氣動臺鉗的設(shè)計與仿真【優(yōu)秀機械設(shè)計制造及其自動化課程畢業(yè)設(shè)計+含11張CAD圖紙+帶任務(wù)書+開題報告+中期報告+外文翻譯+33頁加正文1.56萬字】-jxsj08

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中期報告 1頁.doc

任務(wù)書 2頁.doc

固定鉗口墊塊-A4.dwg

墊塊-A4.dwg

外文翻譯  12頁.doc

大滑塊-A3.dwg

導(dǎo)向快-A4.dwg

導(dǎo)向桿- A4.dwg

小滑塊-A4.dwg

底座-A1.dwg

開題報告  8頁.doc

文件清單.txt

活動鉗口墊塊-A4.dwg

裝配圖.dwg

設(shè)計說明書.doc

連接桿-A4.dwg

鑲快.-A4.dwg

摘要

本文對傳統(tǒng)臺鉗進行升級改造，結(jié)合氣動技術(shù)對原有傳統(tǒng)臺鉗相關(guān)結(jié)構(gòu)進行改進設(shè)計，并使用三維軟件進行臺鉗三維建模、虛擬裝配、機構(gòu)仿真。使之在功能上滿足實際生產(chǎn)的要求。降低操作工人的疲勞強度，提高人機功效。

關(guān)鍵詞：斜楔機構(gòu)；自鎖；虛擬裝配；機構(gòu)仿真；

ABSTRACT

In this paper, the analysis of hydrocarbon solvent ultrasonic cleaning study identified through experiments selected hydrocarbon solvent detergent formulations, using orthogonal test method, ultrasonic cleaning range analysis to determine the optimum parameters are: Pressure sound pressure：2W/cm2，Ultrasonic frequency：45KHz，Cleaning fluid: hydrocarbon solvent，Washing temperature: 45 ℃. In cold forging parts cleaning in a good cleaning effect.

Key words: clean technology; cold heading parts; hydro；Ultrasonic Cleaning

目    錄

摘要 I

ABSTRACT II

第1章 概論 1

1.1 課題背景 1

1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀 1

1.3 課題意義 2

1.4 工作內(nèi)容 2

第2章 氣動臺鉗的設(shè)計 3

2.1  臺鉗的介紹 3

2.1.1 臺鉗的種類 3

2.1.2 臺鉗的使用 4

2.2  臺鉗設(shè)計方案確定 4

2.2.1 方案1分析 6

2.2.2 方案2分析 7

2.2.3 方案對比及確定 7

2.3  臺鉗參數(shù)的計算 8

2.3.1  斜楔自鎖計算 8

2.3.2  夾緊力的計算 10

2.3.3  汽缸的選擇 10

第3章氣動臺鉗的仿真 12

3.1 三維建模的意義 12

3.1.1 臺鉗的三維建模 12

3.2 虛擬裝配的意義 19

3.2.1 臺鉗的虛擬裝配 19

3.3 機構(gòu)運動仿真的意義 22

3.3.1臺鉗的機構(gòu)運動仿真 23

3.4 臺鉗仿真小結(jié) 27

第4章 結(jié) 論 28

第5章 致謝 29

第6章 參考文獻 30

附件 1： 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )中期 報告 （學(xué)生用表） 姓名 宋曉鵬 學(xué)號 20090130541 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其 自動化 院系 機械工程系 論文 (設(shè)計 )題目 氣動臺鉗的設(shè)計與仿真 校內(nèi)指導(dǎo)教師 劉強 校 外 指導(dǎo)教師 鄧開榜 開題報告 (打√ ) 外文翻譯 (打√ ) 工作進度 (打√ ) 是否上交 (√ ) 是否批改 (√ ) 是否上交 (√ ) 是否批改 ( ) 超前 ( ) 正常 (√ ) 滯后 ( ) 學(xué)生填寫課題簡介： 該課題主要是 對傳統(tǒng)臺鉗的結(jié)構(gòu)進行改進，利用汽缸作為動力源 ，提高人機功效， 降低操作人員體力 勞動強度。 按照任務(wù)書應(yīng)完成的工作內(nèi)容與進展情況（文獻資料查閱、課題調(diào)研與實習(xí)、開題報告、外文翻譯、課題研究與設(shè)計、實施等）： 目前畢業(yè)設(shè)計的進度與任務(wù)書上的時間安排基本上保持同步，從動員大會那天起到寒假結(jié)束期間，我查閱了與畢業(yè)設(shè)計相關(guān)的資料 ， 指導(dǎo)老師給予我一定地指導(dǎo) 。 3 月 9 號上傳了開題報告，指導(dǎo)老師進行了批閱，并最終定稿。 3 月 28 號上傳了外文翻譯，在此期間，查閱了大量外文資料，通過 自己的推薦和老師的審核，確定出最終的外文翻譯 。工作日志記錄每星期的工作 內(nèi)容 并由老師查閱，基本上能與老師 每星期安排的任務(wù) 一致，完成任務(wù)書上的內(nèi)容。 目前主要是做臺鉗參數(shù)確定以及三維建模。 課題存在的問題及解決辦法： 該課題存在的主要問題 有：移動滑塊的結(jié)構(gòu)存在不合理。解決辦法，查閱相關(guān)資料，對結(jié)構(gòu)局部做修改。 待完成的工作： 接下來需要完成的任務(wù)是 進行臺鉗的三維建模，制三視圖，以及臺鉗運動的動態(tài)仿真， 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師： 年 月 日 注：此表裝 入學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計）資料袋存檔。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )任務(wù)書 課題名稱 氣動臺鉗的設(shè)計與仿真 系 部 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及自動化 班 級 姓 名 學(xué) 號 任務(wù)起止日期 年 1 月 15 日至 年 5 月 25 日共 16 周 0 指導(dǎo)教師簽名（校內(nèi)） 指導(dǎo)教師簽名（校外） 教學(xué)主任簽 名 年 月 日 一、課題內(nèi)容 普通臺鉗結(jié)構(gòu)簡單，機械效率高，但是操作消耗體力較大； 改用 氣動 結(jié)構(gòu)，降低操作 人員體力勞動強度，提升人機功效。 二、課題任務(wù)要求 1、繪制工程圖不少于 ； 2、撰寫開題報告不少于 5000 字； 3、翻譯相關(guān)外文參考文獻不少于 3000 字； 4、編寫設(shè)計說明書不少于 15000 字； 5、對氣動臺鉗進行運動仿真。 三、進程安排 四、應(yīng)閱讀的主要參考文獻 1、濮良貴等著 高等教育出版社， 2007 2、液壓與氣動 3、 機械設(shè)計手冊 序號 設(shè)計（論文）各階段名稱 日 期 1 收集有關(guān)資料，閱讀參考文獻，并熟悉設(shè)計 與仿真軟件 1 月 15 日 — 3 月 5 日 2 撰寫開題報告 3 月 6 日 — 3 月 10 日 3 分析 氣動臺鉗的功能要求， 提出設(shè)計方案，進行外文資料翻譯 3 月 11 日 — 4 月 1 日 4 對氣 動臺鉗進行設(shè)計和仿真 4 月 2 日 — 5 月 14 日 5 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文 5 月 15 日 — 5 月 21 日 6 檢查、改錯、打印、裝訂及整理設(shè)計資料 5 月 22 日 — 5 月 25 日 7 答辯前的準備及答辯 5 月 26 日 — 6 月 7 日 8 畢業(yè)設(shè)計資料整改 6 月 8 日 — 6 月 10 日 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )參考文獻譯文 學(xué)生姓名： 宋曉鵬 系 別： 專 業(yè)： 班 級： 學(xué) 號 : 譯文出處： 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )參 考 文 獻 譯 文 1 有關(guān) 帶式輸送機驅(qū)動 裝置 設(shè)計 的一些研究 理工學(xué)碩士 1 ， P. 理工學(xué)碩士 2 （ 1 漢森變速器（控股）有限公 司董事； 2 輸送機知識與信息科技（控股）有限公司） 摘要： 這是 一 篇關(guān)于探討 運送大量顆粒物質(zhì) 動力機構(gòu) 和平板橡膠 輸送 帶之間的 驅(qū)動裝置的綜述 。 它 關(guān)注的是大批量的 物料 輸送，而不是 像喂料 或計量 輸 送帶， 大 傾 角式 輸送 機等 特殊情況 。它 主要 研究 電機 聯(lián)軸器 和驅(qū)動 滾筒之間的減速器 ， 帶速 ，軸承壽命， 使用因數(shù) ，制 動器 和 逆止器等。 關(guān)鍵詞 ： 驅(qū)動器；制動；帶傳動； 1. 概述 地球原材料的 消耗 越來越多 ，那就 需要 很 快地 將 這些材料 從 一個地方轉(zhuǎn)移到 使用 它 的地 方，而且要通過一定的工藝來 運輸這些 物 料 并且要 在最短的時間 內(nèi) 處置廢物 。 許多 物料輸送 的方法 是從輪手推車 送到 自卸卡車或接送 的 車輛 上，或是依靠一定的空氣流 在 空氣 導(dǎo)管 中 進行 散料輸送 。 這種輸送方式中 ， 在限制成本的前提下，在 可靠的長距離 的物料輸送中 帶式輸送機發(fā)揮了非常重要的 作用 。 每一種物 料 輸送 都 有其優(yōu)點和缺點。 帶式輸送機 的問題之一是，輸送帶 柔 軟易降解，特別是在裝貨和卸貨 的時候 。如果維持 整體尺寸 是很重要的 話 ， 那么照 目前 的技術(shù)來說這在 復(fù)雜 的 輸送系統(tǒng)中是很 困難。 輸送系統(tǒng)已 變得越來越 大 ，越來越 復(fù)雜 ， 驅(qū)動系統(tǒng)也已經(jīng)歷一個演 進 過程 而且會繼續(xù)演進下去。 大帶 要求很 大的 驅(qū)動 力 。不僅 需要更大的 獨立驅(qū)動裝置，同時也需要 多驅(qū)動 裝置比如一個帶需要 4 個 各 1000率的驅(qū)動器 。完整驅(qū)動裝置 中 軸 的 安裝是另一個變化 ，它 要求更緊湊重量更輕 的驅(qū)動裝置。這往往傾向于 在輸送帶 和硬齒面齒輪旁邊配置 一個 直角 驅(qū)動器來 減 小 驅(qū)動器的尺寸和質(zhì)量。 2. 傳動比與帶速 根據(jù) 待輸送物料的 數(shù)量， 規(guī)模 ， 輸送 距離和 其 特點的不同 決定了帶的 吸收功率，寬度，拉伸要求和厚度 等 。 大部分的傳送帶帶速范圍在 2～ 6m/s，并且由帶允許的彎曲半徑?jīng)Q定了托輥的直徑。大型傳送帶的托輥直徑在 間，托輥速度在 50～ 125間。 假設(shè)使用 4 極電機，這 能提供 12:1～ 30:1 之間需要 的 減 速比 。 大部分 的 齒輪 制造商不 會采 用 過高的傳動比 ，每 級傳動比不超過 5:1， 這意味著將會是 2～ 3 級減速 。（ 除小 功率的 蝸桿減速器 或是 扭矩 臂 和 V 帶驅(qū)動器可 能會 使用 ）。 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )參 考 文 獻 譯 文 2 有一種誤解以為減速器使用 6 或 8 極電機可以降低成本，但即使是 8 極電 極能有 更高的速度，且每級減速比超過 6:1，這樣仍然需要 2 級傳動 。大部分變速 器 的成本與低速軸的扭矩 有關(guān)系。 因此， 只要 確定 了這 一點， 除了 使用了 4 極電機 以外使用其他任何電機相比之下都是 沒有 任何 經(jīng)濟優(yōu)勢 可言的 。 由于 受到 規(guī)模和數(shù)量 的限制 ，一般 對電機 制造商 來說提供的 4 極電機的價格最低 。 因此作為選擇電機的一條原則 ， 為了達到要求 的 傳動 軸速度 ， 4 極 電機 是 最佳選擇了。 電動機 使用 球 軸承 和滾子軸承 的 一些制造商喜歡 6 極甚至 8 極的轉(zhuǎn)速 ， 能給電機提供 超過 1000千瓦 的功率 。 3. 驅(qū)動器 選擇單個或多個驅(qū)動器 在計算出驅(qū)動皮帶所需功率和皮帶張力和 包角之后就 可決定就帶是否應(yīng)裝有一個或多個驅(qū)動器。 這一決定往往 受 安裝在工廠 的 數(shù)倍 于經(jīng)常使用的 小 驅(qū)動器等設(shè)備 的影響。 驅(qū)動器的大小也可能 由 最近可用的標準電動機 決定 。如果一個驅(qū)動器離主要動力源 有 相當 的距 離 ， 那么就要用一根 長的 電纜 來連接電機和 驅(qū)動器。 這樣一來 ， 在 選擇 我們 使用 的電機的 數(shù)量和 尺寸時 電纜尺寸和變壓器的成本 就 可能發(fā)揮 一個很重要的作用 。 隨著電機的啟動 ，電動機的峰 值 電流可能是 6 相 滿載電流 。一個電機 或一組 電機的運行電流與 最后 一個 電機啟動 時的啟動電流之間的聯(lián)系對 驅(qū)動器的選擇會有很強的影響。 低速軸的連接 從減速器 到 皮帶輪軸的傳動 一種 是 通過與 安裝在 構(gòu)架 旁邊的基礎(chǔ) 部件上的 驅(qū)動 裝置的“ 彈性 ”耦合 來實現(xiàn)，一種是通過 掛在 帶 輪軸 上的 驅(qū)動裝置的軸 來實現(xiàn) 。驅(qū)動裝置可以 安裝 空心軸，通過摩擦 鎖合原理來驅(qū)動 或 是安裝實心軸用一個 剛性 聯(lián)軸器將其與 輸送 機 軸 連接起來以實現(xiàn)驅(qū)動。 4. 起動方法 ﹑ 驅(qū)動器的大小和保護裝置 起動方法 ﹑ 驅(qū)動器的大小和保護裝置的選擇 在啟動傳送帶 時 ，通常涉及 到一個 需要加速 的 相當大 的質(zhì)量。為了縮短 電機 達到啟動電流 的時間， 需要在 減速 器和 驅(qū)動 電機 之間安裝一個 “ 滑 動聯(lián)軸器” 。另外，滑環(huán) 電動機 的使用，實現(xiàn) 了通過 控制 電機的 峰值電流 以實現(xiàn)快 速 且柔性 啟動 。功率 10下的小帶直接在 線 器啟動采用 直接耦合是很正常 的，但對于 100 千瓦 以下的帶來說采用“ 滑 動 聯(lián)軸器 ” 是最常見的 ， 而且可能是最簡單和成本效益 最大的 。 采用 較大 的 驅(qū)動器 來獲得需要的功率會持續(xù)的 增加成本， 在這種情況下 滑環(huán) 電機畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )參 考 文 獻 譯 文 3 就可能引起了人們的注意 ，因為 它能 預(yù)防 用電 高峰 期 ，特別是在最高電力需求 需要支出大量 電費 的時候 。 市場上有 很 多種 與 配套 使用 的 滑 動 聯(lián)軸器，但對于較大的 輸送 帶 來說多數(shù) 使用液體耦合器 ，無論是 連續(xù) 牽引或 是 延遲 填補 牽引或 是 可控填補填補 牽引 （ 杓子式 ）。流 力 耦合 器 總是會做 少量 的“ 滑 動”以幫助 多個驅(qū)動器共 擔 負載， 并且 提供了 精確 調(diào)整 過的 耦合 “ 填 補 ” 。 一般來說， 每個耦合 器都 略有 各自 不同的特點，如果正確調(diào)整 分擔載荷，在滿載 條件下將有可能 比 輕載條件下 不適當?shù)姆謸d荷更好 。 電機 的特點也各不相同 ，這 有助于多個驅(qū)動器分擔負荷。 驅(qū)動系統(tǒng)通常 都是 每帶 最多 4 個電機 ，但 只用很少的會用 更多 的電機 。 電動機起動（ 多個驅(qū)動器 啟動的一般 做法是 先 啟動 次級 驅(qū)動器 電機 3～ 5 秒鐘后 在啟動另一個主級電機，持續(xù) 5～ 10 秒鐘后 啟動下一個主級電機 。 然而，在實踐中觀察到 啟動開始后和理想狀態(tài)有一個 時間 延遲 。一個非常常見的 現(xiàn)象 是 觀察到次 級 驅(qū)動電機由于保守耦合的選擇，啟動電流有所下降，但很快又開始上升，由于延遲填補耦合增加 了 它的滑 動 力矩，而帶依然平穩(wěn)。如果主 級 驅(qū)動器 是在耦合扭矩 大幅度增加 之前的正確時間 啟動的， 帶 就會在過低 電流 狀態(tài)下帶速增加 。 聯(lián)軸器 的相對滑移影響到它的扭矩 和 電機電流，而且 很快帶 就 可 以啟動了 ，峰值電流 很快也 將下降。 在 杓子式 液力偶合器 中 所有 電機 都 很快成功的啟動 然后所有聯(lián)軸器 開始 緩慢填 補 ?；h(huán)電動 機也采用 類似的 的方式啟動。 這兩種方法無疑 對 皮帶，皮帶輪是 有利的方式。 采用 杓子式 液力偶合器或滑環(huán) 電機 有可能 使 較小型 電機 的使用 更 安全和開關(guān)裝置維修 成本 的 節(jié)省 。 其他驅(qū)動器方法 如果要求輸送率變 化的 ， 那么 直流驅(qū)動器可以 當 作鼠籠電動機 來實現(xiàn) 變頻控制 。 另一種方法是用 水文靜態(tài)驅(qū)動器 ， 但 大功率驅(qū)動器的 運行和維護費用上很可能會高于采用 機液力偶合驅(qū) 動器和 或滑環(huán)電動機。 帶保護 帶 保護 是為了 防止超載和 失控。其做法 通常是 通過 皮帶下方的 托輥驅(qū)動的 離心開關(guān) 來實現(xiàn)的。然而，這并不 是現(xiàn)在使用 的 非常 靈敏 和 最尖端 的方法。 一種恰當?shù)姆椒ㄊ?在 驅(qū)動 變速 箱低速軸 上安裝一個 脈沖發(fā)生器 ， 皮帶驅(qū)動的 托 輥 上裝上 類似的脈沖發(fā)生器。監(jiān)測 器能不斷的檢測 脈沖頻率，如果 輸送帶跑偏的話它就會 給出警報 或直接使 帶停下來。 通 過使用 監(jiān)測 器來 控制滑環(huán)電動機的啟動 能將 帶 的跑偏滑動控制 在最低限度 內(nèi) 。監(jiān)測 器 可控制轉(zhuǎn)子電阻 繼而控制 起動轉(zhuǎn)矩 。 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )參 考 文 獻 譯 文 4 5. 帶式輸送機制動 正向制動 一般說來 ，摩擦?xí)档推дＧ斑M的速度 并增加 負載使其在相對較短的時間 內(nèi) 停止 。停車時間的 長短 主要取決于 卸料 結(jié)束條件。如果一個帶 給另一個帶送料是 ， 平穩(wěn) 的條件， 轉(zhuǎn)載倉的大小 和帶 的 布局 可能會 需要一個 制動 帶 的 其他方法 而不是靠 正常 的 摩擦。 一般來說向下卸料或是向上輸送的帶都需要制動 。如果一個 輸送 帶 輸送部分 比 輸送機 其 它部分長很多的話 ， 輸送斜槽就 可 會 超載甚至可能是 遭到破壞 ，但 這種情況很少出現(xiàn)。 先初步根據(jù) 輸送 帶的 布局 在 變速箱高速軸 上 裝制動 器 ，可以看到，當 又載荷的情況下 停止 的時候載荷的 慣性往往會 依靠 重力拉緊和釋放 驅(qū)動器和前部帶輪之間帶的張緊力 ，甚至 帶還 可能 會松弛 。反轉(zhuǎn)時驅(qū)動器因制動器作用而不動，但 負載 會在重力的作用下使帶加速 。 而 當驅(qū)動器和 頭部滾筒張緊時 ， 就會使因負載而加速的帶由于長距離輸送之間的摩擦力而減緩下來 。 在這種 根據(jù)負載突然 停止的時候 驅(qū)動器 會 受 到劇烈沖擊 。在這種情況下，制動不僅是不必要 的 ，而且是 極不可取 的 。 安裝在 卸料 帶 的 制動器將再次 釋放驅(qū)動器 和頭部滾筒 之間的 張 緊 力 ，但這往往會釋放 正在運行（或停止） 的帶 輪 的張力 ，并 使得帶有滑動 。這 對 皮帶和 帶 輪 有害 ， 而且也 是 很 危險的。 制動 帶正確的方法像 是 這樣 的：在帶尾部滾筒 或 反轉(zhuǎn)時的其它滾筒上 采取行動。 另一個 制動器有時會用到的方法 有時用一個移動堆垛機 來制動 皮帶，以減少 帶的刮傷； 帶固定 的時候堆垛機 應(yīng) 能夠移動 。 但在 尾部滾筒 上仍然要裝一個制動器，在 驅(qū)動器或 輸送機 頭部安裝 一個鉗制器 。 6. 總結(jié) 該綜述對 帶式輸送機驅(qū)動 裝置的傳動比與帶速， 起動方法 ﹑ 驅(qū)動器的大小和保護裝置，電動機起動，帶式輸送機制動做了相關(guān)介紹。對于在這方面的選擇，注意事項做了相關(guān)分析，為以后在這方面的設(shè)計坐下鋪墊。 參考文獻： 【 1】 of of 【 2】 in 【 3】 in 【 3】 of of 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )參 考 文 獻 譯 文 5 A F . is a of of of It is as or It . he of of s it a of of to of or of in of to or to in an In of a in of at a of of 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )參 考 文 獻 譯 文 6 is be in If of is on a a of to do as as 000 kW on of is it to a to to of 2. on of to be of be in of is of ,8 ,5 m 0 25 a 2:1 0:1. do a :1, be (or be is a of by a 6 on a 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )參 考 文 獻 譯 文 7 :1a 2 be of of a is to is no at in a 4 of at as a a 4 is a of to at in or 000 to of a be on be or is by in a of be by a is a be to to In of an in of of on is to be of x of of a or of of to a on to is a on a to or by on be 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )參 考 文 獻 譯 文 8 a or by a to in (). up of a is to of a "is to a up of On 0kW on is on 00 . is On at be to of a in is a of on . in or or A a to As a a if to a to on go up (On is to on -5 of 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )參 考 文 獻 譯 文 9 In a A is to to to it's If a is at is a of it's so be In of in A is to of or is to to of on a is be as as is by on to be a or is by a by a on of is of a to to a by A 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )參 考 文 獻 譯 文 10 if go an is or On be to a by to up on so of a be by 5. a s a of it to in a on a a to be by On a of a a or is is If on of a of or be be a is a a as ) a on it be of to up in go by to by up in it to in a of in it of is to In a is 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )參 考 文 獻 譯 文 11 A on a up to on or to be of a is on or on it is on a to of be is a be to a to or 譯 文 要 求 1、 外文翻譯一律采用計算機錄入，用 打印輸出。 2、 譯文內(nèi)容必須與課題 (或?qū)I(yè)內(nèi)容 )相聯(lián)系，并需注明詳細出處。 3、 外文翻譯 3000字 ,要求見《畢業(yè)設(shè)計 (論文 )指導(dǎo)工作條例》；外文參考資料閱讀量至少 3 篇以上。 4、 譯文應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計前八周內(nèi)完成，并附上英文原件一 起裝訂。 (本頁作為封底 ) 導(dǎo)師評語 (應(yīng)根據(jù)學(xué)?！白g文要求” ,對學(xué)生譯文翻譯的準確性、翻譯數(shù)量以及譯文的文字表述情況等作具體的評價。 ) 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告 課題名稱 氣動臺鉗的設(shè)計與仿真 課題來源 生產(chǎn)實際 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 號 20090130541 學(xué)生姓名 宋曉鵬 指導(dǎo)教師 劉強 鄧開榜 完成日期 北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計開題報告 - 1 - 一、 課題來源、目的、意義 1． 課題的來源 本課題 根據(jù) 鄖西精誠汽配有限 公司制造車間實際的 生產(chǎn)情況 ，對原有的傳統(tǒng)臺鉗改為氣動臺鉗，通過結(jié)構(gòu)的設(shè) 計以及 仿真 達到可以在現(xiàn)實中使用。 2． 本課題研究目的 隨著機械制造業(yè)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式已不能適應(yīng)現(xiàn)代社 會的發(fā)展需求，作為裝備制造業(yè)的必不可少組成部分的工藝裝備 。 （夾 也必然得到相應(yīng)的重視 ） 臺鉗是一種裝夾工件的工藝裝備，他廣泛應(yīng)用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，臺鉗是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著工件的加工精度、勞動的生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。 目前機械制造業(yè)中使用的臺鉗大部分是傳統(tǒng)臺鉗，但隨著技術(shù) 的發(fā)展以及制造業(yè)的要求越來越高，自動化 程度的提高，傳統(tǒng)的臺鉗在功能上達不到要求了，因此傳統(tǒng)臺鉗的改造升級是必然的趨勢。這樣才能適應(yīng)加工 制造 業(yè)的發(fā)展。 3． 本課題研究的意義 氣動技術(shù)，全稱氣壓傳動與控制技術(shù)，是生產(chǎn)過程自動化和機械化的最有效手段之一，具有高速高效、清潔安全、低成本、易維護等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于輕工機械領(lǐng)域中，在食品包裝及生產(chǎn)過程中也正在發(fā)揮越來越重要的作用。 通過該公司長期的調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，普通臺鉗結(jié)構(gòu)簡單，機械效率高，但是操作消耗體力較大，工人在長期的工作中容易產(chǎn)生疲勞，影響生產(chǎn)效率以及有一定的危險性。 改用 氣動 結(jié)構(gòu)，降低操作人員體 力勞動強度，提升人機功效。 綜合運用 機械設(shè)計基礎(chǔ)，機械制造基礎(chǔ)的知識和繪圖技能，完成傳動裝置的繪制，分析 與仿真 ，通過這一過程全面了解一個機械產(chǎn)品所涉及的結(jié)構(gòu)、 制造、裝配以及表達方面的知識，培養(yǎng)綜合分析、實際解決問題的能力，培養(yǎng)團隊協(xié)作精神。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計開題報告 - 2 - 二、 國內(nèi)外概況、預(yù)測和文獻綜述 1 課題的國內(nèi)外研究概況 臺鉗，又稱虎鉗，臺虎鉗。為鉗工必備工具，也是鉗工的名稱來源原因，因為 鉗工的大部分工作都是在臺鉗上完成的，比如鋸，銼，以及零件的裝配和拆卸。安裝在鉗工臺上，以鉗口的寬度為標定規(guī)格。常見規(guī)格從 75 300 根 據(jù)臺鉗動力源的不同，臺鉗一般可以分為手動臺鉗，氣動臺鉗和液動臺鉗，三種臺鉗各有優(yōu)缺點，目前機械加工中應(yīng)用最廣的是手動臺鉗，氣動和液動應(yīng)用的比較少。但是隨著技術(shù)的進步和工業(yè)自動化的要求，氣動和液動作為動力源的臺鉗在加工制造中變得越來越重要。 手動臺鉗的 結(jié)構(gòu)是由鉗體、底座、導(dǎo)螺母、絲杠、鉗口體等組成?；顒鱼Q身通過導(dǎo)軌與 固定鉗身的導(dǎo)軌作滑動配合。絲杠裝在活動鉗身上，可以旋轉(zhuǎn)，但不能軸向移動，并與安裝在固定鉗身內(nèi)的絲杠螺母配合。當搖動手柄使絲杠旋轉(zhuǎn)，就可以帶動活動鉗身相對于固定鉗身作軸向移動，起夾緊或放松的作用 。彈簧借助擋圈和開口銷固定在絲杠上，其作用是當放松絲杠時，可使活動鉗身及時地退出。在固定鉗身和活動鉗身上，各裝有鋼制鉗口，并用螺釘固定。鉗口的工作面上制有交叉的網(wǎng)紋，使工件夾緊后不易產(chǎn)生滑動。鉗口經(jīng)過熱處理 淬硬，具有較好的耐磨性。固定鉗身裝在轉(zhuǎn)座上，并能繞轉(zhuǎn)座軸心線轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)到要求的方向時，扳動夾緊手柄使夾緊螺釘旋緊，便可在夾緊盤的作用下把固定鉗身固緊。轉(zhuǎn)座上有三個螺栓孔，用以與鉗臺固定。 氣動和液壓臺鉗在結(jié)構(gòu)上大致與手動臺鉗相同，只是動力源由液壓缸或氣壓缸提供，通過 局部的結(jié)構(gòu)改變 ，加上一些自鎖機構(gòu)。 采用氣動控制的臺鉗有很多優(yōu)點：①操作方便，能大大地減輕勞動強度②氣動反應(yīng)速度快，因而在生產(chǎn)過程中能縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)效率③氣動夾具中的氣動原件允許有少量泄漏，因而對氣動原件的精度要求不高，易于制造④采用氣動夾具便于實現(xiàn)自動化控制。 氣動技術(shù)是以空氣壓縮機為動力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)，進行能量傳遞或信號傳遞的工程技術(shù)，是實現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動控制的重要手段之一。 大約開始于 1776年， 個大氣壓左右壓力的空氣壓縮機。湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計開題報告 - 3 - 1880 年，人們第一次利用氣缸做成氣動剎車裝置，將它成功地用到火車的制動上。 20世紀 30 年代初，氣動技術(shù)成功地應(yīng)用于自動門的開閉及各種機械的輔助動作上。至 50年代初，大多數(shù)氣壓元件從液壓元件改造或演變過來，體積很大。 60 年代，開始構(gòu)成工業(yè)控制系統(tǒng)，自成體系，不再與風(fēng)動技術(shù)相提并論。在 70 年代，由于氣動技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，在自動化控制領(lǐng)域得到廣泛的推廣。 80 年代進入氣動集成化、微型化的時代。 90 年代至今，氣動技術(shù)突破了傳統(tǒng)的死區(qū)，經(jīng)歷著飛躍性的發(fā)展，人們克服了閥的物理尺寸局限，真空技術(shù)日趨完美，高精度模塊化 氣動機械手問世，智能氣動這一概念產(chǎn)生，氣動伺服定位技術(shù)使氣缸高速下實現(xiàn)任意點自動定位，智能閥島十分理想地解決了整個自動生產(chǎn)線的分散與集中控制問題。 2 課題的研究趨勢預(yù)測 該課題主要研究的是在以前的結(jié)構(gòu)方案中利用氣動技術(shù)進行改進，氣動技術(shù) 是 一門應(yīng) 用很廣泛的學(xué)科。在工業(yè)各個領(lǐng)域中都大量使用。在以后的發(fā)展中結(jié)合氣 動技術(shù)的產(chǎn)品以及裝備 其發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面： 體積更小，重量更輕，功耗更低。在電子元件、藥品等制造行業(yè)中，由于被加工件體積很小，勢必限制了氣動元件的尺寸，小型化、輕型化是氣動元件的第一個發(fā)展方向 。 執(zhí)行元件的定位精度提高，剛度增加，活塞桿不回轉(zhuǎn)，使用更方便 帶制動機構(gòu)和伺服系統(tǒng)的氣缸應(yīng)用越來越普遍。 多功能化，復(fù)合化，為了方便用戶，適應(yīng)市場的需要開發(fā)了各種由多只氣動元件組合并配有控制裝置的小型氣動系統(tǒng)。 與電子技術(shù)結(jié)合，大量使用傳感器，氣動元件智能化。帶開關(guān)的氣缸國內(nèi)已普遍使用，開關(guān)體積將更小，性能更高，可嵌入氣缸缸體 ;有些還帶雙色顯示，可顯示出位置誤差，使系統(tǒng)更可靠。用傳感器代替流量計、壓力表、能自動控制壓縮空氣的流量、壓力，可以節(jié)能并保證使用裝置正常運行。 高速、高頻、高響應(yīng)、高壽命方向發(fā)展。為了提高生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)效率，提高執(zhí)行元件的工作速度勢在必行。 氣動技術(shù)在國民經(jīng)濟中多數(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用都得到了大幅提高?？梢哉f，氣動技術(shù)水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標準之一。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計開題報告 - 4 - 三、 系統(tǒng)設(shè)計方案及可行性分析 1 系統(tǒng)設(shè)計方案 本課題的系統(tǒng)設(shè)計方案采用氣動夾緊 來代替原有的手動夾緊，在該方案中利用了一個汽缸，一個滑塊機構(gòu)，再加上局部的改進完成了此次方案的改進。 本課題研究整體構(gòu)架如 圖 1。 該系統(tǒng)的運行過程如下，夾緊過程：打開汽缸控制閥，氣路啟動，活塞推動，滑 塊移動，通過滑塊機構(gòu)，將汽缸的動力實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，活動鉗口移動，進行工件夾緊。夾緊之后，進行工件加工，為了防止氣源不穩(wěn)或者意外，滑塊設(shè)有自鎖機構(gòu) 已提高穩(wěn)定性。加工完畢，關(guān)閉汽缸控制閥，汽缸歸位，鉗口松開。 圖 1 設(shè)計方案 2 可行性分析 本課題重點是把液壓缸的推力轉(zhuǎn)換成夾緊力的過程中的穩(wěn)定性以及夾緊后穩(wěn)定性的問題，研究技術(shù)路線包括 氣動控制部分：汽缸推力的大小，汽缸的行程，汽缸運動的速度等等。機械運動部分 ：滑塊的自鎖，滑塊的復(fù)位 等等。 1） 氣動控制部分的建立：根據(jù)工作的要求，夾具要實現(xiàn)自動夾緊和加工完畢后自動松開 ，因此汽缸通過開關(guān)控制需自動實行進退，為了防止夾傷零件，氣缸運動過程中盡量平穩(wěn)，勻速。 2）機械運動部分：由于機構(gòu)的設(shè)計，汽缸的運動方向和夾緊里的方向不同向，因此中間需要一個轉(zhuǎn)向機構(gòu) ，還有一個就是位移的控制，汽缸的位移通過滑塊轉(zhuǎn)換方向后，夾具的移動要與汽缸的位移相協(xié)調(diào)，這就需要給滑塊選一個合適的傾斜角。在臺鉗使用的過程中為了防止氣源的不穩(wěn)定以及突然氣源中斷，應(yīng)該在機械運動部分設(shè)置自鎖機構(gòu)。 通過上述分析，該方案實際可行，但在實際操作中比以前操作復(fù)雜，但是很容易掌握，因此要規(guī)范操作說明。在系統(tǒng)運行前，應(yīng)進行相關(guān)檢查。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計開題報告 - 5 - 四、 預(yù)計達到的要求及預(yù)計的關(guān)鍵技術(shù) 術(shù)指標 本課題預(yù)期成果實現(xiàn) 臺鉗的夾緊與松開實現(xiàn)汽缸供能 ， 降低操作人員體力勞動強度 。 汽缸在夾緊以及松開的時間要短，工件加工時，工件不能松動 。 鍵 技術(shù) 1） 氣動控制 技術(shù) ，如汽缸的穩(wěn)定性 2） 機械原理設(shè)計，如滑塊的設(shè)計，滑塊的自鎖。 五、 課 題研究進展計劃 畢業(yè)設(shè)計具體進度安排見表 1。 表 1 畢業(yè)設(shè)計具體進度安 排 表 序號 設(shè)計（論文）各階段名稱 日 期 1 收集有關(guān)資料，閱讀參考文獻，并熟悉設(shè)計 與仿真軟件 1 月 15 日 — 3 月 5 日 2 撰寫開題報告 3 月 6 日 — 3 月 10 日 3 分析 氣動臺鉗的功能要求， 提出設(shè)計方案，進行外文資料翻譯 3 月 11 日 — 4 月 1 日 4 對氣動臺鉗進行設(shè)計和仿真 4 月 2 日 — 5 月 14 日 5 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文 5 月 15 日 — 5 月 21 日 6 檢查、改錯、打印、裝訂及整理設(shè)計資料 5 月 22 日 — 5 月 25 日 7 答辯前的準備及答辯 5 月 26 日 — 6 月 7 日 8 畢業(yè)設(shè)計資料整改 6 月 8 日 — 6 月 10 日 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計開題報告 - 6 - 六、 現(xiàn)有的條件及設(shè)備 計算機一臺，相關(guān)圖紙若干。 。 七、參考文獻 [1]左健民 . 液壓與氣壓傳動 [J]械工業(yè)出版社 [2]鄭文緯 械原理 [M]（第 7 版） 等教育出版社 3]蒲良貴等主編 ． 機械設(shè)計 [M]. 北京：高等教育出版社 4] 馮辛安主編 ．機械制造裝備設(shè)計（第 2版） [M]械工業(yè)出版社 5]唐金松主編 ． 簡明機械設(shè)計手冊 [M]2000 [6] 肖繼德等主編．機床夾具設(shè)計 [M](第 2版 ) . 北京：機械工業(yè)出版社 7] 楊叔子主編 . 機械制造工藝及專用夾具 . 冶金工業(yè)出版社 [8] 成大先 . 機械設(shè)計手冊 [單行本液壓傳動 ]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社 9] 劉會英 . 于春生主編 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 10] 孫恒 陳作模主編 . 《機械原理》第七版 . 高等教育出版社 . 2006 [11] 裘建新 主編 . 《機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書》 . 高等教育出版社 . 2005 [12] 徐錦 康主編 . 《機械設(shè)計》 . 機械工業(yè)出版社 13] 王三民主編 . 《機械原理與設(shè)計課程設(shè)計》 . 機械工業(yè)出版社 . 2004 [14] 鄒慧君主編 . 《機械原理課程設(shè)計手冊》 . 高等教育出版社 1998 [15] 許福玲 . 陳堯明 北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計開題報告 - 7 - 開 題 報 告 要 求 1、 開題報告必須在 收集和閱讀有關(guān)資料，考查生產(chǎn)現(xiàn)場，參考類似產(chǎn)品，進行分析、對比、論證的基礎(chǔ)上進行撰寫。 2、 開題報告的內(nèi)容一般包括： 課題的來源、目的、意義、國內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展；進 行可行性分析及系統(tǒng)設(shè)計方案；系統(tǒng)達到的功能要求、技術(shù)指標；所應(yīng)用的新技術(shù)、新工藝、新裝置等及關(guān)鍵技術(shù)；系統(tǒng)研究的重點和難點；預(yù)測課題的經(jīng)濟效益和社會效益以及可能取得的成果等。 3、 開題報告不得少于 3000 漢字，并附有畢業(yè)設(shè)計計劃安排。 4、 開題報告要求在畢業(yè)設(shè)計前四周內(nèi)完成。 導(dǎo)師評語（應(yīng)根據(jù)“開題報告要求”，組織所指導(dǎo)的學(xué)生進行交流，對學(xué)生開題報告的內(nèi)容、設(shè)計方案、應(yīng)用技術(shù)以及預(yù)測成果等進行綜合評價。） 導(dǎo)師簽名： 200 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 氣動臺鉗的設(shè)計與仿真 學(xué)生姓名： 系 別： 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號： 班 級： 指導(dǎo)教師： 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） I 摘 要 本文對傳統(tǒng)臺鉗進行升級改造，結(jié)合氣動技術(shù)對原有傳統(tǒng)臺鉗相關(guān)結(jié)構(gòu)進行改進設(shè)計，并使用三維軟件進行臺鉗三維建模、虛擬裝配、機構(gòu)仿真。使之在功能上滿足實際生產(chǎn)的要求。降低操作工人的疲勞強度，提高人機功效。 關(guān)鍵詞： 斜楔機構(gòu) ； 自鎖 ； 虛擬裝配 ； 機構(gòu)仿真 ； 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） n of to 2W/ 4545 ℃ . In in a 文） 目 錄 摘要 ..................................................................... I ............................................................... 1 章 概論 .............................................................. 1 題背景 .......................................................... 1 內(nèi)外現(xiàn)狀 ........................................................ 1 題意義 .......................................................... 2 作內(nèi)容 .......................................................... 2 第 2 章 氣動臺鉗的設(shè)計 .................................................... 3 臺鉗的介紹 ....................................................... 3 鉗的種類 ...................................................... 3 鉗的使用 ...................................................... 4 臺鉗設(shè)計方案確定 ................................................. 4 案 1分析 ...................................................... 6 案 2分析 ...................................................... 7 案對比及確定 .................................................. 7 臺鉗參數(shù)的計算 ................................................... 8 斜楔自鎖計算 ................................................... 8 夾緊力的計算 ................................................. 10 汽缸的選擇 .................................................... 10 第 3 章氣動臺鉗的仿真 .................................................... 12 維建模的意義 ................................................... 12 鉗的三維建模 ................................................. 12 擬裝配的意義 ................................................... 19 鉗的 虛擬裝配 ................................................. 19 構(gòu)運動仿真的意義 ............................................... 22 ............................................. 23 鉗仿真小結(jié) ..................................................... 27 第 4 章 結(jié) 論 ............................................................ 28 第 5 章 致謝 ............................................................. 29 第 6 章 參考文獻 ......................................................... 30 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第 1 章 概論 氣動技術(shù)，全稱氣壓傳動與控制技術(shù)，是生產(chǎn)過程自動化和機械化的最有效手段之一，具有高速高效、清潔安全、低成本、易維護等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于輕工機械領(lǐng)域中，在食品包裝及生產(chǎn)過程中也正在發(fā)揮越來越重要的作用。 題背景 本課題來自鄖西精誠汽配有限公司制造車間，該公司使用大量普通臺鉗。長期以來，根據(jù)車間操作工人反應(yīng)，在長時間工作中，工人易產(chǎn)生疲勞，對產(chǎn)品的質(zhì)量和工人的安全都帶來不利影響。因此該公司決定對原有的傳 統(tǒng)臺鉗改為氣動臺鉗，通過結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及機構(gòu)運動仿真達到可以在現(xiàn)實中使用，這樣也有利于公司實現(xiàn)自動化控制。 內(nèi)外現(xiàn)狀 大約開始于 1776 年， 個大氣壓左右壓力的空氣壓縮機。1880 年，人們第一次利用氣缸做成氣動剎車裝置，將它成功地用到火車的制動上。 20世紀 30 年代初，氣動技術(shù)成功地應(yīng)用于自動門的開閉及各種機械的輔助動作上。至 50年代初，大多數(shù)氣壓元件從液壓元件改造或演變過來，體積很大。 60年代，開始構(gòu)成工業(yè)控制系統(tǒng)，自成體系，不再與風(fēng)動技術(shù)相提并論。在 70 年代，由 于氣動技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，在自動化控制領(lǐng)域得到廣泛的推廣。 80年代進入氣動集成化、微型化的時代。 90年代至今，氣動技術(shù)突破了傳統(tǒng)的死區(qū)，經(jīng)歷著飛躍性的發(fā)展，人們克服了閥的物理尺寸局限，真空技術(shù)日趨完美，高精度模塊化氣動機械手問世，智能氣動這一概念產(chǎn)生，氣動伺服定位技術(shù)使氣缸高速下實現(xiàn)任意點自動定位，智能閥島十分理想地解決了整個自動生產(chǎn)線的分散與集中控制問題。 該課題主要研究的是在以前的結(jié)構(gòu)方案中利用氣動技術(shù)進行改進，氣動技術(shù)是一門應(yīng)用很廣泛的學(xué)科。在工業(yè)各個領(lǐng)域中都大量使用。在以后的發(fā)展中結(jié)合氣動技術(shù) 的產(chǎn)品以及裝備 其發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面： 體積更小，重量更輕，功耗更低。在電子元件、藥品等制造行業(yè)中，由于被加工件體積很小，勢必限制了氣動元件的尺寸，小型化、輕型化是氣動元件的第一個發(fā)展方向。 執(zhí)行元件的定位精度提高，剛度增加，活塞桿不回轉(zhuǎn)，使用更方便 文） 2 定位精度，附帶制動機構(gòu)和伺服系統(tǒng)的氣缸應(yīng)用越來越普遍。 多功能化，復(fù)合化，為了方便用戶，適應(yīng)市場的需要開發(fā)了各種由多只氣動元件組合并配有控制裝置的小型氣動系統(tǒng)。 與電子技術(shù)結(jié)合，大量使用傳感器，氣動元件智能化。帶開關(guān)的氣缸國內(nèi)已普遍使用， 開關(guān)體積將更小，性能更高，可嵌入氣缸缸體 ;有些還帶雙色顯示，可顯示出位置誤差，使系統(tǒng)更可靠。用傳感器代替流量計、壓力表、能自動控制壓縮空氣的流量、壓力，可以節(jié)能并保證使用裝置正常運行。 高速、高頻、高響應(yīng)、高壽命方向發(fā)展。為了提高生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)效率，提高執(zhí)行元件的工作速度勢在必行。 氣動技術(shù)在國民經(jīng)濟中多數(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用都得到了大幅提高?？梢哉f，氣動技術(shù)水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標準之一。 題意義 氣動技術(shù)，全稱氣壓傳動與控制技術(shù)，是生產(chǎn)過程自動化和機械化的最有效手段之一，具有高速高效 、清潔安全、低成本、易維護等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于輕工機械領(lǐng)域中，在食品包裝及生產(chǎn)過程中也正在發(fā)揮越來越重要的作用。 通過該公司長期的調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，普通臺鉗結(jié)構(gòu)簡單，機械效率高，但是操作消耗體力較大，工人在長期的工作中容易產(chǎn)生疲勞，影響生產(chǎn)效率以及有一定的危險性。 改用 氣動 結(jié)構(gòu)，降低操作人員體力勞動強度，提升人機功效。 綜合運用機械設(shè)計基礎(chǔ)，機械制造基礎(chǔ)的知識和繪圖技能，完成傳動裝置的繪制，分析與仿真，通過這一過程全面了解一個機械產(chǎn)品所涉及的結(jié)構(gòu)、強度、制造、裝配以及表達方面的知識，培養(yǎng)綜合分析、實際解決問題的 能力。 作 內(nèi)容 本文 根據(jù)課題要求查閱了大量和臺鉗相關(guān)的資料，臺鉗在機械行業(yè)中的應(yīng)用以及臺鉗未來的發(fā)展趨勢，在這次畢業(yè)設(shè)計中主要做了如下工作： (1)查閱了臺鉗結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)的資料以及氣動技術(shù)在夾具中的應(yīng)用。 (2)對斜楔的結(jié)構(gòu)、相關(guān)參數(shù)做了詳細的了解，比如自鎖、增力等。 (3)對氣動技術(shù)的特點及應(yīng)用、氣路、氣動原件等做了相關(guān)了解。 (4)三維軟件的應(yīng)用，包括三維建模、虛擬裝配、機構(gòu)運動仿真。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第 2 章 氣動臺鉗的設(shè)計 鉗的介紹 臺鉗，又稱虎鉗，臺虎鉗。為鉗工必備工具，也是鉗工的名稱來源原因， 因為 鉗工的大部分工作都是在臺鉗上完成的，比如鋸，銼，以及零件的裝配和拆卸。安裝在鉗工臺上，以鉗口的寬度為標定規(guī)格。常見規(guī)格從 75 300 鉗的種類 根據(jù)臺鉗動力源的不同，臺鉗一般可以分為手動臺鉗，氣動臺鉗和液動臺鉗，三種臺鉗各有優(yōu)缺點，目前機械加工中應(yīng)用最廣的是手動臺鉗，氣動和液動應(yīng)用的比較少。但是隨著技術(shù)的進步和工業(yè)自動化的要求，氣動和液動作為動力源的臺鉗在加工制造中變得越來越重要。 手動臺鉗的 結(jié)構(gòu)是由鉗體、底座、導(dǎo)螺母、絲杠、鉗口體等組成。活動鉗身通過導(dǎo)軌與 固定鉗身的導(dǎo)軌作滑動 配合。絲杠裝在活動鉗身上，可以旋轉(zhuǎn)，但不能軸向移動，并與安裝在固定鉗身內(nèi)的絲杠螺母配合。當搖動手柄使絲杠旋轉(zhuǎn)，就可以帶動活動鉗身相對于固定鉗身作軸向移動，起夾緊或放松的作用。彈簧借助擋圈和開口銷固定在絲杠上，其作用是當放松絲杠時，可使活動鉗身及時地退出。在固定鉗身和活動鉗身上，各裝有鋼制鉗口，并用螺釘固定。鉗口的工作面上制有交叉的網(wǎng)紋，使工件夾緊后不易產(chǎn)生滑動。鉗口經(jīng)過 熱處理 淬硬，具有較好的耐磨性。固定鉗身裝在轉(zhuǎn)座上，并能繞轉(zhuǎn)座軸心線轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)到要求的方向時，扳動夾緊手柄使夾緊螺釘旋緊，便可在夾緊盤的作用下 把固定鉗身固緊。轉(zhuǎn)座上有三個螺栓孔，用以與鉗臺固定。 氣動和液壓臺鉗在結(jié)構(gòu)上大致與手動臺鉗相同，只是動力源由液壓缸或氣壓缸提供，通過局部的結(jié)構(gòu)改變，加上一些自鎖機構(gòu)。采用氣動控制的臺鉗有很多優(yōu)點：①操作方便，能大大地減輕勞動強度②氣動反應(yīng)速度快，因而在生產(chǎn)過程中能縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)效率③氣動夾具中的氣動原件允許有少量泄漏，因而對氣動原件的精度要求不高，易于制造④采用氣動夾具便于實現(xiàn)自動化控制。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 鉗的使用 在臺虎鉗的使用過程中，應(yīng)注意一下要求： ①固定 鉗身的鉗口工作面應(yīng)處于鉗臺邊緣安裝臺虎鉗時，必須使固定鉗身的鉗口工作面處于鉗臺邊緣以外，以保證夾持長條形工件時，工件的下端不受鉗臺邊緣的阻礙。 ②固定穩(wěn)固必須把臺虎鉗牢固地固定在鉗臺上，工作時兩個夾緊螺釘必須扳緊，保證鉗身沒有松動現(xiàn)象，以免損壞臺鉗和影響加工質(zhì)量。 ③只允許用手扳緊手柄夾緊工件時，只允許用手的力量扳緊手柄，不能用手錘敲擊手柄或套上長管子扳手柄，以免絲杠、螺母或鉗身因受力過大而損壞。 ④施力應(yīng)朝向固定鉗身方向強力作業(yè)時，應(yīng)盡量使力量朝向固定鉗身，否則絲杠和螺母會因受到過大的力而損壞。 ⑤不允許在活動鉗身的光滑面上作業(yè)不要在活動鉗身的光滑平面上進行敲擊作業(yè)，以免降低活動鉗身與固定鉗身的配合性能。 ⑥應(yīng)保持清潔絲杠、螺母和其他活動表面應(yīng)經(jīng)常加潤滑油和防銹，并注意保持清潔。 鉗設(shè)計方案確定 該課題提出了兩種改進方案，都使用汽缸提供動力，但在結(jié)構(gòu)上還是有很大的差別，兩種方案各有優(yōu)缺點，兩種方案的設(shè)計機構(gòu)大致如下圖 : 圖 案一 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 圖 案二 根據(jù)實際生產(chǎn)要求，臺鉗的夾緊與松開應(yīng)實現(xiàn)快進與快退。由于產(chǎn)品的不同以及不同材料的零件，在加工過程中需要的夾緊 力也不一樣，根據(jù)要求，以上兩種設(shè)計方案的氣路圖如下： 圖 路圖 在該氣路圖中使用了兩個調(diào)速閥，一個控制快進速度，一個控制快退速度。一個兩位五通電池閥，用于控制頂桿的伸出和收回。一個過濾減壓器，用來調(diào)節(jié)輸出氣壓的大小 (根據(jù)不同的工件或者不同的加工方法 )。其他部分裝置為氣路系統(tǒng)一些必要的裝置。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 案一分析 圖 案一 在該方案中，結(jié)構(gòu)比較簡單，汽缸和鉗身組合在一起，占用面積小。該氣動臺鉗的結(jié)構(gòu)組成為：氣動臺鉗 (如圖所示 )是以高壓氣體為工作動力。氣動機構(gòu)由空壓機、電磁換向閥、調(diào)速閥、雙作用單活桿塞氣缸 (工作執(zhí)行氣缸 )、各種管路與接頭等組成。該氣動臺鉗是依靠空壓機向雙作用單活塞桿氣缸 (工作執(zhí)行氣缸 )輸入高壓氣體，并通過電磁換向閥控制雙作用單活塞桿氣缸 (工作執(zhí)行氣缸 )活塞桿伸出與收回，以活塞桿伸出時所產(chǎn)生的頂力來實現(xiàn)對零件的夾緊。 該氣動臺鉗氣動工作原理如下：氣動臺鉗的啟動工作原理，在使用氣動臺鉗時，首先啟動空壓縮機使壓力達到規(guī)定值，打開空壓縮機的出氣閥向氣動臺鉗輸入高壓氣體。高壓氣體經(jīng)過電磁換向閥進入氣缸的有桿腔， 此時雙作用單活塞桿氣缸 (工作執(zhí)行氣缸 )的活塞桿處于收回狀態(tài)，當接通電磁換向閥的電源時電磁換向閥換向，高壓氣體經(jīng)過電磁換向閥進入氣缸的無桿腔，活塞桿在高壓氣體的作用下伸出對零件實行夾緊，當斷開電磁換向閥的電源時電磁換向閥換向，高壓氣體經(jīng)過電磁換向閥進入氣缸的有桿腔，活塞桿在高壓氣體的作用下收回松開被夾緊的零件，完成一次裝夾工作?；钊麠U伸出和收回的速度可以通過兩個調(diào)速閥進行調(diào)節(jié)。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 案二分析 圖 方案中利用了一個氣缸，一個滑塊機構(gòu)，再加上局部結(jié)構(gòu)的改進完成了此次方案的改進。在該方案中 利用一個滑塊機構(gòu)將氣缸輸出力方向改變，滑塊機構(gòu)也可以形成自鎖，方案中的活動鉗口和鉗身利用導(dǎo)柱導(dǎo)套連接，使其可以在鉗身上來回滑動。其氣動方案和方案一相同。 該系統(tǒng)的運行過程如下，夾緊過程：打開氣缸控制閥，氣路啟動，活塞推動，滑塊移動，通過滑塊機構(gòu)，將氣缸的動力實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，活動鉗口移動，進行工件夾緊。夾緊之后，進行工件加工，為了防止氣源不穩(wěn)或者意外，滑塊設(shè)有自鎖機構(gòu)已提高穩(wěn)定性。加工完畢，打開氣缸反向控制閥，氣缸歸位，鉗口松開。 案的對比及確定 上述兩種方案中，氣路部分都相同，主要的 差別就是在臺鉗的結(jié)構(gòu)中。其中方案一：這種方案結(jié)構(gòu)簡單，體積小，占用面積小。缺點是：氣缸和臺鉗組合于一體，在出現(xiàn)故障后，進行檢測維修比較麻煩，而且在該裝置中，沒有自鎖機構(gòu)，給工作帶來一定的危險性。方案二 :該結(jié)構(gòu)中，氣缸和臺鉗分離開，利用一個滑塊機構(gòu)將力的方向改變，其中滑塊可以起到自鎖的作用，臺鉗結(jié)構(gòu)相比方案一復(fù)雜一些，但是該方案的安全性高，這樣的組合結(jié)構(gòu)也便于維修。 經(jīng)過上述分析，以及現(xiàn)場的實際要求，在實際工作中對安全性要求比較高，需要自鎖的要求，因此選用方案二比較合適。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 鉗參數(shù)的計算 楔自鎖計算 斜楔機構(gòu)既可以設(shè)計為夾緊裝置，也可以被設(shè)計成運動變換機構(gòu)。當被設(shè)計為夾具時，希望它定位夾緊可靠，當被設(shè)計成運動變換機構(gòu)時，希望它運動輕快。在選中的方案二中，利用了一個斜楔機構(gòu)，并且該機構(gòu)有自鎖的要求。該機構(gòu)的模型如下圖： 圖 一 圖 二 在圖一中的斜楔機構(gòu)中，φ 1φ 2φ 3表示構(gòu)件之間的摩擦角，α為斜楔， 的支撐長度， 的懸臂長度， 21為頂 桿 2對斜楔 1 的總推力， 對斜楔 1的總支反力，則 P、 31所組成的力的三角形如圖二所示。 由此可得 (α +φ 2+φ 1) (1) +φ 2)/ +φ 2+φ 1) (2) 設(shè) 機架對頂桿的支反力， 斜楔對頂桿的總支反推力，則頂桿的力、力矩平衡方程分別為： 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 +φ 2)=0 -(3c)12 +φ 2)=0 *++-(b+L) +φ 2)12 +φ 2)=0 化簡后得 Q、 3 Q=((α +φ 1+φ 2))〔 +φ 2)* +φ 2)(1+2b/L-(d/L))〕 (3) 1/(+)) [b+L) +φ 2)+21 +φ 2)] (4) 3 +φ 2)/ (5) 該種機構(gòu)的增力比 Q/ ( (α +φ 1+φ 2))[ +φ 2)* +φ 2)(1+2b/ (6) 在理想狀態(tài)下，φ 1=φ 2=φ 3=0，得在理想狀態(tài)下的工作阻力 。于是該機構(gòu)的機械效率η 1=Q/（ (α +φ 1+φ 2)） [ +φ 2) +φ 2)(1+2b/])] (7) 若η 1≤ 0，則驅(qū)動力 p 無法克服工作阻力 Q 而做功，于是得 P 為驅(qū)動力、自鎖狀態(tài)下的斜楔角α c=((1+2b/)2)]- φ 2 (8) 只要α≥α c，則 P 就不能使頂桿運動。由式（ 7）可知，η隨 b 的減小而增加， 當 式（ 3）中的φ 1、 φ 2和φ 3取負號得 的關(guān)系式為： Q=((α ))〔 )* )(1+2b/L-(d/L))〕 (9) 此種狀態(tài)下的機械效率η 2== )/[( *( * ))( 1+2b/L+(d/L) )] (10) 若η 2≤ 0，可得該工作狀態(tài)（夾緊狀態(tài)）下的自鎖條件為α≤φ 1+φ 2。 由以上計算可得，該機構(gòu)的自鎖條件為α≤φ 1+φ 2。φ 1為斜楔與臺鉗底座的摩擦角，φ 2 為兩滑塊之間的摩擦角，因為摩擦角的大小與摩擦因素有關(guān)，摩擦因素又與所接觸面的材料有關(guān)，根據(jù)φ =據(jù)情況，斜楔的材料選 用鋼，型號為 臺鉗底座采用鑄鐵 表得，鋼與鋼的摩擦因數(shù)為 與鑄鐵的摩擦因數(shù)為 ： φ 1=φ 2=得φ 1=φ 2=α≤ +=α取 15°。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 緊力的計算 該臺鉗作為一個夾緊裝置，夾緊力的大小應(yīng)該根據(jù)實際的零件以及加工環(huán)境的不同而變化，根據(jù)輸入不同的氣壓，臺鉗輸出的夾緊力隨之而變化。 由前面的的氣缸模型分析，得出氣缸的輸出力 P 與夾緊力 Q 的關(guān)系為： Q=((α +φ 1+φ 2))〔 +φ 2)* +φ 2)(1+2b/L-(d/L))〕。 （ 1） 代入臺鉗的實際數(shù)據(jù)求的： Q= （ 2） 設(shè)供氣系統(tǒng)輸出的氣壓為 氣缸輸出的推力 P=π 4， （ 3） 代入 P，得 Q=π 4）， （ 4） 代入氣缸直 徑，得出 Q=2*104 （ 5） 式（ 5）為最后輸入氣壓與夾緊力的關(guān)系，表示為輸入 氣壓，臺鉗的夾緊力為 2*104據(jù)不同的加工環(huán)境，合理選擇輸入氣壓。氣壓的大小可以根據(jù)供氣系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。 缸的選擇 該臺鉗采用的氣缸提供動力，因此要選擇合理的氣缸以及氣缸的結(jié)構(gòu)，氣缸是標準件，查相關(guān)標準合理選擇就可以了。根據(jù)標準 7377— 1994，實際工作環(huán)境，選擇的氣缸機構(gòu)為 側(cè)面腳架式，相關(guān)簡圖如下： 圖 缸簡圖 氣缸各個安裝尺寸如下表： 單位 缸直徑 S H M S 63 12 95 119 38 2 35 76 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 該氣缸的伸出桿前端采用螺紋連接，氣缸固定方式采用側(cè)面腳架式。根據(jù)實際生產(chǎn)情況及工作環(huán)境，氣缸的行程選用 110 氣缸在安裝時應(yīng)該注意如下事項： (1)氣缸安裝使用前，應(yīng)先檢查氣缸在運輸時是否損壞，連接部位有沒有松動等。 (2)安裝時，氣缸的活塞桿不得承受偏心負載或橫向負載，應(yīng)使負載方向和活塞桿軸線相 一致。 (3)管道接入氣口前，要清除管道內(nèi)的臟物，管道不能銹蝕，檢查清理后方可安裝。 (4)速度調(diào)整：先將速度控制閥 (單向節(jié)流閥 )調(diào)整在中間位置后，逐漸調(diào)節(jié)減壓閥輸出壓力，當氣缸接近預(yù)定速度時可確定工作壓力，然后用速度控制閥進行微調(diào)，最后用調(diào)節(jié)針調(diào)節(jié)氣缸的緩沖速度。 (5)氣缸安裝完后，在工作壓力范圍內(nèi)，無負載情況下先運走 2，檢查氣缸工作是否正常。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 第 3 章 氣動臺鉗的仿真 目前，隨著 術(shù)的發(fā)展，三維實體造型、虛擬技術(shù)、工況仿真模擬已成為 重要發(fā)展方向，并在產(chǎn)品設(shè) 計和制造方面引起了重大變革。對有復(fù)雜運動產(chǎn)品的機械產(chǎn)品，建立三維動態(tài)圖形和三維虛擬虛擬環(huán)境模擬，可以很好的描述其數(shù)學(xué)模型的準確性、裝配過程的合理性、作業(yè)過程動態(tài)性、運動軌跡的正確性。因此，了解和掌握三維建模方法和動態(tài)模擬技術(shù)十分重要。 此外，在機械產(chǎn)品零部件的設(shè)計過程中，運動機構(gòu)的的空間干涉問題歷年來都是機械設(shè)計工程師深感到頭疼的事。按傳統(tǒng)設(shè)計模式，是、設(shè)計人員咋一些細節(jié)問題上耗費了很大精力，降低了設(shè)計效率。而有些錯誤又往往有很強的隱蔽性，給生產(chǎn)造成不應(yīng)有的損失，因此，利用計算機三維設(shè)計工具合理地解決這些問 題無疑具有一定的現(xiàn)實意義。 目前，許多國內(nèi)外的大型輔助設(shè)計軟件都包含了機械裝配和運動學(xué)仿真的功能模塊，例如 件及 G，達索公司的 。這給設(shè)計人員提供了更完善的機械設(shè)計途徑。文章主要基于法國達索公司的 件， 模塊化的 列產(chǎn)品旨在滿足客戶在產(chǎn)品開發(fā)活動中的需要，包括風(fēng)格和外型設(shè)計、機械設(shè)計、設(shè)備與系統(tǒng)工程、管理數(shù)字樣機、機械加工、分析和模擬。 論從設(shè)計工作中的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及裝配圖 的成型方式，都有操作容易、使用方便、修改方便的特點，因此在機械三維實體造型設(shè)計中得到了廣泛的使用。 在臺鉗進行仿真之前，要進行臺鉗零部件的三維建模，之后將零部件進行裝配，再對臺鉗進行運動仿真，進行數(shù)據(jù)分析，找出不合理的地方，對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。 維建模的意義 三維建模，就是根據(jù)圖紙，把零件的實體構(gòu)造出來，讓人們對該零件有有更直觀的了解。三維模型，更有利于人們對它進行分析，進行局部優(yōu)化。如要進機構(gòu)仿真，裝配檢驗，就必須進行三維建模，因此三維建模有著很重要的作用。 鉗的三維建模 該臺鉗的三維 建模，主要是將臺鉗的各個零部件建立出來，對其進行在裝配，仿真，進行分析。該臺鉗主要由 19 個零部件組成。將這些零部件裝配之后如下圖： 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圖 鉗裝配圖 底座的建模，臺鉗中最大的部件就是底座，它確定了臺鉗的外形尺寸，占地面積等。底座主要起支撐，固定作用，其結(jié)構(gòu)比較簡單，精度要求低，一般采用鑄造成型，對局部進行加工，材料一般采用鑄鐵，底座的三維模型如下圖： 座模型 該底座的結(jié)構(gòu)比較簡單，主要由一個底板，兩邊兩個立板，左端立板旁的凸臺，右邊立板的一對加強筋。底板兩端的兩個 U 型槽組成。其中在右邊 的立板上有一個燕尾槽，左邊的立板上有四個螺紋孔，凸臺上有 8 個螺紋孔。 建模的過程如下： 1）繪制底板和兩個立板的截面，將截面進行拉伸生成實體 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 2）繪制凸臺截面，截面拉伸生成實體，再切除多余部分。 3）繪制燕尾槽截面，進行拉伸切除。 4）打螺紋孔，建立加強筋，切 U 型槽，倒角等。 墊塊的建模，墊塊主要起支撐作用，上面放的加工的零件，因此對墊塊的硬度及平面度，粗糙度有一定的要求，材料選擇鋼。模型如下： 圖 塊 模型 該墊塊結(jié)構(gòu)簡單，就是一個長方體塊上有 3 個沉頭螺紋孔，對該墊塊的上表面質(zhì)量要求較高，三個孔的位置度也有一定的要求，因為這三個孔需要和底座進行裝配。 建模過程如下： 1）繪制長方體截面，拉伸成長方體實體。 2）建立第一個沉頭螺紋孔，使用陣列完成后兩個沉頭螺紋孔。 固定鉗口墊塊的建模，該墊塊主要起夾緊作用，和零件直接接觸，因此對墊塊的硬度及平面度，粗糙度有一定的要求，材料選擇鋼。模型如下： 圖 定鉗口墊塊模型 該墊塊結(jié)構(gòu)簡單，就是一個長方體塊上有 4 個螺紋孔，對該墊塊的上 表面質(zhì)量要求較高，4 個孔的位置度也有一定的要求，因為這 4 個孔需要和底座進行裝配。 建模過程如下： 1）繪制長方體截面，拉伸成長方體實體。 2）建立第一個螺紋孔，使用陣列完成后三個螺紋孔。 活動鉗口墊塊的建模，該墊塊主要起夾緊作用，和零件直接接觸，因此對墊塊的硬度及平面度，粗糙度有一定的要求，材料選擇鋼。模型如下： 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 圖 動鉗口墊塊 該墊塊結(jié)構(gòu)簡單，就是一個長方體塊上有 4 個沉頭螺紋孔，對該墊塊的上表面質(zhì)量要求較高， 4 個孔的位置度也有一定的要求，因為這 4 個孔需要和其他部件進行 裝配。 建模過程如下： 1）繪制長方體截面，拉伸成長方體實體。 2）建立第一個沉頭螺紋孔，使用陣列完成后三個沉頭螺紋孔。 活動鉗口導(dǎo)向塊的建模，該導(dǎo)向快主要起兩個作用：一是起導(dǎo)向作用可以使整個活動鉗口來回移動，二是起固定作用，通過螺紋孔固定活動鉗口墊塊和斜楔。該導(dǎo)向塊的兩個大平面表面加工有一定的要求，需要平面接觸裝配。材料選用鑄鐵，模型如下圖： 圖 動鉗口導(dǎo)向塊 該導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)比較簡單，一個多方體塊上有 4 個沉頭螺紋孔，四個一般螺紋孔以及兩個通孔，八個帶有螺紋的孔用于連接 其他部件，兩個通孔用于導(dǎo)向使用。對該墊塊的兩個大表面質(zhì)量要求較高，用于接觸裝配， 6 個孔的位置度也有一定的要求，因為這 4個孔需要和其他部件進行連接裝配。 建模過程如下： 1）繪制多方體截面，拉伸成多方體實體。 2）建立第一個沉頭螺紋孔，使用陣列完成后三個沉頭螺紋孔。 3）建立第一個一般螺紋孔，使用陣列完成后三個螺紋孔。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 4）建立第一個通孔，使用鏡像完成第二個。 導(dǎo)向柱的建模，該導(dǎo)向柱主要起兩個作用，一是導(dǎo)向作用，二是支撐作用，導(dǎo) 向是給活動鉗口提供導(dǎo)向方向，支撐是支撐整個活動鉗口。因此導(dǎo)向柱要有一定的硬度和耐磨性，該導(dǎo)向柱的外圓柱面有一定的粗造度要求，材料使用鋼。模型如下圖： 圖 向柱模型 該導(dǎo)向柱結(jié)構(gòu)簡單，左邊一端有外螺紋，退刀槽，外圓面上有一對稱平面，用于安裝導(dǎo)向柱，右端有一個比較大的倒角，為了便于導(dǎo)向。 建模過程如下： 1）繪制圓柱截面，拉伸截面成實體。 2）繪制右端螺紋截面，拉伸截面成實體，建立外螺紋。 3）利用旋轉(zhuǎn)切除，建立退刀槽，建立截面拉伸切除建立外圓平 面。 倒右端圓角。 斜楔鑲塊的建模，該鑲塊主要起一個作用，就是導(dǎo)向作用。對導(dǎo)向孔的內(nèi)表面粗造度要求較高，因為需要進行裝配。材料使用鑄鐵，模型如下圖： 圖 楔鑲塊模型 該鑲塊結(jié)構(gòu)簡單，一個方體上有兩個大通孔，兩個小螺紋孔，大通孔用來導(dǎo)向，對內(nèi)表面要求較高。小螺紋孔同來固定該鑲塊，通過兩個螺紋孔進行裝配，因此四個孔的位置度有一定的要求。對鑲塊的兩個大表面平面度及粗造度有要求，裝配的時候，兩個大表面需要進行配合。 建模過程如下： 1）繪制長方體截面，拉伸截面成實體。 2）在長方體上直接建立通孔，利用鏡像建立第二個。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 3）在長方體上直接建立螺紋孔。 軸套的建模，軸套主要起導(dǎo)向作用，軸套在裝配過程中有兩個配合，及內(nèi)孔和軸配合，外圓和孔配合，因此對軸套的尺寸精度要求較高。因為采用軸套傻主要是為了耐磨和發(fā)熱量小，因此材料選用黃銅，模型如下圖： 建模過程如下： 1）繪制大圓截面，拉升成實體。 2）繪制小圓截面，拉伸切除。 圖 套 大斜快的建模，斜楔的作用主要是改變運動的方向，通過兩個斜塊，可以使兩個運動的方向垂直。斜快的一面為壓力面，另一面用于裝配和固定斜楔。因為斜楔在工作中受力較大，而且屬于平面滑動接觸，因此，斜快在要求上要有一定的硬度和耐磨性。斜楔的材料選為 45 鋼，模型如下圖： 圖 斜楔的模型 該斜楔的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主體由一個斜塊構(gòu)成，在上面進行局部結(jié)構(gòu) 修改，斜楔的裝配面上有六個螺紋孔，兩個通孔，一個大凹糟。六個螺紋孔主要用來連接其他零部件，兩個大通孔用來裝配導(dǎo)向柱，其他結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)需要或者防止運動干涉修改而成。斜楔的裝配面以及大凹槽的內(nèi)面需要一定的粗造度，平面度等。 建模過程如下： 1）繪制斜楔截面，拉伸成實體。繪制大凹槽截面，拉伸切除。 2）在斜楔上打大螺紋孔，用陣列生成另外三個。 3）在斜楔上打小螺紋通孔，用鏡像生成另外一個。 4）在斜楔上打通孔，用鏡像生成另外一個 5）對其他局部進行切除。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 小斜快的建模，小斜快與大斜快配合使用，共同組成了滑塊機構(gòu)，將力傳動的方向改變，這是滑塊主要作用。小斜快的一端受力移動，通過斜面講力傳給大斜快。小斜塊與大滑塊靠面接觸傳遞動力，因此小滑塊要有一定的耐磨性及硬度，材料選用 45 鋼，模型如右圖： 圖 斜快模型 該小斜塊結(jié)構(gòu)簡單，斜塊大端面有一個螺紋孔和一個燕尾體，螺紋孔用于和氣缸連接，燕尾體和底座的燕尾槽進行配合，用于導(dǎo)向。斜塊的燕尾槽配合面要 求有一定的平面度度及粗造度。壓力面對平面度和粗造度也有一定的要求。 建模過程如下： 1）繪制斜塊截面，拉伸成實體。 2）打端面螺紋孔。 3）在端面建立建立燕尾體截面，拉伸切除。 連接桿的建模，連接桿的作用是將小滑塊與氣缸的活塞桿連接起來，兩端都采用螺紋連接，材料選用鑄鐵即可。模型如下圖： 圖 接桿 該連接桿結(jié)構(gòu)簡單，一端有一個螺紋孔，一端有螺桿 ，螺桿處有一個退刀槽，外圓柱面上有一對稱平面，用于安裝該桿。左邊的螺紋孔和右端的螺桿對同軸度有一 定的要求。 建模過程如下： 1）繪制圓柱截面，拉伸成實體，打左端面螺紋孔。 2）在右端面繪制螺桿外圓，拉伸成實體，建立外螺紋。 3）繪制截面，截面對稱，截面拉伸切除，建立外圓柱面槽。 氣缸的建模，氣缸屬于標準件，結(jié)構(gòu)和尺寸都是有規(guī)定的，根據(jù)國家標準的相關(guān)尺寸，氣缸的模型如下 : 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 缸模型 氣缸建模過程如下： 1）建立缸體截面，拉伸生成實體。 2）缸體一端面繪制截面拉伸，生成實體。鏡像另一端面。 3）左端面建立圓凸臺，圓凸臺上面打孔。 4）建立固定腳，畫截面拉伸生成實體，在實體上面打孔。利用兩次鏡像，生成四個固定腳。 5）根據(jù)缸體內(nèi)徑，建立活塞桿，通過兩次圓拉伸形成階梯圓， 在小圓柱端面建立外螺紋，切螺紋槽。 擬裝配的意義 虛擬裝配是 虛擬制造 的重要組成部分，利用虛擬裝配，可以驗證裝配設(shè)計和操作的正確與否，以便及早的發(fā)現(xiàn)裝配中的問題，對模型進行修改，并通過可 視化顯示裝配過程。虛擬裝配系統(tǒng)允許設(shè)計人員考慮可行的裝配序列，自動生成裝配規(guī)劃，它包括數(shù)值計算、裝配工藝規(guī)劃、工作面布局、裝配操作所模擬等。現(xiàn)在產(chǎn)品的制造正在向著自動化、數(shù)字化的反向發(fā)展，虛擬裝配是產(chǎn)品數(shù)字化定義中的一個重要環(huán)節(jié)。 鉗虛擬裝配 該臺鉗由十幾個零部件組成，要想知道這些零件，在結(jié)構(gòu)上是否有干涉，在尺寸上是否配合等等一些問題。在單個零件下是很難看出來的，裝配在一起的時候，就能一目了然，結(jié)構(gòu)上有問題很快就能發(fā)現(xiàn)。因此在實際裝配前是很有必要進行虛擬裝配的，這樣可提高準確性。 在裝配之前應(yīng)該熟悉各個零件的結(jié)構(gòu)，在裝配時知道該零件的作用，裝配的位置，采用什么約束進行等等，裝配過程一般采用從整體到局部，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝配，也可以分層劃成多個子塊，先對每個子塊進行裝配，再將每個子塊進行裝配。這樣可以提高效率。 該臺鉗結(jié)構(gòu)比較簡單，零部件數(shù)量也不多，采用一般方法裝配，每個零件逐一裝配，從整體到局部，裝配過程圖如下： 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 圖 配過程圖 裝配過程：在三維建模軟件中，進入裝配模式，建立新的裝配文件名。 1）調(diào)入底座三維模型 。 2）調(diào)入固定鉗口墊塊，適當調(diào)整位置。利用同軸約束，將固定鉗口墊塊上的螺紋孔軸線與底座的螺紋孔軸線對齊，再進行軸線相合約束。然后利用面與面相合約束，將固定鉗口墊塊的一面與底座的一面相合。 3）調(diào)入 墊塊三維模型， 利用同軸約束，將墊塊上的沉頭螺紋孔軸線與底座凸臺上的螺紋孔軸線對齊，再進行軸線相合約束。然后利用面與面相合約束，將固墊塊的一面與底座凸臺的一面相合。利用鏡像功能，生成另外一個點墊塊。 4）調(diào)入導(dǎo)向柱三維模型，利用同軸約束，將導(dǎo)向柱的軸線與底座凸臺側(cè)面的螺紋孔軸線對齊，再進行軸線相合約束。然后利用面與 面的相合約束，講導(dǎo)向柱的端面與底座凸臺側(cè)面相合。利用鏡像功能，生成另外一個導(dǎo)向柱。 5）調(diào)入彈簧三維模型，利用同軸約束，將彈簧軸線與長銷軸線對齊，再進行軸線相合約束。然后利用面與面的相合約束，將彈簧的端面與底座凸臺側(cè)面相合。利用鏡像功能，生成另外一個彈簧。 6）調(diào)入活動鉗口導(dǎo)向塊三維模型， 利用同軸約束，將 活動鉗口導(dǎo)向塊大通孔 軸線與長銷軸線對齊，再進行軸線相合約束。然后利用面與面的相合約束，將 活動鉗口導(dǎo)向塊 的一面與底座凸臺側(cè)面相合。 7）調(diào)入活動鉗口墊塊三維模型， 利用同軸約束，將 活動鉗口墊塊沉頭孔 軸線與 活動 鉗口導(dǎo)向塊與之配合的螺紋孔 軸線對齊，再進行軸線相合約束。然后利用面與面的相合約束，將 活動鉗口墊塊 的一面與底座 活動鉗口導(dǎo)向塊的一面相合。 8）調(diào)入大斜塊三維模型， 利用同軸約束，將 大斜塊大通孔 軸線與 導(dǎo)向柱 軸湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 線對齊，再進行軸線相合約束。然后利用面與面的相合約束，將 大斜塊 的一面與底座 活動鉗口導(dǎo)向塊的一面相合。 9）調(diào)入斜楔鑲塊三維模型， 利用同軸約束，將 斜楔鑲塊大通孔 軸線與 導(dǎo)向柱 軸線對齊，再進行軸線相合約束。然后利用面與面的相合約束，將 斜楔鑲塊 的一面與 大斜塊的一面相合。 10） 調(diào)入軸套三維模型， 利用同軸約束，將 斜軸套 軸線與 導(dǎo)向柱 軸線對齊，再進行軸線相合約束。然后利用面與面的相合約束，將 軸套 的一面與 大斜塊的一面相合，然后利用鏡像功能生成另外一個。 11） 調(diào)入小斜塊三維模型， 利用兩次面與面相合，首先將 小斜塊的燕尾體端面 與底座的燕尾槽體面相合。然后將 小斜塊 的壓力面面與 大斜塊的壓力面相合即可。 12）調(diào)入連接桿三維模型， 利用同軸約束，將 入連接桿 軸線與 小斜塊螺紋孔 軸線對齊，再進行軸線相合約束。然后利用面與面的相合約束，將 連接桿 的一面與 小斜塊的一面相合。 13） 調(diào)入氣缸三維模型，活塞桿和氣缸已裝配好， 利 用同軸約束，將活塞桿的軸線與 連接桿的軸線對齊， 再進行軸線相合約束。然后利用面與面的相合約束，將 活塞桿 的一面與 連接桿的一面相合。 經(jīng)過上述步驟，整個臺鉗的裝配就結(jié)束了，裝配好后，整個臺鉗的布局就可以一目了然的看到，可以有更直觀的了解。 動仿真的意義 三維機械仿真動畫簡稱 “機械仿真 ”，是指采用三維動畫技術(shù)模擬機械的外形、材質(zhì)、零部件和內(nèi)部構(gòu)造，把機械的設(shè)計原理、工作過程、性能特征、使用方式等一系列真實的事物以動態(tài)視頻的形式演示出來。 運動仿真是指通過構(gòu)建運動機構(gòu)模型，分析其運動規(guī)律，進 行機構(gòu)的干涉分析，跟蹤零件的運動軌跡，分析機構(gòu)中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等。其分析結(jié)果可以修改零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計或調(diào)整零件材料。 運動分析模塊，他完全集成于 ，可直接調(diào)用建模參數(shù)進行優(yōu)化分析，可以進行較為簡單的運動機構(gòu)仿真分析。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 鉗的運動仿真 在進行機構(gòu)運動仿真之前，要對機構(gòu)的原理有一定的了解，該臺鉗的運動原理比較簡單，就利用了一個斜楔機構(gòu)，將傳遞力的方向改變，主要活動部件就是一個斜楔和氣缸的活塞桿以及斜塊上的一些組合配件。弄清楚運動運動原理 及過程了，就可以進行運動仿真的設(shè)置了。 仿真設(shè)置過程如下：首先將裝配好的三維模型進入 動機構(gòu)模塊。 在左邊的產(chǎn)品過程樹中會增加一條，即 擊展開下面有二級菜單， 如機械裝置的自由度，接合，命令，固定零件，法線和加速度。這些目錄下面的信息顯示了你的對該機構(gòu)的一些約束，仿真輸入塑數(shù)據(jù)等等。 錄如下圖 圖 中機械裝置，自由度這一欄，表示運動機構(gòu)經(jīng)過約束后的自由度， 只有當自由度為 1 的時候機構(gòu)才能進行機構(gòu)仿真。結(jié)合這一欄下面顯示的是各個零件的約束關(guān)系，命 令這一欄下面顯示的是你的整個機構(gòu)的驅(qū)動源，比如電機的旋轉(zhuǎn)，活塞的運動等等。發(fā)現(xiàn)和加速度是用來進行機構(gòu)運動數(shù)據(jù)分析所要輸入的原始數(shù)據(jù)。 了解該目錄后，我就可以進行機構(gòu)部件的運動約束了，在該模塊中共有 16 個結(jié)合約束，其中常用的結(jié)合約束有旋轉(zhuǎn)接合，菱形接合，圓柱接合，平面結(jié)合，剛性接合，齒輪結(jié)合，在該臺鉗的約束中，主要用到了圓柱接合，平面結(jié)合和剛性接合。該臺鉗采用氣缸作為動力源，因此氣缸的活塞桿運動作為驅(qū)動命令，通過底座來固定 整個臺鉗。 結(jié)合約束的過程如下：首先確定固定件，選擇底座為固定件。 點擊菜單（如圖 的第四個圖標，然后選擇底座，將底座進行固定，固定之后左邊的圖形樹的固定零件下就會出現(xiàn)如下（圖 示： 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 圖 圖 定件選擇好以后，可把其它在仿真過程不需要動的零部件全部和底座進行剛性連接。比如可以將 固定鉗口墊塊，墊塊，導(dǎo)向柱，彈簧，氣缸和底座進行剛性連接。 過程如下，點擊菜單第三個下的第七個圖 標，出現(xiàn)如下（圖 話框，依次點擊兩個需要連接的零件即可。這樣 可以將 固定鉗口墊塊，墊塊，導(dǎo)向柱，彈簧，氣缸和底座進行剛性連接，讓它們保持相對靜止。 固定件約束完畢后，就可以進行活動件的約束了，活動件的運動只要在兩個方向上，活塞桿運動的方向及鉗口移動的方向，且兩個方向互為垂直。活動部件分為兩大部分，即兩個斜塊的運動部分。一個斜塊依靠導(dǎo)柱導(dǎo)向運動，一個滑塊依靠燕尾槽導(dǎo)向運動，這個滑塊和氣缸相連。 圖 束過程如下： 點擊菜單（ 圖 三個圖標下的第三個約束，圓柱結(jié)合約束，出現(xiàn)如下（圖 話框，分別選擇導(dǎo)向柱的軸線和軸套的軸線，即導(dǎo)向柱和軸套之間有了圓柱面結(jié)合約束。利用相同的方法將四個軸套和導(dǎo)向柱進行圓柱面約束。 圖 圖 軸套約束好以后，再將沿導(dǎo)向柱運動的所有部件和軸套進行剛性連接，將 活動鉗口墊塊，活動鉗口導(dǎo)向塊， 大斜快，斜楔鑲塊以及固定鑲快的螺桿與軸套進行剛性連接。湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 這樣所有和軸套進行剛性連接的零件就相當于一個整體。 沿著導(dǎo)向柱運動的零件約束完畢后，再對沿活塞桿運動的零件進行約束，即小滑塊的約束，利用兩個平面接合約束，將小滑塊的一面和大滑塊的一面進行平面接合約束，然后將小滑塊的一面和底座的一面進行平面接合約束。約束過程如下： 點擊菜單（圖 三個圖標下的第六個約束，平面結(jié)合約束，出現(xiàn)如下（圖 對話框，選擇大斜塊的壓力面和小斜塊的壓力面，創(chuàng)建兩個斜塊的平面結(jié)合，然后如上選擇平面結(jié)合約束，選擇底 座燕尾槽的底面與小斜塊燕尾體的外端面進行平面結(jié)合約束。這樣兩個斜塊的運動約束就完成了。然后將和小滑塊相連的零件進行剛性結(jié)合約束。分別將連接桿，活塞桿與小滑塊進行剛性結(jié)合約束，這樣他們?nèi)齻€部件記憶成為了一個整體。 圖 圖 后進行氣缸運動的約束，氣缸作為動力源，因設(shè)為驅(qū)動裝置。在氣缸運動時缸體靜止，活塞桿運動，因此因?qū)⒏左w與底座進行剛性結(jié)合約束。氣缸運動的約束過程如下： 活塞桿與缸體應(yīng)選擇圓柱面結(jié)合約束，點擊 菜單（圖 三個圖標下的第三個約束，圓柱結(jié)合約束，出現(xiàn)如（圖 話框，分別選擇缸體的軸線和活塞桿的軸線，即缸體和活塞桿之間有了圓柱面結(jié)合約束。因為氣缸作為驅(qū)動裝置，所以勾選窗口中的驅(qū)動長度選項，在下方的結(jié)合限制中分別填上第一下限和第一上限的值，這個值可以根據(jù)氣缸的行程來適當選擇。 圖 圖 這樣就完成了所有的零件運動仿真的約束。如果 約束沒有問題，將會提示可以模擬湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 機械裝置對話框，如圖 時在坐邊的過程樹中可以看到機械裝置的自由度為 0，如圖 示。這