機械設計及制造及其自動化

1、畢 業(yè) 設 計（論文）（說 明 書）題 目： 機用臺虎鉗的設計 姓 名： 黃 操 編 號： 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院 年 月 日平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢 業(yè) 設 計 （論文） 任 務 書姓名 黃 操 專業(yè) 機械設計與制造 任 務 下 達 日 期 年 月 日設計（論文）開始日期 年 月 日設計（論文）完成日期 年 月 日設計（論文）題目： 機用臺虎鉗的設計 A·編制設計 B·設計專題（畢業(yè)論文） 指 導 教 師 系（部）主 任 年 月 日平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）答辯委員會記錄 機械工程 系 機械設計與制造 專業(yè)，學生 黃 操 于 年 月 日進行了畢業(yè)設計（論文）答

2、辯。設計題目： 機用臺虎鉗的設計 專題（論文）題目： 機用臺虎鉗的設計 指導老師： 答辯委員會根據學生提交的畢業(yè)設計（論文）材料，根據學生答辯情況，經答辯委員會討論評定，給予學生 畢業(yè)設計（論文）成績?yōu)?。答辯委員會 人，出席 人答辯委員會主任（簽字）： 答辯委員會副主任（簽字）： 答辯委員會委員： ， ， ， ， ， ， 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）評語第 頁共 頁學生姓名： 黃 操 專業(yè) 機械設計與制造 年級 09 畢業(yè)設計（論文）題目： 機用臺虎鉗的設計 評 閱 人： 指導教師： （簽字） 年 月 日成 績： 系（科）主任： （簽字） 年 月 日畢業(yè)設計（論文）及答辯評語： +

3、 目錄目錄前言·················································

4、;························1第一章 加工方案························&#

5、183;·······························21.1 課題介紹·················

6、;·······································21.2 臺虎鉗的工作原理········

7、3;·····································31.3 對臺虎鉗各個零件的設計··········

8、······························41.3.1 固定鉗座的設計·················

9、3;····························41.3.2 活動鉗身的結構設計···················

10、·······················61.3.3 方塊螺母的結構設計························&#

11、183;··················71.3.4 鉗口板的結構設計·····························

12、;················81.3.5 螺桿的結構設計·······························

13、83;···············9第二章 加工工藝與技術難點································&

14、#183;··········102.1 臺虎鉗結構特點和技術要求···································102.2 材

15、料毛坯的選擇與加工方案····································132.3加工分析··········

16、3;··············································15第三章 臺虎鉗鉗口結構改進·&

17、#183;·········································163.1 臺虎鉗的分析改進······

18、;········································16第四章 臺虎鉗的多用法·······

19、3;········································184.1 當V形塊實用·······

20、3;···········································184.2 手工繞制彈簧····

21、3;···············································184.3 校正小剛材·

22、;··················································

23、;···18參考文獻··············································

24、;·····················19總結····························&

25、#183;···········································20 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書（論文）前言機械是人類生產勞動的

26、重要工具?？貦C床向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，相應的夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發(fā)展。夾具是機械加工不可缺少的部件之一。常用的幾種夾具主要有：通用夾具；專用夾具；可調夾具；組合夾具；數控機床夾具等。而虎鉗是最常用最經濟最普及的一中夾具，其結構簡單裝夾迅速，定位準確，加工時省事省力，提高了加工效率和加工精度，從而提高了產品質量。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，都是利用兩鉗口座定位基準，靠機械、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，加工時省事省力，提高了加工效率和加工精度，提高了產品質量。但是臺虎鉗也有其

27、不足之處，如不能較好的裝夾外形較為復雜的工件。主要原因是臺虎鉗鉗口是平直的，不適于裝夾圓柱形工件，機加工時工件以為易位移，有時工件還會飛出機床臺面。為此，特對臺虎鉗的鉗口進行結構的改進設計，以滿足更多使用功能的要求，使其更加的實用化。關鍵詞：夾具、孔系加工、自動加工第一章 加工方案1.1 課題介紹本次課題主要設計的是普通型臺虎鉗。但是因為普通形臺虎鉗的鉗口是平的，無法裝夾球型，特別是圓柱型工件。機夾時容易移位，甚至飛出工作臺，為此，讀者對它的結構進行了改進，以滿足其使用要求，更實用化。根據學校在這次課題中所提供的材料、設備。我在設計時緊扣兩點:一、最大限度的應用所學知識二、在保證時間的前提下課

28、題能完美地完成。最終選擇臺虎鉗為我這次畢業(yè)設計的課題。如下圖所示：圖1 臺虎鉗效果圖圖二 普通臺虎鉗零件爆炸圖形1.2 臺虎鉗的工作原理臺虎鉗有固定鉗座1，鉗口板2，活動鉗身4，螺桿8和方塊螺母9等零件組成。當用扳手轉動螺桿8時，由于螺桿8的左邊用開口銷卡主，使它只能在固定鉗座1的兩圓柱孔中轉動，而不能沿軸向移動，這時螺桿8就帶動方塊螺母9，使活動鉗身4沿固定鉗座1的內腔作直線運動。方塊螺母9與活動鉗身1用螺釘3連接整體，這樣使鉗口閉合或開放便于裝緊和卸下零件。（圖2）固定鉗座1再裝配件中起支撐鉗口板2，活動鉗身4，螺桿8和方塊螺母9等待零件的作用，螺桿8與固定鉗座1的左、右端分別以ø

29、;12H8/f7和ø18H8/f7配合，活動鉗身4與方塊螺母9以ø20H8/f7間隙配合。固定鉗座1的左右兩端是由ø12H8和ø18H8水平的兩圓柱孔組合，它支撐螺桿8在兩圓柱孔中轉動，其中間是空腔，使方塊螺母9帶動活動鉗身4沿固定鉗座1作直線運動。圖三 臺虎鉗的裝配圖1.3 對臺虎鉗各個零件的設計1.3.1 固定鉗座的設計該零件一般選用灰鑄鐵常用的牌號為HT200這時因為灰鑄鐵不僅成本低，而且具有較好的耐磨性、可鑄性、可切削性和阻尼特性。精度要求較高的鉗身可選用耐磨鑄鐵或鑄鋼件。對單件生產或某些簡易的鉗座，為縮短身纏周期和降低生產成本，也采用鋼件焊接結

30、構。根據固定鉗座的零件圖，先畫出三維實體圖，選取材料為HT200。圖四 固定鉗座的零件圖五 固定鉗座的三維實體圖1.3.2 活動鉗身的結構設計根據活動鉗身的零件圖畫出三維實體圖，選取材料為HT200。活動鉗身的零件圖：圖六 活動鉗身的零件圖圖七 活動鉗身的三維實體圖1.3.3 方塊螺母的結構設計根據方塊螺母的零件圖畫出三維實體圖，選取材料為Q235。方塊螺母的零件圖：圖八 方塊螺母的零件圖圖九 方塊螺母的三維實體圖1.3.4 鉗口板的結構設計根據鉗口板的零件圖畫出三維視圖，選取材料為45鋼。鉗口板零件圖：圖十 鉗口板的零件圖圖十一 鉗口板的三維實體圖1.3.5 螺桿的結構設計根據螺桿的零件圖畫

31、出三維視圖，選取材料為45。螺桿零件圖：圖十三 螺桿三維實體圖第二章 加工工藝與技術難點2.1 臺虎鉗結構特點和技術要求一、孔徑精度該螺桿支撐孔的尺寸誤差和幾何形狀誤差會使螺桿與其配合不良?？諒竭^大，配合過松，使螺桿回轉不穩(wěn)定，并降低了支撐剛度，易產生晃動；孔徑過小，配合過緊，螺桿將因外環(huán)變形而不能正常運轉，縮短壽命。螺孔不圓，也使螺桿外環(huán)變形而引起徑向跳動。從上分析可知，對孔的精度要求較高，螺孔的尺寸精度為IT6級，孔的幾何形狀誤差控制在尺寸公差范圍之內。二、孔形位公差要求 同一軸線上各孔的同軸度誤差和孔端面對軸向的垂直度誤差，形位公差如果不能保證，會使螺桿裝配到鉗身上后產生歪斜，致使螺桿產

32、生徑向圓跳動，和軸向竄動，加劇磨損。孔系之間的平行度誤差會影響螺桿傳動質量。一般同軸上各孔的同軸度約為最小孔尺寸公差之半。一般都要規(guī)定螺桿軸線對安裝基面的平行度誤差，在垂直和水平面兩個方向上允許螺桿前端向上向前偏。.保證同軸孔系同軸度的方法：1）利用已加工孔作支撐導向當臺虎鉗前壁上的孔徑加工好后，在空內裝一導向套，通過導向套支撐鏜桿加工后壁上的孔，以保證兩空的同軸度要求。此法適用于加工前后壁相距較近的同軸線孔。2）采用調頭鏜當前后壁相距較近時，可用“調頭鏜”。工件在一次裝夾下，鏜好一端的孔后，將工作臺回轉180°，鏜另一端的孔。對同軸度要求不高的孔，可選擇普通鏜床鏜削；對同軸度要求較

33、高的孔，可選擇臥式加工中心鏜削。對于我設計的虎鉗，由于鉗身尺寸相對較小，對同軸度要求的孔，可采用銑平端面打中心孔鉆半精鏜孔口倒角精鏜或絞。鏜刀可采用加長減震鏜刀一次裝夾完成鏜孔。同時此法也可保證孔與端面的垂直度要求。必須要求工件在一次裝夾下完成。.孔加工方法：孔的加工精度為IT7級，一般可采用鏜（擴）粗餃精鉸或粗鏜（擴）半精鏜精鏜攻螺紋加工方案（若未鑄預孔則應先鉆孔）。以上兩種方案均能使孔的加工精度達IT7級，表面粗糙度達Ra0.632.5mm。當孔的精度高于IT6級、表面粗糙度值小于Ra0.63mm時，還應增加一道超精加工（常用精細鏜、研磨等）工序作為終加工；單件小批生產時，也可采用浮動絞孔

34、。三、主要平面精度 裝配基面的平面度誤差影響活動鉗身與固定鉗身連接時接觸剛度。若在加工過程中作為定位基準時，還會影響孔的加工精度。因此規(guī)定底面和導向面必須平直和相互垂直。其平面度、垂直度公差等級為5級。頂面的平面度要求是為了保證活動鉗身的移動性，活動靈活。當大批大量生產將其頂面用作定位基面加工孔時，對它的平面度要求還要提高。四、表面粗糙度 主要表面的表面粗糙度會影響連接面的配合性質或接觸剛度。裝配基準面和定位基準面為Ra0.632.5um，其它平面為Ra2.510um。平面的粗加工和半精加工，主要采用刨削和銑削。刨削的刀具結構簡單，機床調整方便，但在加工較大平面時，生產效率低，適用于單件小批生

35、產。銑削的生產效率一般比刨削高，在成批和大量生產中，多采用銑削。當生產批量較大時，為提高生產率，可采用專用的組合銑床對各平面進行多刀、多面同時銑削。五、零件圖樣分析：虎鉗鉗身支撐平面平面度公差為0.01mm。上平面與固定鉗口面垂直度公差為0.02/300mm。兩螺孔的軸線對基準面的圓跳動公差為0.03/300mm。兩螺孔的軸線對基準面的平行度公差為0.03/300mm。兩螺孔表面對基準面的同軸度公差為ø0.02mm。兩螺孔圓度公差均為0.005mm；每孔內表面相對側母線的平行度公差為0.01mm。六、擬定機械加工工藝規(guī)程的原則：（1） 加工方法的選擇原則：在保證加工表面精度和表面粗糙

36、度要求的前提下，盡可能提高加工效率。（2） 工序的劃分：1 按先面后孔的原則劃分工序；2 按所用刀具劃分工序；3 按粗、精加工劃分工序。（3）加工余量的選擇：1 工序間加工余量的選擇應采用最小加工余量原則，以求縮短加工時間，降低零件加工費用。但是各個工序應有充分的加工余量，特別是最后的工序。2 在選擇加工余量時，還應考慮由于零件的大小不同，切削力、內應力引起的變形也會有差異，工件大，變形增加，加工余量相應地應大一些。加工方法、裝夾方法和工藝裝備的剛性可能引起的零件變形，過大的加工余量會由于切削力增大引起零件的變化。確定加工余量的方法有查表法、經驗估算法、分析計算法。（4） 進給路線的確定：盡可

37、能加工路線最短，減少空行程時間和換到次數，提高生產率，減少零件的變形。（5） 夾具的選擇：盡量選擇通用夾具、組合夾具，能使零件一次裝夾中完成全部加工面的加工，并盡可能使零件的定位基準與設計基準重合，以減少定位誤差。夾具應具備足夠的強度和剛度，使零件在切削過程中切削平穩(wěn)，保證零件的加工精度。一般多采用平口虎鉗或壓板為多，其裝夾迅速方便、定位為準確。2.2 材料毛坯的選擇與加工方案實際生產中，一般用灰鑄鐵，常用牌號為HT200。這是因為灰鑄鐵不僅成本低，而且具有較好的耐磨性、可鑄性和阻尼特性。該虎鉗可選用耐磨鑄鐵，負荷大的主軸箱也可采用鑄鋼件。臺虎鉗固定鉗身機械加工工藝過程卡工序 號工序 名稱工序

38、內容工藝裝備1鑄造2清砂3熱處理人工時效處理4涂底漆涂紅色防銹底漆5劃線1 按圖樣外形尺寸及螺孔位置劃出中心線2 劃出各面加工線及找正線6粗銑以頂面定位基準，饒平虎鉗底座加工中心7精銑以左端側面定位安裝，找正中心線， 粗精銑頂面加工中心8粗、精銑一次裝夾下，銑鉗身鍵槽加工中心9鉆銑平端面后，打中心孔加工中心10粗、精鏜鏜鉗身前壁孔，加工完成后，調頭鏜后壁孔加工中心11粗、精銑用加工中心分別粗精攻前后M8的螺紋加工中心12鉗修毛刺13檢驗按圖紙要求檢查工件各部件尺寸及精度14入庫涂油，入庫臺虎鉗活動鉗身加工工藝過程卡工序號工序名稱工序內容工藝裝備1鑄造2清砂3熱處理人工時效處理4涂底漆涂紅色防銹

39、底漆5粗銑以頂面定位基準，繞活動鉗身加工中心6精銑以端面定位安裝，精銑頂面加工中心7鉆打中心鉆加工中心8粗精銑按圖紙尺寸要求粗精銑各孔加工中心9攻加工與螺桿相配合的螺紋孔加工中心10鉗去毛刺11檢驗按圖紙要求檢查工件各部件尺寸及精度12入庫涂油，入庫2.3加工分析：一、鑄件必須進行時效處理，以消除應力。有條件時應在露天存放一年以上再加工。二、為了保證加工精度應使定位基準統(tǒng)一，該零件主要定位基準集中在側端面。鏜孔時，在可能的條件下盡量采用“支撐鏜削”法，以增加鏜桿的剛性，提高加工精度。如果直徑小的孔，應采用鉆、擴、鉸加工方法。三、為保證在同一軸上各孔的同軸度，可采用在已加工孔上，安裝導向套再加工

40、其他空的方法，或使用加長減震鏜刀。四、為提高孔的加工精度，應將粗鏜、半精鏜和精鏜分開進行。五、孔的尺寸精度檢驗，使用內徑千分尺或內徑百分表進行測量。六、同一軸線上各孔的同軸度，可采用檢驗心軸進行檢驗。七、各軸孔的軸線之間的平行度，以及軸孔的軸線與基準的平行度，均應通過檢驗芯軸進行測量。 第三章 臺虎鉗鉗口結構改進3.1 臺虎鉗的分析改進機械加工中，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，靠絲杠，螺母傳送機械力的原理，其結構簡單，裝夾迅速，但是臺虎鉗也有其不足之處，如裝夾外形較為復雜和不規(guī)則工件時，就力不從心了。主要原因是臺虎鉗鉗口板是平直的，不適于裝夾球形，特

41、別是圓柱形工件。機加工時工件易位移，有時工件還會飛出機床臺面。為此，本文對臺虎鉗鉗口部位進行了改造，使之能裝夾各種工件。具體方法是，按原鉗口大小制一對對稱的V型鉗口，如下圖：圖十四 V形鉗口示意圖該V型鉗口需經熱處理淬火及表面處理。使用時需將原鉗口卸下，裝上V型新鉗口，即可使用。若工件是單件或批量小，也可不卸原鉗口，直接將新鉗口裝上。另外，還可以使用一塊V型鉗口，這樣就形成了工件和鉗口之間成呈三條線定位接觸加緊。根據工件與V型塊的接觸母線長度，V型塊可分為短V型塊和長V型塊，前者限制工件兩個自由度，后者限制工件四個自由度。如下圖：圖十五V型塊也是支承定位。圖15為常見V型塊結構。圖1用于較短工件精基準定位；圖2用于較長工件粗基準定位；圖3用于工件兩端精基準面相距較遠的場合。如果定位基準與長度較大，則V型塊不必做成整體鋼件，而采用鑄鐵底座鑲淬火鋼墊，如圖4所示。根據工件與V型塊的接觸母線長度，長V型塊限制工件四個自由度，短V型塊限制工件的兩個自由度。V型塊兩斜面的夾角有60°、90°和120°三種，其中以90°為最常用。V型塊定位的優(yōu)點：1）對中性好。既能使工件的定位基準軸線對中在V型塊兩斜面的對稱平面上，在左右方向上不會發(fā)生偏移，且安裝方便；2）