杠桿夾緊器說明書

1、焊接工裝課程設(shè)計(jì) 氣動(dòng)杠桿夾緊器專業(yè)：焊接技術(shù)與工程班級(jí)：2008級(jí)2班姓名： 目 錄1. 夾具設(shè)計(jì)任務(wù) 3 1.1夾具設(shè)計(jì)的基本要求 42定位方式及元器件選擇 4 2.1夾緊方式及元器件選擇 63設(shè)計(jì)與計(jì)算 6 3.1 材料的選擇 6 3.2 尺寸設(shè)計(jì) 6 3.3 氣桿尺寸校核與確定 84. 基座設(shè)計(jì) 14 4.1材料選擇 14 4.2尺寸設(shè)計(jì)與確定 14 4.3基架設(shè)計(jì) 14 4.4其他零部件設(shè)計(jì) 155.氣動(dòng)杠桿夾緊器 15 5.1 工裝卡具概述 15 5.2 氣動(dòng)杠桿夾緊器的組成 15 5.3 氣動(dòng)杠桿夾緊器的特點(diǎn) 16 5.4 氣動(dòng)杠桿夾緊器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 17 5.5 氣動(dòng)杠桿夾緊器的

2、設(shè)計(jì)原則 17參考文獻(xiàn) 18  1.夾具設(shè)計(jì)任務(wù)焊接工裝夾具就是將焊件準(zhǔn)確定位和可靠夾緊，便于焊件進(jìn)行裝配和焊接、保證焊件結(jié)構(gòu)精度方面要求的工藝裝備。在現(xiàn)代焊接生產(chǎn)中積極推廣和使用與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的工裝夾具，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，加速焊接生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化進(jìn)程等方面起著非常重要的作用。    在焊接生產(chǎn)過程中，焊接所需要的工時(shí)較少，而約占全部加工工時(shí)的2/3以上的時(shí)間是用于備料、裝配及其他輔助的工作，極大的影響著焊接的生產(chǎn)速度。為此，必須大力推廣使用機(jī)械化和自動(dòng)化程度較高的裝配焊接工藝裝備。   焊接工裝夾

3、具的主要作用有以下幾個(gè)方面：   （1）準(zhǔn)確、可靠的定位和夾緊，可以減輕甚至取消下料和劃線工作。減小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可換性。   （2）有效的防止和減輕了焊接變形。   （3）使工件處于最佳的施焊部位，焊縫的成型性良好，工藝缺陷明顯降低，焊接速度得以提高。   （4）以機(jī)械裝置代替了手工裝配零件部位時(shí)的定位、夾緊及工件翻轉(zhuǎn)等繁重的工作，改善了工人的勞動(dòng)條件。   （5）可以擴(kuò)大先進(jìn)的工藝方法的使用范圍，促進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的綜合發(fā)展。1.1夾具設(shè)計(jì)的基本要求

4、0; （1）工裝夾具應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。夾具在生產(chǎn)中投入使用時(shí)要承受多種力度的作用，所以工裝夾具應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。  （2）夾緊的可靠性。夾緊時(shí)不能破壞工件的定位位置和保證產(chǎn)品形狀、尺寸符合圖樣要求。既不能允許工件松動(dòng)滑移，又不使工件的拘束度過大而產(chǎn)生較大的拘束應(yīng)力。  （3）焊接操作的靈活性。使用夾具生產(chǎn)應(yīng)保證足夠的裝焊空間，使操作人員有良好的視野和操作環(huán)境，使焊接生產(chǎn)的全過程處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)  （4）便于焊件的裝卸。操作時(shí)應(yīng)考慮制品在裝配定位焊或焊接后能順利的從夾具中取出，還要制品在翻轉(zhuǎn)或吊運(yùn)使不受損害。 （

5、5）良好的工藝性。所設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)便于制造、安裝和操作，便于檢驗(yàn)、維修和更換易損零件。設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮車間現(xiàn)有的夾緊動(dòng)力源、吊裝能力及安裝場(chǎng)地等因素，降低夾具制造成本。2.定位方式及元器件選擇（1）定位器的作用是要使工件在夾具中具有準(zhǔn)確和確定不便的位置，在保證加工要求的情況下，限制足夠的自由度。工件的定位原理自由物體在空間直角坐標(biāo)系中有六個(gè)自由度，即沿OX,OY,OZ三個(gè)軸向的平動(dòng)自由度和三個(gè)繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。要使工件在夾具體中具有準(zhǔn)確和確定不變的位置，則必須限制六個(gè)自由度。工件的六個(gè)自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六個(gè)，但仍然能保證加工要求的定位叫不完全定位。在焊接生產(chǎn)中

6、，為了調(diào)整和控制不可避免產(chǎn)生的焊接應(yīng)力和變形，有些自由度是不必要限制的，故可采用不完全定位的方法。在焊接夾具設(shè)計(jì)中，按加工要求應(yīng)限制的自由度而沒有被限制的欠定位是不允許的；而選用兩個(gè)或更多的支撐點(diǎn)限制一個(gè)自由度的方法稱為過定位，過定位容易位置變動(dòng)，夾緊時(shí)造成工件或定位元件的變形，影響工件的定位精度，過定位也屬于不合理設(shè)計(jì)。  （1）以工件的平面為基準(zhǔn)進(jìn)行定位時(shí)，常采用擋鐵、支撐釘進(jìn)行定位   （2）工件以圓孔內(nèi)表面為基準(zhǔn)進(jìn)行定位時(shí)常采用銷定位器   （3）工件以圓柱外表面為基準(zhǔn)進(jìn)行定位時(shí)常采用V形鐵定位器 

7、;  （4）利用以定位工件的輪廓對(duì)被定位工件進(jìn)行定位可采用樣板定位器主焊件“撐桿”用擋板和擋銷定位。擋銷限制了X方向的平動(dòng)自由度，擋板限制了Y方向的平動(dòng)自由度，夾具體限制了Z方向的平動(dòng)自由度，擋鐵螺旋夾緊器件限制了Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)限制了X、Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，共限制了6個(gè)自由度。件“發(fā)動(dòng)機(jī)襯管”兩件用插銷機(jī)構(gòu)定位。插銷機(jī)構(gòu)限制了X、Y、Z方向的平動(dòng)自由度，快撤式螺旋夾緊器件限制了Y、Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，共限制了5個(gè)自由度。螺母M6和喇叭支座的組件用錐頭銷釘和螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的壓板上的開的凹槽來定位?！皳螚U”限制了Z方向的平動(dòng)自由度，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的壓板上的開的凹槽

8、限制了Z方向的平轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，錐頭銷釘限制了X、Y方向的平動(dòng)自由度，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)限制了X、Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，共限制了5個(gè)自由度。夾緊方式及元器件選擇夾緊機(jī)構(gòu)的三要素是夾緊力方向的確定、夾緊力作用點(diǎn)的確定、夾緊力大小的確定。   2.1夾緊機(jī)構(gòu)的基本要求   （1） 夾緊作用準(zhǔn)確，處于夾緊狀態(tài)時(shí)應(yīng)能保持自鎖，保證夾緊定位的安全可靠。   （2）夾緊動(dòng)作迅速，操作方便省力，夾緊時(shí)不應(yīng)損害零件表面質(zhì)量   （3）夾緊件應(yīng)具備一定的剛性和強(qiáng)度，夾緊作用力應(yīng)是可調(diào)節(jié)的。 &#

9、160; （4）結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單，便于制造和維修。3. 設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1材料選擇理的合金調(diào)質(zhì)鋼40Cr制成，熱處理硬度值為200HB，抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度，具有一定的耐磨性。3.2尺寸設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的螺旋夾緊器螺桿尺寸可根據(jù)使用要求及條件確定。螺旋傳動(dòng)按其螺旋副的摩擦性質(zhì)不同，分為滑動(dòng)螺旋副，滾動(dòng)螺旋副和靜壓螺旋副?；瑒?dòng)螺旋副結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，易于自鎖，所以螺旋夾緊器選擇滑動(dòng)螺旋副。螺紋類型有矩形，梯形和鋸齒形。矩形螺紋牙型為正方形，傳動(dòng)效率高，但生產(chǎn)精度較低；梯形螺紋牙根強(qiáng)度高，螺紋工藝性好，易加工，強(qiáng)度適中，傳動(dòng)性能可靠；鋸齒螺紋牙根出有相當(dāng)大的圓角，減小了應(yīng)力集中，提高了動(dòng)載強(qiáng)度，工作

10、效率比梯形螺紋高,但生產(chǎn)成本高。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇具有單向受力優(yōu)點(diǎn)的梯形單線螺紋，右旋，以達(dá)到自鎖要求。滑動(dòng)螺旋的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動(dòng)速度、螺紋表面粗糙度以及潤(rùn)滑狀態(tài)等因素有關(guān)。其中最主要的是螺紋工作面上的壓力，壓力越大螺旋副間越容易形成過度磨損。因此，滑動(dòng)螺旋的耐磨性計(jì)算，主要是限制螺紋工作面上的壓力，使其小于材料的許用壓力。1、按耐磨性計(jì)算螺紋尺寸值：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)任務(wù)書技術(shù)指標(biāo)給出最大夾緊力為25KN,所以本設(shè)計(jì)的軸向力可以定為，對(duì)于整體螺母，由于磨損后不能調(diào)整間隙，受力比較均勻，所以螺紋圈數(shù)不宜過多，故取1.22.5，此處取2。螺桿螺母材料分別為鋼青銅，滑動(dòng)速度為手動(dòng)低速，

11、查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)1825，取。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的梯形螺紋公式： （3-1）將上述數(shù)據(jù)帶入（3-1）式得：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取外螺紋大徑，螺距，牙頂間隙的梯形螺紋。 牙底圓角：螺旋升角：當(dāng)量摩擦系數(shù)與當(dāng)量摩擦角：牙型角，螺桿與螺母材料為鋼與青銅，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)有摩擦因數(shù)0.080.10，取。3.3 氣桿尺寸校核與確定氣桿在全部旋出降至最低位置時(shí), 其受力情況最為不利,且螺桿為一壓桿，同時(shí)承受壓力及扭矩, 因此應(yīng)分別按照耐磨性、自鎖條件、抗壓強(qiáng)度及穩(wěn)定性對(duì)螺桿進(jìn)行校核計(jì)算。耐磨性條件校核：鋸齒螺紋工作高度： 螺母高度從初步設(shè)計(jì)得： 軸向外載荷： 螺紋旋合圈數(shù)： 氣動(dòng)旋夾緊器滑動(dòng)裝置滑動(dòng)速度較低，根據(jù)螺

12、桿和螺母材料為鋼青銅，查資料得其許用壓強(qiáng)=1825。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的工作壓強(qiáng)公式： （3-2）由式得： =1825由，得所選螺桿和螺母合適。氣桿的自鎖性驗(yàn)算：升角： 當(dāng)量摩擦角： 有，即螺紋升角小于當(dāng)量摩擦角，滿足自鎖條件。氣桿的強(qiáng)度校核：氣桿所受轉(zhuǎn)矩： 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得當(dāng)量應(yīng)力公式： （3-3）當(dāng)量應(yīng)力由公式算出： 確定許用應(yīng)力，查表得（35）。因夾緊裝置屬于靜載，許用應(yīng)力可取較大值： 由以上計(jì)算有，故螺桿符合要求。氣桿的強(qiáng)度校核:查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)有梯形牙根部寬度: 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得螺桿許用剪切應(yīng)力，許用彎曲應(yīng)力=（1.01.2）。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)及相關(guān)資料查的螺桿的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的公

13、式如下：剪切強(qiáng)度公式： （3-4）彎曲強(qiáng)度公式: （3-5）剪切強(qiáng)度：確定許用應(yīng)力，查表得（35）。因夾緊裝置屬于靜載，許用應(yīng)力可取較大值： 由，得所設(shè)計(jì)的氣桿符合要求。彎曲強(qiáng)度： =（1.01.2）由，得所設(shè)計(jì)的氣桿符合要求。氣桿的穩(wěn)定性校核：對(duì)于長(zhǎng)徑比大的受壓氣桿，當(dāng)軸向壓力大于某一臨界值時(shí)，氣桿就會(huì)突然發(fā)生側(cè)向彎曲而喪失其穩(wěn)定性。因此，在正常情況下，氣桿承受的軸向力必須小于臨界載荷。確定氣桿的柔度值： （3-6）式中 -氣桿的長(zhǎng)度系數(shù)-氣桿危險(xiǎn)截面慣性半徑(1)、氣桿的長(zhǎng)度系數(shù)的確定：氣桿上部螺母端：在1.53.0內(nèi)屬于不完全固定，本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的螺旋夾緊器為一端固定一端為不完全固定，查機(jī)

14、械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得。（2）、氣桿危險(xiǎn)截面慣性半徑的確定：本設(shè)計(jì)的氣桿夾緊器，其螺桿最大工作長(zhǎng)度主要根據(jù)外界條件和人類身高因素等確定，所以本設(shè)計(jì)螺桿的最大工作長(zhǎng)度可以取為。氣桿的柔度值： 臨界載荷：=2.54由可得穩(wěn)定性條件滿足。效率計(jì)算：氣動(dòng)夾緊器裝置為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的效率公式： （0.950.99） （3-7）系數(shù)（0.950.99）屬于軸承效率，軸承形式為滑動(dòng)軸承，取小值0.95。本設(shè)計(jì)的氣桿夾緊器根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)相關(guān)知識(shí)，只需要計(jì)算上升時(shí)效率，上升時(shí)支架載荷與運(yùn)動(dòng)方向反，取“+”號(hào)。 圖1圖2圖34.基座設(shè)計(jì)4.1材料選擇基座在本設(shè)計(jì)中具有將物體固定和夾緊的作用，他

15、相當(dāng)于鉗子，是固定物體和夾緊物體的重要支柱，是螺旋夾緊器不可缺少的重要組成部分。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)常用規(guī)則，它對(duì)材料的選擇沒有嚴(yán)格要求,因此我們可以根據(jù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和加工成本等要求選擇QT420鑄鐵。4.2尺寸設(shè)計(jì)與確定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書技術(shù)指標(biāo)給出夾持物的最大尺寸為，本次設(shè)計(jì)的氣動(dòng)夾緊器可設(shè)計(jì)成只運(yùn)用于夾持圓柱體的夾緊器，根據(jù)夾緊物最大尺寸為150，所以我們可以把基座設(shè)計(jì)成V型形狀且角度為。上基座可根據(jù)實(shí)際裝機(jī)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)成“T”形直接裝到螺桿上，下基座可用螺栓固定在工作臺(tái)上。4.3機(jī)架設(shè)計(jì)材料選擇機(jī)架是機(jī)械必不可少的重要組成部分，它對(duì)機(jī)械不僅取到了固定作用，而且是整個(gè)機(jī)械的脊髓。由于鑄鐵的鑄造性能好、價(jià)廉以

16、及吸振能力強(qiáng)，所以運(yùn)用廣泛。本設(shè)計(jì)是螺旋夾緊器的機(jī)架，可根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格要求，可選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的HT250鑄鐵。尺寸設(shè)計(jì)與確定根據(jù)使用場(chǎng)所、受力情況和螺母尺寸，螺旋夾緊器支架可設(shè)計(jì)成門框形式，并用螺栓固定在工作臺(tái)上。4.4其它零部件設(shè)計(jì)1、根據(jù)設(shè)計(jì)要求螺母采用4個(gè)的螺釘固定在機(jī)架上，下基座和機(jī)架采用12個(gè)的螺栓固定在工作臺(tái)上。2、根據(jù)設(shè)計(jì)需要，手柄與螺桿連接處可采用鍵連接，本設(shè)計(jì)采用半圓頭普通平鍵，結(jié)合螺桿直徑并查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用的鍵為：，。 即 10962003。3、螺釘和螺栓連接處都采用墊圈，螺桿與螺母之間采用潤(rùn)滑油。 5.1工裝卡具概述工裝夾具是指將待裝配的零件準(zhǔn)確組對(duì)，定位并夾緊的工藝裝備

17、。 5.2工裝夾具的組成工裝夾具通常由各種定位器、夾緊機(jī)構(gòu)、夾具體和裝配平臺(tái)組成。按照所裝配的焊接結(jié)構(gòu)，夾具體上可安裝多個(gè)不同的夾緊機(jī)構(gòu)和定位器。夾具體必須按所裝配焊件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而定位器，夾緊機(jī)構(gòu)和裝配平臺(tái)，則大多數(shù)是通用的標(biāo)準(zhǔn)件。 5.3工裝夾具的特點(diǎn) 由于焊件一般由多個(gè)簡(jiǎn)單零件組焊而成，而這些零件的裝配和定位焊，在工裝夾具上是按順序進(jìn)行的，因此，它們的定位和夾緊是一個(gè)個(gè)單獨(dú)進(jìn)行的。 在焊接過程中，零件會(huì)因焊接加熱而伸長(zhǎng)或因冷卻而縮短，為了減少或消除焊接變形，要求夾具能對(duì)某些零件給予反變形或者作剛性的夾固。為了減少焊接應(yīng)力，又要允許某些零件在某一方向可以自由伸縮，因此，工裝夾具不是對(duì)所

18、有的零件都作剛性的夾固。 裝焊完的結(jié)構(gòu)，其尺寸增大，重量增加，形狀變得復(fù)雜，增加了結(jié)構(gòu)從夾具上卸下的難度。 對(duì)于熔焊的夾具，工作時(shí)主要承受焊件的重力、焊接應(yīng)力和夾緊力，有的還要承受裝配時(shí)的錘擊力；用于壓焊的夾具還要承受頂鍛力。 工裝夾具往往是焊接電源二次回路的一個(gè)組成部分，因此絕緣和導(dǎo)電是設(shè)計(jì)中必須注意的一個(gè)問題。 工裝夾具一般比較大，其夾具上的夾緊點(diǎn)、定位點(diǎn)多達(dá)幾十個(gè)，因此，設(shè)計(jì)難度較大，特別是定位點(diǎn)、夾緊點(diǎn)的數(shù)量、選位和兩者的對(duì)應(yīng)關(guān)系，都會(huì)影響夾具的功能和定位夾緊的質(zhì)量。 工裝夾具主要用來保證焊接結(jié)構(gòu)各連接件的相對(duì)位置精度和整體結(jié)構(gòu)的形狀精度，而其他（機(jī)床）夾具主要用來保證零件的加工精度。 除精密焊接所用的夾具外，一般工裝夾具本身的制造精度及對(duì)焊件的定位精度均低于其他（機(jī)床）夾具的相應(yīng)指標(biāo)。 5.4工裝夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)正確的設(shè)計(jì)和選用夾緊夾具，可大大縮短裝配和焊接的周期，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，保證焊件的裝配和焊接質(zhì)量。與相應(yīng)的自動(dòng)化焊接裝配相配，可進(jìn)一步發(fā)揮焊接裝備的能力，有利于實(shí)現(xiàn)裝配焊接的綜合機(jī)械化和自動(dòng)化。 5.5工裝夾具的設(shè)計(jì)原則 應(yīng)能快裝