氣動(dòng)臺(tái)鉗的設(shè)計(jì)與仿真【優(yōu)秀機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化課程畢業(yè)設(shè)計(jì)+含11張CAD圖紙+帶任務(wù)書+開題報(bào)告+中期報(bào)告+外文翻譯+33頁(yè)加正文1.56萬(wàn)字】-jxsj08
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摘要
本文對(duì)傳統(tǒng)臺(tái)鉗進(jìn)行升級(jí)改造，結(jié)合氣動(dòng)技術(shù)對(duì)原有傳統(tǒng)臺(tái)鉗相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，并使用三維軟件進(jìn)行臺(tái)鉗三維建模、虛擬裝配、機(jī)構(gòu)仿真。使之在功能上滿足實(shí)際生產(chǎn)的要求。降低操作工人的疲勞強(qiáng)度，提高人機(jī)功效。
關(guān)鍵詞：斜楔機(jī)構(gòu)；自鎖；虛擬裝配；機(jī)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(guó)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(dòng)臺(tái)鉗的設(shè)計(jì) 3
2.1 臺(tái)鉗的介紹 3
2.1.1 臺(tái)鉗的種類 3
2.1.2 臺(tái)鉗的使用 4
2.2 臺(tái)鉗設(shè)計(jì)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(duì)比及確定 7
2.3 臺(tái)鉗參數(shù)的計(jì)算 8
2.3.1 斜楔自鎖計(jì)算 8
2.3.2 夾緊力的計(jì)算 10
2.3.3 汽缸的選擇 10
第3章氣動(dòng)臺(tái)鉗的仿真 12
3.1 三維建模的意義 12
3.1.1 臺(tái)鉗的三維建模 12
3.2 虛擬裝配的意義 19
3.2.1 臺(tái)鉗的虛擬裝配 19
3.3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的意義 22
3.3.1臺(tái)鉗的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真 23
3.4 臺(tái)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(xiàn) 30
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告 課題名稱 氣動(dòng)臺(tái)鉗的設(shè)計(jì)與仿真 課題來(lái)源 生產(chǎn)實(shí)際 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 號(hào) 20090130541 學(xué)生姓名 宋曉鵬 指導(dǎo)教師 劉強(qiáng) 鄧開榜 完成日期 北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 - 1 - 一、 課題來(lái)源、目的、意義 1． 課題的來(lái)源 本課題 根據(jù) 鄖西精誠(chéng)汽配有限 公司制造車間實(shí)際的 生產(chǎn)情況 ，對(duì)原有的傳統(tǒng)臺(tái)鉗改為氣動(dòng)臺(tái)鉗，通過結(jié)構(gòu)的設(shè) 計(jì)以及 仿真 達(dá)到可以在現(xiàn)實(shí)中使用。 2． 本課題研究目的 隨著機(jī)械制造業(yè)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來(lái)越快，傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式已不能適應(yīng)現(xiàn)代社 會(huì)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(tái)鉗是一種裝夾工件的工藝裝備，他廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測(cè)等工藝過程中。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，臺(tái)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(dòng)的生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。 目前機(jī)械制造業(yè)中使用的臺(tái)鉗大部分是傳統(tǒng)臺(tái)鉗，但隨著技術(shù) 的發(fā)展以及制造業(yè)的要求越來(lái)越高，自動(dòng)化 程度的提高，傳統(tǒng)的臺(tái)鉗在功能上達(dá)不到要求了，因此傳統(tǒng)臺(tái)鉗的改造升級(jí)是必然的趨勢(shì)。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(dòng)技術(shù)，全稱氣壓傳動(dòng)與控制技術(shù)，是生產(chǎn)過程自動(dòng)化和機(jī)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(hù)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于輕工機(jī)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(lái)越重要的作用。 通過該公司長(zhǎng)期的調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，普通臺(tái)鉗結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)械效率高，但是操作消耗體力較大，工人在長(zhǎng)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(xiǎn)性。 改用 氣動(dòng) 結(jié)構(gòu)，降低操作人員體 力勞動(dòng)強(qiáng)度，提升人機(jī)功效。 綜合運(yùn)用 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，機(jī)械制造基礎(chǔ)的知識(shí)和繪圖技能，完成傳動(dòng)裝置的繪制，分析 與仿真 ，通過這一過程全面了解一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品所涉及的結(jié)構(gòu)、 制造、裝配以及表達(dá)方面的知識(shí)，培養(yǎng)綜合分析、實(shí)際解決問題的能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 - 2 - 二、 國(guó)內(nèi)外概況、預(yù)測(cè)和文獻(xiàn)綜述 1 課題的國(guó)內(nèi)外研究概況 臺(tái)鉗，又稱虎鉗，臺(tái)虎鉗。為鉗工必備工具，也是鉗工的名稱來(lái)源原因，因?yàn)?鉗工的大部分工作都是在臺(tái)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(tái)上，以鉗口的寬度為標(biāo)定規(guī)格。常見規(guī)格從 75 300 根 據(jù)臺(tái)鉗動(dòng)力源的不同，臺(tái)鉗一般可以分為手動(dòng)臺(tái)鉗，氣動(dòng)臺(tái)鉗和液動(dòng)臺(tái)鉗，三種臺(tái)鉗各有優(yōu)缺點(diǎn)，目前機(jī)械加工中應(yīng)用最廣的是手動(dòng)臺(tái)鉗，氣動(dòng)和液動(dòng)應(yīng)用的比較少。但是隨著技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)自動(dòng)化的要求，氣動(dòng)和液動(dòng)作為動(dòng)力源的臺(tái)鉗在加工制造中變得越來(lái)越重要。 手動(dòng)臺(tái)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?dòng)鉗身通過導(dǎo)軌與 固定鉗身的導(dǎo)軌作滑動(dòng)配合。絲杠裝在活動(dòng)鉗身上，可以旋轉(zhuǎn)，但不能軸向移動(dòng)，并與安裝在固定鉗身內(nèi)的絲杠螺母配合。當(dāng)搖動(dòng)手柄使絲杠旋轉(zhuǎn)，就可以帶動(dòng)活動(dòng)鉗身相對(duì)于固定鉗身作軸向移動(dòng)，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(dāng)放松絲杠時(shí)，可使活動(dòng)鉗身及時(shí)地退出。在固定鉗身和活動(dòng)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(dòng)。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(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到要求的方向時(shí)，扳動(dòng)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(gè)螺栓孔，用以與鉗臺(tái)固定。 氣動(dòng)和液壓臺(tái)鉗在結(jié)構(gòu)上大致與手動(dòng)臺(tái)鉗相同，只是動(dòng)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(jī)構(gòu)。 采用氣動(dòng)控制的臺(tái)鉗有很多優(yōu)點(diǎn)：①操作方便，能大大地減輕勞動(dòng)強(qiáng)度②氣動(dòng)反應(yīng)速度快，因而在生產(chǎn)過程中能縮短輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率③氣動(dòng)夾具中的氣動(dòng)原件允許有少量泄漏，因而對(duì)氣動(dòng)原件的精度要求不高，易于制造④采用氣動(dòng)夾具便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。 氣動(dòng)技術(shù)是以空氣壓縮機(jī)為動(dòng)力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)，進(jìn)行能量傳遞或信號(hào)傳遞的工程技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動(dòng)控制的重要手段之一。 大約開始于 1776年， 個(gè)大氣壓左右壓力的空氣壓縮機(jī)。湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 - 3 - 1880 年，人們第一次利用氣缸做成氣動(dòng)剎車裝置，將它成功地用到火車的制動(dòng)上。 20世紀(jì) 30 年代初，氣動(dòng)技術(shù)成功地應(yīng)用于自動(dòng)門的開閉及各種機(jī)械的輔助動(dòng)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(lái)，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(dòng)技術(shù)相提并論。在 70 年代，由于氣動(dòng)技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，在自動(dòng)化控制領(lǐng)域得到廣泛的推廣。 80 年代進(jìn)入氣動(dòng)集成化、微型化的時(shí)代。 90 年代至今，氣動(dòng)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(dòng)機(jī)械手問世，智能氣動(dòng)這一概念產(chǎn)生，氣動(dòng)伺服定位技術(shù)使氣缸高速下實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)自動(dòng)定位，智能閥島十分理想地解決了整個(gè)自動(dòng)生產(chǎn)線的分散與集中控制問題。 2 課題的研究趨勢(shì)預(yù)測(cè) 該課題主要研究的是在以前的結(jié)構(gòu)方案中利用氣動(dòng)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，氣動(dòng)技術(shù) 是 一門應(yīng) 用很廣泛的學(xué)科。在工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域中都大量使用。在以后的發(fā)展中結(jié)合氣 動(dòng)技術(shù)的產(chǎn)品以及裝備 其發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾個(gè)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(shì)必限制了氣動(dòng)元件的尺寸，小型化、輕型化是氣動(dòng)元件的第一個(gè)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(dòng)機(jī)構(gòu)和伺服系統(tǒng)的氣缸應(yīng)用越來(lái)越普遍。 多功能化，復(fù)合化，為了方便用戶，適應(yīng)市場(chǎng)的需要開發(fā)了各種由多只氣動(dòng)元件組合并配有控制裝置的小型氣動(dòng)系統(tǒng)。 與電子技術(shù)結(jié)合，大量使用傳感器，氣動(dòng)元件智能化。帶開關(guān)的氣缸國(guó)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(jì)、壓力表、能自動(dòng)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(yùn)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(shì)在必行。 氣動(dòng)技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中多數(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用都得到了大幅提高。可以說，氣動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 - 4 - 三、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及可行性分析 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 本課題的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案采用氣動(dòng)夾緊 來(lái)代替原有的手動(dòng)夾緊，在該方案中利用了一個(gè)汽缸，一個(gè)滑塊機(jī)構(gòu)，再加上局部的改進(jìn)完成了此次方案的改進(jìn)。 本課題研究整體構(gòu)架如 圖 1。 該系統(tǒng)的運(yùn)行過程如下，夾緊過程：打開汽缸控制閥，氣路啟動(dòng)，活塞推動(dòng)，滑 塊移動(dòng)，通過滑塊機(jī)構(gòu)，將汽缸的動(dòng)力實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，活動(dòng)鉗口移動(dòng)，進(jìn)行工件夾緊。夾緊之后，進(jìn)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(jī)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(jì)方案 2 可行性分析 本課題重點(diǎn)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(dòng)控制部分：汽缸推力的大小，汽缸的行程，汽缸運(yùn)動(dòng)的速度等等。機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分 ：滑塊的自鎖，滑塊的復(fù)位 等等。 1） 氣動(dòng)控制部分的建立：根據(jù)工作的要求，夾具要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊和加工完畢后自動(dòng)松開 ，因此汽缸通過開關(guān)控制需自動(dòng)實(shí)行進(jìn)退，為了防止夾傷零件，氣缸運(yùn)動(dòng)過程中盡量平穩(wěn)，勻速。 2）機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分：由于機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，汽缸的運(yùn)動(dòng)方向和夾緊里的方向不同向，因此中間需要一個(gè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) ，還有一個(gè)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(dòng)要與汽缸的位移相協(xié)調(diào)，這就需要給滑塊選一個(gè)合適的傾斜角。在臺(tái)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(jī)械運(yùn)動(dòng)部分設(shè)置自鎖機(jī)構(gòu)。 通過上述分析，該方案實(shí)際可行，但在實(shí)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(yùn)行前，應(yīng)進(jìn)行相關(guān)檢查。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 - 5 - 四、 預(yù)計(jì)達(dá)到的要求及預(yù)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù) 術(shù)指標(biāo) 本課題預(yù)期成果實(shí)現(xiàn) 臺(tái)鉗的夾緊與松開實(shí)現(xiàn)汽缸供能 ， 降低操作人員體力勞動(dòng)強(qiáng)度 。 汽缸在夾緊以及松開的時(shí)間要短，工件加工時(shí)，工件不能松動(dòng) 。 鍵 技術(shù) 1） 氣動(dòng)控制 技術(shù) ，如汽缸的穩(wěn)定性 2） 機(jī)械原理設(shè)計(jì)，如滑塊的設(shè)計(jì)，滑塊的自鎖。 五、 課 題研究進(jìn)展計(jì)劃 畢業(yè)設(shè)計(jì)具體進(jìn)度安排見表 1。 表 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)具體進(jìn)度安 排 表 序號(hào) 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 日 期 1 收集有關(guān)資料，閱讀參考文獻(xiàn)，并熟悉設(shè)計(jì) 與仿真軟件 1 月 15 日 — 3 月 5 日 2 撰寫開題報(bào)告 3 月 6 日 — 3 月 10 日 3 分析 氣動(dòng)臺(tái)鉗的功能要求， 提出設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行外文資料翻譯 3 月 11 日 — 4 月 1 日 4 對(duì)氣動(dòng)臺(tái)鉗進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真 4 月 2 日 — 5 月 14 日 5 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 月 15 日 — 5 月 21 日 6 檢查、改錯(cuò)、打印、裝訂及整理設(shè)計(jì)資料 5 月 22 日 — 5 月 25 日 7 答辯前的準(zhǔn)備及答辯 5 月 26 日 — 6 月 7 日 8 畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)開題報(bào)告 - 6 - 六、 現(xiàn)有的條件及設(shè)備 計(jì)算機(jī)一臺(tái)，相關(guān)圖紙若干。 。 七、參考文獻(xiàn) [1]左健民 . 液壓與氣壓傳動(dòng) [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(jī)械設(shè)計(jì) [M]. 北京：高等教育出版社 4] 馮辛安主編 ．機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)（第 2版） [M]械工業(yè)出版社 5]唐金松主編 ． 簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]2000 [6] 肖繼德等主編．機(jī)床夾具設(shè)計(jì) [M](第 2版 ) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 7] 楊叔子主編 . 機(jī)械制造工藝及專用夾具 . 冶金工業(yè)出版社 [8] 成大先 . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [單行本液壓傳動(dòng) ]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社 9] 劉會(huì)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(jī)械原理》第七版 . 高等教育出版社 . 2006 [11] 裘建新 主編 . 《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 . 高等教育出版社 . 2005 [12] 徐錦 康主編 . 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 . 機(jī)械工業(yè)出版社 13] 王三民主編 . 《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 . 機(jī)械工業(yè)出版社 . 2004 [14] 鄒慧君主編 . 《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 . 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(jì)開題報(bào)告 - 7 - 開 題 報(bào) 告 要 求 1、 開題報(bào)告必須在 收集和閱讀有關(guān)資料，考查生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，參考類似產(chǎn)品，進(jìn)行分析、對(duì)比、論證的基礎(chǔ)上進(jìn)行撰寫。 2、 開題報(bào)告的內(nèi)容一般包括： 課題的來(lái)源、目的、意義、國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展；進(jìn) 行可行性分析及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案；系統(tǒng)達(dá)到的功能要求、技術(shù)指標(biāo)；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(diǎn)和難點(diǎn)；預(yù)測(cè)課題的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益以及可能取得的成果等。 3、 開題報(bào)告不得少于 3000 漢字，并附有畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)劃安排。 4、 開題報(bào)告要求在畢業(yè)設(shè)計(jì)前四周內(nèi)完成。 導(dǎo)師評(píng)語(yǔ)（應(yīng)根據(jù)“開題報(bào)告要求”，組織所指導(dǎo)的學(xué)生進(jìn)行交流，對(duì)學(xué)生開題報(bào)告的內(nèi)容、設(shè)計(jì)方案、應(yīng)用技術(shù)以及預(yù)測(cè)成果等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。） 導(dǎo)師簽名： 200 年 月 日