专用虎钳设计毕业设计.docx
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专用虎钳设计毕业设计
毕业设计
题目：
专用虎钳设计
绪论与前言
第一章：
1台虎钳的工作原理
2台虎钳的使用要求
3台虎钳的用途
4台虎钳的正确使用和保养
5使用虎钳的注意事项及发展
第二章：
1台虎钳的分析
2零件加工工艺分析
3典型部件工艺分析
4加工工艺过程卡
第三章：
1.三维制图
2程序
总结
致谢
参考文献
绪论
本设计主要研究的是台虎钳部件设计，研究的方法是运用UG的三维造型将模具造型出来；至于加工方面，先设计好加工工艺包括毛坯的选择、刀具、切削用量、机床等等，然后通过编程软件UG对模具进行程序的生成。
通过对台虎钳的三维造型，可以提高自我的UG三维造型的能力，加深了对模具设计的理解，从本质上提高了自我软件应用能力。
运用软件的编程功能，对典型零件的编程，可以提高自己对数控加工工艺的理解，包括机床的选择、刀具的选择、切削用量的选择等等。
因此，本课题的研究不仅运用到UG的三维造型和编程，而且让我对零件设计和加工工艺认识提高了一个等级。
前言
本设计主要研究的是台虎钳的设计和加工，研究的方法是运用UG的三维造型将各部件造型出来；至于加工方面，先设计好加工工艺包括毛坯的选择、刀具、切削用量、机床等等，然后通过编程软件UG对典型的零件进行程序的生成。
通过对台虎钳各部件的三维造型，可以提高自我的UG三维造型的能力，加深了对零件设计的理解，从本质上提高了自我软件应用能力。
运用软件的编程功能，对典型零件的编程，可以提高自己对数控加工工艺的理解，包括机床的选择、刀具的选择、切削用量的选择等等。
因此，本课题的研究不仅运用到UG的三维造型和编程，而且让我对零件的设计与加工工艺的认识提高了一个等级。
设计的重点：
1、零件各部件的设计
2、零件的造型
3、台虎钳的装配
4、典型部件加工工艺的编制
设计的难点:
1、台虎钳各部件的造型。
部件造型既要满足设计的简单化，又要保证加工的精度与难度。
2、零件数控加工工艺的安排。
数控加工工艺的安排是加工的重点，只有合理的安排了加工的路线、刀具、机床、切削用量等我们才能编制出合理的工艺，这样才能满足生产，即能保证精度，又能满足加工的效率。
3、程序的编制。
对于数控加工程序的编制也是比较重要的一个环节，只有正确合理的程序才能满足加工精度和加工效率，否则之前所做的一切都是白费的，纵使加工工艺再合理，只要程序不合理也不可能完成加工。
所以在编程方面，最主要的是设计好刀路，一个好的刀路是软件编程主要的终极目标。
第一章
1.台虎钳的工作原理
活动钳身通过导轨与固定钳身的导轨孔作滑动配合。
丝杆装在活动钳身上，可以旋转，但不能轴向移动，并与安装在固定钳身内的丝杆螺母配合。
当摇动手柄使丝杆旋转，就可带动活动钳身相对于固定钳身作进退移动，起夹紧或放松工件的作用。
在固定钳身和活动钳身上，各装有钢质钳口，并用螺钉固定，钳口的工作面上制有交叉的滚花，使工件夹紧后不易产生滑动，且钳口经过热处理淬硬，具有较好的耐磨性。
固定钳身装在夹紧座上，并能绕转座轴心线转动，当转到要求的方向时，扳动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。
底座上有三个螺栓孔，用以通过螺栓和钳台固定。
2.台虎钳的使用要求
2.1固定钳身的钳口工作面应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。
2.2固定稳固必须把台虎钳牢固地固定在钳台上，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。
2.3只允许用手扳紧手柄夹紧工件时，只允许用手的力量扳紧手柄不能用手锤敲击手柄或套上长管子扳手柄，螺母或钳身因受力过大而损坏。
2.4施力应朝向固定钳身方向强力作业时，应尽量使力量朝向固定钳身，否则丝杠和螺母会因受到过大的力而损坏。
2.5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。
2.6应保持清洁丝杠、螺母和其他活动表面的清洁。
3.台虎钳的用途
台虎钳是钳工必备的工具,也是钳工名称的来源,因为钳工的大部分工作都是在虎钳上完成的,如锯,锉,錾以及零件的装配和拆装。
台虎钳的用途：
装在工作台上夹持零件，为钳工车间必备的夹具。
4.台虎钳的正确使用和保养
台虎钳的正确使用
4.1台虎钳安装在台钳上时，必须使用固定钳身的钳口工作面处于钳台边缘之外，以保证可以夹持长条形工件从而顺利的加工。
4.2夹持工件时，只允许用双手的力量来夹紧或放松手柄力度，决不允许用套管接长手柄或用锤子敲击，以免损坏机件。
4.3活动钳身的光滑平面，不准用锤子敲击，以免降低它与固定钳身的配合性能。
4.4台虎钳必须牢固的固定在钳台上，扳动手柄使夹紧螺钉旋紧，工作时应保证钳身无松动现象。
否则易损坏台虎钳和影响工作质量。
台虎钳的保养台虎钳的丝杆、螺母和其他活动表面都要经常加油润滑保持清洁，防止生锈，发生锈蚀。
5.使用虎钳的注意事项及发展
5.1注意事项
要安全正确使用，工作结束要及时清理工作台和台虎钳铁屑。
5.2台虎钳的发展
一、台虎钳生产所需的钢铁等原材料涨价了，从2010年下半年开始台虎钳行业所需的一些原料就陆续涨价。
二、台虎钳的市场需求不断加大。
虽然现在数控机床等大型的高科技设备多了但是不够灵活在一些生产、加工领域还是台虎钳比较灵活比较适合小型的加工、修理行业使用这块的市场还是比较大的。
高科技的数控机床虽然效率比较高适合加工大型的部件但是不够灵活台虎钳小巧可以弥补大型加工机械的一些不足。
三、生产成本提高了。
当然影响台虎钳的因素还有很多只是从比较直观的角度去分析了一下
第二章
1.台虎钳的分析
台虎钳是用来加持工件的通用夹具，主要是装置在工作台上，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。
因此台虎钳对于机械加工来说意义非凡。
台虎钳设计的特点：
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、镀铬涂层，有效防蚀。
台虎钳装夹的原理是从传动上讲是螺旋传动原理，从受力上讲是杠杆原理，更确切地讲是轮轴原理。
台虎钳中有两种作用的螺纹：
①螺钉将钳口固定在钳身上、夹紧螺钉旋紧将固定钳身紧固——连接作用；②旋转丝杠，带动活动钳身相对固定钳身移动，将丝杠的转动转变为活动钳身的直线运动，把丝杠的运动传到活动钳身上——传动作用，起传动作用的螺纹是传动螺纹。
圆柱外表面的螺纹是外螺纹，圆孔内表面的螺纹是内螺纹，内外螺纹往往成对出现。
转动台虎钳手柄，将钳口打开，以后再反方向转动手柄，开始反转一点点时，钳口并没有动，这是为什么？
是传动的内外螺纹间存在间隙，间隙有的大、有的小，是在加工时螺纹尺寸有一定的偏差造成的。
加工零件的尺寸不可能很准确，往往有一个尺寸范围，在这一范围内的尺寸都是可以的.
台虎钳的部件的介绍
台虎钳各部件主要分为底座、夹紧块、圆螺丝钉、钳口、滑块、丝杠以及一些标准件
2.零件加工工艺分析
数控加工工艺方案设计的主要内容包括确定加工方法，确定零件的定位和装夹方案，安排加工顺序，以及安排热处理、检验及其辅助工序等。
设计者应从生产实践中总结出来一些综合性的工艺原则，结合实际的生产条件提出几个方案，进行分析对比，选择经济合理的最佳方案。
合理的工艺方案能保证零件的加工精度、表面质量的要求。
（1）零件加工工艺分析对零件的设计图和技术要求进行综合分析。
（2）加工方法的选择选择零件具体的加工方法和切削方式。
（3）机床的选择选择合适的机床既能满足零件加工的外廓尺寸，又能满足零件的加工精度。
（4）工装的选择数控设备尽管减少了对于夹具的依赖程度，但还不能完全取消，在满足零件加工精度和技术要求的前提下，工装越简单越好。
（5）加工区域规划对加工对象进行分析，按其形状特征、功能特征及精度、粗糙度要求将加工对象划分成数个加工区域。
对加工区域进行规划可以达到提高加工效率和加工质量的目的。
（6）加工工艺路线规划合理安排零件从粗加工到精加工的数控加工工艺路线，进行加工余量分配。
（7）刀具的选择根据加工零件的特点和精度要求，选择合适的刀具以满足零件加工的要求。
（8）切削参数的确定确定合理的切削用量。
（9）数控编程方法的选择根据零件的难易程度，采用手工或自动编程的方式，按照确定的加工规划内容进行数控加工程序编制。
3.典型部件的工艺分析
3.1毛坯的选择
台虎钳底座毛坯主要是铸件，特点是在冷却过程中会产生铸造内应力，导致铸件在加工过程中产生变形，需要去应力退火，并且需要表面淬火处理。
材料一般选择在HT150以上，主要成型方法有铸造，其优点是：
铸造材料广泛，价格低廉；设备简单，投资少；铸件形状与零件比较接近。
减少切削量。
其缺点是：
铸造组织疏松，晶粒粗大，力学性能较差，铸造工序多。
在本设计中选择毛坯为铸件，毛坯大小比零件大3-5mm。
并且毛坯上小于30-50的孔，不在铸造时铸出，直接在切削加工时钻出。
3.2定位基准的选择
粗基准的选择选择以底座的底面为粗基准，该底面是平面，铸造时有一定的精度，可以作为粗基准。
依据选择的粗基准，对侧面和表面进行粗精加工，以及孔的粗加工，这样有利于保证加工精度和尺寸的要求，符合基准统一和基准重合的原则。
3.3精基准的选择选择
以加工后的上表面为精基准，对孔、内腔以及底面加工可保证一定的尺寸精度和相互位置精度。
3.4加工顺序的选择
底座加工时，应先加工面后加工孔，以加工好的面来定位，加工孔，以平面为精基准加工孔，这样不仅为孔的加工提供了稳定可靠的精基准，同时还可以使孔的加工余量较为均匀。
由于底座的孔分布在箱上表面上，先加工好平面，钻孔时，钻头不易引偏，扩孔或绞孔时，刀具也不易崩刃。
加工阶段粗、精分开，粗、精分开也可及时发现毛坯缺陷，避免更大的浪费；同时还能根据粗、精加工的不同要求来合理选择设备，有利于提高生产率。
3.5机床、夹具、切削量的选择
机床的选择根据底座特点选择PL700立式加工中心，具体参数如下：
1
工作台面积400×1000mm
2
X坐标（纵向）行程700（可选800）mm
3
Y坐标（横向）行程410mm
4
Z坐标（垂向）行程540mm
5
主轴孔锥度BT40
6
主轴端面到工作台表面距离125-665mm
7
主轴中心线到立柱导轨表面距离460mm
8
主轴电机功率7.5/11（连续/30分钟）Kw
9
主轴转速范围40-6000r/min（可选10000r/min）
10
主轴调速方式无级、AC伺服
11
切削进给速度（X、Y、Z）2-15000mm/min
12
X、Y轴快速移动32m/min
13
Z轴快速移动20m/min14工作台最大承重600Kg
14
工作台最大承重600Kg
3.6刀具的选择
底座的加工主要是平面和孔的加工，需要粗精分开，粗加工时要保证一定的加工效力而精加工要保证精度，主要是保证一定的经济效益。
3.7夹具的选择
1.夹具要满足零件的各部分需求，而且要适用于所选机床。
2.在整个加工过程中外轮廓选用平口钳，加工内轮廓以及孔的加工选用专用夹具。
3.8影响数控加工工艺方案设计的主要因素
数控加工工艺设计的内容非常具体、详细。
在确定工艺方案时，要考虑的因素较多，如零件的结构特点、表面形状、精度等级和技术要求、表面粗糙度要求等，毛料的状态，切削用量以及所需的工艺装备，刀具等。
以下是设计工艺方案必须考虑的几个重要环节：
（1）加工方法的选择零件的结构形状是多样的，但它们都是由平面、外圆柱面、内圆柱面或曲面、成型面等基本表面所组成的。
每一种表面都有多种加工方法，具体选择时应根据零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生产类型等选用相应的加工方法和加工方案。
例如，外圆表面的加工方法主要是车削和磨削。
当表面粗糙度要求较小时，还要进行光整加工。
（2）工艺基准的选择工艺基准是保证零件加工精度和形位公差的一个关键步骤，工艺基准的选择应与设计基准一致。
基于零件的加工性考虑，选择的工艺基准也可能与设计基准不一致，但无论如何，在加工过程中，选择的工艺基准必须保证零件的定位准确、稳定，加工测量方便，装夹次数最少。
（3）确定加工步骤工序安排的一般原则是先加工基准面后加工其他面，先粗加工后精加工，粗精分开。
具体操作还应考虑两个重要的影响因素，一是尽量减少装夹次数，既提高效率，又保证精度；二是尽量让有位置公差要求的型面在一次装夹中完成加工，充分利用设备的精度来保证产品的精度。
（4）工艺保证措施关键尺寸和技术要求的工艺保证措施对设计工艺方案非常重要。
由于加工零件是由不同的型面组成的，一个普通型面通常包括三个方面的要求——尺寸精度、形位公差和表面粗糙度，必须在这些关键特征上有可靠的技术保障，避免如装夹变形、热变形，工件震动导致加工波纹等因素影响到零件的加工质量，进行工艺方案设计时必须考虑以上因素的影响，采取相应的工艺方法和工艺措施来保证，如预留工艺装夹止口，精加工前先让工件冷却，精加工用较小的切削用量，以及在零件上加或缠减震带等方法。
4加工工艺过程卡
台虎钳固定钳身机械加工工艺过程
工序号
工序名称
工序内容
工艺装备
1
铸造
2
清砂
3
热处理
人工时效处理
4
涂底漆
涂红色防锈底漆
5
划线
1.按照图样外形尺寸及螺孔位置划中心线
2.划出各面加工线及找正线
6
粗铣
以顶面定位基准，绕虎钳底座
加工中心
7
粗铣
以左端侧面定位安装，找正中心线粗、精铣顶面
加工中心
8
粗精铣
一次装夹下铣钳身和键槽
加工中心
9
钻
铣平端面后，打中心孔
加工中心
10
粗精镗
镗钳身前孔壁，加工完后，掉头镗后孔壁
加工中心
11
粗精铣
用加工中心分别粗、精攻螺纹
加工中心
12
钳
修毛刺
13
检验
按图纸要求检查工件各部件尺寸及精度
14
入库
涂油，入库
台虎钳活动钳身加工工艺过程卡
工序号
工序名称
工序内容
工艺装备
1
铸造
2
清砂
3
热处理
人工时效处理
4
涂底漆
涂红色防锈底漆
5
粗铣
以顶面定位基准，绕平活动钳身
加工中心
6
粗铣
端面定位安装，精铣顶面
加工中心
7
钻
打中心孔
加工中心
8
粗精铣
按图纸要求粗、精铣各孔
加工中心
9
攻
加工与螺杆相配合的螺纹孔
加工中心
10
钳
去毛刺
加工中心
11
检验
按图纸要求检查工件各部件尺寸及精度
12
入库
涂油，入库
1.各部件的三维制图
装配图
挡块
一、挡块的制作步骤：
1先画出草图生成实体
2进行拉伸
3进行曲线投影，扫掠
4扫掠、拉伸
5缝合、修剪
6边倒圆
7拉伸孔，求差
8完成图形
底座
二、底座制作步骤：
1草画图
2固定基准面，拉伸
3拉伸大孔、小孔
4边倒圆，求差
5完成图形
滑块
三、滑块的制作步骤：
1画草图
2拉伸
3拉伸，求差
4画十字槽草图，在进行拉伸
5画半圆弧槽的草图，在进行拉伸
6完成图形
夹紧块
四、夹紧块制作步骤：
1画草图，固定基准面
2通过《曲线组》生成
3向下拉伸
4画夹紧块下半部分草图并拉伸
5倒斜角，加工孔和螺纹并边倒圆，完成
6完成图形
2、程序的编制
2.1数控编程的定义
为了使数控机床能根据零件加工的要求进行动作，必须将这些要求以机床数控系统能识别的指令形式告知数控系统，这种数控系统可以识别的指令称为程度，制作程序的过程称为数控编程。
2.2数控编程的内容与步骤
（1）分析图样包括零件轮廓分析，零件尺寸精度、形位精度、表面粗糙度、技术要求的分析，零件材料、热处理等要求的分析；
（2）确定加工工艺包括选择加工方案，确定加工路线，选择定位与夹紧方式，选择刀具，选择各项切削参数，选择对刀点、换刀点；
（3）数值计算选择编程原点，对零件图形各基点进行正确的数学计算，为编写程序单做好准备；
（4）编写程序单根据数控机床规定的指令代码及程序格式编写加工程序单；
（5）制作控制介质简单的数控程序直接采用手工输入机床，当程序自动输入机床时，必须制作控制介质。
现在大多数程序采用软盘、移动存储器、硬盘作为存储介质，采用计算机传输来输入机床。
目前，除了少数老式的数控机床仍在采用穿孔纸带外，现代数控机床均不再采用此种控制介质了；
（6）程序校验程序必须经过校验正确后才能使用。
一般采用机床空运行的方式进行校验，有图形显示卡的机床可直接在CRT显示屏上进行校验，现在有很多学校还采用计算机数控模拟进行校验。
以上方式只能进行数控程序、机床动作的校验，如果要校验加工精度，则要进行首件试切校验。
2.3数控编程的分类
数控编程可分为手工编程和自动编程两种。
手工编程：
手工编程是指所有编制加工程序的全过程，即图样分析、工艺处理、数值计算、编写程序单、制作控制介质、程序校验都是由手工来完成。
自动编程：
自动编程是指用计算机编制数控加工程序的过程。
自动编程的优点是效率高，正确性好。
可以解决许多手工编制无法完成的复杂零件编程难题，但其缺点是必须具备自动编程系统或自动编程软件。
自动编程较适合形状复杂零件的加工程序编制。
零件程序的编制
加工底座面程序
%
O001
N1G90G40G80G17
N2M6T1
N3M3S800
N4G0G90G43Z10
N5X-210.059Y330.736
N6Z5.5
N7G1Z2F600
N8X-161.339Y355.38
N9X-154.618Y341.97
N10X-203.788Y317.326
N11X-197.067Y303.916
N12X-147.897Y328.56
N13X-141.176Y315.15
N14X-190.345Y290.506
N15X-183.624Y277.096
N16X-134.454Y301.74
N17X-127.733Y301.74
N18X-176.903Y263.686
N19X-170.182Y250.276
N20X-121.021Y274.92
N21X-114.291Y261.51
N22X-163.461Y236.866
N23X-156.74Y223.456
N24X-107.57Y248.1
N25X-100.849Y234.69
N26X-150.019Y210.046
N27X-143.298Y196.636
N28X-94.128Y221.28
N29X-62.353Y220.428
N30X-136.577Y183.223
N31X-129.855Y169.816
N32X-116.413Y132.432
N33X-116.413Y142.997
N34X-30.034Y186.788
N35X-35.242Y166.432
N36X-109.692Y129.578
N37X-102.971Y116.773
N38X-96.25Y102.767
N39X-40.359Y114.001
……
N91X-322.258Y274.727
N92Z10
N93G0X-210.59Y330.736
N94Z2.5
N95G1Z0F600
N96X-161.339Y355.38
N97X-154.618Y341.97
……
N133X-322.258Y274.727
N134Z10
N135M5
N136G91G28Z0
N137G90
N138M30
%
……
总结
从2012年10月，我开始了我的毕业设计工作，时至今日，论文基本完成。
从最初的茫然，不知道从何下手，到慢慢进入状态，再到思路的逐渐清晰，经过了几个月的努力，终于有了一个较为理想的结果，也从中收获了很多。
我选择设计的是专用虎钳，从开始选题到画零件图制作目录到工艺分析到数控编程最后完成，我翻阅了大量的书籍，查阅了大量的资料，还通过上网等选择合适的方案，在此次制作毕业设计的过程中，不但学习到了很多的关于专业方面的新的知识，还巩固了以前学习的专业知识，重新掌握了画图软件CAXA、UG的各种功能，还学习到了新的一些功能。
有付出就才有收获。
这次毕业设计的顺利完成，对我来说真的是受益匪浅。
它不但是对我三年来所学知识的考察，也是我对自己学以致用能力的检验。
在完成这次毕业设计的过程之中，使我更加清楚地认识到自己哪些方面的不足，在这其中,感觉到了我平时学习还不够努力,造成毕业设计做起来吃力；也感觉到了我们专业在进行实践操作中应勤动手、多动脑去思考才能进行我们产品零件的优质加工；多去翻阅一些资料。
上述所有内容是在讲数控加工工艺过程及其程序的编制方面的知识，利用对零件图形的结构分析，设计出适合其加工的工艺方案，以达到生产要求，选择了切削用量及确定了进给路线，运用所学内容自己进行了手工编程。
数控加工工艺是工件在进行数控加工时的重要内容，只要工艺确定合理就可以保证其加工精度及各项指标的要求。
设计的总体过程过程可以概括为，首先对零件的结构、形状、材料等进行分析，然后选择加工方案，并对工艺方案进行选择比较合理的加工路线，然后计算切削参数，制定出工艺文件，最后编程和校验。
这次的毕业设计综合了大学里所学的所有专业知识，是理论与实践相结合的。
在设计过程中，我遇到了很多问题，通过老师的讲解、同学的讨论和查阅资料得以解决，再通过自己的努力，已将需要设计的零件基本设计完成，不足的是没有进行实物加工，但这次的毕业设计让我对理论知识有了更深刻的了解，对其他各方面的能力也有了较高的提升，这对我不久后的工作打下了良好的基础。
致谢
首先，我要感谢指导我这次毕业设计的老师。
在这次毕业设计中，他给予了我很多指导性的意见，让我加深了对专业知识的理解，懂得了灵活运用所学的知识，对我设计中的不足之处予以指正，一遍一遍的为我们检查，不辞辛劳，为我的毕业设计倾注了大量的心血，在此我表示衷心的感谢。
不积硅步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，他们对我这次的毕业设计有很多的帮助，是他们辛勤的付出，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。
给予了精心的指导，并讲解了各项专业要领，提出了宝贵的专业意见，是老师们的精心指导和我在网上搜集了资料，才使我的毕业设计能够按期完成。
最后我还要感谢在百忙之中抽出时间为我们答辩的老师们，感谢您们对我的论文做出评审，对于论文的不足之处，敬
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