鱼尾板液压夹具设计及总装图要点.docx

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1、金尻都季悦CHENGDU UNIVERSITY本科毕业设计题目鱼尾板液压夹具设计及总装图学 院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化2015 年 5 月 14 日成都学院学士学位论文（设计）鱼尾板夹具设计及总装图摘要：在大四的最后一学期的时间里，我们进行了机械制造技术基础的夹具课程设计。这是我们学 完大学全部基础课，技术基础课以大部及分专业课之后进行的一个综合课程。本次课程设计是我们 学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的一个课程的综合。它是将设计 和制造知识有机的结合，并融合现阶段机械制造的实际生产情况和较先进成熟的制造技术的应用， 是在学完了机械制造技术基础的理论之后

2、，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环 节。夹具是一种装夹工件的工艺装备 ，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊 接和检测等工艺过程中。应用机床夹具 ，有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳 动生产率和降低成本； 有利于改善工人劳动条件，保证安全生产；有利于扩大机床工艺范围，实现“一 机多用”。在这个课程设计中，我们组的课题是液压铳床的设计课题。我们4人一组，每人都拿到一个自己负责的部分。其中我负责的部分是鱼尾板夹具的设计。夹具的夹紧力是靠液压缸产生的力 来使工件被夹紧。从而让工件不能产生移动。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的

3、工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后从事的工作打下良好的基础。关键词：工件；夹具；液压缸；机械制造技术基础The Tail Board Fixture and AssemblySpecialty: Machine Design & ManufacturingStudent Number： 201110111508and their AutomationStudent： YongJingYeSupervisor： Zhu DaqingAbstract: in the last semester of the last term of four, we carrie

4、d out the design of the fixture course based on the mechanical manufacturing technology. This is our school university all basic courses, basic technology and professional courses, imposed after a comprehensive course. The curriculum design is carried out after we finished the University of all basi

5、c courses, technical basic course and the most specialized of a curriculum of comprehensive. It is will design and manufacture the organic combination of knowledge, and integration of practical production situation at this stage machinery manufacturing and more advanced mature manufacturing technolo

6、gy application, and is in the finished machinery manufacturing technology foundation of theory, and carried out on the basis of production practice and a practical teaching link. The fixture is a process equipment for clamping workpiece. It is widely used in machining process of machining, heat trea

7、tment, assembly, welding and inspection. Application of machine tool fixture, to ensure the machining accuracy of the workpiece, stable product quality; to improve labor productivity and reduce the cost; is conducive to improve the working conditions of the workers to ensure production safety; to ma

8、chine technology to expand the scope of, a machine to achieve. In this course design, our group is the design of hydraulic milling machine design issues. We have 4 people, each person to get a part of their own. One of my part is the design of fish plate fixture. The clamping force of the clamp is t

9、he force that the hydraulic cylinder produces to make the workpiece clamping. So that the workpiece can not move.On me personally, I hope through the curriculum design of their future will be engaged in the work of an adaptability training and the exercise their own analysis problem, problem solving

10、 ability, for future work to lay a good foundation.Key words: mechanical manufacturing technology; hydraulic cylinder; fixture; workpiece成都学院学士学位论文（设计）1零件的工艺分析 11.1 零件的功能、结构及生产类型的确定 11.1.1 零件的作用 11.1.2 零件的工艺分析 11.1.3 零件的生产类型 21.2 主要加工面及要求 22基准的选择 32.1 粗基准白选择 32.2 精基准的选择 33夹具总体分布图 43.1 夹具的大致分布 43.2 切

11、削力及夹紧力的计算 44夹具的结构设计 54.1 液压缸的设计 64.1.1 液压缸的工作原理及结构 64.1.2 一号液压缸钢筒的设计 74.1.3 二号液压缸钢筒的设计 154.2 活塞环的结构设计 204.2.1 一号活塞环的结构设计 214.2.2 二号号活塞环的结构设计： 214.3 活塞杆的结构设计 224.3.1 一号活塞杆杆体的选择 224.3.2 一号活塞杆与一号活塞环的连接形式 224.3.3 一号活塞杆材料和技术要求 224.3.4 二号号活塞杆杆体的选择 224.3.5 二号活塞杆与二号活塞环的连接形式 234.3.6 二号活塞杆材料和技术要求 234.4 液压缸的密封

12、 245夹具总图 245.1 夹具装配总图 255.2 铳床的装配总图 25结论 错误！未定义书签。参考文献 27致谢 27#成都学院学士学位论文(设计)1零件的工艺分析1.1 零件的功能、结构及生产类型的确定1.1.1 零件的作用图示为鱼尾板的零件图,材料为ZG25Mn勺铸件,生产纲领是6000-10000件/年图1-1鱼尾板工件图零件是鱼尾板，图示1-1所示为鱼尾板的形状，它的作用主要是起一个连接的效 果，连接塔吊之间的零件。1.1.2 零件的工艺分析通过对零件图分析，知原图是正确，完整，尺寸，公差及技术要求齐全的。具基准面B面要求较高。该零件主要就 A和B两面进行加工，各表面的加工暂时不

13、做要 求。A, B两面面加工采用铳刀铳。加工不成问题。可以说零件的工艺性好。1.1.3 零件的生产类型依照设计题目可知：该零件的生产纲领为6000-7000件/年，查表可知生产类型是 大批量的生产。1.2 主要加工面及要求(1) B面的平行面为基准面：与A面呈现90度的垂直角度，表面的粗糙度Ra为25um(2) A面的平行面：与B面呈现90度的垂直角度，表面的粗糙度 Ra为25um,平面 度公差为0.15，与A面的平行度为0.1。#成都学院学士学位论文（设计）2 基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准面的选择是否真确与合理关系到零件的加工质量，以及生产效率的高低。如果选择不当

14、，在加工过程中出现很多问题， 更可能造成零件的大批报废使生产无法进行。2.1 粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。 而对于若干个不加工表面的工件， 则应以 与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准 ，根据这个原则，现 在取B面的正对面为粗基准，通过压板压下，保证与 B面平行度为0.4的面和A面的垂 直度为90度2.2 精基准的选择主要应先考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换 算，这选择的设计基准与工序基准重合。53夹具总体分布图3.1 夹具的大致分布通过对加工工件的分析，初步夹具夹紧方式及其分布如下图所示，图3-1为主视图, 3-2为

15、俯视图。图3-1夹具视图TT图3-2 夹具俯视图3.2 切削力及夹紧力的计算切削力，是指在切削过程中产生的作用在工件和刀具上的大小相等、方向相反的切 削力。通俗的讲：在切削加工时，工件材料抵抗刀具切削时产生的阻力。切削力有三个垂直的分力：1、切削力（主切削力）Fe:在主运动方向上的分力。它是校验和选择机床功率，校验 和设计机床主运动机构、刀具和夹具强度和刚性的重要依据。2、背向力（切深抗力）Fp：垂直于工作平面上的分力。使工件产生弹性弯曲，引 起振动。它是影响加工精度、表面粗糙度的主要原因。它是校验进给机构强度的主3、进给力（进给抗力）Ff:进给运动方向上的分力,要依据。切削力1.060.88

16、1.3F =11281 apf d xbD0.9018 zf =11281(3-1)式中ap 铳削深度f 每齿进给量d铳刀直径bD铳削深n 转数 z 齿数由设计得知ap = 3.5mmpf = 0.1mm=100mm得到切削力火紧力式中bD = 73mmn = 200r /minF = 2582 NF Kf1f2z = 10(3-2)f1 工件与夹具间摩擦力因素f2 工件与定位间摩擦力因素f1=0.3, f2=0.2所以夹紧力FK =7437N成都学院学士学位论文（设计）4夹具的结构设计4.1 液压缸的设计4.1.1 液压缸的工作原理及结构液压缸的工作：液压缸用于把液体转换成直线运动的大多数用

17、途，有时也被称为直线执行器。液压缸被制成不同的直径、行程长度和安装方式。它们可按结构分成四种类型：拉 杆式、螺纹式、焊接式和法兰式.有时也被制成使用卡坏.面积=兀/4xD2或面积：0.7854 XD2当计算返回行程所建立的力时，压力么有作用在活塞的杆面积上，因而须从总活塞 面积减去杆面积。方体 流产面积二1平方皿活塞杆O)_LJ活塞图4-1液压缸工作原理图液压缸基本结构：油缸的主要零件有缸头、缸盖、缸简、活塞、活塞杆、导向套、密封件和拉杆。缸头和缸盖通常由轧钢或铸铁制作。缸筒通常是采用无缝钢管，内孔加工到很高的表面光洁度，可减小内摩擦力和延长 密封件寿命。活塞大多数由铸铁或钢制作作，采用若干种

18、方法把活塞固定于活塞杆上。缓冲在大多数缸上是一个有货的选项并且往往可以加设而不改变轮廓尺寸。活塞杆一般是高强度钢，经表面渗碳淬火、磨削、抛光和镀硬铭以便耐磨损和耐腐蚀。腐蚀性气氛 条件通常需要不锈钢的杆.该杆可以镀铭以便耐磨损。导向套用以活塞杆前后移动时支 承它，大多数用球墨铸铁制作而且通常无须拆开整个缸即可拆下。杆密封装置通常在外 侧包括一个防尘圈以便从杆上去除尘土和污染.并防止被吸入，一个主密封件用来密封 缸压力，高压油缸还需在主密封前增加油压缓冲圈，降低主密封圈承受的油压，提高主 密封圈的密封效果及寿命.密封件一般由丁晴橡胶、聚氨脂、氟橡胶或填充聚四氟乙烯(PTFB制作。一般来说，。形圈

19、用于静密封场合如缸筒与导向套、活塞与杆等，Y形 密封圈、V形密封圈或组合密封用来密封活塞和活塞杆。活塞支撑环使用派克生产的特 殊高分子材料产品。拉杆通常是带有切削或搓制螺纹的高强度钢。 用适当的扭矩预应力处理以防承受压 力是零件分离并降低对锁紧螺母的需要，尽管有时使用锁紧螺母。液压缸的基本作用形式：标准双作用：动力行程在两个方向并且用于大多数应用场合：单作用缸：当仅在一个方向需要推力时，可以采用一个单作用缸；双杆缸：当在活塞两侧需要相等的排量时，或者当把一个负载连接于每端在机械有 利时采用，附加端可以用来安装操作行程开关等的凸轮.弹簧回程单作用缸：通常限于用来保持和夹紧的很小的短行程缸。容纳回

20、程弹簧所需要的长度使得它们在需要长行程时很讨厌；柱塞式单作用缸：仅有一个流体腔，这种类型的缸通常竖直安装，负载重置使缸内缩，他们又是被称为为“排量缸”，并且对长行程是实用的；多级伸缩缸：最多可带4个套简，收拢长度比标准缸短.有单作用或双作用，它们 与标准缸相比是比较贵的，通常用于安装空间较小但需要较大行程的场合串联缸：一个串联缸足由两个同轴安装的缸组成的，两个缸的活塞由一个公共活塞 杆链接，在两缸之前设置杆密封件以便使每个缸都能双作用，当安装宽度或高度受限制 时.串联缸可以增加出力；双联缸：一个双联缸是由两个同轴安装的缸组成的.两个活塞不相连接.在两缸之 间设置杆密封件以便使每个缸都能双作用，

21、两个缸可以活塞杆对活塞安装（如图 ）或者 背靠背安装.通常用来提供三位置工作。4.1.2 一号液压缸钢筒的设计缸筒结构的选择图4-2钢筒链接方7成都学院学士学位论文(设计)选取连接方式为法兰式连接，并且法兰和缸筒用螺纹方式连接，如图 4-2 其优点就是结构简单，易选取、易装卸。缸筒的要求有足够的强度，能够承受动态工作压力，长时间工作不会变形；有足够刚度，承受活塞侧向力和安装反作用力时不会弯曲；内表面和导向件与密封件之间摩擦少，可以保证长期使用。缸筒材料的选取及强度给定部分材料的机械性能如下表4-1所示。表4-1材料机械性能表钢筒材料母之/MPs相之/MPa之/%常用2042025025无缝30

22、50030018钢管3554032017材料4561036014机械15MnVn75050026性能27SiMn10008501230CrMo9508001235CrMo10085012本次设计选取45号钢从表中可以得到：缸筒材料屈服强度;飞二360MP缸筒材料抗拉强度:b=610MP现在利用屈服强度来引申出：缸筒材料的许用应力=仃s /n=360/5=72MP,其中n=5是选取的安全系数，来源于下表 4-2。表4-2液压缸安全系数材料名称静载荷交父载荷冲击载荷/、对称对称钢，锻铁35812一号号缸筒的计算一号液压缸效率：油缸的效率”是由以下表中三种效率组成的：(A)油缸白效率 小 是由以下三

23、种效率组成的，在额定的压力下 小定0.9.(B)容积效率v,由各密封件泄露造成，通常容积效率v为：装弹性密封圈时v :7装活塞环事v 0.98(C)作用效率“d,由出油口背压所产生的反作用力而造成。所以取 m 0.9 v ：、1 d ： 0.98所以总效率”=0.9。一号缸筒内径、壁厚、外径的计算：_ , 4F max由公式一丫1P、(4-1)(Fmax=3718.5kN ; P=3Mpa; =0.9；)解得 D = 56.18mm根据GB2348-199则准可知，圆整成标准值后，得一号液压缸内径D=60mm表4-3液压缸、气缸内径及活塞1干外径系列（GB/T2348-1993 )840125

24、(280)1050(140)3201260160(360)1680(180)40020(90)200(450)25100(220)50032(110)250括号内数值二为非优先选用者O表4-4液压缸、气缸的活塞杆外径Q寸系418451102805205012532062256140360825631601028701801232802001436902201640100250注:超出本系列400mm勺活力5杆外径尺寸应;按GB/T321-198(0R20系列选用。本设计的内径 D为60mm查液压设计手册液压缸的外径D1为80,缸壁的厚度为10mm 一般按正规的方法选取液压缸壁厚都能满足其强度，

25、但为安全起见我们还要进行 校核。由于D=60mm外径D1=80mm则6/D =0.16666666725 ,可按第一强度理论，即 按照薄壁圆筒的中径公式计算，则有._ PmaxD2仃（4-2）式中 6-缸筒壁厚;D -缸筒内径;Pmax-缸筒试验压力，液压缸的额定压力 PnEl6Mpa时的Pmax=1.5Pn，额定压 【maxn【maxn力 PnA16Mpa 时的 Pmax=1.25Pn；a-材料许用应力仃b为材料的抗拉强度，n为安全系数，n=1-2,这里取n = 2。选用45号钢，并且调质241 -285HB ,查阅材料力学刘静香著可知4 5号钢的抗拉强度 仃 b=530598MPa ,现取

26、仃 b =572MPa ,故：二5560二286MPa由于液压缸的工作压力P =3MPa 0.3146853 m故强度足够一号活塞杆的设计与计算：活塞杆是液压缸专递动力的主要零部件，它要承受拉力、压力、弯力和震动冲击等 多种作用，必须有足够的强度和刚度。(1)活塞杆直径的计算根据活塞杆受力状况来确定，一般为受拉力作用时，d=0.30.5D。受压力作用时：P 5MP#寸，d=0.5 0.55D5MPaP7MPa 时，d=0.7D因为 P=3MPa , D=60根据下表可知活塞杆直径d=30mm11成都学院学士学位论文(设计)表4-3活塞杆直径系列 mm(GB/T 2348-93 )4568101

27、21416182022252830364045505663708090100110125140160180200220250280320360400(2)活塞杆强度校核(4-3)1按强度条件校核由公式d I 4F.-1-式中 d- 活塞杆的直径；F-活塞杆上的作用力；仃-活塞杆材料许用应力,n仃b为材料的抗拉强度，n为安全系数,一般取n之1.4。由45号钢的许用应力 仃=”=572 =286MPa , F =3718.5Nn 2得d之4mm,而d=30mm,故活塞杆强度符合要求。2按弯曲稳定性校核当活塞杆全部伸出后，活塞杆外端到液压缸支撑点之间的距离l 10d时，应进行稳 定性校核。引文L2.

28、98mm 故取d=84.1.3 二号液压缸钢筒的设计二号液压缸效率：(A)油缸的效率小 是由以下三种效率组成的，在额定的压力下Om%0.9.(B)容积效率8，由各密封件泄露造成，通常容积效率 %为:装弹性密封圈时v， 1装活塞环事0.98(C)作用效率%,由出油口背压所产生的反作用力而造成。所以取 m 0.9 v ：T d ： 0.98所以总效率n=0.9o 二号缸筒内径、壁厚、外径的计算由公式D=4Fmax(4-8):二 P(F max = 7437kN ； P=6Mpa； ”=0.9;)解得 D= 39.726mm。根据GB2348-1993标准可知，圆整成标准值后，得一号液压缸内径D=4

29、0mm表4-4液压缸、气缸内径及活塞杆外径系列(GB/T2348-1993)840125(280)1050(140)3201260160(360)1680(180)40020(90)200(450)25100(220)50032(110)250注：括号内数值为非优先选用者。表4-5液压缸、气缸的活塞杆外径尺寸系418451102805205012532062256140360825631601028701801232802001436902201640100250注：超出本系列 400mm勺活塞杆外径尺寸应按 GB/T321-1980R20系歹U选用。本设计的内径 D为40mm查液压设计手册液

30、压缸的外径D1为60,缸壁的厚度为10mm 一般按正规的方法选取液压缸壁厚都能满足其强度，但为安全起见我们还要进行 校核。15成都学院学士学位论文(设计)由于D=40mm外径D1=60mm则5/D =0.18765劭25 ,可按第一强度理论，即按照薄壁圆筒的中径公式计算，则有P max D2司（4-9）式中 6-缸筒壁厚；D -缸筒内径；Pma -缸筒试验压力，液压缸的额定压力 Pn El6Mpa时的Pmax = 15Pn， maxnmaxn额定压力 pn 16MPa 时的 pmax=1.25pn;a-材料许用应力。仃b为材料的抗拉强度，n为安全系数，n=1-2,这里取n = 2。选用45号钢

31、，并且调质2 4 1 2 HB ,查阅材料力学刘静香著可知4 5号钢的抗拉强度 仃 b=530598MPa ,现取仃 b =572MPa ,故：二 b 560二=286MPan 5由于液压缸的工作压力 P=6MPa 0.314685nl m故强度足够二号活塞杆的设计与计算活塞杆是液压缸专递动力的主要零部件，它要承受拉力、压力、弯力和震动冲击等 多种作用，必须有足够的强度和刚度。1活塞杆直径的计算根据活塞杆受力状况来确定，一般为受拉力作用时，d=0.30.5D。受压力作用时：P 5MP#寸，d=0.5 0.55D5MPT P7MPa寸，d=0.7D因为 P=3MPa D=60根据表4.5可知活塞

32、杆直径d=25mm2 活塞杆强度校核(1)按强度条件校核图4-6液压缸示意图由公式式中d-活塞杆的直径;d 一(4-11 )F- 活塞杆上的作用力;。一活塞杆材料许用应力，。=、b ,仃b为材料的抗拉强度，n为安全 系数，一般取n之1.4。由45号钢的许用应力。=572=286MPa , F=7437N n 2得d之5.6mm,而d =25mm,故活塞杆强度符合要求。(2)按弯曲稳定性校核当活塞杆全部伸出后，活塞杆外端到液压缸支撑点之间的距离l 10d时，应进行稳 定性校核。引文L2.98mm故取 d=10mm4.2 活塞环的结构设计4.2.1 一号活塞环的结构设计活塞分为整体式和组合式，在此

33、选用组合式活塞，形式如图 4.7294.2.2 二号号活塞环的结构设计:如图4-8所示:图4-8二号活塞-C-图4-9活塞杆结构图4.3 活塞杆的结构设计4.3.1 一号活塞杆杆体的选择此次设计选用的是实心杆件，形式如图 4-9所示。4.3.2 、一号活塞杆与一号活塞环的连接形式此次设计采用的是锁紧螺母型连接，如图4-10所示图4-10活塞活塞杆链接形式4.3.3 一号活塞杆材料和技术要求 因为没有特殊要求，所以选用45号钢作为活塞杆的材料。本次设计中活塞杆只承受压应力，所以不用调制处理，但进行淬火处理是必要的， 淬火深度可以在0.51mm左右。 安装活塞的轴颈和外圆的同轴度公差不大于0.01

34、mm保证活塞杆外圆和活塞外圆的同轴度，避免活塞与缸筒、活塞杆和导向的卡滞现象。安装活塞的轴间端面与活塞杆轴线的垂直度公差不大于0.04mm/100mm呆证活塞安装不产生歪斜。、活塞杆外圆粗糙度Ra选择为1.6 pm4.3.4 二号号活塞杆杆体的选择此次设计选用的是实心杆件，形式如图4-11图4-11二号活塞杆4.3.5 、二号活塞杆与二号活塞环的连接形式此次设计采用的是锁紧螺母型连接，如图 4-12:图4-12 二号活塞与活塞杆的连接形式4.3.6 二号活塞杆材料和技术要求、因为没有特殊要求，所以选用 45号钢作为活塞杆的材料，本次设计中活塞杆只承受压应力，所以不用调制处理，但进行淬火处理是必

35、要的， 淬火深度可以在0.51mm左右。、安装活塞的轴颈和外圆的同轴度公差不大于0.01mm保证活塞杆外圆和活塞外圆的同轴度，避免活塞与缸筒、活塞杆和导向的卡滞现象。安装活塞的轴间端面与活塞杆轴线的垂直度公差不大于0.04mm/100mm呆证活塞安装不产生歪斜。、活塞杆外圆粗糙度Ra选择为1.6 pm4.4 液压缸的密封液压缸的主要用途是通过液压油推动活塞将能量传递给受力体。如果液压缸不密 封，那么它的两个腔体就会互通，形成内漏就不能推动活塞运动了。一般在活塞处、油缸的两端都有密封圈（包括油封和尘封）。常见的密封圈有。型、Y型以及特种密封圈等。液压缸没有密封圈的会产生以下情况：1 .活塞杆出口处没有密封圈，可以顶出、不可缩回，而且缩回动作时液压油全部漏光2 .活塞内部没有密封圈，内部产生内泄，不能顶出、缩回，或是可以顶出、缩回但力 道不够因此液压缸必须要有密封圈。本次设计采用。型密封圈，采用。型密封圈有以下好处： 密封部位结构简单，安装部位紧凑，重量较轻； 有自密封作用，往往只用 一个密封件便能完成密封； 密封性能较好，用作静密封时几乎可以做到没有泄露；运动摩擦阻力很小，对于压力交变的场合也能适应；尺寸和沟槽已标准化，成本低，便于使用和外购。5.1夹具装配总图5夹具总图经过前