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存檔編碼：無(wú)無(wú)錫錫太太湖湖學(xué)學(xué)院院 2013 屆屆畢畢業(yè)業(yè)作作業(yè)業(yè)周周次次進(jìn)進(jìn)度度計(jì)計(jì)劃劃、檢檢查查落落實(shí)實(shí)表表 系別：信機(jī)系 班級(jí)：機(jī)械91 學(xué)生姓名：戴維杰 課題（設(shè)計(jì)）名稱(chēng)：臺(tái)式虎鉗的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 開(kāi)始日期：2012.11.12周次起止日期工作計(jì)劃、進(jìn)度每周主要完成內(nèi)容存在問(wèn)題、改進(jìn)方法指導(dǎo)教師意見(jiàn)并簽字備 注1-32012年11月12日-2012年12月2日教師下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)生初步閱讀資料，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告。按照任務(wù)書(shū)要求查閱論文相關(guān)參考資料，填寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告書(shū)對(duì)臺(tái)式虎鉗不是很了解，通過(guò)老師的講解，能夠知道機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理4-102012年12月3日-1月20日指導(dǎo)專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)完成夾具設(shè)計(jì)及CAD的課程設(shè)計(jì)對(duì)CAD的三維操作不是很熟練，經(jīng)過(guò)老師的指導(dǎo)，最后順利完成11-122013年1月21日-3月1日指導(dǎo)畢業(yè)實(shí)習(xí)指導(dǎo)畢業(yè)實(shí)習(xí)在實(shí)習(xí)過(guò)程中遇到很多困難，最后在師傅的指導(dǎo)下順利完成132013年3月4日-3月8日根據(jù)虎鉗的參數(shù)，對(duì)虎鉗結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算查閱資料，完成臺(tái)式虎鉗一些參數(shù)的設(shè)計(jì)一些專(zhuān)用知識(shí)有些生疏，通過(guò)翻閱以前的課本和老師的指導(dǎo)，得以順利完成計(jì)算內(nèi)容142013年3月11日-3月15日根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)，完成零件的三維造型熟悉UG建模的主要功能，完成零件的建模對(duì)UG軟件不是特別熟悉，向同學(xué)和老師請(qǐng)教，最后完成零件的三維建模152013年3月18日-3月22日完成臺(tái)式虎鉗的裝配熟悉UG軟件裝配的界面，完成了臺(tái)式虎鉗的整體裝配在裝配過(guò)程中，由于對(duì)約束功能用的不熟練，浪費(fèi)了很多時(shí)間。查相關(guān)的視頻教學(xué)，完成任務(wù)162013年3月25日-3月29日完成臺(tái)式虎鉗的二維圖紙用UG軟件導(dǎo)出二維圖紙，完成圖紙的標(biāo)注裝配間隙的標(biāo)注有些遺忘，查閱以前的資料，完成零件的二維圖標(biāo)注172013年4月1日-4月5日完成裝配圖的設(shè)計(jì)從UG中導(dǎo)出完整的裝配圖，完成明細(xì)欄裝配圖中零件比較多，完成的時(shí)候比較困難182013年4月8日-4月12日對(duì)臺(tái)式虎鉗進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析完成了臺(tái)式虎鉗的運(yùn)動(dòng)仿真分析對(duì)于運(yùn)動(dòng)仿真這塊，第一次接觸。查閱相關(guān)的教學(xué)視頻，完成了臺(tái)式虎鉗的運(yùn)動(dòng)仿真分析192013年4月15日-4月19日完成相關(guān)資料的撰寫(xiě)完成中英文翻譯英語(yǔ)水平有限，英語(yǔ)翻譯有點(diǎn)困難。通過(guò)老師的指導(dǎo)，得以解決202013年4月22日-4月28日完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)完成一分完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)在設(shè)置格式的時(shí)候，對(duì)于Word的一些操作不熟練，浪費(fèi)了很多時(shí)間。向同學(xué)請(qǐng)教，完成了格式的設(shè)置212013年5月2日-5月3日詳細(xì)檢查論文格式及圖紙規(guī)范對(duì)所有的資料，進(jìn)行自我檢查論文格式錯(cuò)，熟讀了學(xué)校的模板格式，得以解決問(wèn)題222013年5月6日-5月10日遞交初稿完成初稿資料順序有點(diǎn)混亂，按照要求裝訂232013年5月13日-5月17日按照批注要求，修改初稿按照老師的批注，修改論文論文內(nèi)容不完善，通過(guò)老師的指導(dǎo)得以解決242013年5月20日-5月25日遞交畢業(yè)設(shè)計(jì)資料，準(zhǔn)備答辯材料遞交論文資料，并梳理全部的思路，準(zhǔn)備好答辯的材料論文中的相關(guān)知識(shí)比較多，需要進(jìn)行梳理 說(shuō)明：1、“工作計(jì)劃、進(jìn)度”、“指導(dǎo)教師意見(jiàn)并簽字”由指導(dǎo)教師填寫(xiě)，“每周主要完成內(nèi)容”，“存在問(wèn)題、改進(jìn)方法”由學(xué)生填寫(xiě)。2、本表由各系妥善歸檔，保存?zhèn)洳?。周次起止日期工作?jì)劃、進(jìn)度每周主要完成內(nèi)容存在問(wèn)題、改進(jìn)方法指導(dǎo)教師意見(jiàn)并簽字備 注編號(hào)
無(wú)錫太湖學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)
題目： 臺(tái)式虎鉗的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真
信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè)
學(xué) 號(hào)： 0923049
學(xué)生姓名： 戴維杰
指導(dǎo)教師： 彭勇（職稱(chēng)：副教授 ）
（職稱(chēng)： ）
2013年5月25日
25
無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
誠(chéng) 信 承 諾 書(shū)
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 臺(tái)式虎鉗的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。
班 級(jí)： 機(jī)械91
學(xué) 號(hào)： 0923049
作者姓名：
2013 年 5 月 25 日
無(wú)錫太湖學(xué)院
信 機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書(shū)
一、題目及專(zhuān)題：
1、題目 臺(tái)式虎鉗的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真
2、專(zhuān)題
二、課題來(lái)源及選題依據(jù)
課題來(lái)源于工程生產(chǎn)實(shí)際。在現(xiàn)代生產(chǎn)制造中，臺(tái)式虎鉗是一種不可或缺的工藝設(shè)備，它直接影響著零件的加工精度、生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，所以臺(tái)式虎鉗的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)很重要的技術(shù)工作，它是各機(jī)械制造企業(yè)新產(chǎn)品投產(chǎn)、老產(chǎn)品改進(jìn)和工藝更新中的一項(xiàng)重要生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作，也是每一個(gè)從事機(jī)械加工工藝的技術(shù)人員必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí)，在機(jī)械制造以及生產(chǎn)技術(shù)中占有及其重要的地位。
目前，快速進(jìn)退臺(tái)虎鉗以其良好的工作效率和可靠性，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各行業(yè)的鉗工臺(tái)和機(jī)床上，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年以快速進(jìn)退臺(tái)虎鉗為代表的人性化臺(tái)虎鉗工具將有可能全面取代現(xiàn)有的傳統(tǒng)臺(tái)虎鉗工具。
三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：
① 根據(jù)提供的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料理解設(shè)計(jì)要求，查閱相關(guān)中外資料。
② 確定臺(tái)式虎鉗的參數(shù)及設(shè)計(jì)方案。
③ 臺(tái)式虎鉗的總裝圖的繪制（含技術(shù)要求、明細(xì)表）。
④ 臺(tái)式虎鉗的主要零件圖繪制。
⑤ 臺(tái)式虎鉗的運(yùn)動(dòng)仿真。
⑥ 閱讀和翻譯英文文獻(xiàn)，撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。
四、接受任務(wù)學(xué)生：
機(jī)械91 班 姓名 戴維杰
五、開(kāi)始及完成日期：
自2012年11月12日 至2013年5月25日
六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）：
指導(dǎo)教師 簽名
簽名
簽名
教研室主任
〔學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)〕 簽名
系主任 簽名
2012年11月12日
摘 要
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和數(shù)字化技術(shù)的日益普及應(yīng)用，傳統(tǒng)的臺(tái)虎鉗已經(jīng)落后于時(shí)代。臺(tái)虎鉗是常見(jiàn)的夾具之一，有簡(jiǎn)練緊湊，夾緊力度強(qiáng)，易于操作使用等特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)和裝配是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。針對(duì)這一問(wèn)題設(shè)計(jì)一個(gè)臺(tái)式虎鉗來(lái)提高生產(chǎn)效率。
論文根據(jù)臺(tái)式虎鉗的特點(diǎn)，對(duì)其臺(tái)式虎鉗進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)。此臺(tái)式虎鉗主要實(shí)現(xiàn)了定位、夾緊以及工件的回放等功能。本設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)部分主要包括：固定鉗座設(shè)計(jì)；活動(dòng)鉗身設(shè)計(jì)；鉗口板設(shè)計(jì)；運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等。確定了臺(tái)式虎鉗的具體尺寸后，利用UG軟件對(duì)臺(tái)式虎鉗的零件進(jìn)行參數(shù)化建模，并對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行虛擬裝配。然后將裝配體導(dǎo)入U(xiǎn)G軟件的運(yùn)動(dòng)仿真界面，并利用軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和動(dòng)力學(xué)仿真。分析仿真結(jié)果，得出相應(yīng)結(jié)論。最后對(duì)臺(tái)式虎鉗進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高其穩(wěn)定性，可靠性，讓本設(shè)計(jì)能夠真正的投入到日常生產(chǎn)操作中，使其切實(shí)能夠?yàn)闄C(jī)械廠的生產(chǎn)線改造做出貢獻(xiàn)。
關(guān)鍵詞： 臺(tái)虎鉗；運(yùn)動(dòng)仿真；機(jī)械設(shè)計(jì)
Abstract
With the rapid development of the computer technology and with the increasing application of digital skills, the traditional methods of machine design have been out of date. With the features such as easy use, strong power, the table vice is a commonly seen fixture. But the structure and assembling have being been the difficult points of design and teaching. This paper is aimed at designing a table vice to improve the efficiency.
According to the features of table vices, this paper gives a feasible design of this kind of tools. This table vice designed in this paper has some functions such as fixing, gripping, releasing etc. The design parts include: fixed clamp seat, movable clamp body, jaw plate, motivate system and so on. This paper sets the exact size of the table vice, and then uses UG software to parametric modeling the parts, and virtually assembles them. Next, this paper stimulates all these parts on UG software to get a conclusion. Last, optimal design increases the stability and reliability of the table vice to bring it into practical production.
Key word: Table vice; motivation stimulation;machine design
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
目 錄 V
1 緒論 1
1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 1
1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 2
2.1 本課題研究任務(wù) 2
2.1.1 內(nèi)容 2
2.1.2 規(guī)格和主要參數(shù) 3
2.1.3 要求 3
2 總體方案的設(shè)計(jì) 4
2.1 本課題研究任務(wù) 4
2.1.1 內(nèi)容 4
2.1.2 規(guī)格和主要參數(shù) 4
2.1.3 要求 5
2.2 臺(tái)虎鉗結(jié)構(gòu) 5
2.3 工作原理 6
2.4 分項(xiàng)分析 6
2.4.1 形態(tài)分析 6
2.4.2 色彩分析 7
2.4.3 人機(jī)關(guān)系分析 7
2.4.4工藝分析 7
3 各組成部分的設(shè)計(jì) 9
3.1 固定鉗座的設(shè)計(jì) 9
3.2 活動(dòng)鉗身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
3.3 鉗口板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
3.4 固定鉗口板用螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
3.5 螺母的選擇設(shè)計(jì) 11
3.6 銷(xiāo)的選擇設(shè)計(jì) 11
3.7 螺桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
3.8 螺桿的強(qiáng)度校核計(jì)算 12
3.9 墊片的選擇設(shè)計(jì) 13
4 臺(tái)虎鉗的主要零件的加工工藝 14
4.1 固定鉗身加工 14
4.1.1 圖紙分析 14
4.1.2 加工工藝路線的總體設(shè)計(jì) 15
4.1.3 毛坯設(shè)置 15
4.2 鉗口板加工 16
4.2.1 圖紙分析 16
4.2.2 加工工藝路線的總體設(shè)計(jì) 17
4.2.3 毛坯設(shè)置 17
4.3 固定螺釘?shù)募庸?17
4.3.1 圖紙分析 17
4.3.2 工件的基準(zhǔn)分析 17
4.3.3 加工工藝路線的總體設(shè)計(jì) 17
4.4 活動(dòng)鉗口加工 18
4.4.1 圖紙分析 18
4.4.2 加工工藝路線的總體設(shè)計(jì) 18
4.5 絲杠加工 19
4.5.1 圖紙分析 19
4.5.2 工件的基準(zhǔn)分析 19
4.5.3 加工工藝路線的總體設(shè)計(jì) 19
5 臺(tái)虎鉗的使用說(shuō)明書(shū) 20
5.2 結(jié)構(gòu)分析及產(chǎn)品工作原理 20
5.3 零部件信息 21
5.4 總體分析 21
5.5 分項(xiàng)分析 21
5.6 使用注意事項(xiàng) 23
5.7 本章小結(jié) 23
6 臺(tái)式虎鉗的運(yùn)動(dòng)仿真及分析 24
7 結(jié)論與展望 28
7.1 結(jié)論 28
7.2 不足之處及未來(lái)展望 28
致謝 29
參考文獻(xiàn) 30
臺(tái)式虎鉗的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真
1 緒論
1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義
本課題來(lái)源于無(wú)錫迪奧機(jī)械廠生產(chǎn)線改造項(xiàng)目。
本論文的主要內(nèi)容包括：
(1)根據(jù)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)要求，提出臺(tái)式虎鉗的結(jié)構(gòu)方案，并對(duì)各個(gè)零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。
(2)對(duì)臺(tái)式虎鉗結(jié)構(gòu)利用UG軟件進(jìn)行三維建模。
(3)對(duì)臺(tái)式虎鉗結(jié)構(gòu)進(jìn)行虛擬裝配，對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行干涉檢驗(yàn)，并進(jìn)一步完善樣機(jī)。
(4)將裝配部件導(dǎo)入U(xiǎn)G軟件運(yùn)動(dòng)仿真界面，并在UG中對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析，檢驗(yàn)所選取方案及其模型的合理性，并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
臺(tái)式虎鉗設(shè)計(jì)的意義：
在現(xiàn)代生產(chǎn)制造中，臺(tái)式虎鉗是一種不可或缺的工藝設(shè)備，它直接影響著零件的加工精度、生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，所以臺(tái)式虎鉗的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作。它是各機(jī)械制造企業(yè)新產(chǎn)品投產(chǎn)、老產(chǎn)品改進(jìn)和工藝更新中的一項(xiàng)重要生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作，也是每一個(gè)從事機(jī)械加工的技術(shù)人員必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí)，在機(jī)械制造以及生產(chǎn)技術(shù)中占有極其重要的地位。
1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況
臺(tái)虎鉗為鉗工必備工具，也是鉗工的名稱(chēng)來(lái)源原因，因?yàn)殂Q工的大部分工作都是在臺(tái)鉗上完成的，比如據(jù)、銼、鏨，以及零件的裝配和拆卸 ，用途極為廣泛。
國(guó)內(nèi)外研究狀況、水平和發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)的臺(tái)虎鉗產(chǎn)品經(jīng)歷了一個(gè)從無(wú)到有，從簡(jiǎn)到繁，從單一到多樣，從機(jī)械到智能等等一個(gè)個(gè)進(jìn)化的過(guò)程。目前，簡(jiǎn)單的、傳統(tǒng)的臺(tái)虎鉗工具已經(jīng)不能滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需要。加之生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，臺(tái)虎鉗工具的種類(lèi)日趨多樣化、性能日趨智能化、設(shè)計(jì)日趨人性化。另外，近年來(lái)，由于生產(chǎn)技術(shù)快速發(fā)展與勞動(dòng)力價(jià)格升高，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家中、低檔臺(tái)虎鉗產(chǎn)品生產(chǎn)加速向第三世界轉(zhuǎn)移，本土只生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品。近年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家的臺(tái)虎鉗產(chǎn)品設(shè)計(jì)亮點(diǎn)是向智能化和人性化方向發(fā)展，以容易安裝及維修為主，可自行裝備的臺(tái)虎鉗產(chǎn)品大受市場(chǎng)歡迎[1]。
夾具工業(yè)在現(xiàn)代社會(huì)中具有“不衰亡工業(yè)”之稱(chēng)，世界夾具市場(chǎng)總體上供不應(yīng)求，市場(chǎng)需求量維持在每年600億至650億美元。目前，電子、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件，都需要通過(guò)夾具工藝來(lái)加工成型。用夾具成型的制件具有高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，這是其他加工工藝所無(wú)法達(dá)到的。
歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平，在國(guó)際上是一流的，CAD/CAE/CAM、高速切削加工等技術(shù)在歐企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。將高新技術(shù)應(yīng)用于夾具的設(shè)計(jì)與制造，已成為當(dāng)今社會(huì)快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。
中國(guó)夾具生產(chǎn)總量已位居世界第三，雖然中國(guó)夾具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比歐美等國(guó)落后很多，特別在大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命夾具技術(shù)上存在明顯差距。差別主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：1、體制不順，基礎(chǔ)薄弱；2、人才急缺，在科研開(kāi)發(fā)及技術(shù)攻關(guān)等方面投入資金太少；3、工藝工裝水平低，且配套性不好，利用率低；4、專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化程度低，協(xié)作性差；5、夾具材料及夾具相關(guān)技術(shù)落后。
電子、通訊、建材等行業(yè)對(duì)模具的需求，對(duì)我國(guó)夾具工業(yè)和技術(shù)產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用。未來(lái)我國(guó)夾具將朝著大型化、精密化、多功能化、標(biāo)準(zhǔn)化、快速成型方向發(fā)展。
目前，快速進(jìn)退臺(tái)虎鉗以其良好的工作效率和可靠性，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各行業(yè)的鉗工臺(tái)和機(jī)床上，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年以快速進(jìn)退臺(tái)虎鉗為代表的“人性化”臺(tái)虎鉗工具將有可能全面取代現(xiàn)有的傳統(tǒng)臺(tái)虎鉗工具。
1、臺(tái)式虎鉗的重要性
科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，臺(tái)式虎鉗在工業(yè)生產(chǎn)中的使用極為廣泛，如汽車(chē)、電器、儀器儀表、機(jī)械制造、航空航天、輕工業(yè)產(chǎn)品等行業(yè)，有60%~90%的零部件需用臺(tái)式虎鉗加工。如螺釘、螺母、墊圈等標(biāo)準(zhǔn)件，沒(méi)有夾具就無(wú)法大批量生產(chǎn)。新材料的推廣應(yīng)用，如工程塑料、粉末冶金、合金壓鑄、玻璃成型等工藝也需要臺(tái)式虎鉗來(lái)完成批量生產(chǎn)。
臺(tái)式虎鉗是實(shí)現(xiàn)壓力加工的主要工具，也是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛的主要工藝裝備。沒(méi)有高水平的模具就沒(méi)有高水平的產(chǎn)品，是制造業(yè)的一個(gè)共識(shí)。作為制造業(yè)的重要基礎(chǔ)性工藝設(shè)備，夾具技術(shù)被認(rèn)為是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。采用臺(tái)式虎鉗成型工藝生產(chǎn)零部件，具有高效、節(jié)能、成本低、保證質(zhì)量等一系列優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)和不斷的更新?lián)Q代。因此，成形是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的主要手段和工藝發(fā)展方向。
2、臺(tái)式虎鉗在生產(chǎn)加工時(shí)的用途
臺(tái)式虎鉗在機(jī)械加工中的作用：
（1）保證加工精度
采用臺(tái)式虎鉗安裝，可以準(zhǔn)確地確定工件與機(jī)床、刀具之間的相互位置，工件的位置精度由臺(tái)式虎鉗保證，不受工人技術(shù)水平的影響，其加工精度高而且穩(wěn)定。
（2）提高生產(chǎn)率、降低成本
用臺(tái)式虎鉗裝夾工件，無(wú)需找正便能使工件迅速地定位和夾緊，顯著地減少了輔助工時(shí)；用臺(tái)式虎鉗裝夾工件提高了工件的剛性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夾具裝夾工件，并采用高效夾緊機(jī)構(gòu)，這些因素均有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。另外，采用臺(tái)式虎鉗后，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，廢品率下降，明顯地降低了生產(chǎn)成本。
（3）擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍
使用專(zhuān)用夾具可以改變?cè)瓩C(jī)床的用途和擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。例如，在車(chē)床或搖臂鉆床上安裝鏜模夾具后，就可以對(duì)箱體孔系進(jìn)行鏜削加工；通過(guò)專(zhuān)用夾具還可將車(chē)床改為拉床使用，以充分發(fā)揮通用機(jī)床的作用。
（4）改善工人的勞動(dòng)條件
用臺(tái)式虎鉗裝夾工件具有方便、省力、安全的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)采用氣壓、液壓等夾緊裝置裝置時(shí)，可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。
（5）保證工藝紀(jì)律
（6）在生產(chǎn)過(guò)程中使用夾具，可確保生產(chǎn)周期、生產(chǎn)調(diào)度等工藝秩序。例如，臺(tái)式虎鉗設(shè)計(jì)往往也是工程技術(shù)人員解決高難度零件加工的主要工藝手段之一。
1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求
本課題應(yīng)該達(dá)到以下幾個(gè)要求：
(1)分析原始材料，查閱相關(guān)資料，收集整理有關(guān)臺(tái)式虎鉗設(shè)計(jì)、成型工藝等資料。
(2)對(duì)虎鉗進(jìn)行系統(tǒng)分析和功能分析，并在此基礎(chǔ)上確定臺(tái)式虎鉗的設(shè)計(jì)方案。
(3)完成臺(tái)式虎鉗的零件設(shè)計(jì)以及整體設(shè)計(jì)，對(duì)各個(gè)臺(tái)式虎鉗的所有零件進(jìn)行三維建模與虛擬裝配。
(4)對(duì)臺(tái)式虎鉗的裝配體進(jìn)行分析。
(5)對(duì)臺(tái)式虎鉗的裝配體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析，得出結(jié)論，分析其運(yùn)動(dòng)過(guò)程。
2 總體方案的設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)中，充分考慮到臺(tái)虎鉗的功能需求和與系統(tǒng)的配合需求，在具體實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，以系統(tǒng)的可靠性與易用為準(zhǔn)則，盡量把鉗工用臺(tái)虎鉗設(shè)計(jì)成為一個(gè)功能齊全、可靠性高且易于使用的產(chǎn)品。如圖2.1所示。
圖2.1 臺(tái)虎鉗
2.1 本課題研究任務(wù)
2.1.1 內(nèi)容
（1）普通臺(tái)虎鉗的方案設(shè)計(jì)；
（2）普通臺(tái)虎鉗的總裝圖的繪制（含技術(shù)要求、明細(xì)表）；
（3）普通臺(tái)虎鉗的主要零件圖繪制；
（4）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)。
2.1.2 規(guī)格和主要參數(shù)
本工程設(shè)計(jì)名稱(chēng)：臺(tái)虎鉗
本普通臺(tái)虎鉗的規(guī)格: 鉗口最大張開(kāi)度80mm
本普通臺(tái)虎鉗技術(shù)參數(shù):
表2-1 臺(tái)虎鉗技術(shù)參數(shù)
鉗口寬度
鉗口高度
鉗口最大張開(kāi)度
100mm
30mm
80mm
兩鉗口的平行度、兩鉗口對(duì)導(dǎo)軌面的垂直度：≤0.025mm/100mm
2.1.3 要求
（1）獨(dú)立完成的詳細(xì)設(shè)計(jì)；
（2）圖紙繪制和標(biāo)注應(yīng)符合國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；
（3）設(shè)計(jì)或論文應(yīng)在教學(xué)計(jì)劃所規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成；
（4）論文書(shū)面材料的形成應(yīng)符合學(xué)院相關(guān)規(guī)定。
2.2 臺(tái)虎鉗結(jié)構(gòu)
它的結(jié)構(gòu)是由鉗體、底座、導(dǎo)螺母、絲杠、鉗口體等組成?；顒?dòng)鉗身通過(guò)導(dǎo)軌與 臺(tái)虎鉗固定鉗身的導(dǎo)軌作滑動(dòng)配合。絲杠裝在活動(dòng)鉗身上，可以旋轉(zhuǎn)，但不能軸向移動(dòng)，并與安裝在固定鉗身內(nèi)的絲杠螺母配合。當(dāng)搖動(dòng)手柄使絲杠旋轉(zhuǎn)，就可以帶動(dòng)活動(dòng)鉗身相對(duì)于固定鉗身作軸向移動(dòng)，起夾緊或放松的作用。彈簧借助擋圈和開(kāi)口銷(xiāo)固定在絲杠上，其作用是當(dāng)放松絲杠時(shí)，可使活動(dòng)鉗身及時(shí)地退出。在固定鉗身和活動(dòng)鉗身上，各裝有鋼制鉗口，并用螺釘固定。鉗口的工作面上制有交叉的網(wǎng)紋，使工件夾緊后不易產(chǎn)生滑動(dòng)。鉗口經(jīng)過(guò)熱處理淬硬，具有較好的耐磨性。固定鉗身裝在轉(zhuǎn)座上，并能繞轉(zhuǎn)座軸心線轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到要求的方向時(shí)，扳動(dòng)夾緊手柄使夾緊螺釘旋緊，便可在夾緊盤(pán)的作用下把固定鉗身固緊。轉(zhuǎn)座上有三個(gè)螺栓臺(tái)虎鉗的規(guī)格以鉗口的寬度表示，有100mm、125mm、150mm等。臺(tái)虎鉗是用來(lái)夾持工件的通用夾具，常用的有固定式和回轉(zhuǎn)式兩種?；剞D(zhuǎn)式臺(tái)虎鉗其結(jié)構(gòu)和工作原理如圖所示：臺(tái)虎鉗中有兩種作用的螺紋孔，用以與鉗臺(tái)固定[2]。
臺(tái)虎鉗的規(guī)格以鉗口的寬度表示，有100mm、125mm、150mm等。臺(tái)虎鉗是用來(lái)夾持工件的通用夾具，常用的有固定式和回轉(zhuǎn)式兩種?；剞D(zhuǎn)式臺(tái)虎鉗其結(jié)構(gòu)和工作原理如圖2.2所示：臺(tái)虎鉗中有兩種作用的螺紋：
①螺釘將鉗口固定在鉗身上、夾緊螺釘旋緊將固定鉗身緊固——連接作用；
②旋轉(zhuǎn)絲杠，帶動(dòng)活動(dòng)鉗身相對(duì)固定鉗身移動(dòng)，將絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛顒?dòng)鉗身的直線運(yùn)動(dòng)，把絲杠的運(yùn)動(dòng)傳到活動(dòng)鉗身上——傳動(dòng)作用，起傳動(dòng)作用的螺紋是傳動(dòng)螺紋。圓柱外表面的螺紋是外螺紋，圓孔內(nèi)表面的螺紋是內(nèi)螺紋，內(nèi)外螺紋往往成對(duì)出現(xiàn)。
圖2.2 臺(tái)虎鉗結(jié)構(gòu)和工作原理圖
2.3 工作原理
臺(tái)虎鉗的固定鉗身用螺栓固定于工作臺(tái)邊緣上，固定鉗身裝在固定鉗身上，并能繞固定鉗身軸心線繞一定角度轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到要求的方向時(shí)，扳動(dòng)夾緊手柄使夾緊螺栓旋緊，使固定鉗身固緊。
活動(dòng)鉗身通過(guò)導(dǎo)軌與固定鉗身的導(dǎo)軌配合。處于活動(dòng)鉗身上的絲桿可以旋轉(zhuǎn)，但不能軸向移動(dòng)，并與安裝在固定鉗身內(nèi)的絲杠螺母配合。當(dāng)搖動(dòng)手柄時(shí)，絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)活動(dòng)鉗身相對(duì)于固定鉗身作軸向移動(dòng)，在鉗口的作用下夾緊或放松物件[3]。
其次，在絲桿與活動(dòng)鉗身配合處有彈簧，其借助擋圈和開(kāi)口銷(xiāo)固定在絲杠上，當(dāng)放松絲杠時(shí)，可使活動(dòng)鉗身及時(shí)地退出。
另外，在固定鉗身和活動(dòng)鉗身上，各有用螺釘固定的鋼制且制有交叉網(wǎng)紋的鉗口，起夾緊、防滑的作用。
2.4 分項(xiàng)分析
2.4.1 形態(tài)分析
臺(tái)虎鉗采用工業(yè)的幾何外形，包含曲線、棱角、圓弧等形態(tài)符號(hào)，體現(xiàn)出很強(qiáng)的機(jī)械時(shí)代信息。圓形開(kāi)槽固定鉗身隱含著可旋動(dòng)的滑槽語(yǔ)義；棱角分明的鉗體結(jié)合有弧度的曲線，傳達(dá)工具硬朗、穩(wěn)固的機(jī)械工具品質(zhì)。
出于使用環(huán)境的限定，其不加修飾的外形給我們一種機(jī)械的美感，傳達(dá)出工業(yè)產(chǎn)品的力量感，似乎能嗅出其原材料的金屬味。
固定鉗身與活動(dòng)鉗身張合作用、鉗口交叉網(wǎng)紋等借鑒仿生動(dòng)物嘴巴、牙齒形態(tài)，抽象提煉工業(yè)基本形態(tài)。
總體體現(xiàn)簡(jiǎn)潔、幾何、機(jī)械、有力度的工業(yè)特征。
2.4.2 色彩分析
產(chǎn)品采用單一的深藍(lán)色涂飾符合設(shè)計(jì)車(chē)間產(chǎn)品的要求，具有理性、現(xiàn)代、工業(yè)的語(yǔ)義。其次，藍(lán)色為冷色調(diào)，有鎮(zhèn)靜的效果，從心理層面可以平定人的情緒，藍(lán)色也是后退色，使人感覺(jué)時(shí)間過(guò)得很快。在機(jī)器高速運(yùn)轉(zhuǎn)，工件切削等重體力、高噪音的生產(chǎn)環(huán)境里，穩(wěn)定工人的情緒，營(yíng)造色彩舒適的環(huán)境很重要，因而冷靜、平穩(wěn)的藍(lán)色在此處使用得很恰當(dāng)。
除外，無(wú)鍍色的鉗口、螺栓等零件也起到一定的色彩分割作用，不至于產(chǎn)品整體看起來(lái)呆板，并且起到了劃分功能的語(yǔ)義效果。
2.4.3 人機(jī)關(guān)系分析
臺(tái)虎鉗是車(chē)間里用于夾緊固定工件，幫助鉗工對(duì)工件進(jìn)行再加工，如鋸斷、打磨等操作，解決了鉗工夾緊工件的困難。
回轉(zhuǎn)式臺(tái)虎鉗最大的人機(jī)工學(xué)優(yōu)點(diǎn)在于它能多角度回轉(zhuǎn)固定鉗身，當(dāng)工件夾緊后，需要從另一個(gè)角度打磨時(shí)，取下工件再安裝上會(huì)錯(cuò)位。而加上回轉(zhuǎn)功能后，鉗工只需要扳轉(zhuǎn)夾緊螺栓手柄，調(diào)整固定鉗身到最適加工位置，仍可在原地進(jìn)行加工工件，減少身體扭動(dòng)活動(dòng)。
寬大的鉗口和有曲線坡度的鉗身提供了也很大的加工空間，適合鉗工寬松地使用各種工具，如鋸、磨刀、銼刀。
此外，鉗身的寬度、高度都符合人機(jī)尺寸；絲桿手柄、夾緊螺栓的手柄考慮到了省力問(wèn)題，加大了手柄條的長(zhǎng)度，一方面應(yīng)用了杠桿省力的原理，降低工人操作強(qiáng)度；另一方面，設(shè)計(jì)的手柄是活動(dòng)的，可供兩側(cè)使用，即可推又可拉，同時(shí)也滿(mǎn)足雙手操作使用。前身尖銳的棱角處理倒角，打磨圓滑，防止對(duì)操作者刮傷。
2.4.4工藝分析
1、工藝方法分析
臺(tái)虎鉗零部件繁多，主要涉及到鑄鐵、鋼材料的成型加工工藝。
鉗身、固定鉗身等主要大體部件都采用HT200灰口鑄鐵，其具有優(yōu)良的鑄造性、減震性、耐磨性等特點(diǎn)，材料價(jià)格低廉，生產(chǎn)加工簡(jiǎn)單。運(yùn)用砂型鑄造工藝，再經(jīng)打磨，處理粗糙度等方法成型。
絲桿則是45鋼經(jīng)拔制成棒狀、再在機(jī)床，如車(chē)床、銑床上，由高速旋轉(zhuǎn)刀頭從工件上銑削出螺紋的螺紋加工方法。螺栓、螺釘則是采用Q235材料，應(yīng)用相似的成型工藝加工而成。彈簧經(jīng)彈簧鋼拔制、冷成型工藝。
鉗口由45鋼經(jīng)過(guò)鍛造，提高硬度與韌性，再經(jīng)熱處理淬硬，具有較好的耐磨性。與前身配合的螺紋孔則是由鏜床鏜出來(lái)的。
表面處理采用烤漆，鍍層工藝，起防水、防蝕、防銹作用[4]。
2、工藝水平分析
整體工藝為一般加工成型工藝，涉及的都是鑄造 、鍛造、車(chē)削等基本的金屬加工工藝。
特殊處理部分主要在鉗口和絲桿部分，鉗口因?yàn)椴捎玫墓ば蜉^為復(fù)雜，有鍛造、磨削鉗口和底平面、淬硬，應(yīng)用工藝水平較高。絲桿的加工方法多樣化，有車(chē)削、銑削等工序，高精度要求，目前加工絲桿的方法更多，但基于當(dāng)時(shí)工藝，已屬于較好工藝水準(zhǔn)。
除此之外，整體鉗身部分有較大倒角，也經(jīng)過(guò)加工打磨，處理得很得當(dāng)。
3 各組成部分的設(shè)計(jì)
臺(tái)式虎鉗的結(jié)構(gòu)
臺(tái)式虎鉗主要由以下幾個(gè)部分組成
1 固定鉗座
2 活動(dòng)鉗身
3 鉗口板
4 固定鉗口板用螺釘
5 螺母
6 銷(xiāo)
7 螺桿
8 墊片
3.1 固定鉗座的設(shè)計(jì)
鉗座屬于機(jī)架、箱體類(lèi)零件。該類(lèi)零件特點(diǎn)是形狀不規(guī)則，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。固定鉗身的總體組合方式為綜合式，由圓柱臺(tái)和若干凸臺(tái)組成。其作用主要是固定連接，與桌面和臺(tái)面連接緊固的；還有一部分是和其他零件配合連接；固定其他零件，為其他零件提供安裝區(qū)域。
根據(jù)固定鉗座的零件圖畫(huà)出圖，選取材料為HT150。固定鉗座的零件圖如圖3.1所示。
圖3.1 固定鉗座的零件圖
3.2 活動(dòng)鉗身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)活動(dòng)鉗身的零件圖畫(huà)出三維實(shí)體圖，選取材料為HT150。
活動(dòng)鉗身的零件圖如圖3.2所示。
圖3.2 活動(dòng)鉗身的零件圖
3.3 鉗口板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)鉗口板的零件圖畫(huà)出三維實(shí)體圖，選取材料為45 。
鉗口板的零件圖如圖3.3所示。
圖3.3 鉗口板零件圖
3.4 固定鉗口板用螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)需求和臺(tái)虎鉗的使用性能要求，本設(shè)計(jì)中選取標(biāo)準(zhǔn)件螺釘——GB/T 68，選取材料為Q235。查取設(shè)計(jì)手冊(cè)可得相關(guān)尺寸，根據(jù)查得的相關(guān)尺寸設(shè)計(jì)得鉗口板用螺釘?shù)娜S實(shí)體圖如圖3.4所示。
圖13 固定鉗口板用螺釘
圖3.4 螺釘三維實(shí)體圖
3.5 螺母的選擇設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)需求和臺(tái)虎鉗的使用性能要求，本設(shè)計(jì)中選取標(biāo)準(zhǔn)件螺母——GB/T 6174—2000—M10[10]，選取材料為35。查取設(shè)計(jì)手冊(cè)可得相關(guān)尺寸，根據(jù)查得的相關(guān)尺寸設(shè)計(jì)得螺母M10的三維實(shí)體圖如圖3.5所示
圖3.5 螺母M10
3.6 銷(xiāo)的選擇設(shè)計(jì)
跟據(jù)設(shè)計(jì)需求和臺(tái)虎鉗的使用性能要求，本設(shè)計(jì)中選取標(biāo)準(zhǔn)件y圓錐銷(xiāo)——GB/T 91—3x14，選取材料為Q235。查取設(shè)計(jì)手冊(cè)可得相關(guān)尺寸，根據(jù)查得的相關(guān)尺寸設(shè)計(jì)得銷(xiāo)的三維實(shí)體圖如圖3.6所示。
圖3.6 銷(xiāo)
3.7 螺桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)螺桿的零件圖畫(huà)出圖，選取材料為45。
螺桿的零件圖如圖3.7所示。
圖3.7 螺桿（絲杠）的零件圖
3.8 螺桿的強(qiáng)度校核計(jì)算
進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。本設(shè)計(jì)中，螺桿主要是扭矩，則應(yīng)該按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算。
這種方法是只按軸所受的扭矩來(lái)計(jì)算軸的強(qiáng)度，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：
（1.1）
式中：——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa；T——軸所受的扭矩，N.mm；
——軸的抗扭截面系數(shù)， n——軸的轉(zhuǎn)數(shù)，p——軸傳遞的功率，
d——計(jì)算截面處軸的直徑，mm；——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa。
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，選取許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為25-45Mpa. T=15 kN.m。截面處軸的直徑為18mm。代入數(shù)據(jù)可算得實(shí)際扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為12.86 Mpa，與理論相比可知符合設(shè)計(jì)使用性能的要求。所以，和螺母配合處軸的尺寸選擇合理[5]。
3.9 墊片的選擇設(shè)計(jì)
為了使螺桿在固定鉗身里能夠較好的定位，特配備兩個(gè)墊圈，一個(gè)用于和M10螺母的配合使用，另一個(gè)用在螺桿的把手方位與固定鉗身的配合使用。
M10螺母配合使用的彈簧墊圈如圖3.7所示。選用標(biāo)準(zhǔn)件，按GB 93—87，相關(guān)尺寸為：d=10.2，s=b=2.6，0
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