三爪卡盘的改进设计

XXXX大学毕业设计说明书学生姓名：学号：学院：专业：题目：三爪卡盘的改进设计指导教师：职称:职称:20**年12月5日前言机床是大多数制造型企业最重要的生产工具,目前许多企业的机床虽在功能上能满足大多数情况下的加工要求,但在生产效率和减轻工人劳动强度上需要大大的改进，所以为达到企业省钱和工人省力的要求，机床的改进成为当前企业势在必行的任务。

随着现代制造技术的飞速发展，数控技术的应用越来越普遍,数控车床已成为各机械制造厂家的重要生产设备，在生产中发挥着不可替代的作用。

数控车床一般用液压卡盘来夹持工件。

液压卡盘通常都配备有未经淬火的卡爪，即所谓软爪。

软爪分为内夹和外夹两种形式，卡盘闭合时夹紧工件的软爪为内夹式软爪，卡盘张开时撑紧工件的软爪为外夹式软爪。

软爪是以端面齿槽与卡爪座3定位，通过螺钉和卡爪座中的T型螺母固定在卡爪座上。

液压卡盘工作时，软爪在卡爪座的带动下，作闭合或张开运动，将工件夹紧或松开。

夹持不同工件时，通过改变软爪在卡爪座上的位置来改变液压卡盘的夹持尺寸。

机床操作的劳动强度最大的部分就是工件的夹紧,传统的机床靠工人用手工进行夹紧,例如未经过改造的KZ320型三爪卡盘虽然在功能上能达到夹紧工件的要求, 但所需夹紧力非常大,还常常有夹不紧的情况。

因此可通过在KZ320型三爪卡盘加装摆动式液压缸和平面螺旋机构构成液压增力改进系统来实现夹紧力的传递和运动方向的转换，这样改进有以下优点：1，能稳定地保证加工精度，减少对其他生产条件的依赖性；2，能使工件迅速地定位和夹紧，并能够显著地缩短辅助时间和基本时间，提高劳动生产率；3，能减轻工人的劳动强度，保证安全生产；4，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显地降低生产成本；5，能确保生产周期和生产调度等工艺秩序；6，能扩大机床工艺范围。

此外，本系统能达到较高的增力比，工作稳定可靠，符合生产要求，同时又利用了企业现有资源，不会带来过多的经济负担，达到了工人省力的目的，具有良好的经济性和可行性。

本设计是一种变型设计,即在原有产品的基础上,基本工作原理和总体结构不变,通过改变或更换部分机构,形成变型产品。

由于其开发周期较短,经济性好,因此,有广阔的市场前景,预期将能产生好的经济效益和社会效益。

目录前言 (2)第1章现有装置概论 (5)1.1 各种夹具的比较 (5)1．2 三爪卡盘的介绍 (8)1.3 夹紧装置简介 (8)1.3.1夹紧基本原理理论 (8)1.3.2 夹紧座 (10)1.3.3 夹紧支板 (10)1.3.4 夹紧螺钉 (11)第2章总体方案的设计 (12)2.1 设计方案 (12)2.1.1 设计方案的提出 (12)2.1.2 几种典型夹紧机构的比较： (12)2.2 液压缸简介 (15)第3章各零部件的设计 (17)3.1 结构及原理 (17)3.2 液压缸的设计 (18)3.2.1 液压腔的结构设计 (18)3.2.2 转子叶片数的设计 (18)3.2.3 摆动角的设计 (18)3.2.4 定子圆柱活塞杠面积的设计 (19)３.３齿轮传动的设计 (19)3.4 绘制零件图 (20)3.5 夹具的国内外现状和发展趋势 (23)第四章三爪卡盘的仿真 (25)结束语 (27)参考文献 (28)致谢 (30)第1章现有装置概论1.1 各种夹具的比较在机床上加工工件时,我们可以看到两种不同的情况:一种是用划针或指示表等量具,按工件的某一表面,或者按工件表面上所划的线进行找正,使工件在机床上处于所需要的正确位置,然后夹紧工件进行加工;另一种是把工件安装字夹具上进行加工。

为了在工件的某一部位上加工出符合规定技术要求的表面,一般都按工件的结构形状,加工方法和生产批量的不同,采用各种不同的装置将工件准确,方便的而可靠地安装在机床上,然后进行加工.这种用来安装的工件以确定工件与切削刀具的相对位置并将工件夹紧的装置称为“机床夹具”。

在实际的生产中,例如活塞,连杆的生产线上,几乎每道工序中都采用了夹具。

十分明显,如果不采用夹具,不但工件的加工精度难以保证,而且加工生产率也会大大降低,有时甚至会造成无法加工的情况。

除了机床加工时需要使用夹具外,有时在检验,装配等的工序中也要用到夹具,因之在这种场合中用到的夹具可分别称为“检验夹具”和“装配夹具”。

机床夹具通常是指装夹工件用的装置:至于装夹各种刀具用的装置,则一般称为“辅助工具”。

辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的范围内。

按照机床夹具的应用范围,一般可分为通用夹具,专用夹具和可调整式夹具等。

通用夹具是在普通机床上一般都附有通用夹具,如车床上的卡盘,铣床上的回转工作台,分度头,顶尖座等。

它们都一标准化了,具有一定的通用性,可以用来安装一定形状尺寸范围内的各种工件而不需要进行特殊的调整。

但是,在实际生产中,通用夹具常常不能够满足各种零件加工的需要;或者因为生产率低而必须把通用夹具进行适当的改进;或者由于工件的形状,加工的要求等的不同须专门设计制造一种专用夹具,以解决生产实际的需要。

专用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的,其功用主要有下列几个方面:1.保证工件被加工表面的位置精度,例如与其他表面间的距离精度,平行度,同轴度等。

对于外行比较复杂,位置精度要求比较高的工件,使用通用夹具进行加工往往难以达到精度要求。

2.缩短了工序时间,从而提高了劳动生产率。

进行某一工序所需要的时间,其中主要包括加工工件所需要的机动时间和装卸工件等所需要的辅助时间两部分。

采用专用夹具后,安装工件和转换工位的工作都可以大为简化,不再需要画线和找正,缩短了工序的辅助时间并且节省了画线这个工序,从而提高了劳动生产率.在生产中由于采用了多工件平行加工的夹具,使同时加工的几个工件的机动时间将与加工一个工件的机动时间相同。

采用回转式多工位连续加工夹具,可以在进行切削加工某个工件的同时,进行其它工件的装卸工作,从而使辅助时间与机动时间相重合。

总之,随着专用夹具的采用和进一步改善,可以有效地缩短工序时间,满足生产不断发展的需要。

3.采用专用夹具还能扩大机床的工艺范围。

例如在普通车床上附加镗模夹具后,便可以代替镗床工作;装上专用夹具后可以车削成型表面等,以充分发挥通用机床的作用。

4.减轻劳动强度,保障安全生产。

根据生产需要,采用一些气动,液压或其它机械化,自动化程度较高的专用夹具,对于减轻工人的劳动强度,保障生产安全和产品的稳质高产都有很大作用。

加工大型工件时,例如加工车床床身上,下两面上的螺孔,需要把床身工件翻转几次进行加工,劳动强度大而且不安全。

采用电动回转式钻床夹具后,就能够达到提高生产效率,减轻劳动强度,保障生产安全的目的。

专用夹具在生产上起着很大的作用,那么是不是在任何场合都要设计和采用呢?这个问题就是具体问题具体的分析。

上面说的关于专用夹具在生产中的作用,只是事物的一个方面。

另一方面,由于夹具的设计,制造和所用的材料等须消耗一定的费用,增加了产品的成本。

因之,在什么情况下采用什么样的夹具才是经济合算的,这是一个大问题,特别对于重大的、设计制造工作量大的专用夹具需与工人师傅等三者结合共同研究解决。

事物总是一分为二的,专用夹具也存在缺点,即专用夹具的专用性和产品多样性的矛盾。

由于专用夹具只适用于一个工件加工的某一个工序,因而随着产品品种的不断增多,夹具数量也不断上升,造成存放和管理上的困难;而当某产品不再进行生产时,原来的夹具一般都无法重新利用,造成浪费。

同时,专用夹具的设计生产时间周期长,与生产的迅速发展也有矛盾。

但是在当前成批生产的机械工厂中,多数还是采用通用机床加上专用夹具进行工件的机械加工。

可调整夹具是为了扩大夹具的使用范围,弥补专用夹具只适用与一个工件的某一特定工序的缺点,正在逐步推广使用可调整式的夹具。

可调整式夹具一般可分为标准化夹具,成组夹具和组合夹具等。

1.标准化夹具：标准化夹具就是利用本厂已规格化了的部分或全部标准零件装配成的专用夹具。

专用夹具中的大件,如夹具体,以及定位元件,夹紧件和机械夹紧用的气缸部件等,经过标准化,尺寸规格化后有利于工厂成批准备配件,成批加工,这样可使夹具的设计,制造工作加快,节省费用。

另外,当产品更改,夹具不再使用时可以拆开,把标准零件保存起来,备以后使用。

2.成组夹具：多品种,小批量生产的机械加工车间中,往往可以采用成组加工法。

采用成组加工法,是把多种产品的零件按加工所用的机床和刀具,夹具等工艺装备的共性分组,同一组的零件能在同一台机床上用共同的工艺装备和调整方法进行加工。

例如分成轴类,套类,盘类,齿轮,杠杆,支架类等各种零件。

成组夹具就是根据一组安装方法相类似的零件而设计的,只要稍作调整或更换夹具上的某些定位,夹紧件,就可以从加工某一工件转为加工另一工件。

3.组合夹具：组合夹具是有一套专门设计制造,便于组装和拆卸的有各种不同的形状,不同尺寸规格并且有完全互换性和耐磨性的标准元件和合件所组成。

利用这些元件和合件,根据加工工件的需要可以组装成车、磨、铣、刨、钻、镗等工序用的各种不同的机床夹具。

夹具使用完毕,可以方便的拆开,洗净元件存放起来,留待以后组装新夹具时再用。

因之组合夹具是具有高度标准化和系列化元件的新型工艺装备。

关于组合夹具的问题,其设计原理基本相同。

在实际生产中应用的夹具很多,分类方法也有很多种。

通常还可按使用夹具的工序不同分为车床夹具,铣床夹具……等;还可以根据在机床上运动的特点归并成以下几类,(1)车床类夹具：包括车床、内外圆磨床、螺纹磨床用夹具,其特点是夹具与工件一起作旋转运动。

(2)铣床类夹具：包括铣床、刨床、平面磨床等机床用夹具,其特点是夹具固定于工作台上,只作纵向或横向往复运动或回转运动。

(3)钻、镗床类夹具：用于在钻床上钻、扩、铰等工序或在镗孔工序,其实就是夹具固定在机床上,刀具通过夹具上的导向装置进行送进运动。

上述的各种夹具都是固定在机床上的,但是在自动线加工中,有的夹具带着工件由生产线的输送装置,挨着每台机床逐步向前输送,这类夹具通常称为“随行夹具”。

自动线上的随行夹具除了完成工件的定位、支承和夹紧外,还带着工件沿自动线的加工机床进行定位(相对于每台机床的刀具位置)、夹紧,待加工完了再自动送至下一台机床加工,以便通过自动线的各台机床,完成工件的全部工序加工。

随行夹具主要适用于采用组合机床自动线加工,但又无良好的输送基面和定位基面的工件,以便将这种畸形工件先装夹于基面完整的随行夹具上,然后在通过自动线进行加工。

对一些有色金属等软件性材料的工件,虽然具有良好的输送基面,但为了保护工件的基面不受划伤,有时也采用随行夹具。

通用可调夹具,若产品中有若干零件具有相似性,有选用通用可调整夹具的可能,应进一步探索,应用下面三方面分析判断(1)工件结构要素的相似性：主要是被加工表面形式和部位的相似,工序内容和技术要求基本相似;能有相似或相同的定位基准和定位方式。