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液壓臺虎鉗設計
Design of the Hydraulic Bench Vice
姓 名 ：
學 號 ：
院 (系)：
專業(yè)、年級 ：
摘要
液壓臺虎鉗是對現有螺紋傳動臺虎鉗的改進，主要用于成批生產。它能實現快速夾緊與快速松開，且能保證夾緊力大小。這樣就可以避免過去要夾緊一個較薄的零件時，因夾緊力沒有辦法確定調式的時間，同時因能實現快速夾緊與快速松開，從而大大的提高生產效率。
為了實現快速夾緊與快速松開，將傳統的螺紋改成液壓傳動，活動鉗身的固定通過剎車手柄來帶動鋼帶剎車塊通過摩擦力來抱死活動鉗身，從而實現活動鉗身的快速移動，而夾緊力則由夾緊彈簧來保證.我們可以通過調整彈簧的張緊程度來保證夾緊力的大小。
液壓臺虎鉗與傳統的螺紋臺虎鉗相比是有不足之處的。一是在成本上要比傳統的臺虎鉗要貴，而且相對來說,制造復雜,操作也復雜一些;二是液壓臺虎鉗的受力方向受到限制，較大的力（如沖擊力）只能朝固定鉗身方向，給操作者帶來不便。這些不足之處是還需改進的，以后要朝這個方向努力。
關鍵詞：液壓傳動；螺紋傳動；夾緊力
Abstract
The hydraulic bench vice is the improvement of the transmission bench vice of existing whorl , mainly used for producing by batch. It can realize clamping and unclamping fast, and can guarantee to clamp the intensity of strength. In this way it can avoid such situation that when clamping a thin part in the past, the time go to the mode cannot confirm, and can make clamping and unclamping fast at the same time , so can improve production efficiency in a high intensity.
In order to make clamping and unclamping fast, make the traditional whorl into hydraulic transmission, the fixation of the activity pincers depend on embracing activity pincers body firmly through frictional force comes by the brake handle driving steel band brake lump. That realizes the fast movement of the activity pincers body, while clamped strength guaranteed by clamping the spring. We can guarantee to clamp the intensity of strength by adjusting the tight intensity of the spring.
Compared with traditional whorl bench vice, the hydraulic bench vice has weak point. The first is more expensive than the traditional bench vice on the cost, and it is a little more complicated in manufacture and operation. The second, the strength direction of hydraulic bench vice is limited, greater strength (such as shock power ) can only be in the body direction of the fixed pincers , bring inconvenience to operator. These weak points are still should be improved, and diligent is needed in this direction later.
Key words: Hydraulic transmission; Transmission of the whorl; Clamp strength
目 錄
摘要·······················································
Abstract····················································
1 緒論··················································· 1
1.1鉗工用液壓臺虎鉗的實際意義···························1
1.2鉗工用液壓臺虎鉗的工作原理···························2
1.3鉗工用液壓臺虎鉗的優(yōu)缺點·····························3
2 鉗工用液壓臺虎鉗總體方案的設計··························1
2.1鉗工用液壓臺虎鉗幾種設計方案及工作原理··············2
2.2設計方案的選擇······································3
3液壓臺虎鉗各部分的設計··································4
3.1液壓泵的選擇········································4
3.2臺虎鉗身的設計······································8
3.2.1固定鉗身的設計·································9
2.4.2 活動鉗口的設計································9
2.4.3 臺鉗與工作臺的聯接設計·······················10
4 臺鉗的使用說明書·······································15
5 全文總結···············································36
參考文獻················································43
致謝·····················································44
附錄
1 緒論
1.1 鉗工用液壓臺虎鉗設計的實際意義
鉗工用液壓臺虎鉗，是現在市場所沒有的。一、根據現在生產核技術越來越高，生產精度越高，同時也是生產越來越精巧，夾緊力也要求越來越準確，不能過大過小。但傳統的臺虎鉗所產生的夾緊力是根據師傅的經理來保證的，因此極有可能會產生以上的不足而使廢品率提高，根據生產的需要，特此設計一套適合加工的鉗工用液壓臺虎鉗。二、傳統的臺虎鉗工作效率比較低，傳統臺虎鉗是螺紋傳動，無法實現快速夾緊與松開，使得生產效率比較低?，F有的液壓臺虎鉗基本上用在車床上，能實現快速夾緊與松開，但是要配有一個機動的動力源，如果用在鉗工上就成本太高，所以不適用。新設計的鉗工用液壓臺虎鉗，不但可以實現快速夾緊與松開的同時，液壓系統的動力源為手動，這樣相對于機床用的臺虎鉗來說成本比較低，只比傳統臺虎鉗的成本高不了多少。
鉗工用液壓臺虎鉗有以上優(yōu)點，新的臺虎鉗的問世是遲早的問題，是必然的趨勢。
為了保證臺虎鉗的可用性，我用250N的力來進行設計各部分的尺寸。液壓臺虎鉗的設計共分為以下幾個部分：
一、緒論；
二、設計方案的設計與選擇；
三、臺虎鉗各部分的設計
四、完成裝配圖
五、寫好使用說明書
1.2鉗工用液壓臺虎鉗的工作原理
鉗工用液壓臺虎鉗的工作原來就是將傳統的螺紋夾緊換成液壓系統，利用液壓系統的系統壓力可調節(jié)的，通過計算可以調出鉗口的夾緊力的大小，這樣就不會出來夾緊力過小或過大對產品造成的損害。詳解請看原理圖：
1、調整螺母，2、彈簧，3、活動鉗身固定桿，4、液壓油管聯接螺母，5、活動鉗口，6、柱塞缸，7、柱塞泵，8、底座，9、固定鉗口，10、剎車手柄，11、剎車，12、帶型剎車磨擦塊，13、擋圈螺母，15、液壓油管，16、油泵手柄，17、鉗口，等組成。
圖1.1鉗工用液壓臺虎鉗示意圖
其工作原理具體為：
臺虎鉗的夾緊力是靠彈簧來保證的，液壓系統在止的功用只是讓活動鉗口克服彈簧的張力向左移動一點距離。其工作步驟如下：
一、通過調整調整螺母1，調整好彈簧在圖示位置的張力，使張力等于要加工零件的夾緊力。
二、壓油壓手柄16，通過油管15給6柱塞缸注入液壓油，通過6推動5活動鉗口向左移動。并且將16卡入（圖示位置，在16的下方方塊）方塊中。
三、用手推動活動鉗身向左移動，并且給工件一個初始的夾緊力（預緊力），然后用手扳動手柄10，通過帶型剎車磨擦塊死死的抱死3活動鉗身固定桿，使它不能再動。
四、完成以上工作以后，就放開油剎手柄16，釋放液壓系統的壓力，讓彈簧的張力來實現夾緊工作。從而實現快速夾緊。
五、加工完以后，只需松開手柄10，然后用手拖開活動鉗身就可以實現快速松開。
1.3 鉗工用液壓臺虎鉗的優(yōu)缺點
與傳統的螺紋臺虎鉗相比，鉗工用液壓臺虎鉗有下列優(yōu)點：
1.液壓臺虎鉗可以根據具體工件的適應夾緊力的大小，準確的調出夾緊力的大小。
1． 液壓臺虎鉗可以實現快進與快退，可以在幾秒鐘內實現夾緊與松開，大大提高了工作效率，這是傳統臺鉗所無法比擬的。
2． 液壓零件現在已標準化了，可以便于設計和選用。
與傳統的螺紋臺虎鉗相比，鉗工用液壓臺虎鉗有下列缺點：
1． 鉗工用液壓臺虎鉗相對于傳統的螺紋來說成本提高不少。
2． 鉗工用液壓臺虎鉗相對于傳統臺鉗來說，操作比較復雜一點。
2 鉗工作液壓臺虎鉗總體方案的設計
本設計中，充分考慮到臺虎鉗的功能需求和與液壓系統的配合需求，在具體實現的過程中，以系統的可靠性與易用為準則，盡量把鉗工用液壓臺虎鉗設計成為一個功能齊全、可靠性高且易于使用的產品
2.1 鉗工用液壓臺虎鉗幾種設計方案及工作原理
由于鉗工用液壓臺虎鉗，是市場現在沒有的，根據現用臺虎鉗為基礎進行改進，有下面兩種設計方案。A與B方案都能實現快速夾緊與松開。 1、活動鉗身，2、小活動鉗口，3、液壓泵手柄，4、彈簧，5、柱塞泵，6、剎車手柄，7、擋塊，8柱塞缸
圖1.2液壓臺虎鉗設計方案A
此種設計方案的工作原理是：先壓液壓手柄3給柱塞缸8注入液壓油使小活動鉗口向右移動，然后放入工件再用手推動活動鉗身1，給工件一個預緊力，之后就用手往下壓剎車手柄6，使活動鉗身迅速固定不動，再后就是放松液壓泵手柄6，使液壓系統壓力為零，此時釋放彈簧的張力，通過彈簧的張力來對工件進行夾緊。實現在快速夾緊。只要把剎車手柄6往上拉，就要可以拖動活動鉗口，成而實現快速松開。
1、調整螺母，2、彈簧，3、液壓泵手柄，4、柱塞泵，5、柱塞缸，6、活動鉗口，7、固定鉗身，8、剎車手柄
圖1.3液壓臺虎鉗設計方案B
此種設計方案的工作原理和A種設計方案的差不多，不同之處就在于B方案壓液壓泵手柄3時，活動鉗口向右移。在這里就不多說了。
2.2 設計方案的選擇
1、A種設計方案，雖說設計與加工比B種設計方案要簡單，也可以實現快進與快退，但是在加工（如銼削、鑿削、鋸削）時，主受力方為彈簧的那個方向，因為彈簧雖說可以保證夾緊，但是在受到沖擊力時會因力的突然增大，而使工件的松動。這對工件（如表面質量）也會造成一定的影響；如果沖擊力是朝活動鉗身這邊，因力的突然增大會使得磨擦塊產生的摩擦力無法抱死活動鉗身這樣會使以前的夾緊沒效。會使以前的定位無效。
2 B種設計方案，雖說設計與加工比a種設計方案稍要復雜，同時可以實現快進與快退，但是解決了a種設計方案在加工時的主要缺點。因為在受到沖擊力的方向只要朝向固定鉗身這邊，所以不管受多大的力，都不會使工件產生松動。
比較這兩種設計方案，兩種方案都能實現快速夾與快速松開，A種設計方案只能用于加工時沒有沖擊的場合，但是鉗工用的臺虎鉗，不可能在加工時不會不遇到沖擊力的，反而是經常會遇到這種情況，所以A種設計方案不可取。B種設計方案呢，則可以受到沖擊力，只要保證受力方向朝固定鉗口方向就沒有問題了，在鉗工加工是要保證受力方向是沒有問題的。
由此可見B要比A優(yōu)，所以我選擇設計方案B。
3 液壓臺虎鉗各部分的設計
3.1 液壓缸的選擇
將傳統的螺紋傳動改成液壓，因此液壓缸的設計，將是整個臺虎鉗里面最主要的動力元件，也是能否能降低成本的關鍵。所以選擇液壓缸根據如下幾點：
1． 推力為250N的力，再加上柱塞式液壓缸市場上沒要一定的標準，所以選用柱塞直徑為18mm的柱塞式液壓缸。（見圖）在臺虎鉗工作時，鉗中的開度與液壓缸的伸長長度與無關，而加緊時所以液壓缸的伸長長度與臺虎鉗的開度無關，因而要求結構緊湊。所以選擇一個開度小的液壓缸。
2． 因為液壓元件是標準件，所以盡量選擇標準件。
3． 為了使液壓系統的泄露較小，所以要求系統壓力為低壓（保證系統壓力P<25MPa），所以選擇活塞橫截面積大一點的。
根據選擇的系統壓力和夾緊力
A=F/P
A=250/25=1
A：柱塞有效工作面積
F：柱塞推力
P：液體工作壓力
平方毫米，這么小的橫截面積在市場上沒有，更何況要柱塞柱去
圖1.4柱塞式液壓缸
3.2 液壓泵的選擇
為了保證操作都輕松，所以要求液壓泵的橫截面積小于液壓缸的橫截面積。為了減低成本，再就是便于設計，所以選擇柱塞直徑為8mm的柱塞式液壓缸。見圖
圖1.5柱塞式液壓泵
所以止時液壓系統的壓力為
Ｐ＝Ｆ／Ａ
A=Πxdxd/4
P=250/(3.14x18x18/4)
=1MPa
A：柱塞有效工作面積
d：柱塞直
但根據彈簧的張力等于 F=ＫＸ
?。疲簭椈傻膹埩?
?。兀簭椈傻母淖冮L度
所以當液壓缸推動活動鉗口移動時，越推會力越大，所以要求P比計算出來的要大些，所以取1.5MPa。所以系統壓力為1.5MPa。這時做用在柱塞式液壓泵上的力應為
F=PxA
F=1.5xΠx10x10/4=117.75N,
還經杠桿原理，所以操作者不需用到一百牛的力，操作起來就不會感到很吃力，所以選取的液壓元件合理。
3.3 臺虎鉗身的設計
鉗工用液壓臺虎鉗的設計要求是整體高度不超過250mm，為了使結構緊湊，所以對現用的臺虎鉗鉗身必須進行修改方能適用。鉗身的設計中遇到的強度等方面的考慮可以參照已有臺虎進行設計，故可以免除強度計算。
3.3.1 活動鉗身的設計
為了便于加工，將傳統的整體活動鉗身改為由幾部分組成，活動鉗身主要由活動鉗口、鉗身桿、液壓缸、液壓泵組成。其結構如圖所示：
圖1.6活動鉗口示意圖
為了設計和制造簡單，降低成本。其液壓系統沒有油箱，這樣就要求工作者定期加油，活動鉗口這樣設計的作用主要是便于快速夾緊與松開，只要固定鉗身能快速抱緊與松開鉗身桿，其余的事就全交給活動鉗口了，為了滿足這些要求將活動鉗口用彈簧來推動來實現夾緊，其工作原理是：
一、工作者能過調整螺母7來調彈簧的張力，因為這個彈簧的張力為夾緊工件的夾緊力，調好夾緊此類工件的夾緊力。
二、工作者用手壓壓桿3，給液壓柱塞注入液壓油，推動活動鉗口，并且將手柄卡入液壓手柄固定塊內。
三、工作者將工件放入鉗口，用手推動活動鉗身，給工作一個預緊的夾緊力。
四、將3從固定塊內拿出來，釋放柱塞里的液壓油，此時液壓系統的壓力為零。同時彈簧釋放勢能，通過彈簧的張力來實現真正的夾緊。
3.3.2 固定鉗身的設計
在介紹活動鉗身時，講到了固定鉗身必須能在很短的時間內，死死的抱死活動鉗身不讓它移動。另外它還參與夾緊工作，這與現用的臺虎鉗是相同的，所以可以參照現有臺虎鉗的固定鉗身來進行設計，與現有臺虎鉗的固定鉗身相比，只需增加一個能實現在很短的時間內抱死活動鉗身的裝置就行了，其它方面改動不大。故可免掉一些強度計算。
固定鉗身主要由：底座、固定鉗口、帶型剎車機構、凸輪機構組成。其結構如圖所示：
圖1.7固定鉗身示意圖
此種設計通過剎車手柄3往下壓時，帶動鋼帶剎車塊，通過摩擦力來抱死活動鉗身固定光桿。成而實現快速夾緊與快速松開。不過要使摩擦力來抱死活動鉗身，就要求鋼帶拉得較緊。
F=Nf
F：摩擦力
N：正壓力
f：摩擦系數
因為只有摩擦系數比較
3.3.3 臺鉗與工作臺的聯接設計
為了設計簡單、便于制造、降低成本，所以臺虎鉗與工作臺的聯接部分不做任何改動，完全按照原樣照搬。
4臺鉗的使用說明書
本臺鉗是改進現有螺紋臺虎鉗，將螺紋傳動改成液壓傳動，且液壓系統的動力源為手動?？梢詫崿F快速夾緊和松開，且保證工作要求的新型臺虎鉗。
與原有臺虎鉗相比，鉗工用液壓臺虎鉗的操作比以前復雜，但是很容易掌握。其操作步驟如下：
一、根據所加工工件的大小和材料以及加工時的受力大小和力的類型，確定要夾緊此類工件的夾緊力，并調好夾緊力（通過調整螺母來調彈）
二、調整好夾緊力以后，就壓下液壓泵給柱塞缸注入液油，
三、將工件放入鉗口，用手推動活動鉗口，夾緊工件，給工件一個初始夾緊力，然后壓下剎車手柄。
四、放開液壓手柄，讓液壓系統壓力為零。即可達到快速夾緊。
夾緊之后是鉗工工作者進行加工了。
五、只要將剎車手柄往上提就可以拖動活動鉗口，成而快速松開。
注意事項：
因為止液壓臺虎鉗沒有油箱，雖說系統壓力比較低，但還是會存在泄漏，所以要求操作都對臺鉗定時加液壓油，其加油時間要根據加工時的夾緊壓力來確定；另外就是在工作時要注意力的方向，只能是力朝固定鉗身這邊，如果方向搞反了的話，就會有可能是臺虎鉗的夾緊失效。
總 結
此次的畢業(yè)設計把我在大學四年期間所學到的專業(yè)基礎知道與生產實踐相結全的一次大膽的嘗試，也是對自己大學幾年來所學學的專業(yè)知道基礎知識，而且在本次的設計中學到了許多新的知識，由于自己的經驗不足，所以設計出來的臺虎鉗不一定比現有的臺虎鉗先進和實用，但對我來說是一個新的嘗試。我在這二個多月的設計中，有以下幾點心得體會。
一、初步使我懂得了，搞設計是怎么一回事，應從哪里入手，要找一些什么樣的資料和參考書籍，還有就是多在社會中找找現用的，與止差不多的產品來研究它的工作方式，這樣設計有什么好處和不足之處，應如何改正。進行大量的數據采集以后，進行分析，從生產加工的廠家的使用要求和現在社會的實用情況出發(fā)，選擇最優(yōu)的，最經濟的設計方案。
二、通過此次設計，使我具備了一定的獨立設計的能力，能夠使自己所學的專業(yè)知識，應用在實踐中。此次設計，綜合了指導老師和同學們的意見，實現了快進與快退，能夠在一秒了夾緊。這對鉗工用臺虎鉗來說是一個大膽的改進和創(chuàng)新?？赡芪疫@次設計出來的不適用，但對我來說也是一個較大的進步，使我懂得了如何去思考和發(fā)現現有產品的不足。
三、通過設計鍛煉了自己縱使思考問題的能力，并且培養(yǎng)了自己對設計的創(chuàng)新能力，同時也發(fā)現自己的不足之處，如對某些設計結構，和工作時有可能遇到的情況考慮不全面，等。
四、在設計過程中對于各門專業(yè)基礎課的縱使應用不是很熟練，對于在設計中所遇到的問題不能全面獨立自主的解決，這在實際生產加工是不能勝任的，等缺點。所以在以后的生活中必需加強專業(yè)知識和社會實踐，使自己進一步搞高。
參考文獻
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致 謝
本論文在選題、設計和撰寫的過程中，得到了指導老師黃力多老師的親切關懷和精心指導。在本次畢業(yè)設計過程中，存在著許多問題，都在老師和同學的幫助下解決了，使我學到了許多實際技能知識，使我所學的理論知識得到了全面的鞏固和提升。
在畢業(yè)務設計過程中，有許多的同窗好友給我支持和幫助，給我不同的參考意見和設計思想，使我的畢業(yè)設計考慮更加周全，考慮了一些自己不曾想到了問題，增強了我的思維。咸謝給與我?guī)椭耐瑢W。雖然設計過程只有短短兩個月，但指導老師嚴謹的治學態(tài)度以及對學生認真負責的教學態(tài)度讓我受益匪淺。導師對我的教誨和啟發(fā)使我終生難忘，在此謹向黃教師表示最誠摯最衷心的感謝！
最后，感謝在百忙之中參與評閱論文和參加答辯的評委們！
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