台虎钳设计-本科毕设论文.doc

本科毕业论文（设计）题 目 台虎钳设计说明书 毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解红河学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 台虎钳设计说明书摘 要：机械是人类生产劳动的重要工具。几十年来，在数控机床向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，相应的夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。夹具是机械加工不可缺少的部件之一。常用的几种夹具主要有：可调夹具；组合夹具；数控机床夹具等。而虎钳是最常用最经济最普及的一种夹具，其结构简单装夹迅速，定位准确，加工时省时省力，提高了加工效率和加工精度。提高了产品质量。机械加工中，台虎钳是较为常见的装夹工具，它分机用和手用两种，都是利用两钳口作定位基准，靠丝杠，螺母传送机械力的原理进行工作的。台虎钳结构简单装夹迅速，加工时省时省力，提高了加工效率和加工精度。提高了产品质量。但是台虎钳也有其不足之处。如不能较好的装夹外形较为复杂的工件。主要原因是台虎钳钳口是平直的，不适于装夹圆柱形工件，机加工时工件易位移，有时工件还会飞出机床台面。为此，特对台虎钳的钳口进行结构的改进设计。以满足更多使用功能的要求，使其更加的实用化。关键词：夹具；台虎钳；自动加工； Bench vice design specificationAuthors Name: Tutor: ABSTRACT：Machinery is the important tool of human productive labor.For decades, in the numerical control machine tool to high speed, efficient, precision, composite, intelligent, environmental protection direction drive, the corresponding fixture technology is headed in high precision, high efficiency, module, combination, general motors, and economic development. Fixture is indispensable mechanical processing one of the components. Commonly used several fixture mainly has: adjustable clamp; Modular fixture; Numerical control machine tool fixture, etc. And the economy is the most commonly used jaw the most popular a kind of fixture, its simple structure clamp rapid, accurate positioning and processing the save Labor when, improve the machining efficiency and machining accuracy. Improve the product quality.Mechanical processing, Taiwan is relatively common jaw clamped tool, it extension and hand in with two, all is the use two clamp mouth the locating datum, depends on the ball screw, nut mechanical transmission principle of work force. A simple structure jaw clamped rapidly, processing the save Labor when, improve the machining efficiency and machining accuracy. Improve the product quality. But a jaw also has its disadvantages. If not better clamp appearance is more complicated workpiece. The main reason is a jaw mouth is a flat clamps, is not suitable for the clamping cylindrical work pieces, machining the easy when the displacement, sometimes workpiece will also fly out of the machine tool mesa. Therefore, to Taiwan, the jaw structure improvement of mouth clamp design. In order to meet the requirements of the more use function, make it more practical.KEYWORDS：fixture；bench vice；automatic processing；目 录前言11 绪论2 1.1台虎钳用途2 1.2 台虎钳结构2 1.3 台虎钳工作原理2 1.4 台虎钳使用要求32 虎钳各个零件的设计3 2.1活动钳身的设计3 2.2 固定钳身的设计3 2.3 螺杆的设计32.3.1 零件的用途42.3.2 零件的工艺分析42.3.3 审核螺杆的工艺性42.3.4 确定毛坯种类和制造方法42.3.4.1 确定毛坯种类42.3.4.2 毛胚的制造方法52.3.4.3 确定毛坯的尺寸公差和加工余量52.3.5 制定工艺路线52.3.5.1 定位基准的确定52.3.5.2 表面加工方法的确定52.3.5.3 工序的集中与分散62.3.6 工序顺序的安排62.3.7 确定加工工艺路线62.3.8 确定各工序加工余量、计算工序尺寸及余量72.3.9 选择设备、及工艺装备（刀具、量具）72.3.10 确定各工序切削用量82.3.10.1 切削用量82.3.11 螺杆的强度校核计算8 2.4 方块螺母的结构设计9 2.5 钳口板的结构设计92.5.1 探索台式虎钳现状分析92.5.2 虎钳发展方向9 2.5.3 基本设计方案92.5.4 现用虎钳钳口实物92.5.5 改进后的实物图10 2.5.6 现用虎钳缺点和改装完成后的优点10 2.6 固定钳口板所用螺钉的结构设计11 2.7 固定活动钳身所用螺钉的结构设计11 2.8 螺母M10的选择设计11 2.9 销的选择设计11 2.10 垫片的选择设计113 台虎钳结构的装配114 致谢115 参考文献12前 言夹具作为制造企业中重要的基础工艺装备，广泛应用于加工、检测和装配等制造过程中。作为生产准备的重要组成部分，机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具 。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求 ，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置 、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。夹具设计的效率直接影响到制造的生产准备时间和产品成本。一般来说，夹具设计过程不仅需要大量的有关零件设计、工艺和加工的数据，同时还需要设计人员具有很丰富的领域知识和设计经验。1 绪论1.1 台虎钳用途台虎钳，又称虎钳，台虎钳。台虎钳是用来加持工件的通用夹具。装置在工作台上，用以夹稳加工工件，为钳工车间必备工具。转盘式的钳体可旋转，使工件旋转到合适的工作位置。台虎钳为钳工必备工具，也是钳工的名称来源原因，因为钳工的大部分工作都是 在台钳上完成的，比如锯，锉，錾，以及零件的装配和拆卸。安装在钳工台上，以钳口的宽度为标定规格。常见规格从75mm到300mm。 台虎钳的用途：装置在工作台上，用以夹稳加工工件，为钳工车间必备工具。特点:1、耐用铸铁钳身，提供高强度夹持力。 2、旋转底座，功能多样。 3、旋转螺纹固定，保证使用顺滑。 4、底部螺栓直接固定，夹持稳定。 5、镀鉻涂层。有效防蚀。1.2 台虎钳结构它的结构是由钳体、底座、导螺母、丝杠、钳口体等组成。活动钳身通过导轨与 固定钳身的导轨作滑动配合。丝杠装在活动钳身上，可以旋转，但不能轴向移动，并与安装在固定钳身内的丝杠螺母配合。当摇动手柄使丝杠旋转，就可以带动活动钳身相对于固定钳身作轴向移动，起夹紧或放松的作用。弹簧借助挡圈和开口销固定在丝杠上，其作用是当放松丝杠时，可使活动钳身及时地退出。在固定钳身和活动钳身上，各装有钢制钳口，并用螺钉固定。钳口的工作面上制有交叉的网纹，使工件夹紧后不易产生滑动。钳口经过热处理淬硬，具有较好的耐磨性。固定钳身装在转座上，并能绕转座轴心线转动，当转到要求的方向时，扳动夹紧手柄使夹紧螺钉旋紧，便可在夹紧盘的作用下把固定钳身固紧。转座上有三个螺栓孔，用以与钳台固定。1.3 台虎钳工作原理 夹紧与放松转动丝杆时，由于挡圈、圆锥销和丝杆上轴肩的限制，使丝杆在固定钳身的孔内不能做轴向移动，只能原地转动，从而带动螺母做轴向移动，而螺母是用螺钉和沉头螺钉挡圈固定在活动钳身上的（活动钳口也是用沉头螺钉固定在活动钳身上的），所以当旋转丝杆时，活动钳身便可带动活动钳口移动（合拢或张开）,从而夹紧或放松工件。固定钳口用圆柱头内六角螺钉固定在固定钳身上。钳身回转滑板用圆柱头内六角螺钉固定在活动钳身上。以T型槽用螺栓、垫圈和六角螺母将固定钳身固定在底座上。松开六角螺母时，钳身可绕心轴做回转运动，以满足工件加工时不同位置的需要。1.4台虎钳的使用要求1、固定钳身的钳口工作面应该处于钳台边缘，安装台虎钳时，必须使固定钳身的钳口工作面处于钳台边缘以外，以保证夹持长条形工件时，工件的下端不受钳台边缘的阻碍。2、固定稳定必须把台虎钳牢固的固定在前台上，工作时，两个夹紧螺钉必须扳紧，保证钳身没有松动现象，以免损坏台钳和影响加工质量。3、只允许用手扳紧手柄夹紧工件时，用手的力量扳紧手柄，不得用手捶敲击手柄或套上长管子扳手柄，以免丝杆、螺母或钳身因受力过大而损坏。4、施力应朝向固定钳身方向强力作业时候，应该尽量用力量朝向固定钳身，否则丝杆和螺母会因受到过大的力而损坏。5、不允许在活动钳身的光滑面上作业，不要在活动钳身的光滑平面上进行敲击作业，以免降低活动钳身与固定钳身的配合性能。6、应保持清洁丝杆、螺母和其他活动表面应经常加润滑和防锈，并注意保持清洁。2 虎钳各个零件的设计2.1 活动钳身的设计选取材料为T200。活动钳身的零件图（图1）2.2 固定钳身的设计选取材料为T200。固定钳座的零件图（图2）2.3 螺杆的设计选取材料为45。螺杆的零件图（图3）2.3.1 零件的用途 作用：螺杆通过锥销孔连接齿轮，起到支撑传递动力等系列作用，在工作中，由于受到弯应力和冲击载荷，因此该零件应具有足够的刚度、强度及韧性，以适应其工作环境的变化技术要求：属于普通零件 普通精度。2.3.2 零件的工艺分析 零件的工艺分析就是通过对零件图纸的分析研究，判断该零件的结构和技术要求是否合理，是否符合工艺性要求。 零件的结构工艺性分析 该零件比较简单，材料为45#钢，没有较复杂的结构和较高的加工要求，主要的加工有各个外圆表面、端面的车削，磨削等，各个待加工表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。各主要加工面、精度、偏差如下表1-1：表1-1螺杆零件技术要求表 加工表面尺寸与偏差公差精度等级表面粗糙度左端面205右端面205左端圆柱面10-0.016 -0.034IT8Ra3.2螺纹表面180 -0.033 IT8Ra3.2右端第二圆柱面18-0.016 -0.034IT8Ra3.2退刀槽12Ra6.3锥销孔3Ra6.3铣平面142.3.3 审核螺杆的工艺性 该零件除主要工作表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工。通过车削的粗加工半精加工等就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对不高，可以在正常的生产条件下，由此可见.该零件的工艺性较好.2.3.4 确定毛坯种类和制造方法2.3.4.1 确定毛坯种类 零件材料45#钢，因为此零件的最大直径尺寸为22mm，与其它直径相差不多，可采用棒料为毛坯。2.3.4.2毛胚的制造方法 由于本零件属于中批生产而且零件的轮廓尺寸不大，根据常用毛胚的制造方法与工艺特点，选择模锻制造方法。从提高生产率，保证加工精度来考虑也是应该的。2.3.4.3 确定毛坯的尺寸公差和加工余量1）公差等级 由动轴的功用和技术要求可以确定该零件的公差等级为普通等级。2）尺寸及公差该零件的最大直径尺寸为22mm，选毛坯直径尺寸为26mm，公差为0.30mm，又因两端面只需粗车即可，出车外圆余量得余量为5mm，所以长度可定为210mm。2.3.5 制定工艺路线2.3.5.1定位基准的确定 定位基准有粗基准和精基准之分.通常先确定精基准然后再确定粗基准1）精基准的选择: 应满足基准重合，基准统一，自为基准，互为基准等原则。所选的精基准应能保证定位准确，夹紧可靠，夹具简单，操作方便等.本零件是轴类的零件，轴是其设计基准，为避免由于基准不重合而产上的误差，应选轴中心线为定位基准。在加工中，选择22外圆为夹紧定位基准。2）粗基准的选择 为了保证加工表面与不加工表面之间的位置精度.则应以不加工表面作为定位基准.若工件上有多个不加下表面，应选其中与加工表面位置精度要求高的表面为粗基准。为保证工件某重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。应尽可能选择光滑平整，无飞边，浇口，或其他缺陷的表面为粗基准，以便定位准确，夹紧可靠 。粗基准一般只在头道工序下使用一次，应该尽量避免重复使用。在该主动轴的加工中，首先选用左端面为粗基准，对右端面进行粗加工。保总长206mm留出后面半精加工余量。2.3.5.2 表面加工方法的确定本零件的毛还为棒料待加工面有端面、退刀槽、铣平面、锥销孔等。材料为45号钢。公差等级及粗糙度要求参考零件图。其加工方法的选择如下： 1）右端面18圆柱面 为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra6.3，需进行粗车。2）右端铣平面 为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra6.3，需进行粗铣。3）右端22圆柱面 为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra6.3，需进行粗车。4）右端18-0.016 -0.034 圆柱面 公差等级为IT8，表面粗糙度Ra3.2，需进行粗车半精车。5）退刀槽 为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra6.3，需进行粗车。6）螺纹表面180 -0.033 公差等级IT8，表面粗糙度Ra3.2，可用车刀粗车半精车。7）左端圆柱面10-0.016 -0.034 公差等级IT8，表面粗糙度Ra3.2，可用车刀粗车半精车。8）锥销孔3 为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra6.3，采用复合钻头钻孔。 2.3.5.3工序的集中与分散 选用工序集中原则安排连接轴的加工工序，该主动轴的生产类型为中批生产，可以采用万能型机床配以专用工具、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。2.3.6工序顺序的安排(1)遵循“先基准后其它”原则，首先加工基准首先加工螺杆的右端面，保其总长，后车外圆、铣平面。(2)遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。(3)遵循“先主后次”原则，先加工主要表面各外圆表面,再加工螺纹表面和钻孔.2.3.7 确定加工工艺路线 在综合考虑上述工序顺序安排的基础上，下表列出了该主动轴的工艺路线，如下表1-2：表1-2主动轴工艺路线及设备的选用工序号工序名称工序内容设 备工艺装备 1热轧圆棒料按26210下料切割机V形块2铣两端同时铣端面钻中心孔，保206卧式铣床专用夹具3粗车夹左端圆柱面26，车右端22等圆柱面和30倒角。车床三爪卡盘，分度头4铣铣14平面去毛刺到要求铣床三爪卡盘，分度头5粗车掉头，一夹一顶车18等其他圆柱面，车退刀槽14车床三爪卡盘，分度头6半精车车18圆柱面、螺纹12、倒角车床三爪卡盘，分度头7钻钻4锥销孔钻床专用夹具8检测入库 2.3.8确定各工序加工余量、计算工序尺寸及余量各工序加工余量、计算工序尺寸及余量如下表：表1-3主动轴工序加工余量及工序尺寸工序名称工序余量工序尺寸工序公差尺寸与偏差铣2207205粗车4260.130220 -0.013铣114140.271414半精车2180.043180 -0.043钻0.140.124+0.12 02.3.9选择设备、及工艺装备（刀具、量具）1.机床设备：车床 CA6140 铣床 X51 钻床 在Z040 切割机。2.刀具：车刀、铣刀、钻头和切断刀具。3.量具：结合此轴的结构特点选出所需两种量具：游标卡尺、千分尺。2.3.10 确定各工序切削用量 切削用量一般包括背吃刀量、进给量及切削速度三项。确定方法是先确定背吃刀量、进给量，在确定切削速度。2.3.10.1切削用量工序）铣两端面：机床为专用机床，还要有专用夹具（1)背吃刀量：查表得背吃刀量为1mm； （2)进给量：查表得f=50mm/min；(3)计算速度v=dn /1000=3.14*26*725/1000=59.2mm/min。工序）粗车：车床为CA6140(1) 背吃刀量：查表得背吃刀量为7mm；(2)进给量：查表得f=0.75mm/s；(3)计算速度v=dn/1000=3.14*26*900/1000=73.5mm/min。工序）车螺纹：卧式车床 CM6125专用夹具 (1)进给量确定 查表得f=0.04mm/r(2)车削速度的计算 v=nf=0.041000=40mm/min工序)半精车 车床为CA6140 （1）背吃刀量确定：查表得背吃刀量为1mm （2）进给量：查表得f=0.75mm/s （3）计算速度：v=dn/1000=3.1422900/1000=62.2mm/min2.3.11螺杆的强度校核计算进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。本设计中，螺杆主要是扭矩，则应该按扭转强度条件计算。这种方法是只按轴所受的扭矩来计算轴的强度，轴的扭转强度条件为： 式中：扭转切应力，Mpa；T轴所受的扭矩，N.mm； 轴的抗扭截面系数， n轴的转数，p轴传递的功率，d计算截面处轴的直径，mm；许用扭转切应力，Mpa。根据国家标准，选取许用扭转切应力为25-45Mpa. T=15 kN.m。截面处轴的直径为18mm。代入数据可算得实际扭转切应力为12.86 Mpa，与理论相比可知符合设计使用性能的要求。所以，和螺母配合处轴的尺寸选择合理。2.4 方块螺母的结构设计选取材料为Q235。方块螺母的零件图（图4）2.5 钳口板的结构设计选取材料为45，钳口板的零件图（图5）2.5.1探索台式虎钳现状分析现在钳工用的虎钳钳口一般为平面结构或交错形花纹，用于工件的防滑，起增大摩擦的作用，但对于解决夹紧球体、圆柱体、多棱住仍是没有合理的结构。2.5.2 虎钳发展方向 现在虎钳发展方向一般为通过不同方式增大及压力，并且使钳工更加省力。 2.5.3基本设计方案 项目旨在研究一种能更好地夹紧球体、圆柱体、多棱柱等非纯平面立体的多功能台式虎钳。2.5.4现用虎钳钳口实物钳口实物图为： 花纹图：CAD图：2.5.5 改进后的实物图 I.保留常用护板样式 II.两个弧形模块，用于夹紧球体或立式圆柱体或多棱柱III.两个弧形模块，用于夹紧球体或横向圆柱体或多棱柱27mm 15mm 32mm2.5.6现用虎钳缺点和改装完成后的优点 I 部分保留原样，即这部分护板仍做成交错型花纹，这一部分用于夹紧平面立体，保持虎钳最重要的功能。 II、III部分把原本来的交错形花纹变为两个弧形模块，这样可以适应不同直径的圆柱体球体和多棱柱。现用虎钳在夹紧圆柱体时一般夹住圆柱体的两条母线，这样容易在对工件进行锯断、锉平时发生旋转、滑移甚至蹦出伤及钳工身体，由此可见交错形花纹对于圆柱体球体的无能为力。设计完成后是原来两线接触变为四线接触，这样的结构增大了摩擦力是圆柱体根本不会发生旋转、滑移更不会蹦出伤人。2.6 固定钳口板所用螺钉的结构设计根据设计需求和台虎钳的使用性能要求，本设计中选取标准件螺钉GB681985M10X20，选取材料为Q235。2.7 固定活动钳身所用螺钉的结构设计固定活动钳身用螺钉的零件图（图6）2.8 螺母M10的选择设计根据设计需求和台虎钳的使用性能要求，本设计中选取标准件螺母GB411986M10，选取材料为Q235。2.9 销的选择设计根据设计需求和台虎钳的使用性能要求，本设计中选取标准件y圆锥销GB/T 913x16，选取材料为Q235。2.10 垫片的选择设计为了使螺杆在固定钳身里能够较好的定位，特配备两个垫圈，一个用于和M10螺母的配合使用，另一个用在螺杆的把手方位与固定钳身的配合使用。和M10螺母配合使用的弹簧垫圈选用标准件，按GB 9387，相关尺寸为：d=10.2，s=b=2.6，0m=1.3 材料为Q235。螺杆的把手方位与固定钳身的配合使用的垫圈选用标准件，按GB 9387，相关尺寸为：d=18.3，s=b=4.5 ，0m=2.25 材料选取为Q235。3 台虎钳结构的装配4 致谢经过长时间的忙碌，毕业设计已经接近尾声，在这段时间里为了制作毕业设计，我翻阅了大量有关数控方面和机械专业的书籍，通过对这些书籍了阅读，不但完成了做的毕业设计，还使自己的专业知识和独立思考问题的能力有了很大的提高，对自己今后的工作有了许多的帮助。在做毕业设计期间，经常会出现一些自己从没遇到过的问题，使毕业设计的制作走到了死胡同。如果没有指导老师的督促和指导，以及同学们的帮助，凭我一个人的力量，想要完成这次毕业设计是很难的。在这里首先要感谢我的指导老师李永红。在这期间，李老师每日都很忙碌但在我做毕业设计的的时候，每当遇上困难他都仔细给我讲解还从其他地方查阅资料，设计方案的确定和修改、中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。老师高尚的品德，渊博的学识，严谨的学风和高度的责任心深深地影响着学生。老师的教诲是学生宝贵的精神财富，并将使学生受益终生。他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此，谨向尊敬的老师表示真诚的感谢和崇高的敬意！其次还要感谢上大学以来所有的老师，为我们打下机械专业知识的基础，在本次设计中，很多次，我都有放弃的想法，要不是他们的鼓励和帮助，我想此次设计的完成将变得非常困难。然后还要感谢和我一起作毕业设计的各位同学，感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励，此次毕业设计才会顺利完成。最后，还要深深地感谢默默支持我完成学业的父母及亲友，感谢他们为我所做出的无私奉献和巨大支持！谨向所有在本文的完成中给予我关怀和支持的老师、同学和朋友致以诚挚的谢意！5 参考文献1陈立德 机械设计基础 高等教育出版社2刘力 机械制图 高等教育出版社3黄云清 公差配合与测量技术 机械工业出版社4陈立德 机械设计基础课程设计指导书 高等教育出版社5李奉香 工程制图测绘及技能实训指导 哈尔滨工程大学出版社12