【某異形件的夾具設(shè)計(jì)案例3600字】

某異形件的夾具設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u9472某異形件的夾具設(shè)計(jì)案例 161381.1定位元件 1167301.1.1定位元件工作原理 2275881.1.2氣動(dòng)回路圖 2124381.2.1對夾緊裝置的要求 3119961.2.2夾緊裝置分析 3171611.2.3夾緊裝置設(shè)計(jì)過程 4148421.2.4夾緊力的確定 4228941.2.3夾緊力大小的估算 5210351.3氣缸 6304291.1.1氣缸的工作原理 6244391.1.2氣缸的組成和特點(diǎn) 6223421.4夾具體 7312241.5其他零部件 8221971.6定位夾緊機(jī)構(gòu) 9夾具的基本組成部分主要有：定位元件、夾緊元件、氣缸、連桿機(jī)構(gòu)、夾具體、其他元件或裝置。定位夾緊機(jī)構(gòu)屬于非標(biāo)設(shè)計(jì)，沒有統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但是存在基本設(shè)計(jì)要求：（1）盡量確保夾具的結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。（2）盡量滿足各工件的定位準(zhǔn)確，并選擇合適的夾緊方式有效控制異形工件變形。（3）夾具各零部件應(yīng)當(dāng)盡可能標(biāo)準(zhǔn)化，增強(qiáng)互換性，降低成本。本文選用的是SolidWorks三維建模軟件，SolidWorks目前應(yīng)用較為廣泛并且具有界面簡單，設(shè)計(jì)功能方便，分析功能準(zhǔn)確，可快速生成工程圖等優(yōu)點(diǎn)，在參數(shù)化設(shè)計(jì)，裝配設(shè)計(jì)，全相關(guān)等領(lǐng)域優(yōu)勢明顯[6]。本文的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與三維建模過程如下方所示：選取基準(zhǔn)面→草圖繪制、對草圖應(yīng)用特征命令→生成特征→模型建造→零件裝配。1.1定位元件工件與定位元件之間不僅有點(diǎn)定位而且還有線定位，面定位，兩點(diǎn)之間確定一條直線，線定位只能使工件的兩個(gè)自由度得到限制，平面定位只能使工件的三個(gè)自由度得到限制[7]，而本文選用的定位元件為旋轉(zhuǎn)氣缸。1.1.1定位元件工作原理要想準(zhǔn)確夾緊工件，就需要先定位，這時(shí)就需要旋轉(zhuǎn)氣缸的存在了。當(dāng)工件放置到工作臺(tái)時(shí)，旋轉(zhuǎn)氣缸通過推力使活塞直桿上升，并使旋轉(zhuǎn)氣缸上面部分旋轉(zhuǎn)，使定位螺釘位置對準(zhǔn)工件兩側(cè)，然后旋轉(zhuǎn)氣缸通過推力使活塞直徑下降，從而使工件夾緊，確保機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)工件不會(huì)掉落。其3D建模圖如下圖3-1所示圖3-1定位元件1.1.2氣動(dòng)回路圖氣動(dòng)回路圖如圖3-2所示圖3-2氣動(dòng)回路圖1.油箱；2.液壓泵；1.溢流閥；4.三位四通電磁換向閥1；5.液壓缸1；6.三位四通電磁換向閥2；7.液壓缸21.2.1對夾緊裝置的要求夾緊裝置可以說是夾緊機(jī)構(gòu)最關(guān)鍵的一部分。所以在設(shè)計(jì)的過程中中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：設(shè)計(jì)出的夾緊裝置應(yīng)該是一個(gè)靠譜、方便、易用、安全的裝置。夾緊裝置在夾緊的過程中可以正確地找到（定位到）工件的位置。夾緊力大小不能太大也不能太小即大小合適。夾緊裝置要確保工件在加工的過程中盡量保持固定不動(dòng)，不能產(chǎn)生位移和偏轉(zhuǎn)。夾緊裝置的先進(jìn)程度應(yīng)該與生產(chǎn)工件的多少和生產(chǎn)工件的方式相適應(yīng)。并且設(shè)計(jì)出的夾緊裝置盡可能地采用國家標(biāo)配元件[8]。異形工件定位夾緊機(jī)構(gòu)要求具體如下特點(diǎn)：首先動(dòng)作迅速，能夠滿足工作環(huán)境使用需求，夾緊異形工件后機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)90°保證工件不會(huì)掉落。夾緊力要適中，過小容易造成旋轉(zhuǎn)過程中工件滑落，過大則會(huì)造成工件產(chǎn)生形變。夾緊裝置主要包括與導(dǎo)軌座相連的擋板、連接架、固定架、夾緊部分。1.2.2夾緊裝置分析夾緊裝置的設(shè)計(jì)要符合實(shí)際異形工件大小，不能太大也不能太小，且能對應(yīng)異形工件進(jìn)行夾緊、限制工件自由度。并且可使其與導(dǎo)軌座相連最后能在滑軌上移動(dòng)。由于夾緊裝置對應(yīng)異形工件尺寸設(shè)計(jì)，所以可進(jìn)行準(zhǔn)確夾緊。1.2.3夾緊裝置設(shè)計(jì)過程根據(jù)對工作臺(tái)整體和異形工件的分析，設(shè)計(jì)了一個(gè)長為280mm、寬為90mm的擋板。在擋板的左右兩側(cè)各設(shè)計(jì)一個(gè)底長為370mm、高為220mm、上方長為300mm的連接架，其中連接架的寬為40mm。為防止連接架活動(dòng)，在擋板后方、擋板上方靠后各連接一個(gè)固定架，最后設(shè)計(jì)夾緊部分。通過第二章異形工件尺寸分析可知，需要設(shè)計(jì)出夾緊異形工件左右兩側(cè)的夾緊部分。異形工件的鞍面長為124mm，寬為70mm，兩側(cè)的小凹槽長為15mm，寬為70mm，小凹槽左右兩側(cè)凸出來的地方長為21.5mm，相對鞍面突出25.5mm。由以上數(shù)據(jù)可以確定夾緊部分的高為70mm，經(jīng)過對異形工件和夾緊裝置的分析，確定模型拉伸尺寸為110mm，由此可以設(shè)計(jì)出與異形工件兩側(cè)相嚙合的夾緊部分。最后將擋板與連接架相連接再用固定架接上兩個(gè)連接架，之后將夾緊部分裝在連接架上方，夾緊裝置就完成了。其中，夾緊裝置三維圖如下圖3-3所示圖3-3夾緊裝置1.擋板；2.連接架；1.固定架；4.夾緊部分1.2.4夾緊力的確定要想確定夾緊力，就需要從夾緊力的大小、夾緊力的方向、夾緊力的作用點(diǎn)這三個(gè)方面來入手：首先是夾緊力方向的確定：通常情況下，夾緊力的方向最好和工件剛度大的那個(gè)方向保持一致，因?yàn)檫@樣可以最不容易使工件產(chǎn)生變形。夾緊力作用的方向應(yīng)該更方便工件的定位，而不是妨礙工件的定位。大部分情況下，夾緊力都是和主要定位面垂直。盡可能地，使夾緊力作用的方向與重力一個(gè)方向，因?yàn)檫@樣可以減小所需夾緊力，從而使計(jì)算更簡單[9]。其次是夾緊力作用點(diǎn)的選擇：只有在夾緊力的方向確定的情況下，才能確定夾緊力的作用點(diǎn)。一般要注意以下幾點(diǎn)：夾緊力作用點(diǎn)最好與支承的元件或支承元件所在的面保持平行（或正對），因?yàn)檫@樣可以使工件的定位不發(fā)生改變。夾緊力作用點(diǎn)可能在工件剛度強(qiáng)的地方，這樣不會(huì)使工件產(chǎn)生變形。最好讓夾緊力作用點(diǎn)盡可能靠近被加工的面，因?yàn)檫@樣可以降低切削時(shí)候的力對工件產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩。在迫不得已的時(shí)候，可以在工件剛度弱的地方增加一個(gè)輔助支承，這樣可以降低切削過程中的抖動(dòng)[10]。由之前對異形工件的分析可知，為了有效控制異形工件的形變，夾緊點(diǎn)確定在鞍面兩側(cè)的凹槽點(diǎn)處。1.2.3夾緊力大小的估算想要估算夾緊力的大小，我們一般會(huì)把工件看成一個(gè)整體（分離體），然后再對工件進(jìn)行受力分析，之后依據(jù)力的平衡條件，算出可以使工件能一直平衡所需要的最小的夾緊力，最后再將之前算出的最小的夾緊力乘一個(gè)合適的安全系數(shù)，就可以算出所需的夾緊力[11]。設(shè)加工部件的直徑為d，裝夾部位的直徑為d0。把工件視為一個(gè)分離體，忽略其他因素，只考慮主切削力Fc所產(chǎn)生的力矩與夾緊裝置夾緊力Fj所產(chǎn)生的力矩相平衡，可列出如下關(guān)系式：Fc式中μ—夾緊裝置與工件之間的摩擦系數(shù)；Fjmin由上式可得Fjmin將算出的最小夾緊力再乘安全系數(shù)k，就可以得到所需夾緊力Fj摩擦系數(shù)主要取決于工件與夾具支承件或夾緊件之間的接觸形式，其具體數(shù)值見表3-1。表3-1不同表面的摩擦系數(shù)接觸表面特征摩擦系數(shù)接觸表面特征摩擦系數(shù)光滑表面0.15～0.25直溝槽，方向與切削方向垂直0.4～0.5直溝槽，方向與切削方向一致0.25～0.35交錯(cuò)網(wǎng)狀溝槽0.6～0.81.3氣缸氣缸是氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它的職能是將空氣中的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，對外做功。1.1.1氣缸的工作原理氣缸的工作原理就是,氣缸先利用活塞來使自身增加氣壓，然后氣壓傳動(dòng)會(huì)將壓縮空氣時(shí)產(chǎn)生的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,產(chǎn)生的機(jī)械能就會(huì)讓機(jī)構(gòu)做來回重復(fù)的運(yùn)動(dòng)，包括直線運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等。其中它的具體過程是沒有桿的一側(cè)會(huì)先使壓縮空氣進(jìn)入,而有桿的一側(cè)進(jìn)行壓縮空氣輸出（排氣）,這時(shí)氣缸兩側(cè)會(huì)產(chǎn)成壓力差,這會(huì)使活塞上的力,推著活塞向前走,使活塞桿往外伸；當(dāng)有桿的一側(cè)使壓縮空氣進(jìn)入,而沒有桿的一側(cè)進(jìn)行壓縮空氣輸出（排氣）時(shí),氣缸兩側(cè)同樣會(huì)形成壓力差，這就會(huì)使活塞桿往回縮,若有桿的一側(cè)和沒有桿的一側(cè)交替進(jìn)氣和排氣,活塞就會(huì)做出往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)[12]。1.1.2氣缸的組成和特點(diǎn)氣缸主要由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件等結(jié)構(gòu)組成。結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是卡環(huán)把活塞和活塞桿相連接，因此拆裝起來非常容易；活塞上面支撐環(huán)的材料比較特殊，它是由聚四氟乙烯組成，這種材料的特點(diǎn)是摩擦力??；活塞桿可以在軸向的運(yùn)動(dòng)中一直保持豎直不動(dòng)都是導(dǎo)向套的功勞，這樣可以保護(hù)密封件；緩沖裝置裝在缸的兩側(cè)，緩沖裝置的主要作用就是減小活塞在運(yùn)動(dòng)中的沖擊。此類缸的工作壓力為12～15MPa[13]。三維建模圖如下圖3-4所示圖3-4氣缸1.4夾具體夾具體是夾具的主要承載體，夾具各個(gè)零部件都安裝在夾具體上面，夾具體的加工精度直接影響工件定位的準(zhǔn)確性，材質(zhì)為Q345鋼，夾具體上表面進(jìn)行精細(xì)加工，平面度為0.02mm，表面粗糙度為1.6μm，上下兩側(cè)安裝面的平面度、表面粗糙度與上面一致。其余各個(gè)表面的表面粗糙度均為1.2μm。本文采用SolidWorks軟件完成夾具體設(shè)計(jì)，其三維建模如下圖3-5所示圖3-5夾具體夾具體為長1800mm，寬1000mm，高40mm的鋼板，以圖3-8的左端面為定位基準(zhǔn)面，鋼板中心為定位基準(zhǔn)點(diǎn)。定位基準(zhǔn)點(diǎn)左右兩側(cè)各排列著直徑為9mm的8個(gè)通孔，其中通孔以定位基準(zhǔn)點(diǎn)左右對稱分布，最左邊通孔距離左端面80mm，通孔之間距離為80mm。在第五個(gè)通孔的上下100mm處裝兩個(gè)邊長為40mm，高為190mm的兩個(gè)柱體，同樣以定位基準(zhǔn)點(diǎn)對稱分布，用于安裝小擋板限制夾緊裝置移動(dòng)過度。在左上角柱體距離底板80mm處有一置物板，其中置物板的厚度為8mm，置物板用于連接氣缸。1.5其他零部件（1）連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)用于連接氣缸和夾緊裝置，從而使氣缸帶動(dòng)夾緊裝置夾緊工件。其SolidWorks三維建模圖如圖3-6所示圖3-6連桿機(jī)構(gòu)（2）導(dǎo)軌座在夾緊裝置擋板下有兩個(gè)導(dǎo)軌座，導(dǎo)軌座的通孔與擋板上的通孔相連，使其與擋板緊緊連接在一起，從而使導(dǎo)軌座帶著夾緊裝置在滑軌上移動(dòng)。