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(kāi)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)（論文） 題 目 氣動(dòng)臺(tái)鉗的設(shè)計(jì)與仿真 學(xué)生姓名： 系 別： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 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 ； 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(dòng)臺(tái)鉗的設(shè)計(jì) .................................................... 3 臺(tái)鉗的介紹 ....................................................... 3 鉗的種類 ...................................................... 3 鉗的使用 ...................................................... 4 臺(tái)鉗設(shè)計(jì)方案確定 ................................................. 4 案 1分析 ...................................................... 6 案 2分析 ...................................................... 7 案對(duì)比及確定 .................................................. 7 臺(tái)鉗參數(shù)的計(jì)算 ................................................... 8 斜楔自鎖計(jì)算 ................................................... 8 夾緊力的計(jì)算 ................................................. 10 汽缸的選擇 .................................................... 10 第 3 章氣動(dòng)臺(tái)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(yùn)動(dòng)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(xiàn) ......................................................... 30 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 概論 氣動(dòng)技術(shù)，全稱氣壓傳動(dòng)與控制技術(shù)，是生產(chǎn)過(guò)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(guò)程中也正在發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。 題背景 本課題來(lái)自鄖西精誠(chéng)汽配有限公司制造車間，該公司使用大量普通臺(tái)鉗。長(zhǎng)期以來(lái)，根據(jù)車間操作工人反應(yīng)，在長(zhǎng)時(shí)間工作中，工人易產(chǎn)生疲勞，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和工人的安全都帶來(lái)不利影響。因此該公司決定對(duì)原有的傳 統(tǒng)臺(tái)鉗改為氣動(dòng)臺(tái)鉗，通過(guò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真達(dá)到可以在現(xiàn)實(shí)中使用，這樣也有利于公司實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。 內(nèi)外現(xiàn)狀 大約開(kāi)始于 1776 年， 個(gè)大氣壓左右壓力的空氣壓縮機(jī)。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(kāi)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(guò)來(lái)，體積很大。 60年代，開(kāi)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(wèn)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(wèn)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(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 文） 2 定位精度，附帶制動(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(kāi)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(kāi)關(guān)的氣缸國(guó)內(nèi)已普遍使用， 開(kāi)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?？梢哉f(shuō)，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。 題意義 氣動(dòng)技術(shù)，全稱氣壓傳動(dòng)與控制技術(shù)，是生產(chǎn)過(guò)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(guò)程中也正在發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。 通過(guò)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(guò)這一過(guò)程全面了解一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品所涉及的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、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(wèn)題的 能力。 作 內(nèi)容 本文 根據(jù)課題要求查閱了大量和臺(tái)鉗相關(guān)的資料，臺(tái)鉗在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用以及臺(tái)鉗未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中主要做了如下工作： (1)查閱了臺(tái)鉗結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)的資料以及氣動(dòng)技術(shù)在夾具中的應(yīng)用。 (2)對(duì)斜楔的結(jié)構(gòu)、相關(guān)參數(shù)做了詳細(xì)的了解，比如自鎖、增力等。 (3)對(duì)氣動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用、氣路、氣動(dòng)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(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2 章 氣動(dòng)臺(tái)鉗的設(shè)計(jì) 鉗的介紹 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(jiàn)規(guī)格從 75 300 鉗的種類 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。活動(dòng)鉗身通過(guò)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(kāi)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(guò) 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(guò)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(guò)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。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 鉗的使用 在臺(tái)虎鉗的使用過(guò)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(tái)邊緣安裝臺(tái)虎鉗時(shí)，必須使固定鉗身的鉗口工作面處于鉗臺(tái)邊緣以外，以保證夾持長(zhǎng)條形工件時(shí)，工件的下端不受鉗臺(tái)邊緣的阻礙。 ②固定穩(wěn)固必須把臺(tái)虎鉗牢固地固定在鉗臺(tái)上，工作時(shí)兩個(gè)夾緊螺釘必須扳緊，保證鉗身沒(méi)有松動(dòng)現(xiàn)象，以免損壞臺(tái)鉗和影響加工質(zhì)量。 ③只允許用手扳緊手柄夾緊工件時(shí)，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(zhǎng)管子扳手柄，以免絲杠、螺母或鉗身因受力過(guò)大而損壞。 ④施力應(yīng)朝向固定鉗身方向強(qiáng)力作業(yè)時(shí)，應(yīng)盡量使力量朝向固定鉗身，否則絲杠和螺母會(huì)因受到過(guò)大的力而損壞。 ⑤不允許在活動(dòng)鉗身的光滑面上作業(yè)不要在活動(dòng)鉗身的光滑平面上進(jìn)行敲擊作業(yè)，以免降低活動(dòng)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(dòng)表面應(yīng)經(jīng)常加潤(rùn)滑油和防銹，并注意保持清潔。 鉗設(shè)計(jì)方案確定 該課題提出了兩種改進(jìn)方案，都使用汽缸提供動(dòng)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(diǎn)，兩種方案的設(shè)計(jì)機(jī)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(jì)（論文） 5 圖 案二 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求，臺(tái)鉗的夾緊與松開(kāi)應(yīng)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)與快退。由于產(chǎn)品的不同以及不同材料的零件，在加工過(guò)程中需要的夾緊 力也不一樣，根據(jù)要求，以上兩種設(shè)計(jì)方案的氣路圖如下： 圖 路圖 在該氣路圖中使用了兩個(gè)調(diào)速閥，一個(gè)控制快進(jìn)速度，一個(gè)控制快退速度。一個(gè)兩位五通電池閥，用于控制頂桿的伸出和收回。一個(gè)過(guò)濾減壓器，用來(lái)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(jì)（論文） 6 案一分析 圖 案一 在該方案中，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，汽缸和鉗身組合在一起，占用面積小。該氣動(dòng)臺(tái)鉗的結(jié)構(gòu)組成為：氣動(dòng)臺(tái)鉗 (如圖所示 )是以高壓氣體為工作動(dòng)力。氣動(dòng)機(jī)構(gòu)由空壓機(jī)、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(dòng)臺(tái)鉗是依靠空壓機(jī)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(guò)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(shí)所產(chǎn)生的頂力來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的夾緊。 該氣動(dòng)臺(tái)鉗氣動(dòng)工作原理如下：氣動(dòng)臺(tái)鉗的啟動(dòng)工作原理，在使用氣動(dòng)臺(tái)鉗時(shí)，首先啟動(dòng)空壓縮機(jī)使壓力達(dá)到規(guī)定值，打開(kāi)空壓縮機(jī)的出氣閥向氣動(dòng)臺(tái)鉗輸入高壓氣體。高壓氣體經(jīng)過(guò)電磁換向閥進(jìn)入氣缸的有桿腔， 此時(shí)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(dāng)接通電磁換向閥的電源時(shí)電磁換向閥換向，高壓氣體經(jīng)過(guò)電磁換向閥進(jìn)入氣缸的無(wú)桿腔，活塞桿在高壓氣體的作用下伸出對(duì)零件實(shí)行夾緊，當(dāng)斷開(kāi)電磁換向閥的電源時(shí)電磁換向閥換向，高壓氣體經(jīng)過(guò)電磁換向閥進(jìn)入氣缸的有桿腔，活塞桿在高壓氣體的作用下收回松開(kāi)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(guò)兩個(gè)調(diào)速閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 案二分析 圖 方案中利用了一個(gè)氣缸，一個(gè)滑塊機(jī)構(gòu)，再加上局部結(jié)構(gòu)的改進(jìn)完成了此次方案的改進(jìn)。在該方案中 利用一個(gè)滑塊機(jī)構(gòu)將氣缸輸出力方向改變，滑塊機(jī)構(gòu)也可以形成自鎖，方案中的活動(dòng)鉗口和鉗身利用導(dǎo)柱導(dǎo)套連接，使其可以在鉗身上來(lái)回滑動(dòng)。其氣動(dòng)方案和方案一相同。 該系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程如下，夾緊過(guò)程：打開(kāi)氣缸控制閥，氣路啟動(dòng)，活塞推動(dòng)，滑塊移動(dòng)，通過(guò)滑塊機(jī)構(gòu)，將氣缸的動(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，打開(kāi)氣缸反向控制閥，氣缸歸位，鉗口松開(kāi)。 案的對(duì)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(tái)鉗的結(jié)構(gòu)中。其中方案一：這種方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，占用面積小。缺點(diǎn)是：氣缸和臺(tái)鉗組合于一體，在出現(xiàn)故障后，進(jìn)行檢測(cè)維修比較麻煩，而且在該裝置中，沒(méi)有自鎖機(jī)構(gòu)，給工作帶來(lái)一定的危險(xiǎn)性。方案二 :該結(jié)構(gòu)中，氣缸和臺(tái)鉗分離開(kāi)，利用一個(gè)滑塊機(jī)構(gòu)將力的方向改變，其中滑塊可以起到自鎖的作用，臺(tái)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(guò)上述分析，以及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際要求，在實(shí)際工作中對(duì)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(jì)（論文） 8 鉗參數(shù)的計(jì)算 楔自鎖計(jì)算 斜楔機(jī)構(gòu)既可以設(shè)計(jì)為夾緊裝置，也可以被設(shè)計(jì)成運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)。當(dāng)被設(shè)計(jì)為夾具時(shí)，希望它定位夾緊可靠，當(dāng)被設(shè)計(jì)成運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)時(shí)，希望它運(yùn)動(dòng)輕快。在選中的方案二中，利用了一個(gè)斜楔機(jī)構(gòu)，并且該機(jī)構(gòu)有自鎖的要求。該機(jī)構(gòu)的模型如下圖： 圖 一 圖 二 在圖一中的斜楔機(jī)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(zhǎng)度， 的懸臂長(zhǎng)度， 21為頂 桿 2對(duì)斜楔 1 的總推力， 對(duì)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(jī)架對(duì)頂桿的支反力， 斜楔對(duì)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(jì)（論文） 9 +φ 2)=0 -(3c)12 +φ 2)=0 *++-(b+L) +φ 2)12 +φ 2)=0 化簡(jiǎn)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(jī)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(jī)構(gòu)的機(jī)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(dòng)力 p 無(wú)法克服工作阻力 Q 而做功，于是得 P 為驅(qū)動(dòng)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(yùn)動(dòng)。由式（ 7）可知，η隨 b 的減小而增加， 當(dāng) 式（ 3）中的φ 1、 φ 2和φ 3取負(fù)號(hào)得 的關(guān)系式為： Q=((α ))〔 )* )(1+2b/L-(d/L))〕 (9) 此種狀態(tài)下的機(jī)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(jì)算可得，該機(jī)構(gòu)的自鎖條件為α≤φ 1+φ 2。φ 1為斜楔與臺(tái)鉗底座的摩擦角，φ 2 為兩滑塊之間的摩擦角，因?yàn)槟Σ两堑拇笮∨c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(hào)為 臺(tái)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(jì)（論文） 10 緊力的計(jì)算 該臺(tái)鉗作為一個(gè)夾緊裝置，夾緊力的大小應(yīng)該根據(jù)實(shí)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(tái)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(tái)鉗的實(shí)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(tái)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(jìn)行調(diào)節(jié)。 缸的選擇 該臺(tái)鉗采用的氣缸提供動(dòng)力，因此要選擇合理的氣缸以及氣缸的結(jié)構(gòu)，氣缸是標(biāo)準(zhǔn)件，查相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)合理選擇就可以了。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 7377— 1994，實(shí)際工作環(huán)境，選擇的氣缸機(jī)構(gòu)為 側(cè)面腳架式，相關(guān)簡(jiǎn)圖如下： 圖 缸簡(jiǎn)圖 氣缸各個(gè)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(jì)（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(shí)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(shí)應(yīng)該注意如下事項(xiàng)： (1)氣缸安裝使用前，應(yīng)先檢查氣缸在運(yùn)輸時(shí)是否損壞，連接部位有沒(méi)有松動(dòng)等。 (2)安裝時(shí)，氣缸的活塞桿不得承受偏心負(fù)載或橫向負(fù)載，應(yīng)使負(fù)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(dāng)氣缸接近預(yù)定速度時(shí)可確定工作壓力，然后用速度控制閥進(jìn)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(wú)負(fù)載情況下先運(yùn)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(jì)（論文） 12 第 3 章 氣動(dòng)臺(tái)鉗的仿真 目前，隨著 術(shù)的發(fā)展，三維實(shí)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(jì)和制造方面引起了重大變革。對(duì)有復(fù)雜運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品的機(jī)械產(chǎn)品，建立三維動(dòng)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(zhǔn)確性、裝配過(guò)程的合理性、作業(yè)過(guò)程動(dòng)態(tài)性、運(yùn)動(dòng)軌跡的正確性。因此，了解和掌握三維建模方法和動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)十分重要。 此外，在機(jī)械產(chǎn)品零部件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的的空間干涉問(wèn)題歷年來(lái)都是機(jī)械設(shè)計(jì)工程師深感到頭疼的事。按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，是、設(shè)計(jì)人員咋一些細(xì)節(jié)問(wèn)題上耗費(fèi)了很大精力，降低了設(shè)計(jì)效率。而有些錯(cuò)誤又往往有很強(qiáng)的隱蔽性，給生產(chǎn)造成不應(yīng)有的損失，因此，利用計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)工具合理地解決這些問(wèn) 題無(wú)疑具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。 目前，許多國(guó)內(nèi)外的大型輔助設(shè)計(jì)軟件都包含了機(jī)械裝配和運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真的功能模塊，例如 件及 G，達(dá)索公司的 。這給設(shè)計(jì)人員提供了更完善的機(jī)械設(shè)計(jì)途徑。文章主要基于法國(guó)達(dá)索公司的 件， 模塊化的 列產(chǎn)品旨在滿足客戶在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng)中的需要，包括風(fēng)格和外型設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、設(shè)備與系統(tǒng)工程、管理數(shù)字樣機(jī)、機(jī)械加工、分析和模擬。 論從設(shè)計(jì)工作中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(diǎn)，因此在機(jī)械三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)中得到了廣泛的使用。 在臺(tái)鉗進(jìn)行仿真之前，要進(jìn)行臺(tái)鉗零部件的三維建模，之后將零部件進(jìn)行裝配，再對(duì)臺(tái)鉗進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，找出不合理的地方，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)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(shí)體構(gòu)造出來(lái)，讓人們對(duì)該零件有有更直觀的了解。三維模型，更有利于人們對(duì)它進(jìn)行分析，進(jìn)行局部?jī)?yōu)化。如要進(jìn)機(jī)構(gòu)仿真，裝配檢驗(yàn)，就必須進(jìn)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(tái)鉗的三維 建模，主要是將臺(tái)鉗的各個(gè)零部件建立出來(lái)，對(duì)其進(jìn)行在裝配，仿真，進(jìn)行分析。該臺(tái)鉗主要由 19 個(gè)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(jì)（論文） 13 圖 鉗裝配圖 底座的建模，臺(tái)鉗中最大的部件就是底座，它確定了臺(tái)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(jiǎn)單，精度要求低，一般采用鑄造成型，對(duì)局部進(jìn)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(jiǎn)單，主要由一個(gè)底板，兩邊兩個(gè)立板，左端立板旁的凸臺(tái)，右邊立板的一對(duì)加強(qiáng)筋。底板兩端的兩個(gè) U 型槽組成。其中在右邊 的立板上有一個(gè)燕尾槽，左邊的立板上有四個(gè)螺紋孔，凸臺(tái)上有 8 個(gè)螺紋孔。 建模的過(guò)程如下： 1）繪制底板和兩個(gè)立板的截面，將截面進(jìn)行拉伸生成實(shí)體 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 2）繪制凸臺(tái)截面，截面拉伸生成實(shí)體，再切除多余部分。 3）繪制燕尾槽截面，進(jìn)行拉伸切除。 4）打螺紋孔，建立加強(qiáng)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(duì)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(jiǎn)單，就是一個(gè)長(zhǎng)方體塊上有 3 個(gè)沉頭螺紋孔，對(duì)該墊塊的上表面質(zhì)量要求較高，三個(gè)孔的位置度也有一定的要求，因?yàn)檫@三個(gè)孔需要和底座進(jìn)行裝配。 建模過(guò)程如下： 1）繪制長(zhǎng)方體截面，拉伸成長(zhǎng)方體實(shí)體。 2）建立第一個(gè)沉頭螺紋孔，使用陣列完成后兩個(gè)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(duì)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(jiǎn)單，就是一個(gè)長(zhǎng)方體塊上有 4 個(gè)螺紋孔，對(duì)該墊塊的上 表面質(zhì)量要求較高，4 個(gè)孔的位置度也有一定的要求，因?yàn)檫@ 4 個(gè)孔需要和底座進(jìn)行裝配。 建模過(guò)程如下： 1）繪制長(zhǎng)方體截面，拉伸成長(zhǎng)方體實(shí)體。 2）建立第一個(gè)螺紋孔，使用陣列完成后三個(gè)螺紋孔。 活動(dòng)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(duì)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(jì)（論文） 15 圖 動(dòng)鉗口墊塊 該墊塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，就是一個(gè)長(zhǎng)方體塊上有 4 個(gè)沉頭螺紋孔，對(duì)該墊塊的上表面質(zhì)量要求較高， 4 個(gè)孔的位置度也有一定的要求，因?yàn)檫@ 4 個(gè)孔需要和其他部件進(jìn)行 裝配。 建模過(guò)程如下： 1）繪制長(zhǎng)方體截面，拉伸成長(zhǎng)方體實(shí)體。 2）建立第一個(gè)沉頭螺紋孔，使用陣列完成后三個(gè)沉頭螺紋孔。 活動(dòng)鉗口導(dǎo)向塊的建模，該導(dǎo)向快主要起兩個(gè)作用：一是起導(dǎo)向作用可以使整個(gè)活動(dòng)鉗口來(lái)回移動(dòng)，二是起固定作用，通過(guò)螺紋孔固定活動(dòng)鉗口墊塊和斜楔。該導(dǎo)向塊的兩個(gè)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(dòng)鉗口導(dǎo)向塊 該導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，一個(gè)多方體塊上有 4 個(gè)沉頭螺紋孔，四個(gè)一般螺紋孔以及兩個(gè)通孔，八個(gè)帶有螺紋的孔用于連接 其他部件，兩個(gè)通孔用于導(dǎo)向使用。對(duì)該墊塊的兩個(gè)大表面質(zhì)量要求較高，用于接觸裝配， 6 個(gè)孔的位置度也有一定的要求，因?yàn)檫@ 4個(gè)孔需要和其他部件進(jìn)行連接裝配。 建模過(guò)程如下： 1）繪制多方體截面，拉伸成多方體實(shí)體。 2）建立第一個(gè)沉頭螺紋孔，使用陣列完成后三個(gè)沉頭螺紋孔。 3）建立第一個(gè)一般螺紋孔，使用陣列完成后三個(gè)螺紋孔。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 4）建立第一個(gè)通孔，使用鏡像完成第二個(gè)。 導(dǎo)向柱的建模，該導(dǎo)向柱主要起兩個(gè)作用，一是導(dǎo)向作用，二是支撐作用，導(dǎo) 向是給活動(dòng)鉗口提供導(dǎo)向方向，支撐是支撐整個(gè)活動(dòng)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(jiǎn)單，左邊一端有外螺紋，退刀槽，外圓面上有一對(duì)稱平面，用于安裝導(dǎo)向柱，右端有一個(gè)比較大的倒角，為了便于導(dǎo)向。 建模過(guò)程如下： 1）繪制圓柱截面，拉伸截面成實(shí)體。 2）繪制右端螺紋截面，拉伸截面成實(shí)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(gè)作用，就是導(dǎo)向作用。對(duì)導(dǎo)向孔的內(nèi)表面粗造度要求較高，因?yàn)樾枰M(jìn)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(jiǎn)單，一個(gè)方體上有兩個(gè)大通孔，兩個(gè)小螺紋孔，大通孔用來(lái)導(dǎo)向，對(duì)內(nèi)表面要求較高。小螺紋孔同來(lái)固定該鑲塊，通過(guò)兩個(gè)螺紋孔進(jìn)行裝配，因此四個(gè)孔的位置度有一定的要求。對(duì)鑲塊的兩個(gè)大表面平面度及粗造度有要求，裝配的時(shí)候，兩個(gè)大表面需要進(jìn)行配合。 建模過(guò)程如下： 1）繪制長(zhǎng)方體截面，拉伸截面成實(shí)體。 2）在長(zhǎng)方體上直接建立通孔，利用鏡像建立第二個(gè)。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 3）在長(zhǎng)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(guò)程中有兩個(gè)配合，及內(nèi)孔和軸配合，外圓和孔配合，因此對(duì)軸套的尺寸精度要求較高。因?yàn)椴捎幂S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(guò)程如下： 1）繪制大圓截面，拉升成實(shí)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(yùn)動(dòng)的方向，通過(guò)兩個(gè)斜塊，可以使兩個(gè)運(yùn)動(dòng)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?yàn)樾毙ㄔ诠ぷ髦惺芰^大，而且屬于平面滑動(dòng)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(gè)斜塊構(gòu)成，在上面進(jìn)行局部結(jié)構(gòu) 修改，斜楔的裝配面上有六個(gè)螺紋孔，兩個(gè)通孔，一個(gè)大凹糟。六個(gè)螺紋孔主要用來(lái)連接其他零部件，兩個(gè)大通孔用來(lái)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(yùn)動(dòng)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(guò)程如下： 1）繪制斜楔截面，拉伸成實(shí)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(gè)。 3）在斜楔上打小螺紋通孔，用鏡像生成另外一個(gè)。 4）在斜楔上打通孔，用鏡像生成另外一個(gè) 5）對(duì)其他局部進(jìn)行切除。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jī)構(gòu)，將力傳動(dòng)的方向改變，這是滑塊主要作用。小斜快的一端受力移動(dòng)，通過(guò)斜面講力傳給大斜快。小斜塊與大滑塊靠面接觸傳遞動(dòng)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(jiǎn)單，斜塊大端面有一個(gè)螺紋孔和一個(gè)燕尾體，螺紋孔用于和氣缸連接，燕尾體和底座的燕尾槽進(jìn)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(duì)平面度和粗造度也有一定的要求。 建模過(guò)程如下： 1）繪制斜塊截面，拉伸成實(shí)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(lái)，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(jiǎn)單，一端有一個(gè)螺紋孔，一端有螺桿 ，螺桿處有一個(gè)退刀槽，外圓柱面上有一對(duì)稱平面，用于安裝該桿。左邊的螺紋孔和右端的螺桿對(duì)同軸度有一 定的要求。 建模過(guò)程如下： 1）繪制圓柱截面，拉伸成實(shí)體，打左端面螺紋孔。 2）在右端面繪制螺桿外圓，拉伸成實(shí)體，建立外螺紋。 3）繪制截面，截面對(duì)稱，截面拉伸切除，建立外圓柱面槽。 氣缸的建模，氣缸屬于標(biāo)準(zhǔn)件，結(jié)構(gòu)和尺寸都是有規(guī)定的，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(jì)（論文） 19 圖 缸模型 氣缸建模過(guò)程如下： 1）建立缸體截面，拉伸生成實(shí)體。 2）缸體一端面繪制截面拉伸，生成實(shí)體。鏡像另一端面。 3）左端面建立圓凸臺(tái)，圓凸臺(tái)上面打孔。 4）建立固定腳，畫截面拉伸生成實(shí)體，在實(shí)體上面打孔。利用兩次鏡像，生成四個(gè)固定腳。 5）根據(jù)缸體內(nèi)徑，建立活塞桿，通過(guò)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(yàn)證裝配設(shè)計(jì)和操作的正確與否，以便及早的發(fā)現(xiàn)裝配中的問(wèn)題，對(duì)模型進(jìn)行修改，并通過(guò)可 視化顯示裝配過(guò)程。虛擬裝配系統(tǒng)允許設(shè)計(jì)人員考慮可行的裝配序列，自動(dòng)生成裝配規(guī)劃，它包括數(shù)值計(jì)算、裝配工藝規(guī)劃、工作面布局、裝配操作所模擬等?，F(xiàn)在產(chǎn)品的制造正在向著自動(dòng)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(gè)重要環(huán)節(jié)。 鉗虛擬裝配 該臺(tái)鉗由十幾個(gè)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(wèn)題。在單個(gè)零件下是很難看出來(lái)的，裝配在一起的時(shí)候，就能一目了然，結(jié)構(gòu)上有問(wèn)題很快就能發(fā)現(xiàn)。因此在實(shí)際裝配前是很有必要進(jìn)行虛擬裝配的，這樣可提高準(zhǔn)確性。 在裝配之前應(yīng)該熟悉各個(gè)零件的結(jié)構(gòu)，在裝配時(shí)知道該零件的作用，裝配的位置，采用什么約束進(jìn)行等等，裝配過(guò)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(gè)子塊，先對(duì)每個(gè)子塊進(jìn)行裝配，再將每個(gè)子塊進(jìn)行裝配。這樣可以提高效率。 該臺(tái)鉗結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，零部件數(shù)量也不多，采用一般方法裝配，每個(gè)零件逐一裝配，從整體到局部，裝配過(guò)程圖如下： 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)（論文） 21 圖 配過(guò)程圖 裝配過(guò)程：在三維建模軟件中，進(jìn)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(dāng)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(duì)齊，再進(jìn)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(tái)上的螺紋孔軸線對(duì)齊，再進(jìn)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(tái)的一面相合。利用鏡像功能，生成另外一個(gè)點(diǎn)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(tái)側(cè)面的螺紋孔軸線對(duì)齊，再進(jìn)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(tái)側(cè)面相合。利用鏡像功能，生成另外一個(gè)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(zhǎng)銷軸線對(duì)齊，再進(jìn)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(tái)側(cè)面相合。利用鏡像功能，生成另外一個(gè)彈簧。 6）調(diào)入活動(dòng)鉗口導(dǎo)向塊三維模型， 利用同軸約束，將 活動(dòng)鉗口導(dǎo)向塊大通孔 軸線與長(zhǎng)銷軸線對(duì)齊，再進(jìn)行軸線相合約束。然后利用面與面的相合約束，將 活動(dòng)鉗口導(dǎo)向塊 的一面與底座凸臺(tái)側(cè)面相合。 7）調(diào)入活動(dòng)鉗口墊塊三維模型， 利用同軸約束，將 活動(dòng)鉗口墊塊沉頭孔 軸線與 活動(dòng) 鉗口導(dǎo)向塊與之配合的螺紋孔 軸線對(duì)齊，再進(jìn)行軸線相合約束。然后利用面與面的相合約束，將 活動(dòng)鉗口墊塊 的一面與底座 活動(dòng)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(jì)（論文） 22 線對(duì)齊，再進(jìn)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(dòng)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(duì)齊，再進(jìn)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(duì)齊，再進(jìn)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(gè)。 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(duì)齊，再進(jìn)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(duì)齊， 再進(jìn)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(guò)上述步驟，整個(gè)臺(tái)鉗的裝配就結(jié)束了，裝配好后，整個(gè)臺(tái)鉗的布局就可以一目了然的看到，可以有更直觀的了解。 動(dòng)仿真的意義 三維機(jī)械仿真動(dòng)畫簡(jiǎn)稱 “機(jī)械仿真 ”，是指采用三維動(dòng)畫技術(shù)模擬機(jī)械的外形、材質(zhì)、零部件和內(nèi)部構(gòu)造，把機(jī)械的設(shè)計(jì)原理、工作過(guò)程、性能特征、使用方式等一系列真實(shí)的事物以動(dòng)態(tài)視頻的形式演示出來(lái)。 運(yùn)動(dòng)仿真是指通過(guò)構(gòu)建運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型，分析其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，進(jìn) 行機(jī)構(gòu)的干涉分析，跟蹤零件的運(yùn)動(dòng)軌跡，分析機(jī)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(jì)或調(diào)整零件材料。 運(yùn)動(dòng)分析模塊，他完全集成于 ，可直接調(diào)用建模參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析，可以進(jìn)行較為簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)仿真分析。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 鉗的運(yùn)動(dòng)仿真 在進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真之前，要對(duì)機(jī)構(gòu)的原理有一定的了解，該臺(tái)鉗的運(yùn)動(dòng)原理比較簡(jiǎn)單，就利用了一個(gè)斜楔機(jī)構(gòu)，將傳遞力的方向改變，主要活動(dòng)部件就是一個(gè)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(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)原理 及過(guò)程了，就可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真的設(shè)置了。 仿真設(shè)置過(guò)程如下：首先將裝配好的三維模型進(jìn)入 動(dòng)機(jī)構(gòu)模塊。 在左邊的產(chǎn)品過(guò)程樹(shù)中會(huì)增加一條，即 擊展開(kāi)下面有二級(jí)菜單， 如機(jī)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(duì)該機(jī)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(jī)械裝置，自由度這一欄，表示運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)約束后的自由度， 只有當(dāng)自由度為 1 的時(shí)候機(jī)構(gòu)才能進(jìn)行機(jī)構(gòu)仿真。結(jié)合這一欄下面顯示的是各個(gè)零件的約束關(guān)系，命 令這一欄下面顯示的是你的整個(gè)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)源，比如電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，活塞的運(yùn)動(dòng)等等。發(fā)現(xiàn)和加速度是用來(lái)進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(jìn)行機(jī)構(gòu)部件的運(yùn)動(dòng)約束了，在該模塊中共有 16 個(gè)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(tái)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(tái)鉗采用氣缸作為動(dòng)力源，因此氣缸的活塞桿運(yùn)動(dòng)作為驅(qū)動(dòng)命令，通過(guò)底座來(lái)固定 整個(gè)臺(tái)鉗。 結(jié)合約束的過(guò)程如下：首先確定固定件，選擇底座為固定件。 點(diǎn)擊菜單（如圖 的第四個(gè)圖標(biāo)，然后選擇底座，將底座進(jìn)行固定，固定之后左邊的圖形樹(shù)的固定零件下就會(huì)出現(xiàn)如下（圖 示： 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 圖 定件選擇好以后，可把其它在仿真過(guò)程不需要?jiǎng)拥牧悴考亢偷鬃M(jìn)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(jìn)行剛性連接。 過(guò)程如下，點(diǎn)擊菜單第三個(gè)下的第七個(gè)圖 標(biāo)，出現(xiàn)如下（圖 話框，依次點(diǎn)擊兩個(gè)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(jìn)行剛性連接，讓它們保持相對(duì)靜止。 固定件約束完畢后，就可以進(jìn)行活動(dòng)件的約束了，活動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)只要在兩個(gè)方向上，活塞桿運(yùn)動(dòng)的方向及鉗口移動(dòng)的方向，且兩個(gè)方向互為垂直?；顒?dòng)部件分為兩大部分，即兩個(gè)斜塊的運(yùn)動(dòng)部分。一個(gè)斜塊依靠導(dǎo)柱導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)，一個(gè)滑塊依靠燕尾槽導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)，這個(gè)滑塊和氣缸相連。 圖 束過(guò)程如下： 點(diǎn)擊菜單（ 圖 三個(gè)圖標(biāo)下的第三個(gè)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(gè)軸套和導(dǎo)向柱進(jìn)行圓柱面約束。 圖 圖 軸套約束好以后，再將沿導(dǎo)向柱運(yùn)動(dòng)的所有部件和軸套進(jìn)行剛性連接，將 活動(dòng)鉗口墊塊，活動(dòng)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(jìn)行剛性連接。湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 這樣所有和軸套進(jìn)行剛性連接的零件就相當(dāng)于一個(gè)整體。 沿著導(dǎo)向柱運(yùn)動(dòng)的零件約束完畢后，再對(duì)沿活塞桿運(yùn)動(dòng)的零件進(jìn)行約束，即小滑塊的約束，利用兩個(gè)平面接合約束，將小滑塊的一面和大滑塊的一面進(jìn)行平面接合約束，然后將小滑塊的一面和底座的一面進(jìn)行平面接合約束。約束過(guò)程如下： 點(diǎn)擊菜單（圖 三個(gè)圖標(biāo)下的第六個(gè)約束，平面結(jié)合約束，出現(xiàn)如下（圖 對(duì)話框，選擇大斜塊的壓力面和小斜塊的壓力面，創(chuàng)建兩個(gè)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(jìn)行平面結(jié)合約束。這樣兩個(gè)斜塊的運(yùn)動(dòng)約束就完成了。然后將和小滑塊相連的零件進(jìn)行剛性結(jié)合約束。分別將連接桿，活塞桿與小滑塊進(jìn)行剛性結(jié)合約束，這樣他們?nèi)齻€(gè)部件記憶成為了一個(gè)整體。 圖 圖 后進(jìn)行氣缸運(yùn)動(dòng)的約束，氣缸作為動(dòng)力源，因設(shè)為驅(qū)動(dòng)裝置。在氣缸運(yùn)動(dòng)時(shí)缸體靜止，活塞桿運(yùn)動(dòng)，因此因?qū)⒏左w與底座進(jìn)行剛性結(jié)合約束。氣缸運(yùn)動(dòng)的約束過(guò)程如下： 活塞桿與缸體應(yīng)選擇圓柱面結(jié)合約束，點(diǎn)擊 菜單（圖 三個(gè)圖標(biāo)下的第三個(gè)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?yàn)闅飧鬃鳛轵?qū)動(dòng)裝置，所以勾選窗口中的驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)度選項(xiàng)，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(gè)值可以根據(jù)氣缸的行程來(lái)適當(dāng)選擇。 圖 圖 這樣就完成了所有的零件運(yùn)動(dòng)仿真的約束。如果 約束沒(méi)有問(wèn)題，將會(huì)提示可以模擬湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 機(jī)械裝置對(duì)話框，如圖 時(shí)在坐邊的過(guò)程樹(shù)中可以看到機(jī)械裝置的自由度為 0，如圖 示。這