《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計（論文）-臺式虎鉗的設(shè)計及運(yùn)動仿真【全套圖紙SW三維】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計（論文）-臺式虎鉗的設(shè)計及運(yùn)動仿真【全套圖紙SW三維】（41頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、編編 號號 無錫太湖學(xué)院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計 題目：題目： 臺式虎鉗的設(shè)計及運(yùn)動仿真臺式虎鉗的設(shè)計及運(yùn)動仿真 信機(jī) 系系 機(jī)械工程及自動化 專專 業(yè)業(yè) 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 I 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 誠誠 信信 承承 諾諾 書書 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 臺式虎鉗的設(shè)計及運(yùn) 動仿真 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（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（論文）不

2、包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機(jī)械 91 學(xué) 號： 0923049 作者姓名： II 2013 年 5 月 25 日 I 無無錫錫太太湖湖學(xué)學(xué)院院 信信 機(jī)機(jī) 系系 機(jī)機(jī)械械工工程程及及自自動動化化 專專業(yè)業(yè) 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計論論 文文 任任 務(wù)務(wù) 書書 一、題目及專題：一、題目及專題： 1、題目 臺式虎鉗的設(shè)計及運(yùn)動仿真 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù)二、課題來源及選題依據(jù) 課題來源于工程生產(chǎn)實際。在現(xiàn)代生產(chǎn)制造中，臺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， 所以臺式虎鉗的設(shè)計是一項很重要的技術(shù)工作，它是各機(jī)

3、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重要生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作，也是每一個 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，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)的鉗工臺和機(jī)床上，預(yù)計未來幾年以快速進(jìn)退臺虎鉗為代表的人性化 臺虎鉗工具將有可能全面取代現(xiàn)有的傳統(tǒng)臺虎鉗工具。 三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 根據(jù)提供的畢業(yè)設(shè)計資料理解設(shè)計要求，查閱相關(guān)中外資料。 確定臺式虎鉗的參數(shù)及設(shè)計方案。 臺式虎鉗的總裝圖的繪制（含技術(shù)要求、明細(xì)表）。 II 臺式虎鉗的主要零件

4、圖繪制。 臺式虎鉗的運(yùn)動仿真。 閱讀和翻譯英文文獻(xiàn)，撰寫畢業(yè)設(shè)計論文。 四、接受任務(wù)學(xué)生：四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 91 班班 姓名姓名 五、開始及完成日期：五、開始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）：六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 簽名簽名 簽名簽名 簽名簽名 教教研研室室主主任任 學(xué)科組組長研究所所長學(xué)科組組長研究所所長 簽名簽名 系主任系主任 簽名簽名 2012 年年 11 月月 12 日日 III 摘摘 要要 隨著計算機(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

5、臺虎鉗已經(jīng)落后 于時代。臺虎鉗是常見的夾具之一，有簡練緊湊，夾緊力度強(qiáng)，易于操作使用等特點， 其結(jié)構(gòu)和裝配是設(shè)計的難點。針對這一問題設(shè)計一個臺式虎鉗來提高生產(chǎn)效率。 論文根據(jù)臺式虎鉗的特點，對其臺式虎鉗進(jìn)行了合理的設(shè)計。此臺式虎鉗主要實現(xiàn) 了定位、夾緊以及工件的回放等功能。本設(shè)計中的設(shè)計部分主要包括：固定鉗座設(shè)計； 活動鉗身設(shè)計；鉗口板設(shè)計；運(yùn)動系統(tǒng)等。確定了臺式虎鉗的具體尺寸后，利用 UG 軟件 對臺式虎鉗的零件進(jìn)行參數(shù)化建模，并對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行虛擬裝配。然后將裝配體導(dǎo)入 UG 軟件的運(yùn)動仿真界面，并利用軟件進(jìn)行運(yùn)動學(xué)仿真和動力學(xué)仿真。分析仿真結(jié)果，得出 相應(yīng)結(jié)論。最后對臺式虎鉗進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，

6、提高其穩(wěn)定性，可靠性，讓本設(shè)計能夠真正 的投入到日常生產(chǎn)操作中，使其切實能夠為機(jī)械廠的生產(chǎn)線改造做出貢獻(xiàn)。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞： 臺虎鉗；運(yùn)動仿真；機(jī)械設(shè)計 IV 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, s

7、trong 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

8、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

9、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 sti

10、mulation;machine design 目目 錄錄 摘 要 .III AbstractIV V 目 錄.V 1 緒論 .1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義.1 1.2 國內(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 .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 臺虎鉗結(jié)構(gòu).5 2.3 工作原理.6 2.4 分項分析.6 2.4.1 形態(tài)分析 6 2.4.2 色彩分析 7 2.4.3 人機(jī)

11、關(guān)系分析 7 2.4.4 工藝分析 .7 3 各組成部分的設(shè)計 .9 3.1 固定鉗座的設(shè)計.9 3.2 活動鉗身的結(jié)構(gòu)設(shè)計.10 3.3 鉗口板的結(jié)構(gòu)設(shè)計.10 3.4 固定鉗口板用螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計.10 3.5 螺母的選擇設(shè)計.11 3.6 銷的選擇設(shè)計.11 3.7 螺桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計.12 3.8 螺桿的強(qiáng)度校核計算.12 3.9 墊片的選擇設(shè)計.13 4 臺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 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 VI 4.2.2 加工

12、工藝路線的總體設(shè)計 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 17 4.4 活動鉗口加工.18 4.4.1 圖紙分析 18 4.4.2 加工工藝路線的總體設(shè)計 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 19 5 臺虎鉗的使用說明書 .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 分項分析.21 5.6 使用注意事項.23 5.7 本章小

13、結(jié).23 6 臺式虎鉗的運(yùn)動仿真及分析 .24 7 結(jié)論與展望 .28 7.1 結(jié)論.28 7.2 不足之處及未來展望.28 致謝 .29 參考文獻(xiàn) .30 臺式虎鉗的設(shè)計及運(yùn)動仿真 1 1 緒論緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義本課題的研究內(nèi)容和意義 本課題來源于無錫迪奧機(jī)械廠生產(chǎn)線改造項目。 本論文的主要內(nèi)容包括： (1)根據(jù)企業(yè)實際生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)要求，提出臺式虎鉗的結(jié)構(gòu)方案，并對各個零部件 進(jìn)行設(shè)計。 (2)對臺式虎鉗結(jié)構(gòu)利用 UG 軟件進(jìn)行三維建模。 (3)對臺式虎鉗結(jié)構(gòu)進(jìn)行虛擬裝配，對虛擬樣機(jī)進(jìn)行干涉檢驗，并進(jìn)一步完善樣機(jī)。 (4)將裝配部件導(dǎo)入 UG 軟件運(yùn)動仿真界面，并在 UG

14、 中對結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動仿真分析， 檢驗所選取方案及其模型的合理性，并對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。 臺式虎鉗設(shè)計的意義： 在現(xiàn)代生產(chǎn)制造中，臺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，所以臺式虎鉗的設(shè)計是一項重要的技術(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重要生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作， 也是每一個從事機(jī)械加工的技術(shù)人員必須掌握的基礎(chǔ)知識，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 國內(nèi)外的發(fā)展概況國內(nèi)外的發(fā)展概況 臺虎鉗為鉗工必備工具，也是鉗工的名稱來源原因，因為鉗工的大部分工作都是 在臺鉗上完成的，比如據(jù)、銼、鏨，以及零件的裝

15、配和拆卸 ，用途極為廣泛。 國內(nèi)外研究狀況、水平和發(fā)展趨勢 我國的臺虎鉗產(chǎn)品經(jīng)歷了一個從無到有，從簡到繁，從單一到多樣，從機(jī)械到智能 等等一個個進(jìn)化的過程。目前，簡單的、傳統(tǒng)的臺虎鉗工具已經(jīng)不能滿足日益增長的市 場需要。加之生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，臺虎鉗工具的種類日趨多樣化、性能日趨智能化、 設(shè)計日趨人性化。另外，近年來，由于生產(chǎn)技術(shù)快速發(fā)展與勞動力價格升高，歐美發(fā)達(dá) 國家中、低檔臺虎鉗產(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，發(fā)達(dá)國家的臺虎鉗產(chǎn)品設(shè)計亮點是向智能化和人性化方向發(fā)展，以容易安裝及維修 為主，可自行裝備的臺虎鉗產(chǎn)品大受市場歡迎1。 夾具工業(yè)在現(xiàn)代社會中具有“不衰

16、亡工業(yè)”之稱，世界夾具市場總體上供不應(yīng)求， 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 市場需求量維持在每年600億至650億美元。目前，電子、汽車、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，都需要通過夾具工藝來加工成型。 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)計與制造，已成為 當(dāng)今社會快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。 中國夾具生產(chǎn)總量已位居世界第三，雖然中國夾具工業(yè)在過去十多

17、年中取得了令人 矚目的發(fā)展，但設(shè)計制造水平在總體上要比歐美等國落后很多，特別在大型、精密、復(fù) 雜和長壽命夾具技術(shù)上存在明顯差距。差別主要表現(xiàn)在下列幾個方面：1、體制不順，基 礎(chǔ)薄弱；2、人才急缺，在科研開發(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)對模具的需求，對我國夾具工業(yè)和技術(shù)產(chǎn)生了巨大的推動 作用。未來我國夾具將朝著大型化、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 工臺和機(jī)床上

18、，預(yù)計未來幾年以快速進(jìn)退臺虎鉗為代表的“人性化”臺虎鉗工具將有可 能全面取代現(xiàn)有的傳統(tǒng)臺虎鉗工具。 1、臺式虎鉗的重要性 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，臺式虎鉗在工業(yè)生產(chǎn)中的使用極為廣 泛，如汽車、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% 的零部件需用臺式虎鉗加工。如螺釘、螺母、墊圈等標(biāo)準(zhǔn)件，沒有夾具就無法大批量生 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 式虎鉗來完成批量生產(chǎn)。 臺式虎鉗是實現(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。沒有高水平的模具就沒有高水平的產(chǎn)品，是制造業(yè)的一個共識。作

19、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)為是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。 采用臺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， 能適應(yīng)產(chǎn)品競爭和不斷的更新?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、臺式虎鉗在生產(chǎn)加工時的用途 臺式虎鉗在機(jī)械加工中的作用： （1）保證加工精度 采用臺式虎鉗安裝，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 用臺式虎鉗裝夾工件，無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；用臺式虎鉗

20、裝夾工件提高了工件的 臺式虎鉗的設(shè)計及運(yùn)動仿真 3 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生產(chǎn)率。另外，采用臺式虎鉗后，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 使用專用夾具可以改變原機(jī)床的用途和擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實現(xiàn)一機(jī)多能。例如， 在車床或搖臂鉆床上安裝鏜模夾具后，就可以對箱體孔系進(jìn)行鏜削加工；通過專用夾具 還可將車床改為拉床使用，以充分發(fā)揮通用機(jī)床的作用。 （4）改善工人的勞動條件 用臺式虎鉗裝夾工件具有方便、省力、安全的優(yōu)點。當(dāng)采用氣壓、液壓等夾緊裝置 裝置時，可減輕工人的勞動強(qiáng)度

21、，保證安全生產(chǎn)。 （5）保證工藝紀(jì)律 （6）在生產(chǎn)過程中使用夾具，可確保生產(chǎn)周期、生產(chǎn)調(diào)度等工藝秩序。例如，臺式 虎鉗設(shè)計往往也是工程技術(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)達(dá)到的要求 本課題應(yīng)該達(dá)到以下幾個要求： (1)分析原始材料，查閱相關(guān)資料，收集整理有關(guān)臺式虎鉗設(shè)計、成型工藝等資料。 (2)對虎鉗進(jìn)行系統(tǒng)分析和功能分析，并在此基礎(chǔ)上確定臺式虎鉗的設(shè)計方案。 (3)完成臺式虎鉗的零件設(shè)計以及整體設(shè)計，對各個臺式虎鉗的所有零件進(jìn)行三維建 模與虛擬裝配。 (4)對臺式虎鉗的裝配體進(jìn)行分析。 (5)對臺式虎鉗的裝配體進(jìn)行運(yùn)動仿真分析，得出結(jié)論，分析其運(yùn)

22、動過程。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 2 總體方案的設(shè)計總體方案的設(shè)計 本設(shè)計中，充分考慮到臺虎鉗的功能需求和與系統(tǒng)的配合需求，在具體實現(xiàn)的過程 中，以系統(tǒng)的可靠性與易用為準(zhǔn)則，盡量把鉗工用臺虎鉗設(shè)計成為一個功能齊全、可靠 性高且易于使用的產(chǎn)品。如圖 2.1 所示。 臺式虎鉗的設(shè)計及運(yùn)動仿真 5 圖 2.1 臺虎鉗 2.1 本課題研究任務(wù)本課題研究任務(wù) 2.1.1 內(nèi)容內(nèi)容 （1）普通臺虎鉗的方案設(shè)計； （2）普通臺虎鉗的總裝圖的繪制（含技術(shù)要求、明細(xì)表） ； （3）普通臺虎鉗的主要零件圖繪制； （4）設(shè)計說明書編寫。 2.1.2 規(guī)格和主要參數(shù)規(guī)格和主要參數(shù) 本工程設(shè)計名稱：臺虎鉗 本普通

23、臺虎鉗的規(guī)格: 鉗口最大張開度 80mm 本普通臺虎鉗技術(shù)參數(shù): 表 2-1 臺虎鉗技術(shù)參數(shù) 鉗口寬度鉗口高度鉗口最大張開度 100mm30mm80mm 兩鉗口的平行度、兩鉗口對導(dǎo)軌面的垂直度：0.025mm/100mm 2.1.3 要求要求 （1）獨(dú)立完成的詳細(xì)設(shè)計； （2）圖紙繪制和標(biāo)注應(yīng)符合國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； （3）設(shè)計或論文應(yīng)在教學(xué)計劃所規(guī)定的時間內(nèi)完成； 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 （4）論文書面材料的形成應(yīng)符合學(xué)院相關(guān)規(guī)定。 2.2 臺虎鉗結(jié)構(gòu)臺虎鉗結(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。活動鉗身通過導(dǎo)軌與 臺虎鉗固定鉗身的導(dǎo)軌作滑動配合。絲杠裝在活動鉗身上，可以

24、旋轉(zhuǎn)，但不能軸向移動， 并與安裝在固定鉗身內(nèi)的絲杠螺母配合。當(dāng)搖動手柄使絲杠旋轉(zhuǎn)，就可以帶動活動鉗身 相對于固定鉗身作軸向移動，起夾緊或放松的作用。彈簧借助擋圈和開口銷固定在絲杠 上，其作用是當(dāng)放松絲杠時，可使活動鉗身及時地退出。在固定鉗身和活動鉗身上，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。鉗口經(jīng)過熱處理淬硬，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，當(dāng)轉(zhuǎn)到要求的方向時，扳動夾緊手柄使夾緊螺釘旋緊，便可在夾緊盤的作 用下把固定鉗身固緊。轉(zhuǎn)座上有三個螺栓臺虎鉗的規(guī)格以鉗口的寬度表示，有 100mm、125mm、150mm 等

25、。臺虎鉗是用來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)式臺虎鉗其結(jié)構(gòu)和工作原理如圖所示：臺虎鉗中有兩種作用的螺紋孔， 用以與鉗臺固定2。 臺虎鉗的規(guī)格以鉗口的寬度表示，有 100mm、125mm、150mm 等。臺虎鉗是用來夾 持工件的通用夾具，常用的有固定式和回轉(zhuǎn)式兩種。回轉(zhuǎn)式臺虎鉗其結(jié)構(gòu)和工作原理如 圖 2.2 所示：臺虎鉗中有兩種作用的螺紋： 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； 旋轉(zhuǎn)絲杠，帶動活動鉗身相對固定鉗身移動，將絲杠的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榛顒鱼Q身的直 線運(yùn)動，把絲杠的運(yùn)動傳到活動鉗身上傳動作用，起傳動作用的螺紋是傳動螺紋。 圓柱外表面的螺紋是外螺紋，

26、圓孔內(nèi)表面的螺紋是內(nèi)螺紋，內(nèi)外螺紋往往成對出現(xiàn)。 臺式虎鉗的設(shè)計及運(yùn)動仿真 7 圖 2.2 臺虎鉗結(jié)構(gòu)和工作原理圖 2.3 工作原理工作原理 臺虎鉗的固定鉗身用螺栓固定于工作臺邊緣上，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，當(dāng)轉(zhuǎn)到要求的方向時，扳動夾緊手柄使夾緊螺栓旋緊， 使固定鉗身固緊。 活動鉗身通過導(dǎo)軌與固定鉗身的導(dǎo)軌配合。處于活動鉗身上的絲桿可以旋轉(zhuǎn)，但不 能軸向移動，并與安裝在固定鉗身內(nèi)的絲杠螺母配合。當(dāng)搖動手柄時，絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動 活動鉗身相對于固定鉗身作軸向移動，在鉗口的作用下夾緊或放松物件3。 其次，在絲桿與活動鉗身配合處有彈簧，其借助擋圈和開口銷固定在絲杠上

27、，當(dāng)放 松絲杠時，可使活動鉗身及時地退出。 另外，在固定鉗身和活動鉗身上，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 分項分析分項分析 2.4.1 形態(tài)分析形態(tài)分析 臺虎鉗采用工業(yè)的幾何外形，包含曲線、棱角、圓弧等形態(tài)符號，體現(xiàn)出很強(qiáng)的機(jī) 械時代信息。圓形開槽固定鉗身隱含著可旋動的滑槽語義；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。 固定鉗身與活動鉗身張合作用、鉗口交叉網(wǎng)紋等借鑒仿生動物嘴巴、牙齒形態(tài)，抽 象提煉工業(yè)基本形態(tài)。

28、 總體體現(xiàn)簡潔、幾何、機(jī)械、有力度的工業(yè)特征。 2.4.2 色彩分析色彩分析 產(chǎn)品采用單一的深藍(lán)色涂飾符合設(shè)計車間產(chǎn)品的要求，具有理性、現(xiàn)代、工業(yè)的語 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，使人感覺時間過得很快。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 起來呆板，并且起到了劃分功能的語義效果。 2.4.3 人機(jī)關(guān)系分析人機(jī)關(guān)系分析 臺虎鉗是車間里用于夾緊固定工件，幫助鉗工對工件

29、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)式臺虎鉗最大的人機(jī)工學(xué)優(yōu)點在于它能多角度回轉(zhuǎn)固定鉗身，當(dāng)工件夾緊后， 需要從另一個角度打磨時，取下工件再安裝上會錯位。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 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 體扭動活動。 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 力問題，加大了手柄條的長度，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)

30、計的手柄是活動的，可供兩側(cè)使用，即可推又可拉，同時也滿足雙手操作使 用。前身尖銳的棱角處理倒角，打磨圓滑，防止對操作者刮傷。 2.4.4 工藝分析工藝分析 1、工藝方法分析 臺虎鉗零部件繁多，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，材料價格低廉，生產(chǎn)加工簡單。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

31、鋼拔制、冷成型工藝。 鉗口由 45 鋼經(jīng)過鍛造，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，鉗口因為采用的工序較為復(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)過加工打磨，處理得很得當(dāng)。 臺式虎

32、鉗的設(shè)計及運(yùn)動仿真 9 3 各組成部分的設(shè)計各組成部分的設(shè)計 臺式虎鉗的結(jié)構(gòu) 臺式虎鉗主要由以下幾個部分組成 1 固定鉗座 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 2 活動鉗身 3 鉗口板 4 固定鉗口板用螺釘 5 螺母 6 銷 7 螺桿 8 墊片 3.1 固定鉗座的設(shè)計固定鉗座的設(shè)計 鉗座屬于機(jī)架、箱體類零件。該類零件特點是形狀不規(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，由圓柱臺和若干凸臺組成。其作用主要是固定連接，與桌面 和臺面連接緊固的；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出圖，選取材料為 HT150。固定鉗座的零件圖如圖 3

33、.1 所示。 圖 3.1 固定鉗座的零件圖 3.2 活動鉗身的結(jié)構(gòu)設(shè)計活動鉗身的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)活動鉗身的零件圖畫出三維實體圖，選取材料為 HT150。 活動鉗身的零件圖如圖 3.2 所示。 臺式虎鉗的設(shè)計及運(yùn)動仿真 11 圖 3.2 活動鉗身的零件圖 3.3 鉗口板的結(jié)構(gòu)設(shè)計鉗口板的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)鉗口板的零件圖畫出三維實體圖，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)計固定鉗口板用螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)設(shè)計需求和臺虎鉗的使用性能要求，本設(shè)計中選取標(biāo)準(zhǔn)件螺釘GB/T 68，選 取材料為 Q235。查取設(shè)計手冊可得相關(guān)尺寸，根

34、據(jù)查得的相關(guān)尺寸設(shè)計得鉗口板用螺釘 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 的三維實體圖如圖 3.4 所示。 圖 13 固定鉗口板用螺釘 圖 3.4 螺釘三維實體圖 3.5 螺母的選擇設(shè)計螺母的選擇設(shè)計 根據(jù)設(shè)計需求和臺虎鉗的使用性能要求，本設(shè)計中選取標(biāo)準(zhǔn)件螺母GB/T 6174 2000M1010，選取材料為 35。查取設(shè)計手冊可得相關(guān)尺寸，根據(jù)查得的相關(guān)尺寸設(shè)計 得螺母 M10 的三維實體圖如圖 3.5 所示 圖 3.5 螺母 M10 3.6 銷的選擇設(shè)計銷的選擇設(shè)計 跟據(jù)設(shè)計需求和臺虎鉗的使用性能要求，本設(shè)計中選取標(biāo)準(zhǔn)件 y 圓錐銷GB/T 913x14，選取材料為 Q235。查取設(shè)計手冊可得相

35、關(guān)尺寸，根據(jù)查得的相關(guān)尺寸設(shè)計得 銷的三維實體圖如圖 3.6 所示。 臺式虎鉗的設(shè)計及運(yùn)動仿真 13 圖 3.6 銷 3.7 螺桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計螺桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)螺桿的零件圖畫出圖，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)度校核計算螺桿的強(qiáng)度校核計算 進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法， 并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。本設(shè)計中，螺桿主要是扭矩，則應(yīng)該按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計算。 這種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強(qiáng)度，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 （1.1） t T t d n p

36、W T 3 2 . 0 9550000 式中：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa；T軸所受的扭矩，N.mm； t 軸的抗扭截面系數(shù)， n軸的轉(zhuǎn)數(shù)，p軸傳遞的功率， T W d計算截面處軸的直徑，mm；許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa。 根據(jù)國家標(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)可算得實際扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 12.86 Mpa，與理論相比可知符合設(shè)計使用性 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)計墊片的選擇設(shè)計 為了使螺桿在固定鉗身里能夠較好的定位，特配備兩個墊圈，一個用于和 M10 螺母 的配合使用，另一個用在螺桿的把手方位

37、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 9387，相關(guān)尺寸 為：d=10.2，s=b=2.6，0m=1.3 材料為 65 Mn、表面氧化。 圖 3.8 墊圈 螺桿的把手方位與固定鉗身的配合使用的墊圈選用標(biāo)準(zhǔn)件，按 GB 9387，相關(guān)尺寸 為：d=18.3，s=b=4.5 ，0m=2.25 材料選取為 Q235。 4 臺虎鉗的主要零件的加工工藝臺虎鉗的主要零件的加工工藝 4.1 固定鉗身加工固定鉗身加工 4.1.1 圖紙分析圖紙分析 在了解零件形狀和結(jié)構(gòu)之后，應(yīng)檢查零件視圖是否正確、足夠，表達(dá)是否直觀、清 臺式虎鉗的設(shè)計及運(yùn)動仿真 15

38、楚，繪制是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)，尺寸、公差以及技術(shù)要求的標(biāo)準(zhǔn)是否齊全、合理等。 本次設(shè)計的工件為固定鉗身數(shù)控加工工藝規(guī)程制訂，零件的圖紙包括：一張零件圖。 其中零件圖中的圖形都是采用主視圖的畫法，這樣就已經(jīng)能夠表達(dá)清楚零件的各部分尺 寸。圖紙當(dāng)中有對固定鉗身數(shù)控加工工藝規(guī)程制訂各部分表面粗糙度的要求大部分為 3.2m。 臺虎鉗固定鉗身三維圖所示材料為 HT200 號鋼，單生產(chǎn)。 1、幾何元素分析：該工件外形復(fù)雜，包含了平面、圓弧面、孔等幾何元素,其中，圓 弧面在設(shè)計的過程中利用導(dǎo)動進(jìn)行切除。 2、材料分析：材料為 HT200，調(diào)制狀態(tài)，硬度為 HRC20-30，適合加工中心加工。 零件結(jié)構(gòu)工藝性好還

39、是差對其工藝過程的影響非常大，不同結(jié)構(gòu)的零件盡管都能滿 足使用性能要求，但它們的加工方法和制造成本卻可能有很大的差別。良好的結(jié)構(gòu)工藝 性就是指在滿足使用性能的前提下，能以較高的生產(chǎn)率和最低的成本而方便地加工出來。 零件結(jié)構(gòu)工藝性審查是一項復(fù)雜而細(xì)致的工作，要憑借豐富的實踐經(jīng)驗和理論知識。審 查時，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)向設(shè)計部門提出修改意見加以改進(jìn)6。 首先我們應(yīng)當(dāng)清楚工藝安排應(yīng)做到正確、完整、統(tǒng)一和清晰，所用術(shù)語、符號、計 量單位和編號都要符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。由于該零件有端面、外表面、倒角需要加工，且各表 面之間有較高的尺寸精度和長度的要求，考慮到數(shù)控機(jī)床具有在一次安裝下加工出多個 表面的特點，因此該零件加工

40、適宜采用工序集中的方式，這樣就使每道工序加工內(nèi)容很 多，工藝路線變短。選用工序集中的方式加工不僅能夠保證加工精度、充分利用了現(xiàn)有 設(shè)備，而且也減少了工件裝夾次數(shù)，利于保證表面間的位置精度，縮短了生產(chǎn)加工時間， 大大提高了勞動生產(chǎn)率。 零件的技術(shù)要求包括下列幾個方面： （1）加工表面的尺寸精度 （2）主要加工表面的形狀精度 （3）主要加工表面之間的相互位置精度 （4）加工表面的粗糙度以及表面質(zhì)量方面的其他要求 （5）熱處理要求 （6）其他要求（如動平衡、未注圓角或倒角、去毛刺、毛坯要求等） 要注意分析這些要求在保證使用性能的前提下是否經(jīng)濟(jì)合理，在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下能 否實現(xiàn)。特別要分析主要表面的技術(shù)

41、要求，因主要表面的加工確定了零件工藝過程的大 致輪廓。 該零件固定鉗身在加工時要保證它的各項精度指標(biāo)，如：各項尺寸精度、表面粗糙 度等。 （1）首先加工后要求達(dá)到一定的精度要求。 （2）零件加工時保證不同的長度尺寸及表面粗糙度要求。 （3）零件的外輪廓要光滑。 4.1.2 加工工藝路線的總體設(shè)計加工工藝路線的總體設(shè)計 對于多臺不同的數(shù)控機(jī)床、多道工序才能完成加工的零件,工序的劃分自然以機(jī)床為 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 單位來進(jìn)行。而對于需要很少的數(shù)控機(jī)床就能加工完零件全部內(nèi)容的情況,數(shù)控加工工序 的劃分一般按照下列方法進(jìn)行： （1） 以一次安裝所進(jìn)行的加工作為一道工序。 （2）一個完整數(shù)

42、控程序連續(xù)加工的內(nèi)容作為一道工序。 （3）以工件上的結(jié)構(gòu)內(nèi)容組合用一把刀具加工為一道工序。 （4）以粗、精加工劃分工序。所以綜合考慮具體情況和經(jīng)濟(jì)性,機(jī)床設(shè)備、現(xiàn)有的工 裝設(shè)備等因素,為了更好的完成加工, 我模擬了 2 個加工工序方案。 方案一:以裝夾劃分需要兩道工序。工序一，第一次裝夾然后進(jìn)行粗精加工使工件達(dá) 到加工精度。工序二，掉頭裝夾進(jìn)行粗精加工。 方案二:以粗精加工劃分需要兩道工序。工序一，第一次裝夾然后進(jìn)行粗加工，掉頭 再進(jìn)行粗加工。工序二，裝夾工件進(jìn)行精加工，再掉頭，再進(jìn)行精加工。 經(jīng)過比較方案二要比方案一多裝夾 2 次，在同樣保證加工精度的情況下明顯方案一 更為方便快捷提高了工作

43、效率所以我選擇方案一做為我設(shè)計的零件的數(shù)控加工工序，以 一次安裝所進(jìn)行的加工作為一道工序,以安裝的加工作為工序,我的零件共需要兩次裝夾,分 別進(jìn)行粗加工、精加工。這樣兩道工序就能完成零件的加工,定位基準(zhǔn)可以得到很好的保 證,不會出現(xiàn)定位誤差。每次裝夾都要對刀,這樣就只對刀兩次,保證了刀位誤差。 銑削加工工藝路線的擬定是制定銑削工藝規(guī)程的重要內(nèi)容之一，其主要內(nèi)容包括選 擇各種加工表面的加工方法、劃定加工階段、劃分工序的先后順序等。對于數(shù)控銑床， 應(yīng)重點考慮幾個方面：能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求；是走刀路線最短， 既可簡化程序段，又可減少刀具空行程時間，提高加工效率應(yīng)使數(shù)值計算簡單，程序

44、段 數(shù)量少，以減少編程工作量。 根據(jù)工件的幾何元素要求，本工件的加工方法為外輪廓的銑削，曲面的銑削。 2、按照銑削加工的工藝原則，工件的加工工藝方法為： （1）在臺虎鉗上裝夾毛坯，加工部分高出臺虎鉗 70mm； （2）使用直徑為 12mm，圓弧為 3mm 的牛鼻刀對零件（不包括流道和型腔）進(jìn)行粗 加工； （3）使用直徑為 8mm 的牛鼻刀對零件進(jìn)行二次開粗； （4）使用直徑為 8mm 的球頭刀對零件整體（不包括流道和型腔）進(jìn)行精加工； （5）使用直徑為 12mm 的平刀進(jìn)行平面加工。 （6）對零件進(jìn)行拋光處理，使零件達(dá)到所要求的表面粗糙度； 4.1.3 毛坯設(shè)置毛坯設(shè)置 數(shù)控銑床它的夾頭用虎鉗

45、夾裝夾毛坯，毛坯尺寸 10010067mm。用牛鼻銑刀 1015 粗銑刀，粗銑時最大進(jìn)給量為 2mm，主軸的轉(zhuǎn)速為 1000 轉(zhuǎn)/分鐘。粗加工余量為 0.5mm，下工件設(shè)置， 毛坯設(shè)置 尺寸設(shè)置：10010030.76mm 材料：45#鋼 選擇定位基準(zhǔn) 臺式虎鉗的設(shè)計及運(yùn)動仿真 17 （1）粗基準(zhǔn)的選擇原則 選擇粗基準(zhǔn)時，主要要求保證各加工面有足夠的余量，并注意盡快獲得精基面。本 固定鉗身的加工應(yīng)遵循的原則有： 合理分配加工余量原則 保證零件相互位置要求原則 夾緊原則 不重復(fù)使用原則 本次設(shè)計的固定鉗身粗基準(zhǔn)的選擇遵循的是合理分配加工余量原則，所選的基準(zhǔn)為 零件的外圓柱表面7。 （2）精基準(zhǔn)的

46、選擇原則 選擇精基準(zhǔn)時，主要考慮保證加工精度。本固定鉗身數(shù)控加工工藝規(guī)程制訂的加工 應(yīng)遵循的原則有： 基準(zhǔn)重合原則 固定鉗身數(shù)控加工工藝規(guī)程制訂為軸類零件即選用外表面基準(zhǔn)作 為定位基準(zhǔn)，以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合誤差。 自為基準(zhǔn)原則 選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，本零件對加工表面沒有太高的 尺寸精度要求，所以不必考慮此原則。 互為基準(zhǔn)原則 當(dāng)對工件上兩個相互位置精度要求很高的表面進(jìn)行加工時，需要 用兩個表面互相作為基準(zhǔn)，反復(fù)進(jìn)行加工，以保證位置精度要求。 所選精基準(zhǔn)應(yīng)保證工件安裝可靠，夾具設(shè)計簡單、操作方便。 無論是精基準(zhǔn)還是粗基準(zhǔn)的選擇，上述原則都不可能同時滿足，有時還相互矛盾的， 因此

47、，選擇根據(jù)實際情況分析，權(quán)衡利弊，保證其主要要求。 本次設(shè)計的固定鉗身數(shù)控加工工藝規(guī)程制訂精基準(zhǔn)的選擇遵循的是基準(zhǔn)重合原則， 固定鉗身數(shù)控加工工藝規(guī)程制訂軸類零件即選用外表面基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以避免定位 基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合誤差。 由于毛坯已經(jīng)確定采用鑄件，比較適用于尺寸較小、精度較高的毛坯。鑄件的毛坯 精度較高,硬度較大，外圓柱表面的毛坯余量均勻。所以，可以直接采用鋼料的外圓柱表 面作為粗加工定位基準(zhǔn)。以毛坯的外圓柱表面作為粗定位基準(zhǔn)，加工出零件的精加工定 為基準(zhǔn)。這樣可以確保重要表面的精加工余量，采用外圓柱表面作為粗加工定位基準(zhǔn)， 達(dá)到了簡單、方便、快捷的目的?？s短了加工時間，提高了生產(chǎn)效

48、率8。 4.2 鉗口板加工鉗口板加工 4.2.1 圖紙分析圖紙分析 鉗口板三維圖所示材料為 45 號鋼，單生產(chǎn)。 1、幾何元素分析：該工件外形簡單，包含了平面、孔等幾何元素。 2、 精度分析：該工件被加工部分的各尺寸和形位公差、表面粗糙度要求較高，部 分尺寸達(dá)到 IT8-IT7 級精度。 3、材料分析：固定螺釘?shù)牟牧蠟?45 鋼，調(diào)制狀態(tài)，硬度為 HRC20-30，適合加工中 心加工。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 4.2.2 加工工藝路線的總體設(shè)計加工工藝路線的總體設(shè)計 銑削加工工藝路線的擬定是制定銑削工藝規(guī)程的重要內(nèi)容之一，其主要內(nèi)容包括選 擇各種加工表面的加工方法、劃定加工階段、劃分工

49、序的先后順序等。對于數(shù)控銑床， 應(yīng)重點考慮幾個方面：能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求；是走刀路線最短， 既可簡化程序段，又可減少刀具空行程時間，提高加工效率應(yīng)使數(shù)值計算簡單，程序段 數(shù)量少，以減少編程工作量。 （1）根據(jù)工件的幾何元素要求，本工件的加工方法為外輪廓的銑削。 （2） 按照銑削加工的工藝原則，工件的加工工藝方法為： 在臺虎鉗上裝夾 100 x27x10 的毛坯，加工部分高出臺虎鉗 10mm； 使用直徑為 10mm，圓弧為 3mm 的牛鼻刀對零件（不包括流道和型腔）進(jìn)行粗加 工； 4.2.3 毛坯設(shè)置毛坯設(shè)置 數(shù)控銑床它的夾頭用虎鉗夾裝夾毛坯，毛坯尺寸 1002710mm。用牛

50、鼻銑刀 1015 粗銑刀，粗銑時最大進(jìn)給量為 2mm，主軸的轉(zhuǎn)速為 1000 轉(zhuǎn)/分鐘。粗加工余量為 0.5mm11。 4.3 固定螺釘?shù)募庸す潭葆數(shù)募庸?4.3.1 圖紙分析圖紙分析 固定螺釘三維圖，固定螺釘二維圖，所示材料為 45 號鋼，單生產(chǎn)。 1、幾何元素分析：該工件外形規(guī)則，包含了槽、階梯軸等幾何元素,其中，偏心部分 在設(shè)計的過程中利用偏移命令建立。 2、精度分析：該工件被加工部分的各尺寸和形位公差、表面粗糙度要求較高，部分 尺寸達(dá)到 IT8-IT7 級精度。 3、材料分析：固定螺釘?shù)牟牧蠟?45 鋼，適合加工中心、數(shù)控車加工。 4.3.2 工件的基準(zhǔn)分析工件的基準(zhǔn)分析 1、設(shè)計基

51、準(zhǔn)分析：工件的設(shè)計基準(zhǔn)為軸線。 2、工藝基準(zhǔn)分析：該零件用到數(shù)控車加工，以左端面和軸線為工藝基準(zhǔn)，左端面為 粗基準(zhǔn)。 4.3.3 加工工藝路線的總體設(shè)計加工工藝路線的總體設(shè)計 1、加工方法：根據(jù)工件的幾何元素要求，本工件的加工方法包括外輪廓銑削，軸類 切削。 2、加工工藝路線： （1）車削右端面，保證平面度 （2）在車床上加工右端面，保證右端的軸。 （3）夾住左端軸，車加工左端軸。 （4）夾住右端的軸，加工出左端直徑 4mm 的階梯軸。 （5）夾住左端，加工出 M4 的孔 臺式虎鉗的設(shè)計及運(yùn)動仿真 19 4.4 活動鉗口加工活動鉗口加工 4.4.1 圖紙分析圖紙分析 臺虎鉗活動鉗口三維圖，所示

52、材料為 45 號鋼，單生產(chǎn)。 1、幾何元素分析 該工件外形形狀復(fù)雜，具有較多的曲面，倒角，而且其中流道的寬度較窄，對刀具 要求高，難度大，對切削用量、進(jìn)給量要求很高，必須有很高的表面粗糙度和尺寸精度。 2、精度分析 該工件加工部分要求很高，必須擁有很高的表面粗糙度和尺寸精度9。 該工件被加工部分的各尺寸和形位公差、表面粗糙度要求很高，主要尺寸高達(dá) IT1IT2 級精度。凹模主要工作部分的表面粗糙度為 0.8um，其余的為 3.2um。最大極限 尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差為上偏差；最小極限尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差為 下偏差；確定公差相對零線位置的那個極限偏差。它可以是上偏差或下偏差，一般為

53、靠 近零線的那個偏差為基本偏差； 加工精度包含了三個方面內(nèi)容： 尺寸精度：指加工后零件的實際尺寸與零件尺寸的公差帶中心的相符合程度 形狀精度：指加工后零件表面的實際幾何形狀與理想的幾何形狀的相符合程度 位置精度：指加工后零件有關(guān)表面之間的實際位置彧理想位置的相符合程度 3、材料分析 毛胚材料為 45 鋼，主要用于制造強(qiáng)度較高、韌性中等的零件，通常在調(diào)制、正火狀 態(tài)下使用，如齒輪、齒條、鏈輪、軸、鍵、銷、壓鑄機(jī)及泵的零件等?？纱鏉B碳鋼制 造齒輪、軸、活塞銷等，但要經(jīng)過表面淬火處理。 熱處理規(guī)范及金相組織： 金屬材料熱處理，是指在一定的條件下將材料加熱到一定的溫度，并保持一定時間， 隨后以各種不

54、同的數(shù)獨(dú)使其冷卻到室溫。以改變材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織，從而獲得所需要 的物理、力學(xué)或化學(xué)性能10。 4.4.2 加工工藝路線的總體設(shè)計加工工藝路線的總體設(shè)計 銑削加工工藝路線的擬定是制定銑削工藝規(guī)程的重要內(nèi)容之一，其主要內(nèi)容包括選 擇各種加工表面的加工方法、劃定加工階段、劃分工序的先后順序等。對于數(shù)控銑床， 應(yīng)重點考慮幾個方面：能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求；是走刀路線最短， 既可簡化程序段，又可減少刀具空行程時間，提高加工效率應(yīng)使數(shù)值計算簡單，程序段 數(shù)量少，以減少編程工作量11。 根據(jù)工件的幾何元素要求，本工件的加工方法為外輪廓的銑削，曲面的銑削。 按照銑削加工的工藝原則，工件的加工工

55、藝方法為： （1）在臺虎鉗上裝夾 200 x200 x40 的毛坯，加工部分高出臺虎鉗 30mm； （2）使用直徑為 16mm，圓弧為 3mm 的牛鼻刀對零件（不包括流道和型腔）進(jìn)行粗 加工； （3）使用直徑為 10mm 的平底刀對零件四個角進(jìn)行局部精加工； 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 （4）使用直徑為 10mm 的球頭刀對零件整體（不包括流道和型腔）進(jìn)行精加工； （5）使用直徑為 4mm 的球頭刀加工出流道； （6）對四個型腔單獨(dú)抽取電極，制作出形狀一致的電極，再做完全部精加工后，利 用電火花，打出型腔； （7）對零件進(jìn)行拋光處理，使零件達(dá)到所要求的表面粗糙度； 4.5 絲杠加工絲杠加工

56、 4.5.1 圖紙分析圖紙分析 臺虎鉗絲杠，所示材料為 45 號鋼，單生產(chǎn)。 1、幾何元素分析：該工件是外形簡單，但是由于裝夾位置太小，所以加工起來比較 復(fù)雜，要多次用到配合進(jìn)行加工。 2 、精度分析：該工件被加工部分的各尺寸和形位公差、表面粗糙度要求一般。 3 、材料分析：軸的材料為 45 鋼，適合車削加工。 4.5.2 工件的基準(zhǔn)分析工件的基準(zhǔn)分析 設(shè)計基準(zhǔn)分析：工件的設(shè)計基準(zhǔn)為軸的中心線。 4.5.3 加工工藝路線的總體設(shè)加工工藝路線的總體設(shè)計計 1、加工方法：根據(jù)工件的幾何元素要求，本工件的加工方法為車削加工?？紤]到裝 夾的難度和安全問題，本次加工的過程中要多次用到配合進(jìn)行輔助加工12

57、。 2、加工工藝路線： （1）車削右端面，保證平面度 （2）對右端進(jìn)行加工。 （3）夾住右端 200mm 的軸徑，車加工左端軸。 （4）夾住右端的軸，加工出左端直徑 12mm 的退到槽。 5 臺虎鉗的使用說明書臺虎鉗的使用說明書 鉗工用普通臺虎鉗的操作很容易掌握。其操作步驟如下： 臺式虎鉗的設(shè)計及運(yùn)動仿真 21 1、根據(jù)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(diào)好夾緊力。 2、調(diào)整好夾緊力以后，就擰緊不動。 3、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 壓下剎銑手柄。 4、夾緊之后是鉗工工作者進(jìn)行加工了。 5、只要擰開

58、扳手就可以拖動活動鉗口，從而松開。 5.1 產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱 臺虎鉗 5.2 結(jié)構(gòu)分析及產(chǎn)品工作原理結(jié)構(gòu)分析及產(chǎn)品工作原理 臺虎鉗，是一種裝在工作臺上供夾待工件用的夾具，臺虎鉗分為固定式和回轉(zhuǎn)式， 此處研究的為回轉(zhuǎn)式臺虎鉗（以下臺虎鉗簡稱如圖 5.1 所示） 。 圖 5.1 臺虎鉗簡稱 臺虎鉗結(jié)構(gòu)： 臺虎鉗主要由活動鉗身、固定鉗身、絲桿、手柄等可活動零件，以及螺釘、螺母等 起固定作用的零件組成。 工作原理： 臺虎鉗的底座用螺栓固定于工作臺邊緣上，固定鉗身裝在底座上，并能繞底座軸心 線繞一定角度轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)到要求的方向時，扳動夾緊手柄使夾緊螺栓旋緊，使固定鉗身 固緊。 活動鉗身通過導(dǎo)軌與固定鉗身的

59、導(dǎo)軌配合。處于活動鉗身上的絲桿可以旋轉(zhuǎn)，但不 能軸向移動，并與安裝在固定鉗身內(nèi)的絲杠螺母配合。當(dāng)搖動手柄時， 絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動 活動鉗身相對于固定鉗身作軸向移動，在鉗口的作用下夾緊或放松物件。其次，在絲桿 與活動鉗身配合處有彈簧，其借助擋圈和開口銷固定在絲杠上，當(dāng)放松絲杠時，可使活 動鉗身及時地退出。另外，在固定鉗身和活動鉗身上，各有用螺釘固定的鋼制且制有交 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 叉網(wǎng)紋的鉗口，起夾緊、防滑的作用。 5.3 零部件信息零部件信息 序 號 名稱 數(shù)量材質(zhì)成型工藝 1螺栓 11 Q235打頭、搓絲、熱處理 2絲桿螺母1 45鑄造、鉆孔、車削 3螺栓 23 Q235打頭、搓絲

60、、熱處理 4螺母3 Q235冷拔、鉆孔、車削 5底座1 HT200鑄造 6固定鉗身1 HT200鑄造 7擋圈1 Q235冷拔 8彈簧1 55Si2Mn拔制、冷加工 9絲桿1 45拔制、車、銑削 10手柄 1 45鑄造 11活動鉗身 1 HT200鑄造 12鉗口 2 45鍛造、淬硬、鏜削 13螺釘 M512 4 Q235打頭、搓絲、熱處理 14螺母 2 2 Q235鉆孔、車削 15夾緊螺栓 2 Q235打頭、搓絲、熱處理 表 5-1 零部件信息表 5.4 總體分析總體分析 臺虎鉗屬于虎鉗的一種，裝置在工作臺上，用以夾穩(wěn)工件之用，為鉗工車間必備工 具。其鉗體為為鑄鐵制作，強(qiáng)度、韌性符合要求，使用安

61、全不易斷裂。鉗口經(jīng)精密加工 后感應(yīng)淬火處理，夾持堅固耐用，絲杠是 45 鋼調(diào)質(zhì)處理而成?？苫剞D(zhuǎn)的鉗身操作簡便、 人機(jī)，在不取下工件的情況下，也可方便地從各角度對其加工。 表面處理采用了噴漆工藝，起到保護(hù)、美觀的作用，其藍(lán)色起到鎮(zhèn)靜工人心情，緩 解壓力的作用，傳統(tǒng)卻經(jīng)久耐看12。 5.5 分項分析分項分析 5.5.1 形態(tài)分析形態(tài)分析 臺虎鉗采用工業(yè)的幾何外形，包含曲線、棱角、圓弧等形態(tài)符號，體現(xiàn)出很強(qiáng)的機(jī) 械時代信息。圓形開槽底座隱含著可旋動的滑槽語義；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

62、 的力量感，似乎能嗅出其原材料的金屬味。 固定鉗身與活動鉗身張合作用、鉗口交叉網(wǎng)紋等借鑒仿生動物嘴巴、牙齒形態(tài)，抽 象提煉工業(yè)基本形態(tài)。 總體體現(xiàn)簡潔、幾何、機(jī)械、有力度的工業(yè)特征。 5.5.2 色彩分析色彩分析 產(chǎn)品采用單一的深藍(lán)色涂飾符合設(shè)計車間產(chǎn)品的要求，具有理性、現(xiàn)代、工業(yè)的語 臺式虎鉗的設(shè)計及運(yùn)動仿真 23 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，使人感覺時間過得很快。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，無鍍色的鉗口、螺栓等零件也

63、起到一定的色彩分割作用，不至于產(chǎn)品整體看 起來呆板，并且起到了劃分功能的語義效果13。 5.5.3 人機(jī)關(guān)系分析人機(jī)關(guān)系分析 臺虎鉗是車間里用于夾緊固定工件，幫助鉗工對工件進(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)式臺虎鉗最大的人機(jī)工學(xué)優(yōu)點在于它能多角度回轉(zhuǎn)固定鉗身，當(dāng)工件夾緊后， 需要從另一個角度打磨時，取下工件再安裝上會錯位。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 體扭動活動10。 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

64、、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 力問題，加大了手柄條的長度，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)計的手柄是活動的，可供兩側(cè)使用，即可推又可拉，同時也滿足雙手操作使 用。前身尖銳的棱角處理倒角，打磨圓滑，防止對操作者刮傷。 5.5.4 工藝分析工藝分析 1、工藝方法分析 臺虎鉗零部件繁多，主要涉及到鑄鐵、鋼材料的成型加工工藝。 鉗身、底座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，材料價格低廉，生產(chǎn)加工簡單。運(yùn)用砂型鑄造工藝，再經(jīng)打磨，處理粗 糙度等方法成型14。 絲桿則是 45 鋼經(jīng)拔制成棒狀、再在機(jī)

65、床，如車床、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的。 表面處理采用烤漆，鍍層工藝，起防水、防蝕、防銹作用。 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，鉗口因為采用的工序較為復(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)時工藝，已經(jīng)屬于是較好的工 藝水準(zhǔn)。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 除此之外，整體鉗身部分有較大倒角，也經(jīng)過加工打磨，處理得很得當(dāng)。 3、新工藝應(yīng)用情況 針對絲桿加工，