液压自动定心夹具结构设计开题报告

本科学生毕业设计（论文）附件附件B：开题报告B1附件B：毕业设计（论文）开题报告1、课题的目的及意义（含国内外的研究现状分析或设计方案比较、选型分析等）夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。为解决大批量产品的加工，20世纪50年代国外就开始研究高速机床、专用机床、高速刀具、专用刀具。随着以上课题不断的攻破，机械制造业获得了重大进展，但是工件的定位、夹紧所必须的夹具仍是不可缺少的工艺装备。机床、刀具的快速、耐用对夹具也提出了更高更新的要求。因此需要一种结构简单、自动化程度高、夹紧点固定、夹紧力可靠、装夹释放工件快速、能减少工人的劳动强度和人为因素的不稳定性的夹具。为了满足高速、专用机床的加工要求，研制液压夹具，它选用标准液压元件，根据加工零件特性设计机械部件并把其有机的装配、连接在一起设计的。它具有以下特点：一是针对某个零件设计的专用工装；二是液压元件为标准化、系列化的模块，可以实现工件装夹的自动化；三是液压夹具的使用可以提高生产效率及产品质量，解决技术关键，提高企业的工艺装备系数。在一个固定夹具体上，采用机械定位，夹紧加工后再卸下它们，这通常要花很多的时间的一个步骤，为了实现高产高效，工件的定位、支撑夹紧和夹具的快速松开，以及操作方便安全都是非常重要的环节。对于加工一个较大的工件，选用半自动化或全自动化夹具是具有经济价值的。液压定位和夹紧是一项非常有效和可靠的技术。使用液压夹具的第一个优势是能节省夹紧和松卸工件是所花费的大量的时间。传统的机械夹具在松开和夹紧工作是都要费力的用扳手旋拧螺母和移动压板。然而，液压夹具只需要通过控制油路的通断，就可实现夹具的完整的顺序动作控制。液压夹具系统的第二个优势是可实现非常高的定位精度。定位精度的关键在于夹具力在定位和夹具过程中，保持恒定不变，从而确保了同一道工序下的加工质量一致性，即提高重复精度，故此由于变形造成的废品率将会微乎其微。成批零部件的互换性也会达到理想的指标，然而从这一点几乎是机械夹具无法做到的。本科学生毕业设计（论文）附件附件B：开题报告B2在针对无法设定刚性支撑或加工薄壁零件时，液压辅助支撑是最佳的选择。它可以在任意的位置对工件产生支撑力，起到辅助定位的作用，尤其对于非加工表面的支撑定位更是非它莫属，有力的解决过定位问题。液压夹具的第三个优势是最适合加工零件摆放紧凑和采用手动夹紧空间受限的场合，这是流体控制得天独厚的优势。这就可以实现多个零件在同一个夹具体上的同时装夹和加工。现在国内外采用的液压夹具的基本形式根据被加工零件的几何形状、加工要求及所选用的加工设备,这种液压夹具分为下述三种基本结构形式:(1)方箱式四面液压夹具这种夹具适用于大批量生产的较小零件,如汽车起动电机壳体、汽化器壳体、液压元件阀体以及冰箱、空调器用压缩机机体等零件。夹具的四个面上均可安装零件,每面可根据需要安装4～8个零件。夹具可装在卧式加工中心的工作台或回转工作台上使用。(2)T型碑式液压夹具这种夹具有二个工作面,可以装夹较大的箱体零件,也可装夹小型零件,每个面上可以安装1个、2个甚至多达10多个零件。根据零件加工的需要,还可在工作面上开设若干个窗口,从而实现零件在一次装夹的情况下,从对应的两个方向完成多道工序的加工,以提高加工精度和效率。这种夹具多用于卧式加工中心。(3)这是一种极为实用的简单夹具,只有一个工作面,其上可根据需要设计成1～10个安装工位。一般适用于立式加工中心或立式多工位回转工作台式组合机床。这种夹具造价较低,比较适用于加工工序简单、批量较小的零件。此外,根据需要可将方箱式四面夹具与平板式夹具组合成五面式液压夹具;将T型碑式夹具演化为角度板式夹具等等。根据零件的特殊加工要求还可设计成其它型式的液压夹具。液压夹具的主要组成部分下面以方箱式四面夹具为例,介绍其主要组成部分。(1)方箱体方箱体是整个夹具的基础，一般为铸铁件，四个工作面须精加工至较高的形状精度。方箱体的外观及其底板与托板连接的两种定位方式：一是以底面及两边的定位板定位；二是以底面及两销定位。后者较为常用。(2)工作面板在方箱体的四个面上，各固定安装一块工作面板，在工作面板上安装了夹紧、定位等基础元件。工作面板设计成具有互换性的结构，在变换被加工零件时，只需更换工作面板和相应的基础元件，即可实现另一组零件的加工。这种变换重组为广大用户的产品变型带来了极大方便。本科学生毕业设计（论文）附件附件B：开题报告B3(4)底板底板是整个夹具的关键部分，它是连接方箱体和机床托板的过渡板，又是控制夹具顺序动作的液压油路与液压动力源的连接体。它的设计制造比较复杂，由于所有的液压油路都通过底板与各工作位置的执行元件相连，所以必须做到板内各油路合理分布和具有准确的位置。这些油路孔多为深孔，设计和加工时应考虑优化，以防止一旦钻穿产生渗漏而造成不必要的损失。实现夹紧，失压后由机构中的弹簧力松开工件。(5)夹具的基础元件由油缸、压板、支承板、定位销、辅助支承和其它辅助件等基础元件构成了零件的定位、夹紧系统。常用的油缸多为摆动式的，有两种基本型式，一种为双油路控制的油缸，另一种为单油路控制并靠弹簧力复位的油缸。油缸的尺寸大小由夹紧力决定。压板有双向压板和单向压板两种,确定压板时应适当考虑支点间距,以免影响夹紧力。支承板有点支承和面支承两种，点支承用在未加工表面，面支承用于已加工表面。辅助支承是为防止加工过程中零件变形，依据被加工零件的几何形状和加工要求而设计选用的，一般均为液压控制。定位销有圆形和菱形两种。(6)液压控制系统液压控制系统由以下几部分组成：①液压动力源夹具的液压动力源常用的有气液转换泵和电控液压泵。77②液压控制部分主要元件有：控制油缸送进方向的电控方向阀、限制系统压力的溢流阀、控制系统动作的顺序阀以及减压阀。为了保持夹具与液压动力源分开时的系统压力(可保持压力300～500Pa24小时)，须选用蓄能器。③制动控制部分在夹具运动过程中，实现运动的停止和接通。(7)制动控制系统由电子元件下达指令，液压驱动制动机械部分元件实现夹具的运动。液压夹具的压力保持方法液压夹具必须保证系统的工作压力，一般要求在300～400Pa之间,通常采用以下三种方法:(1)采用旋转连接器的连续连接方法在机床的上部装设一旋转式液压油路连接器，它与夹具顶部的回转分配器通过管路连接，泵打出的油压通过管路始终传递到夹具各夹压部位，维持系统的工作压力。这种方式较落后，已被淘汰。(2)蓄能器方式本科学生毕业设计（论文）附件附件B：开题报告B4当夹具与液压动力源在零件加工当中需要分开时，要靠安装在夹具上的蓄能器来保持工作压力，并使用压力表监测系统的压力变化。这种方式应用最为普遍。(3)自锁式夹具接上液压动力源,液压系统控制各夹压部位完成夹紧动作后，机构本身所具有的机械自锁装置保证在切断液压动力源后的工作压力不变，从而保证各工位进行加工。当夹具回到装卸工位，接上液压动力源时，首先消除自锁状态，并松开工件，而进行下一循环的操作。这种自锁装置是最新的专利产品。液压夹具可有效可靠地固定被加工零件，并能稳定地承受切削加工过程中所产生的各方向的切削力，夹紧力恰当，可以有效地避免夹紧过程中工件的变形，并保持充分的加工空间，以便于切削刀具实现预定的工作循环。其主要特点是:(1)快速装卸工件零件的夹紧、松开可在2～3秒内完成。(2)保持持续稳定的夹紧力，既可有效地完成各种切削加工，又能最大限度地减少零件变形，尤其是对薄壁零件加工更为重要。(3)定位精度高且一致性好。(4)具有较高的柔性，经适当调整即可加工不同零件。使用这种高性能液压夹具可提高机床工作效率及灵活性，进一步发挥机床装备的效能。这种夹具对于提高零件的加工质量和保持精度要求的一致性是十分重要的环节。采用这种夹具还可以减少设备改造的再投入资金，经济效益十分显著。2、课题任务、重点研究内容、实现途径本次课题的任务：是设计液压自动定心夹具系统，了解钻液压定心夹具的工作原理、结构特点，建立标准夹具元件图库；学习机构设计方法，学习和巩固所学的专业文化知识，培养结构设计能力；绘制设备总图、主要零件图，编写设计说明书。液压夹具工作原理和构成液压夹具就是用液压元件代替机械零件实现对工件的自动定位、支承与夹紧的夹具，因此液压元件在液压夹具中占有举足轻重的作用。液压元件是一套不同规格、不同结构、不同连接方式的标准化元件，液压元件具有很高的精度、稳定性及使用寿命。通过把选用的液压元件和设计的机械部分装配在一起，就可以得到所需要的夹具。液压夹具能保证工件在规定的位置上准确定位和牢固的夹紧，并能通过浮动支撑减少加工中的振动和变形，还能利用自动控制压板的压紧和抬起在加工中让开夹紧位置。能保证在精密加工时的准确定位，还能完成手动夹具无法完成的支撑、夹紧和快速释放。大批量产品使用液压夹具能产生明显的经济效益。液压夹具由油箱、柱塞泵、工作油缸和夹具体四部分组成。液压夹具的设计，不管是一套简单的液压夹具还是复杂的整体生产线，液压夹具的设计流程都是一样的，依次为总体方案的制定——液压缸类型、规格的选本科学生毕业设计（论文）附件附件B：开题报告B5择——控制阀的选择——机械部分的设计——泵站、附件的选择——系统连接。液压夹具的设计与制造(1)依据被加工零件的几何形状、加工内容及应用场合(指夹具用于单机或自动线)，如何满足生产节拍要求等进行夹具的工艺设计。确定每个夹具、每个工作面板上安装零件的数量，装卸、夹紧、松开零件所需时间。机床工作台的空间范围，确定夹具的轮廓尺寸，并依据整个系统的要求，考虑设备和人身的安全。(2)拟定在一个工作循环内夹具各部分的动作顺序，从而选定顺序阀和其它液压控制部件。(3)计算加工过程所产生的切削力及力的方向，并考虑一定的安全系数。从而便于液压控制系统元件的选用，这些要与所选用的机床或加工中心的能力相一致。(4)根据切削力，按有关公式计算出所需的夹紧力。(5)确定零件的安装位置和支承、定位结构，并尽可能地提高敞开性，以利于加工、排屑和散热。(6)依据零件的大小、形状、材料和加工要求,确定定位、夹紧装置的形状及数量。(7)确定需要的总油量,以选择相应的液压油泵。(8)选择合适的液压控制元件和各种安全保护元件。(9)设计液压管路,确定其管径和长度。夹具的装配是以底板为基准进行的。箱体、工作面板上的加工部位，一般都在加工中心上加工，并经三座标测量机检测，以保各基础元件位置准确。工作面板上装好各基础元件后，也要经三座标测量机检测。装配时,先将各工作面板固定在箱体上，再把箱体安装在底板上，最后进行液压系统的调试。3、进度计划序号起止周次工作内容11周至3周开题报告、文献综述、译文24周至8周方案设计研究39周至15周结构工程图纸设计416周至17周完成毕业设计论文5周至18周毕业答辩6周至周7周至周本科学生毕业设计（论文）附件附件B：开题报告B68周至周学生签名：年月日4、指导教师意见指导教师签名：年月日