用手扳動(dòng)手柄 10，通過帶型剎車磨擦塊死死地抱死 3 活動(dòng)鉗身固定體，使它不能再動(dòng)。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 的力來實(shí)現(xiàn)夾緊工作，從而實(shí)現(xiàn)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(dòng)鉗身就可以實(shí)現(xiàn)快 速松開。鉗工用液壓臺(tái)虎鉗的優(yōu)缺點(diǎn)與傳統(tǒng)的螺紋臺(tái)虎鉗相比，鉗工用液壓臺(tái)虎鉗有下列優(yōu)點(diǎn)：1. 液壓臺(tái)虎鉗可以根據(jù)具體工作的適應(yīng)夾緊力的大小，準(zhǔn)確的調(diào)出夾緊力的 大小。2.

5、液壓臺(tái)虎鉗可以實(shí)現(xiàn)快進(jìn)與快退，可以在幾秒鐘之實(shí)現(xiàn)夾緊與松開，大 大提高了工作效率，這是傳統(tǒng)臺(tái)鉗所無法比擬的。3. 液壓零件現(xiàn)在已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，可以便于設(shè)計(jì)和選用。與傳統(tǒng)的螺紋臺(tái)虎鉗相比，鉗工用也液壓臺(tái)虎鉗有下列缺點(diǎn)：1鉗工用液壓臺(tái)虎鉗相對(duì)于傳統(tǒng)螺紋臺(tái)虎鉗來說成本提高不少。2鉗工用液壓臺(tái)虎鉗相對(duì)于傳統(tǒng)虎鉗來說操作比較復(fù)雜一點(diǎn)，對(duì)相關(guān)的操作人員的培訓(xùn)也會(huì)比傳統(tǒng)的虎鉗復(fù)雜。液壓虎鉗總體方案的設(shè)計(jì)一.液壓虎鉗的幾種設(shè)計(jì)方案以及工作原理由于鉗工用液壓臺(tái)虎鉗， 是市場(chǎng)現(xiàn)在少有的， 根據(jù)現(xiàn)用臺(tái)虎鉗為基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)，有下面兩種設(shè)計(jì)方案， A與 B 方案都能實(shí)現(xiàn)快速夾緊與松開。此種方案的設(shè)計(jì)原理是： 先壓液壓手柄

6、3 給柱塞缸 8 注入液壓油使小活動(dòng)鉗口向右移動(dòng)，然后放入工件再用手推動(dòng)活動(dòng)鉗身 1，給工件一個(gè)預(yù)緊力，之后就用手往下壓剎車手柄 6，使活動(dòng)鉗身迅速固定不動(dòng)，再后就是放松液壓泵手柄 6，使液壓系統(tǒng)壓力為零，此時(shí)釋放彈簧的力，通過彈簧的力來對(duì)工件進(jìn)行夾緊， 只要把剎車手柄 6 往上拉，就要可以拖動(dòng)活動(dòng)鉗口，從而實(shí)現(xiàn)快速松開。此種設(shè)計(jì)方案的工作原理和A種設(shè)計(jì)方案的差不多， 不同之處就在于 B 方案壓液壓泵手柄3 時(shí)，活動(dòng)鉗口向左移動(dòng)。二.設(shè)計(jì)方案的選擇A 種設(shè)計(jì)方案：雖說設(shè)計(jì)與加工比 B 種設(shè)計(jì)方案要簡(jiǎn)單也可以實(shí)現(xiàn)快進(jìn)與快退，但是在加工（如銼削、鑿削、鋸削）時(shí)，主受力為彈簧的那個(gè)方向， 因?yàn)閺椈呻m

7、說可以保證夾緊， 但是在受到?jīng)_擊力時(shí)會(huì)因?yàn)榱Φ耐蝗辉龃?，而使工件松?dòng)。這對(duì)工件（如表面質(zhì)量）也會(huì)造成一定的影響； 如果沖擊力是朝活動(dòng)鉗身這邊， 因?yàn)榱Φ耐蝗辉龃髸?huì)使得磨擦塊產(chǎn)生的摩擦力無法抱死活動(dòng)鉗身， 這樣會(huì)使得以前的夾緊沒效，會(huì)使以前的定位無效。B 種設(shè)計(jì)方案：雖說設(shè)計(jì)與加工比 A種設(shè)計(jì)方案要復(fù)雜，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)快進(jìn)與快退，但是解決了 A 種設(shè)計(jì)方案在加工時(shí)的主要缺點(diǎn)。因?yàn)樵谑艿經(jīng)_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(huì)使工件產(chǎn)生松動(dòng)。 比較這兩種設(shè)計(jì)方案，兩種方案都能實(shí)現(xiàn)快速夾緊與快速松開， A 種設(shè)計(jì)方案只能用于加工時(shí)沒有沖擊的場(chǎng)合，但是鉗工用的臺(tái)虎鉗，不可能在加工時(shí)

8、不會(huì)不遇到?jīng)_擊力的，反而是經(jīng)常會(huì)遇到這種情況，所以A 種設(shè)計(jì)方案不可取。 B種設(shè)計(jì)方案則可以受到?jīng)_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(shí)要保證受力方向是沒有問題的。由此可見 B種設(shè)計(jì)方案要優(yōu)于 A 種，所以我選擇設(shè)計(jì)方案B。三.液壓虎鉗設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)設(shè)計(jì)與加工的方法既可以實(shí)現(xiàn)快速夾緊與松開， 也解決了彈簧沖擊力朝活動(dòng)鉗身這邊， 由于力的突然增大而使得摩擦塊產(chǎn)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(fù)雜，成本較高。四. 液壓虎鉗各部分的設(shè)計(jì)1. 液壓缸的設(shè)計(jì)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(gè)液壓虎鉗中最重要的， 也是

9、能否降低成本的關(guān)鍵所在， 必須得多方面的考慮：（ 1）因?yàn)橐簤涸菢?biāo)準(zhǔn)件，所以盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)件；（ 2）根據(jù)多方面的考慮，以及加工過精度的要求，設(shè)定推力為2000N的力，由于柱塞式液壓缸在市場(chǎng)上沒有標(biāo)準(zhǔn)，所以選用直徑為20mm的柱塞式液壓缸；(3) 在虎鉗工作時(shí)，鉗中的開度與液壓缸的伸長長度無關(guān)，而夾緊時(shí)伸長長度與臺(tái)虎鉗的開度無關(guān)， 因而要求結(jié)構(gòu)緊湊， 所以選擇一個(gè)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 10MPa，選擇活塞橫截面大一點(diǎn)的。 根據(jù)選擇的系統(tǒng)壓力與夾緊力，得：A=F/PA=2000/10=200mmA ：柱塞有效工作面積F ：柱塞

10、推力P: 液體工作壓力由于 A=F/P，得 A=2000/10=200mm，再由 A=R，得 R=83mm這里取 10mm，所以選擇直徑為20mm的柱塞柱比較合理，設(shè)計(jì)見圖。2. 液壓泵的設(shè)計(jì)為了保證操作輕松與降低成本、 便于設(shè)計(jì)，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8mm的柱塞式液壓泵，設(shè)計(jì)見圖液壓系統(tǒng)的壓力為：A=F/PA=RP=2000/（3。14x10x10）=6MpaA：柱塞有效的工作面積R：柱塞半徑但根據(jù)彈簧的力等于： F=kxF：彈簧的力X：彈簧的改變長度所以當(dāng)液壓缸推動(dòng)活動(dòng)鉗口移動(dòng)時(shí)，越推會(huì)力越大，所以要求P比計(jì)算出來的要大些，所以取6.2Mpa。所以系統(tǒng)壓力為

11、 10Mpa。這時(shí)作用在柱塞式液壓泵上的力應(yīng)為：F=PAF=6.2x4x4x 300N在經(jīng)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。3. 液壓油的選擇正確、合理地選擇與使用液壓油，對(duì)提高液壓設(shè)備運(yùn)行可靠，延長元件和系統(tǒng)的使用壽命， 保證設(shè)備安全， 防止事故發(fā)生均具有重要意義。1選擇工程機(jī)械用液壓的依據(jù)（1）液壓元件不同的元件對(duì)所用的液壓油都有一個(gè)最低要求， 因此選擇液壓油時(shí)，應(yīng)根據(jù)液壓元件的種類、材質(zhì)、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(yùn)動(dòng)副的潤滑要求，使元件達(dá)到設(shè)計(jì)壽命。液壓泵對(duì)液壓油的黏度和黏溫性能最為

12、銘感，因此，常將它對(duì)液壓油的要求作為選擇液壓油的主要依據(jù)。（2）系統(tǒng)工況對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度、 壓力和動(dòng)作精確度的要求越高，則對(duì)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間和工作環(huán)境的衛(wèi)生情況等選油時(shí)，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(duì)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(shí)，可選用普通液壓油；如果設(shè)備需在很低的溫度下啟動(dòng)。 則須選擇用低凝液壓油。綜上所述，在液壓油質(zhì)量合格的前提下，若系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度很高，則油液流速也會(huì)

13、很高，液壓損失隨之增大，而泄漏量將相對(duì)減少，故宜選擇黏度較低的油；反之，當(dāng)油的流速低時(shí)，泄漏量相對(duì)增大，會(huì)對(duì)工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度產(chǎn)生影響， 故宜選擇黏度較高的油。通常，工作壓力高時(shí)， 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(shí)，應(yīng)選用黏度較高的油，反之，應(yīng)選用黏度較低的油。（ 5）經(jīng)濟(jì)性須綜合考慮：液壓油的價(jià)格、使用壽命，液壓系統(tǒng)的維護(hù)、安全運(yùn)行周期等，并著眼于經(jīng)濟(jì)效益好的品牌。此外，選擇液壓油時(shí)，不能只注意到油價(jià)，而忽視品種、質(zhì)量、維護(hù)與再生等情況。如，對(duì)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(jià)廉的含水抗燃液壓油代替， 會(huì)使液壓泵過早磨損、系統(tǒng)精度降低；又如

14、，高壓液壓系統(tǒng)，應(yīng)選用抗磨液壓油。若選用便宜的的機(jī)械油或防銹抗氧液壓油，則液壓泵的壽命會(huì)縮短。例如， ISO 黏度等級(jí)為 WG46的 L-HH 和 L-HM油，分別用于兩個(gè)相同的 YB-D25 型葉片泵液壓系統(tǒng)（壓力12.5MPa、溫度65，轉(zhuǎn)速1500r/min ），連續(xù)運(yùn)行 250 小時(shí)后，測(cè)得用 L-HH油石泵的磨損量為用 L-HM油的 63 倍。因此在中高壓系統(tǒng)中，不應(yīng)使用 L-HH油或 L-HM 油，而應(yīng)選用 L-HM油。對(duì)在寒區(qū)和嚴(yán)寒區(qū)室外作業(yè)的工程機(jī)械的高壓系統(tǒng)，由于氣溫低、環(huán)境溫度變化大，應(yīng)選用高黏度指數(shù)的低溫液壓油，以使系統(tǒng)冷啟動(dòng)容易、油液的流動(dòng)性好，使系統(tǒng)在冬、夏季所用的油

15、一致，無需更換。高質(zhì)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(qiáng)、空氣釋放時(shí)間短、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，可改善系統(tǒng)的運(yùn)行情況。因此，高性能的液壓系統(tǒng)，應(yīng)用高質(zhì)量的液壓油，雖油價(jià)較貴，但油品的使用壽命長、液壓元件磨損少、系統(tǒng)維護(hù)容易、生產(chǎn)效率高，因此總一的經(jīng)濟(jì)效益還是合算的。當(dāng)初步選定所用液壓油后，還須核查其一貨源、黏度、質(zhì)量、使用特點(diǎn)、適用圍， 以及對(duì)系統(tǒng)和元件材料的相容性，各項(xiàng)指標(biāo)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(zhì)量的因素水。油中水分的含量徐符合國標(biāo)GB/T11118.1-94 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。如果油中水分超標(biāo)，則必須更換。否則，不但損害軸承，是鋼件表面生銹，

16、還會(huì)使液壓油乳化、變質(zhì)和沉淀，冷卻器導(dǎo)熱能力下降，并阻滯管路和閥門，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(jī)械液壓油放入工作溫度為30-80 ，其壽命與溫度密切相關(guān)。 當(dāng)油溫超過 60后，每增加 8則油的使用壽命就會(huì)減半，原因是油被氧化。氧氣和油中的碳?xì)浠衔锓磻?yīng)后，油被慢慢氧化、顏色變黑、黏度增大，甚至嚴(yán)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(yùn)行；此外，油被氧化后還會(huì)產(chǎn)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HV、HS液壓油（低溫液壓油）

17、等。4. 液壓虎鉗鉗身的設(shè)計(jì)液壓虎鉗的設(shè)計(jì)要整體高度不超過250mm，為了使結(jié)構(gòu)緊湊，所以對(duì)現(xiàn)用的臺(tái)式虎鉗鉗身必須進(jìn)行修改方能適用。4.1 活動(dòng)鉗身的設(shè)計(jì)為了便于加工， 將傳統(tǒng)的整體活動(dòng)鉗身改為由幾部分組成，活動(dòng)鉗身主要由活動(dòng)鉗口、鉗身?xiàng)U、液壓缸、液壓泵組成。其結(jié)構(gòu)如圖所示：為了設(shè)計(jì)和制造簡(jiǎn)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(dòng)鉗口這樣設(shè)計(jì)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?xiàng)U， 其余的事就全交給活動(dòng)鉗口了，為了滿足這些要求將活動(dòng)鉗口用彈簧來推動(dòng)來實(shí)現(xiàn)夾緊，其工作原理是：一、工作者能調(diào)整螺母 7 來調(diào)彈簧的力， 因?yàn)檫@個(gè)彈簧的力為夾緊工作

18、的夾緊力，調(diào)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(dòng)活動(dòng)鉗口，并且將手柄卡入液壓手柄固定塊。三、工作者講工件放入鉗口，用手推動(dòng)活動(dòng)鉗身，給工作一個(gè)預(yù)緊的夾緊力。四、將 3 從固定塊拿出來，釋放柱塞里的液壓油，此時(shí)液壓系統(tǒng)的壓力為零。同時(shí)彈簧釋放勢(shì)能，通過彈簧的力來實(shí)現(xiàn)真正的夾緊。4.2 固定鉗身的設(shè)計(jì)在介紹活動(dòng)鉗身時(shí)， 講到了固定鉗身必須能在很短的時(shí)間， 死死地抱死活動(dòng)鉗身不讓它移動(dòng)。 另外它還參與夾緊工作， 這與現(xiàn)用的臺(tái)虎鉗是相同的， 所以可以參照現(xiàn)有臺(tái)虎鉗的固定鉗身來進(jìn)行設(shè)計(jì)， 與現(xiàn)有臺(tái)虎鉗的固定鉗身相比， 只需要增加一個(gè)能實(shí)現(xiàn)在很短的時(shí)間抱死活動(dòng)鉗身的

19、裝置就行了， 其它方面改動(dòng)不大， 故可免掉一些強(qiáng)度計(jì)算。固定鉗身主要由：底座、固定鉗口、活動(dòng)鉗身剎車機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)組成，結(jié)構(gòu)如圖所示。此種設(shè)計(jì)通過剎車手柄3 往下壓時(shí)，帶動(dòng)鋼帶剎車塊， 通過摩擦力來抱死活動(dòng)鉗身固定光桿。從而實(shí)現(xiàn)快速夾緊與松開。 不過要使摩擦力來抱死活動(dòng)鉗身，就要求鋼帶拉得較緊。F=NfF: 摩擦力N：正壓力F：摩擦系數(shù)由上面可以看出只要選擇摩擦系數(shù)大的剎車鋼帶就能滿足夾緊要。4.3 臺(tái)鉗與工作臺(tái)的聯(lián)接設(shè)計(jì)為了設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單， 便于制造，降低成本，臺(tái)虎鉗與工作臺(tái)聯(lián)接部分不作任何改動(dòng)。總結(jié)此次的實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)把我在大學(xué)期間所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合的一次大膽的嘗試， 也是對(duì)自己大學(xué)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)的檢驗(yàn)，而且在本次的設(shè)計(jì)中學(xué)到了許多新的知識(shí)， 由于自己的經(jīng)驗(yàn)不足，所以此次的實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)也是差強(qiáng)人意， 但對(duì)我來說是一次新的、 大膽的嘗試。經(jīng)過這兩個(gè)星期實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)， 給我最深的感受就是我的設(shè)計(jì)思維得到了很大的鍛煉與提高。 作為一名設(shè)計(jì)人員要設(shè)計(jì)出