臺虎鉗的設計

臺虎鉗的設計,虎鉗,設計 西安科技大學高新學院 畢業(yè)設計（論文）臺虎鉗的設計系 別：機電信息學院專 業(yè)：機械設計制造及其自動化學 生 姓 名：學 號：設計(論文)題目：臺虎鉗的設計起 迄 日 期:2012年9月24日 2012年12月16日設計(論文)地點:指 導 教 師:專業(yè)教研室負責人: 年 月 日摘 要臺虎鉗，又稱虎鉗，臺虎鉗。臺虎鉗是用來夾持工件的通用夾具。裝置在工作臺上，用以夾穩(wěn)加工工件，為鉗工車間必備工具。轉盤式的鉗體可旋轉，使工件旋轉到合適的工作位置。臺虎鉗是一種在工作臺上用來夾持工件、以便于對工件進行加工的夾具。臺虎鉗裝配圖采用了俯視圖、主視圖、三維立體圖和一個表示單獨零件的爆炸視圖來表達。主視圖采用了全剖視圖，反映臺虎鉗的工作原理和零件間的裝配關系。俯視圖反映了固定鉗身的結構形狀。根據(jù)使用條件的不同，加工環(huán)境的不同，人們還會對臺虎鉗進行進一步的改進創(chuàng)新和功能的拓展，會有越來越多不同的結構使臺虎鉗的使用功能多樣化、全面化。關鍵詞：臺虎鉗,傳動,夾緊力23AbstractBench vice, also known as vise, bench vice. Bench vice is used to clamp the workpiece fixture. Device on the work table, to clamp the workpiece for stability, locksmith shop tools. Rotary clamp body can be rotated, so that the workpiece is rotated to the proper working position.Bench vice is a work table is used to clamp the workpiece, in order to facilitate the machining of a workpiece fixture. Bench vise assembly employs a plan, the main view, three-dimensional map and a separate parts of the exploded view to express. The main view of the full section view, reflect the bench vice principle and the assembly relation between parts. Overlooking the map reflects the fixed clamp body shape.According to different use conditions, processing of the different environment, people will be on the bench for further improvement and innovation and function expansion, there will be more and more different structure make the bench using functional diversification, comprehensive.Key words: bench vice, transmission, the clamping force臺虎鉗的設計畢業(yè)設計（論文）目 錄摘 要IIAbstractIII目 錄IV第1章 緒論1第2章 本課題研究任務22.1 內容22.2規(guī)格和主要參數(shù)22.3 要求32.4 畢業(yè)設計（論文）的工作內容3第3章 總體方案的設計33.1 臺虎鉗結構43.2 工作原理43.3 分項分析53.3.1 形態(tài)分析53.3.2 色彩分析53.3.3 人機關系分析53.3.4 工藝分析6第4章 各組成部分的設計74.1 固定鉗座的設計74.2 活動鉗身的結構設計74.4 鉗口板的結構設計84.5 固定鉗口板用螺釘?shù)慕Y構設計94.6螺母的選擇設計94.7銷的選擇設計94.8螺桿的結構設計104.9 螺桿的強度校核計算104.10墊片的選擇設計11第5章 臺虎鉗的主要零件的加工工藝125.1 固定鉗身加工125.1.1圖紙分析125.1.2加工工藝路線的總體設計135.1.3毛坯設置145.2 鉗口板加工155.2.1 圖紙分析155.2.2加工工藝路線的總體設計155.2.3 毛坯設置165.3 固定螺釘?shù)募庸?65.3.1 圖紙分析165.3.2工件的基準分析165.3.3 加工工藝路線的總體設計165.4 活動鉗口加工175.4.1圖紙分析175.4.2加工工藝路線的總體設計185.5 絲杠加工185.5.1圖紙分析185.5.2工件的基準分析195.5.3加工工藝路線的總體設計19第6章 臺虎鉗的使用說明書19總 結20致 謝21參考文獻22 第1章 緒論機械加工中，臺虎鉗是較為常見的裝夾工具，它分機用和手用兩種， 都是利用兩鉗口作定位基準，靠絲扛、螺母傳送機械力的原理進行工作的。臺虎鉗結構簡單，裝夾迅速。加工時省時省力，提高了加工效率、加工精度、產(chǎn)品質量。普通臺虎鉗的主要功能是夾緊工件，以使加工方便、快捷。本論文利用普通臺虎鉗的特性，對其使用功能進行了拓展，如充當劃線平臺、繞制彈簧、校正小鋼材等。使臺虎鉗的功能更加全面化。根據(jù)使用條件的不同，加工環(huán)境的不同，人們還會對臺虎鉗進行進一步的改進創(chuàng)新和功能的拓展，會有越來越多不同的結構使臺虎鉗的使用功能多樣化、全面化。臺虎鉗是機械加工和鉗工裝配或維修所必備的輔助工具。主要由活動鉗口、固定鉗口、絲桿和固定鉗身 4部分組成。絲桿起松緊作用。轉式臺虎鉗的鉗體可在水平方向作360旋轉,并能在鉗工操作所需位置固定。有些轉式臺虎鉗還可在垂直或水平方向作任意旋轉。一般情況下，臺虎鉗都帶有便于錘打用的砧板。其規(guī)格用鉗口寬度來表示，常用規(guī)格有100mm，125mm，150mm等。使用注意事項：（1）夾緊工件時要松緊適當，不得借助其他工具加力。（2）強力作業(yè)時，應盡量使力朝向固定鉗身。（3）不許在滑動鉗身和光滑平面上敲擊作業(yè)。（4）對絲杠、螺母等活動表面應經(jīng)常清洗、潤滑，以防生銹。 圖1 各式各樣的臺虎鉗圖2平面油壓虎鉗 臺虎鉗是對現(xiàn)有螺紋傳動臺虎鉗的改進，主要用于成批生產(chǎn)。它能實現(xiàn)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(xiàn)快速夾緊與快速松開，從而大大的提高生產(chǎn)效率。鉗工用臺虎鉗，是現(xiàn)在市場所沒有的。一、根據(jù)現(xiàn)在生產(chǎn)核技術越來越高，生產(chǎn)精度越高，同時也是生產(chǎn)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(tǒng)的臺虎鉗所產(chǎn)生的夾緊力是根據(jù)師傅的經(jīng)理來保證的，因此極有可能會產(chǎn)生以上的不足而使廢品率提高，根據(jù)生產(chǎn)的需要，特此設計一套適合加工的鉗工用臺虎鉗。二、傳統(tǒng)的臺虎鉗工作效率比較低，傳統(tǒng)臺虎鉗是螺紋傳動，無法實現(xiàn)快速夾緊與松開，使得生產(chǎn)效率比較低?，F(xiàn)有的臺虎鉗基本上用在銑床上，能實現(xiàn)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。新設計的鉗工用臺虎鉗，不但可以實現(xiàn)快速夾緊與松開的同時，系統(tǒng)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(tǒng)臺虎鉗的成本高不了多少。鉗工用臺虎鉗有以上優(yōu)點，新的臺虎鉗的問世是遲早的問題，是必然的趨勢。第2章 本課題研究任務2.1 內容1）普通臺虎鉗的方案設計； 2）普通臺虎鉗的總裝圖的繪制（含技術要求、明細表）； 3）普通臺虎鉗的主要零件圖繪制；4）設計說明書編寫。 2.2規(guī)格和主要參數(shù) 本工程設計名稱：臺虎鉗本普通臺虎鉗的規(guī)格: 鉗口最大張開度80mm本普通臺虎鉗技術參數(shù):鉗口寬度鉗口高度鉗口最大張開度100mm30mm80mm 兩鉗口的平行度、兩鉗口對導軌面的垂直度：0.025mm/100mm2.3 要求 1）獨立完成的詳細設計； 2）圖紙繪制和標注應符合國家或行業(yè)標準； 3）設計或論文應在教學計劃所規(guī)定的時間內完成； 4）論文書面材料的形成應符合學院相關規(guī)定。2.4 畢業(yè)設計（論文）的工作內容1）普通臺虎鉗的方案設計； 2）普通臺虎鉗的總裝圖的繪制（含技術要求、明細表）； 3）普通臺虎鉗的主要零件圖繪制；4）設計說明書編寫。 第3章 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則，盡量把鉗工用臺虎鉗設計成為一個功能齊全、可靠性高且易于使用的產(chǎn)品。 3.1 臺虎鉗結構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。3.2 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動，當轉到要求的方向時，扳動夾緊手柄使夾緊螺栓旋緊，使固定鉗身固緊?；顒鱼Q身通過導軌與固定鉗身的導軌配合。處于活動鉗身上的絲桿可以旋轉，但不能軸向移動，并與安裝在固定鉗身內的絲杠螺母配合。當搖動手柄時，絲杠旋轉，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。3.3 分項分析3.3.1 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)出很強的機械時代信息。圓形開槽固定鉗身隱含著可旋動的滑槽語義；棱角分明的鉗體結合有弧度的曲線，傳達工具硬朗、穩(wěn)固的機械工具品質。出于使用環(huán)境的限定，其不加修飾的外形給我們一種機械的美感，傳達出工業(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)?？傮w體現(xiàn)簡潔、幾何、機械、有力度的工業(yè)特征。3.3.2 色彩分析產(chǎn)品采用單一的深藍色涂飾符合設計車間產(chǎn)品的要求，具有理性、現(xiàn)代、工業(yè)的語義。其次，藍色為冷色調，有鎮(zhèn)靜的效果，從心理層面可以平定人的情緒，藍色也是后退色，使人感覺時間過得很快。在機器高速運轉，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)的藍色在此處使用得很恰當。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。3.3.3 人機關系分析臺虎鉗是車間里用于夾緊固定工件，幫助鉗工對工件進行再加工，如鋸斷、打磨等操作，解決了鉗工夾緊工件的困難?；剞D式臺虎鉗最大的人機工學優(yōu)點在于它能多角度回轉固定鉗身，當工件夾緊后，需要從另一個角度打磨時，取下工件再安裝上會錯位。而加上回轉功能后，鉗工只需要扳轉夾緊螺栓手柄，調整固定鉗身到最適加工位置，仍可在原地進行加工工件，減少身體扭動活動。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，一方面應用了杠桿省力的原理，降低工人操作強度；另一方面，設計的手柄是活動的，可供兩側使用，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。3.3.4 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、再在機床，如車床、銑床上，由高速旋轉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雜，有鍛造、磨削鉗口和底平面、淬硬，應用工藝水平較高。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，但基于當時工藝，已屬于較好工藝水準。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。第4章 各組成部分的設計4.1 固定鉗座的設計鉗座屬于機架、箱體類零件。該類零件特點是形狀不規(guī)則，結構較復雜。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HT1502。固定鉗座的零件圖（圖2）：圖2固定鉗座的零件圖 4.2 活動鉗身的結構設計根據(jù)活動鉗身的零件圖畫出三維實體圖，選取材料為HT1502?；顒鱼Q身的零件圖（圖5）：圖5活動鉗身的零件圖4.4 鉗口板的結構設計根據(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（圖11）：圖11 鉗口板零件圖圖12 鉗口板4.5 固定鉗口板用螺釘?shù)慕Y構設計根據(jù)設計需求和臺虎鉗的使用性能要求，本設計中選取標準件螺釘GB/T 68，選取材料為Q235。查取設計手冊可得相關尺寸，根據(jù)查得的相關尺寸設計得鉗口板用螺釘?shù)娜S實體圖（圖13）：圖13 固定鉗口板用螺釘4.6螺母的選擇設計根據(jù)設計需求和臺虎鉗的使用性能要求，本設計中選取標準件螺母GB/T 61742000M1010，選取材料為35。查取設計手冊可得相關尺寸，根據(jù)查得的相關尺寸設計得螺母M10的三維實體圖（圖16）。圖16 螺母M104.7銷的選擇設計根據(jù)設計需求和臺虎鉗的使用性能要求，本設計中選取標準件y圓錐銷GB/T 913x14，選取材料為Q235。查取設計手冊可得相關尺寸，根據(jù)查得的相關尺寸設計得銷的三維實體圖（圖17）。圖17 銷4.8螺桿的結構設計根據(jù)螺桿的零件圖畫出圖，選取材料為45。螺桿的零件圖（圖18）：圖18 螺桿（絲杠）的零件圖4.9 螺桿的強度校核計算進行軸的強度校核計算時，應根據(jù)軸的具體受載及應力情況，采取相應的計算方法，并恰當?shù)剡x取其許用應力。本設計中，螺桿主要是扭矩，則應該按扭轉強度條件計算。這種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強度，軸的扭轉強度條件為： 式中：扭轉切應力，Mpa；T軸所受的扭矩，N.mm； 軸的抗扭截面系數(shù)， n軸的轉數(shù)，p軸傳遞的功率，d計算截面處軸的直徑，mm；許用扭轉切應力，Mpa。根據(jù)國家標準，選取許用扭轉切應力為25-45Mpa. T=15 kN.m。截面處軸的直徑為18mm。代入數(shù)據(jù)可算得實際扭轉切應力為12.86 Mpa，與理論相比可知符合設計使用性能的要求。所以，和螺母配合處軸的尺寸選擇合理。4.10墊片的選擇設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與固定鉗身的配合使用。和M10螺母配合使用的彈簧墊圈（圖20）選用標準件，按GB 9387，相關尺寸為：d=10.2，s=b=2.6，0m=1.3 材料為65 Mn、表面氧化。圖20 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準件，按GB 9387，相關尺寸為：d=18.3，s=b=4.5 ，0m=2.25 材料選取為Q235。第5章 臺虎鉗的主要零件的加工工藝5.1 固定鉗身加工5.1.1圖紙分析在了解零件形狀和結構之后，應檢查零件視圖是否正確、足夠，表達是否直觀、清楚，繪制是否符合國家標準，尺寸、公差以及技術要求的標準是否齊全、合理等。本次設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)能夠表達清楚零件的各部分尺寸。圖紙當中有對固定鉗身數(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。如圖5-1，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：該工件外形復雜，包含了平面、圓弧面、孔等幾何元素,其中，圓弧面在設計的過程中利用導動進行切除。2、材料分析：材料為HT200，調制狀態(tài)，硬度為HRC20-30，適合加工中心加工。零件結構工藝性好還是差對其工藝過程的影響非常大，不同結構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。良好的結構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。零件結構工藝性審查是一項復雜而細致的工作，要憑借豐富的實踐經(jīng)驗和理論知識。審查時，發(fā)現(xiàn)問題應向設計部門提出修改意見加以改進。首先我們應當清楚工藝安排應做到正確、完整、統(tǒng)一和清晰，所用術語、符號、計量單位和編號都要符合相應標準。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，因此該零件加工適宜采用工序集中的方式，這樣就使每道工序加工內容很多，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，如：各項尺寸精度、表面粗糙度等。（1）首先加工后要求達到一定的精度要求。 （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。5.1.2加工工藝路線的總體設計對于多臺不同的數(shù)控機床、多道工序才能完成加工的零件,工序的劃分自然以機床為單位來進行。而對于需要很少的數(shù)控機床就能加工完零件全部內容的情況,數(shù)控加工工序的劃分一般按照下列方法進行： 以一次安裝所進行的加工作為一道工序。以一個完整數(shù)控程序連續(xù)加工的內容作為一道工序。以工件上的結構內容組合用一把刀具加工為一道工序。以粗、精加工劃分工序。所以綜合考慮具體情況和經(jīng)濟性,機床設備、現(xiàn)有的工裝設備等因素,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，第一次裝夾然后進行粗精加工使工件達到加工精度。工序二，掉頭裝夾進行粗精加工。方案二:以粗精加工劃分需要兩道工序。工序一，第一次裝夾然后進行粗加工，掉頭再進行粗加工。工序二，裝夾工件進行精加工，再掉頭，再進行精加工。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效率所以我選擇方案一做為我設計的零件的數(shù)控加工工序，以一次安裝所進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,分別進行粗加工、精加工。這樣兩道工序就能完成零間的加工,定位基準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)程的重要內容之一，其主要內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 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，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）進行粗加工；（3）使用直徑為8mm的牛鼻刀對零件進行二次開粗；（4）使用直徑為8mm的球頭刀對零件整體（不包括流道和型腔）進行精加工；（5）使用直徑為12mm的平刀進行平面加工。（6）對零件進行拋光處理，使零件達到所要求的表面粗糙度；5.1.3毛坯設置 數(shù)控銑床它的夾頭用虎鉗夾裝夾毛坯，毛坯尺寸10010067mm。用牛鼻銑刀1015粗銑刀，粗銑時最大進給量為2mm，主軸的轉速為1000轉/分鐘。粗加工余量為0.5mm，Cimatron E8. 下工件設置，毛坯設置 尺寸設置：10010030.76mm材料：45#鋼選擇定位基準（1）粗基準的選擇原則選擇粗基準時，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遵循的原則有：（1）合理分配加工余量原則（2）保證零件相互位置要求原則（3）夾緊原則（4）不重復使用原則本次設計的固定鉗身粗基準的選擇遵循的是合理分配加工余量原則，所選的基準為零件的外圓柱表面。2）精基準的選擇原則選擇精基準時，主要考慮保證加工精度。本固定鉗身數(shù)控加工工藝規(guī)程制訂的加工應遵循的原則有：（1）基準重合原則 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作為定位基準，以避免定位基準與設計基準不重合誤差。（2） 自為基準原則 選擇加工表面本身作為定位基準，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。（3）互為基準原則 當對工件上兩個相互位置精度要求很高的表面進行加工時，需要用兩個表面互相作為基準，反復進行加工，以保證位置精度要求。（4）所選精基準應保證工件安裝可靠，夾具設計簡單、操作方便。無論是精基準還是粗基準的選擇，上述原則都不可能同時滿足，有時還相互矛盾的，因此，選擇根據(jù)實際情況分析，權衡利弊，保證其主要要求。本次設計的固定鉗身數(shù)控加工工藝規(guī)程制訂精基準的選擇遵循的是基準重合原則，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作為定位基準，以避免定位基準與設計基準不重合誤差。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。以毛坯的外圓柱表面作為粗定位基準，加工出零件的精加工定為基準。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，達到了簡單、方便、快捷的目的?？s短了加工時間，提高了生產(chǎn)效率。5.2 鉗口板加工5.2.1 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，部分尺寸達到IT8-IT7級精度。3、材料分析：固定螺釘?shù)牟牧蠟?5鋼，調制狀態(tài)，硬度為HRC20-30，適合加工中心加工。5.2.2加工工藝路線的總體設計銑削加工工藝路線的擬定是制定銑削工藝規(guī)程的重要內容之一，其主要內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 使數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量。 3.1 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。3.2 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100x27x10的毛坯，加工部分高出臺虎鉗10mm；（2）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）進行粗加工；5.2.3 毛坯設置數(shù)控銑床它的夾頭用虎鉗夾裝夾毛坯，毛坯尺寸1002710mm。用牛鼻銑刀1015粗銑刀，粗銑時最大進給量為2mm，主軸的轉速為1000轉/分鐘。粗加工余量為0.5mm。5.3 固定螺釘?shù)募庸?.3.1 圖紙分析如圖3-1，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，部分尺寸達到IT8-IT7級精度。3、材料分析：固定螺釘?shù)牟牧蠟?5鋼，適合加工中心、數(shù)控車加工。5.3.2工件的基準分析 1、設計基準分析：工件的設計基準為軸線。 2、工藝基準分析：該零件用到數(shù)控車加工，以左端面和軸線為工藝基準，左端面為粗基準。5.3.3 加工工藝路線的總體設計 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5.4 活動鉗口加工5.4.1圖紙分析臺虎鉗活動鉗口三維圖，所示材料為45號鋼，單生產(chǎn)。1、幾何元素分析 該工件外形形狀復雜，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。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，主要用于制造強度較高、韌性中等的零件，通常在調制、正火狀態(tài)下使用，如齒輪、齒條、鏈輪、軸、鍵、銷、壓鑄機及泵的零件等?？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，隨后以各種不同的數(shù)獨使其冷卻到室溫。以改變材料的內部結構組織，從而獲得所需要的物理、力學或化學性能。5.4.2加工工藝路線的總體設計 銑削加工工藝路線的擬定是制定銑削工藝規(guī)程的重要內容之一，其主要內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 使數(shù)值計算簡單，程序段數(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。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200x200x40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）進行粗加工；（3）使用直徑為10mm的平底刀對零件四個角進行局部精加工；（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）對零件進行拋光處理，使零件達到所要求的表面粗糙度；5.5 絲杠加工5.5.1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雜，要多次用到配合進行加工。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。5.5.2工件的基準分析 設計基準分析：工件的設計基準為軸的中心線。5.5.3加工工藝路線的總體設計 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。考慮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行輔助加工。2 加工工藝路線： （1）車削右端面，保證平面度 （2）對右端進行加工。 （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。1第6章 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：一、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，并調好夾緊力。二、調整好夾緊力以后，就擰緊不動。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，然后壓下剎銑手柄。四、夾緊之后是鉗工工作者進行加工了。五、只要擰開扳手就可以拖動活動鉗口，從而松開。一、產(chǎn)品名稱 臺虎鉗二、結構分析及產(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式，此處研究的為回轉式臺虎鉗（以下以臺虎鉗簡稱 如圖1）。 圖1臺虎鉗結構：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動，當轉到要求的方向時，扳動夾緊手柄使夾緊螺栓旋緊，使固定鉗身固緊?；顒鱼Q身通過導軌與固定鉗身的導軌配合。處于活動鉗身上的絲桿可以旋轉，但不能軸向移動，并與安裝在固定鉗身內的絲杠螺母配合。當搖動手柄時，絲杠旋轉，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。3、零部件信息序號名稱數(shù)量材質成型工藝1螺栓11Q235打頭、搓絲、熱處理2絲桿螺母145鑄造、鉆孔、車削3螺栓23Q235打頭、搓絲、熱處理4螺母3Q235冷拔、鉆孔、車削5底座1HT200鑄造6固定鉗身1HT200鑄造7擋圈1Q235冷拔8彈簧155Si2Mn拔制、冷加工9絲桿145拔制、車、銑削10手柄145鑄造11活動鉗身1HT200鑄造12鉗口245鍛造、淬硬、鏜削13螺釘M5124Q235打頭、搓絲、熱處理14螺母22Q235鉆孔、車削15夾緊螺栓2Q235打頭、搓絲、熱處理四、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，強度、韌性符合要求，使用安全不易斷裂。 鉗口經(jīng)精密加工后感應淬火處理，夾持堅固耐用，絲杠是45鋼調質處理而成 。可回轉的鉗身操作簡便、人機，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、美觀的作用，其藍色起到鎮(zhèn)靜工人心情，緩解壓力的作用，傳統(tǒng)卻經(jīng)久耐看。五、分項分析1、 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)出很強的機械時代信息。圓形開槽底座隱含著可旋動的滑槽語義；棱角分明的鉗體結合有弧度的曲線，傳達工具硬朗、穩(wěn)固的機械工具品質。出于使用環(huán)境的限定，其不加修飾的外形給我們一種機械的美感，傳達出工業(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)。總體體現(xiàn)簡潔、幾何、機械、有力度的工業(yè)特征。2、色彩分析產(chǎn)品采用單一的深藍色涂飾符合設計車間產(chǎn)品的要求，具有理性、現(xiàn)代、工業(yè)的語義。其次，藍色為冷色調，有鎮(zhèn)靜的效果，從心理層面可以平定人的情緒，藍色也是后退色，使人感覺時間過得很快。在機器高速運轉，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)的藍色在此處使用得很恰當。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。3、人機關系分析臺虎鉗是車間里用于夾緊固定工件，幫助鉗工對工件進行再加工，如鋸斷、打磨等操作，解決了鉗工夾緊工件的困難?；剞D式臺虎鉗最大的人機工學優(yōu)點在于它能多角度回轉固定鉗身，當工件夾緊后，需要從另一個角度打磨時，取下工件再安裝上會錯位。而加上回轉功能后，鉗工只需要扳轉夾緊螺栓手柄，調整固定鉗身到最適加工位置，仍可在原地進行加工工件，減少身體扭動活動。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，一方面應用了杠桿省力的原理，降低工人操作強度；另一方面，設計的手柄是活動的，可供兩側使用，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。4、工藝分析4.1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、再在機床，如車床、銑床上，由高速旋轉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。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雜，有鍛造、磨削鉗口和底平面、淬硬，應用工藝水平較高。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，但基于當時工藝，已屬于較好工藝水準。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。4.3新工藝應用情況針對絲桿加工，目前有旋風車削工藝、數(shù)控絲桿旋切專用機加工，國內主要采用旋風車削、銑削的工藝制造，但此方法不適用于中、大批量生產(chǎn)。所以現(xiàn)在大多企業(yè)工廠都采用旋風銑滾球絲桿工藝。其壽命高，是加工機床絲桿的理想設備,生產(chǎn)效率高,表面粗糙度也好。采用德國切削旋風頭，數(shù)控車床加工的精度也很高，且智能化，效率高。六、結論經(jīng)過測量尺寸、制圖，臺虎鉗裝配圖采用三個視圖，其中含有三個剖視圖（主視圖全剖、頂視圖部分剖、A-A面的半剖）；其中每個零件都能在視圖上體現(xiàn)出來，基本能分析出各零件的組裝關系。將近一周的時間，通過查找資料，測畫臺虎鉗裝配圖，對其原理、結構、功能、材料工藝有了一定的了解。加強自己了結構，工藝方面的知識，進一步鞏固了工程制圖部分的知識?？?結通過本次畢業(yè)設計，我對工廠生產(chǎn)加工實際零件的總體工藝流程有了一定程度的了解和把握，這對我是受益匪淺的，對今后參加社會工作將會有很大的幫助同時我認識到了自己的不足之處，也清楚了自己今后應該努力的方向。短短幾周的畢業(yè)設計，使我發(fā)現(xiàn)自己所掌握的知識是如此貧乏，自己綜合應用所學專業(yè)知識的能力是如此不足，兩年來學習了那么多課程，今天才知道自己并不會用。在這次作畢業(yè)設計的時間里自己又學到了很多知識，也讓我由理論轉變?yōu)閷嶋H的一個轉折。因此，它在幾年的學習中占有重要的地位。例如：在設計固定鉗身前首先要繪制出圖形，這就需要你牢固掌握機械制圖這門課程。另外，在加工固定鉗身模型過程中，首先要對零件圖紙的分析及對零件工藝分析；其二選擇最佳加工方法、確定加工方案；其三劃分工序與工步；其四選擇合適的切學用量；其五確定進給路線、安排加工順序；其六確定對刀方法與換刀點；最后加工出實件。這樣培養(yǎng)我們綜合運用已學過的專業(yè)課的理論知識，獨立分析和擬訂一個零件的合理的工藝路線，而且進一步培養(yǎng)了我們的機械制圖、分析計算、結構設計、編寫技術文件等基本能力。通過這次畢業(yè)設計，使自己對工藝人員所從事的工作有了親身的體驗，學會了查圖表、資料、手冊等工具書?？傊ㄟ^實例對工藝規(guī)程的編制和切削用量的選擇計算等做了一次練習，使我受益匪淺，為我今后學習和工作打下一個堅實而良好的基礎。在此，忠心感謝老師的幫助和指導. 致 謝本論文是在導師XXX的悉心指導下完成的，經(jīng)過幾個月的時間，在各位老師的幫助下，在我的不斷努力下，我的畢業(yè)設計終于要完成了。從設計中我學到許多知識，也理解了做任何事都要細心的道理。知識的積累是一點一滴的，在設計中我也感受頗深。首先，要感謝我的畢業(yè)設計指導xx老師。在畢業(yè)設計中，給了我許多指導性的建議和改進方法，使我在設計過程中少走彎路，在生活上也給與了一定的關心和支持。其次，也要感謝姚敏茹老師，他對我的設計提出了許多改進的建議，并且對我的設計方案，圖形繪制等提出了許多寶貴的建議。對我的方案改進和圖形的修改有了非常大的幫助。同時也要感謝XX老師，正是他們在課堂上的諄諄教誨，使我掌握了充足的知識來完成此次畢業(yè)設計。我也非常感謝我的父母，是他們在生活上和學習上給我關心和幫助，讓我能全身心的投入到學習中。再次，也非常感謝學校能給我這次機會來進行我的畢業(yè)設計，讓我把書本上的知識運用的實踐中去，讓我深刻的體會到了“學以致用”的道理。讓我在實踐中豐富和充實了自己。最后，要感謝所有曾經(jīng)幫助我的同學，我的舍友，使他們的鼓勵和幫助，讓我的設計圓滿結束。 參考文獻1童秉樞.機械CAD技術基礎.北京：清華大學出版社，2003 2濮良貴，紀名剛.機械設計.第七版.北京：高等教育出版社.2004.53王小華.機床夾具圖冊.機械工業(yè)出版社.1991.54王辰寶.機械加工工藝基礎.南京：東南大學出版社.19965孫本緒.熊萬武.機械加工余量手冊.北京：國防工業(yè)出版社.20046胡仁喜.溫正.王淵峰.Solidworks 2007中文版標準教程.科學出版社.20077侯書林.朱海.機械制造基礎-機械加工工藝基礎.中國林業(yè)出版社.2006.78Wen-H-Ko，Mehran-Mehregany.Micro-electro-mechanical-systems(MEMS)M.Case western Reserve university，Cleveland，ohio，1992 9王光斗.王春福.機床夾具設計手冊(第三版) 上海科學技術出版社.2000.1110盧秉恒(主編) 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