液压夹具辅助支承缸设计

液压夹具辅助支承缸设计

与本课题有关的国内外研究情况：

20世纪50年代, 国外开始研究高速机床、专用机床等机械制造产品，但是对于工件的定位、夹紧要求较高，夹具因此应运而生。液压夹具作为夹具的一种，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地装配连接在一起设计。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。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的定位和牢固的夹紧，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。液压夹具既能在粗加工时承受大的切削力，也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。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。支撑缸是工装夹具元器件的一种，是一种技术含量比较高的执行原件。支撑缸一般使用配合较高自动化程度要求的夹具产品，主要用于顶住工件防止被加工时受切削力而变形，避免加工时发生震动，从而影响工件的加工精度，具备低压自锁功能，防腐蚀的材料能防止冷却液和工作环境对缸体的腐蚀。因为支撑缸主要用于防止被加工工件在加工过程中的变形支撑，业界称之为"支撑缸"。为了提高夹具在设计制造和使用上的经济效益，我国夹具元件标准化工作已经有较快的进展，中型组合夹具的元件已有了国际标准，不少工厂也在生产标准化规格化的加紧动力装置，为了适应多种品种小批量的生产特点，在标准化，规格化的基础上大力发展了可调整通用夹具和组成夹具。夹具的功能可根据工件的几何要素及其工艺要素的相似性做到一套夹具多种用途。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而且精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。液压夹具解决工件的震动，提高零件加工精度和质量；生产效率高，功能稳定，因为自锁完全自动，不需人工操作，节约能源，耗能少，在今后的研究和发展会得到高度的重视。

本课题研究的主要内容及方法：

课题研究主要是缸体，缸体的内侧下部安装下固定座，下固定座的内侧下部安装活塞，活塞与下固定座的内壁配合。该设计自锁完全自动；功能稳定，可靠；结构紧凑，制作成本低；可使用在气动、液压夹具上，对加工的零件起辅助支承作用，解决工件的震动，提高零件加工精度和质量；生产效率高，功能稳定，因为自锁完全自动，不需人工操作。利用支撑缸，内部液压活塞杆推动外部活塞杆在弹簧力下前进，接触到工件后在固定的位置铜套夹紧活塞杆支撑住工件。(在初始位置时，支撑头位于最下端，工件放好后，给支撑缸加油压使支撑头上行，接触到工件时支撑头立刻停止上行并继续加压至锁死，这样支撑头就在当前位置给工件提供支撑并停止运动)在机械加工中，液压浮动支撑为加工工件提供一个自适应的支撑，它可以弥补工件的不规则外形以及在机加工中会出现的振动和变形等不利因素。它可以直接安装在夹具本体上，这样会节约许多空间，尤其对有些苛刻的安装条件更显宝贵。浮动支撑自动适应工件的轮廓后锁死在该位置，这种支撑增加了夹具的钢性可使加工误差最小化，浮动支撑为夹具提供了一个无需固定的辅助定位点，可对工件厚部或薄壁部分进行支撑，通常是为了减少在加工过程中工件受力后的变形。浮动支撑缸用于顶住工件，紧凑的结构设计能产生高效的支持力，使工件避免加工时受切削力而变形，避免加工时发生震动，从而影响工件的加工精度，具备低压锁紧能力，强大地支撑力允许更紧凑夹具设计，防腐蚀的材料能防止冷却液和工作环境对缸体的腐蚀，螺纹式和油路块式气孔设计，安装在夹具上后有效地防止冷却液进入系统，在气口安装有微型粉末冶金过滤器，可防止灰尘和铁削等污物进入活塞油缸内部，最小的变形量可提高加工精度，多种安装形式增加了设计可选择性，耐腐材料的应用可适应各种冷却液和环境。

方法

1图书馆查阅相关资料

2通过查看知网相关论文，期刊

本课题所需要解决的问题：

支撑缸是工装夹具元器件的一种，是一种技术含量比较高的执行原件。支撑缸一般使用配合较高自动化程度要求的夹具产品。支撑缸为夹具提供了一个无需固定的辅助定位点，可对工件厚部或薄壁部分进行支撑，通常是为了减少在加工过程中工件受力后的变形。主要用于顶住工件防止被加工时受切削力而变形，紧凑的结构设计能产生高效的支持力，使工件避免加工时受切削力而变形，避免加工时发生震动，从而影响工件的加工精度，具备低压自锁功能，强大地支撑力允许更紧凑夹具设计。防腐蚀的材料能防止冷却液和工作环境对缸体的腐蚀。支撑缸主要用于防止被加工工件在加工过程中的变形支撑，本设计的支撑缸具有功能稳定，可靠；结构紧凑，制作成本低等特点；可使用在液压夹具上，对加工的零件起辅助支承作用，解决工件的震动，提高零件加工精度和质量；生产效率高，功能稳定，因为自锁完全自动，不需人工操作；节约能源。

预期结果及其意义：

1.具有本科层次机械制图、机械基础、气动与液压、工程力学、工程材料及热成型工艺基础、控制工程基础等基础性知识能力。

2.具有数控程序编制与优化、仿真设计等专业知识能力。

3.具有机械设计、数字化设计与制造、工艺设计与实施、仿真设计等专业能力。

意义

通过该课题设计能够掌握自动液压夹具的通用设计方法；掌握机械产品的设计、校核；掌握液压系统的油路设计方法；掌握机械设计的通用要求。

第一章绪论 6

1.1课题研究的意义 6

1.2辅助支撑缸的研究现状和发展趋势 6

1.2.1 研究现状 6

1.2.2 发展趋势 7

1.2.3 存在问题 7

1.3 课题研究内容 7

第二章辅助支撑缸的设计方案及实施方式 8

2.1 设计方案 8

2.2设计原理 8

2.2.1上锁过程 9

2.2.2解锁过程 9

2.3自锁装置筒夹的设计 10

第三章辅助支撑缸的具体结构设计 11

3.1缸筒的设计和校核 11

3.2 缸底的设计和校核 14

3.3活塞和活塞杆的设计 15

3.3.1活塞的设计 15

3.3.2活塞杆的设计和校核 15

3.5油口的设计 17

3.6弹簧的设计 18

3.7排气和缓冲的设计 20

3.7.1排气装置的设计 20

3.7.2缓冲装置的设计 21

3.8密封装置的设计 21

3.8.1密封圈的选用 21

3.8.2防尘圈的选用 22

第四章其他结构的设计 23

4.1活塞座的设计 23

4.2柱塞的设计 24

4.3锥套的设计 24

4.4装配 25

4.4.1装配说明 26

第五章支撑缸的实际设计效果 27

5.1设计的效果 27

5.2设计的不足 27

总结 28

致谢 29

参考文献： 30

第一章绪论

1.1课题研究的意义

现在机械工件的加工，对于加工的精度的要求越来越高，同时也带动了对于夹具设计的高的要求，工件的加工精度很大一部分是取决于夹具的设计，一个合适的夹具能够给工件提供更加大加紧力，定位也能够更加的准确，工件的刚度也会有很大程度的提升。以往的机械夹具已经不能够在满足现在高精度加工的要求，液压缸夹具的出现逐渐替代了以往的一些夹具，支撑缸是比较典型的优质夹具，它能够提供强大的支撑力，增大工件的强度；能够提供柔性支撑，此外液压缸装夹位置受到较小的限制，所以能够更加灵活的适应工件的外形结构，适用一些外形表面不一致的工件；此次设计的支撑缸具有自锁的装置，功能稳定，不要人工操作使得加工更加的方便。

1.2辅助支撑缸的研究现状和发展趋势

1.2.1 研究现状

以往的夹具装夹都存在手动操作，操作麻烦，效率低，支承刚性差，工件夹紧不稳定，对于不规则的支撑面不能够满足使用条件，无法实现自动化等缺点，虽然出现了一些优化的夹具，却不能从根本解决问题，国内的液压锁大多是利用单向阀自锁，由于油液很容易泄露，从而导致不能够加紧会导致加工的精度不能够达到要求，在油路发生事故时，很难达到预期的精度。经过不断的完善，出现弹簧式支撑缸与液压式支撑缸。弹簧式：活塞杆受到弹簧力的作用顶住工件，缸体的弹簧受力变形，在压力的作用下在一定的位置铜套夹紧活塞杆使活塞杆固定撑住工件。液压式：可伸缩式活塞使工件能选择性的夹持，依靠液压油提供的压力是活塞杆向前滑移直到把工件顶住，因为结构比较巩固不会产生移动的现象，所以能够提供很大的支撑力，使工件不会在加工时产生加工变形。此外液压缸的适用场合更加的灵活广泛，维修也比以前更加方便，功能更加的广泛。

1.2.2 发展趋势

当前的液压技术向高压、高效率和低成本的方向发展。逐渐发展集成、小型化制造；以环境保护、安全和满足能源可持续发展的目标开发研究，对于液压缸材料的选择制造都是朝着新能源，新材料的方向发展。缸的材料大多是选用不锈钢材料，能够提高防锈的效果和应用更加的持久。对于液压缸的制造也是逐渐在提高制造精度，来提高元件的精确性和可靠性。逐渐实现标准化，产品的规范化。

1.2.3 存在问题

液压缸往往利用设计单向阀和换向阀多个辅助装置来达到自动锁紧的目的，这些零件的设计，使得使用的空间变大了，影响了液压缸其他的零件的设计，同时油路多了，很容易造成泄露，而且维修也不方便，对于整个油路的设计，是本课题所需解决的基本问题。

1.3 课题研究内容

1.在了解液压缸实际应用的基本理论基础上，了解液压缸的整体运动，并在此基础上进行自锁装置的设计。

2.根据负载和应用的场所，设计出液压缸的外形、尺寸等，对液压缸的受力、油液的选择和整个机构的运动情况进行分析研究，设计出支撑稳定性，提供大的支撑力支撑缸。

3.利用UG软件把各个零件的外形建出来，再装配绘画二维图。在此基础上对关键部分的元件进行强度校核分析，优化主要零件的结构和尺寸。

参考文献：

[1]马履中．机械原理与设计．北京：机械工业出版社，2009.2

[2]刘延俊．液压与气压传动．北京：清华大学出版社，2010.12

[3]臧克江．液压缸．北京：化学工业出版社，2009.10

[4]许贤良，韦文术．液压缸及其设计．北京：国防工业出版社，2011.8

[5]窦宝明．液压夹紧技术及元件的探讨.[J].机床及液压，2000