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台虎钳设计论文资料
晋中学院
本科毕业论文（设计）
题目台虎钳设计说明书
院系
专业机械制造及自动化
姓名
学号
学习年限年月至年月
指导教师
申请学位
年月日
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台虎钳设计说明书
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摘要：
机械是人类生产劳动的重要工具。
几十年来，在数控机床向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，相应的夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。
夹具是机械加工不可缺少的部件之一。
常用的几种夹具主要有：
可调夹具；组合夹具；数控机床夹具等。
而虎钳是最常用最经济最普及的一种夹具，其结构简单装夹迅速，定位准确，加工时省时省力，提高了加工效率和加工精度。
提高了产品质量。
机械加工中，台虎钳是较为常见的装夹工具，它分机用和手用两种，都是利用两钳口作定位基准，靠丝杠，螺母传送机械力的原理进行工作的。
台虎钳结构简单装夹迅速，加工时省时省力，提高了加工效率和加工精度。
提高了产品质量。
但是台虎钳也有其不足之处。
如不能较好的装夹外形较为复杂的工件。
主要原因是台虎钳钳口是平直的，不适于装夹圆柱形工件，机加工时工件易位移，有时工件还会飞出机床台面。
为此，特对台虎钳的钳口进行结构的改进设计。
以满足更多使用功能的要求，使其更加的实用化。
关键词：
夹具；台虎钳；自动加工；
Benchvicedesignspecification
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ABSTRACT：
Machineryistheimportanttoolofhumanproductivelabor.
Fordecades,inthenumericalcontrolmachinetooltohighspeed,efficient,precision,composite,intelligent,environmentalprotectiondirectiondrive,thecorrespondingfixturetechnologyisheadedinhighprecision,highefficiency,module,combination,generalmotors,andeconomicdevelopment.Fixtureisindispensablemechanicalprocessingoneofthecomponents.Commonlyusedseveralfixturemainlyhas:
adjustableclamp;Modularfixture;Numericalcontrolmachinetoolfixture,etc.Andtheeconomyisthemostcommonlyusedjawthemostpopularakindoffixture,itssimplestructureclamprapid,accuratepositioningandprocessingthesaveLaborwhen,improvethemachiningefficiencyandmachiningaccuracy.Improvetheproductquality.
Mechanicalprocessing,Taiwanisrelativelycommonjawclampedtool,itextensionandhandinwithtwo,allistheusetwoclampmouththelocatingdatum,dependsontheballscrew,nutmechanicaltransmissionprincipleofworkforce.Asimplestructurejawclampedrapidly,processingthesaveLaborwhen,improvethemachiningefficiencyandmachiningaccuracy.Improvetheproductquality.Butajawalsohasitsdisadvantages.Ifnotbetterclampappearanceismorecomplicatedworkpiece.Themainreasonisajawmouthisaflatclamps,isnotsuitablefortheclampingcylindricalworkpieces,machiningtheeasywhenthedisplacement,sometimesworkpiecewillalsoflyoutofthemachinetoolmesa.Therefore,toTaiwan,thejawstructureimprovementofmouthclampdesign.Inordertomeettherequirementsofthemoreusefunction,makeitmorepractical.
KEYWORDS：
fixture；benchvice；automaticprocessing；
前言………………………………………………………………1
1绪论……………………………………………………………………2
1.1台虎钳用途………………………………………………………2
1.2台虎钳结构……………………………………………………………2
1.3台虎钳工作原理………………………………………………………2
1.4台虎钳使用要求……………………………………………………3
2虎钳各个零件的设计………………………………………………3
2.1活动钳身的设计………………………………………………………3
2.2固定钳身的设计………………………………………………………3
2.3螺杆的设计……………………………………………………………3
2.3.1零件的用途……………………………………………………………………4
2.3.2零件的工艺分析………………………………………………………………4
2.3.3审核螺杆的工艺性……………………………………………………………4
2.3.4确定毛坯种类和制造方法……………………………………………………4
2.3.4.1确定毛坯种类……………………………………………………………4
2.3.4.2毛胚的制造方法…………………………………………………………5
2.3.4.3确定毛坯的尺寸公差和加工余量………………………………………5
2.3.5制定工艺路线…………………………………………………………………5
2.3.5.1定位基准的确定…………………………………………………………5
2.3.5.2表面加工方法的确定……………………………………………………5
2.3.5.3工序的集中与分散………………………………………………………6
2.3.6工序顺序的安排………………………………………………………………6
2.3.7确定加工工艺路线……………………………………………………………6
2.3.8确定各工序加工余量、计算工序尺寸及余量………………………………7
2.3.9选择设备、及工艺装备（刀具、量具）……………………………………7
2.3.10确定各工序切削用量…………………………………………………………8
2.3.10.1切削用量…………………………………………………………………8
2.3.11螺杆的强度校核计算…………………………………………………………8
2.4方块螺母的结构设计…………………………………………………9
2.5钳口板的结构设计…………………………………………………9
2.5.1探索台式虎钳现状分析………………………………………………………9
2.5.2虎钳发展方向…………………………………………………………………9
2.5.3基本设计方案…………………………………………………………………9
2.5.4现用虎钳钳口实物……………………………………………………………9
2.5.5改进后的实物图……………………………………………………………10
2.5.6现用虎钳缺点和改装完成后的优点………………………………………10
2.6固定钳口板所用螺钉的结构设计…………………………………11
2.7固定活动钳身所用螺钉的结构设计…………………………11
2.8螺母M10的选择设计……………………………………………11
2.9销的选择设计………………………………………………11
2.10垫片的选择设计…………………………………………11
3台虎钳结构的装配………………………………………………11
4致谢…………………………………………………………………11
5参考文献……………………………………………………………12
前言
夹具作为制造企业中重要的基础工艺装备，广泛应用于加工、检测和装配等制造过程中。
作为生产准备的重要组成部分，机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。
又称卡具。
从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。
例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。
其中机床夹具最为常见，常简称为夹具。
在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。
夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置、对刀引导元件（确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向）、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。
夹具设计的效率直接影响到制造的生产准备时间和产品成本。
一般来说，夹具设计过程不仅需要大量的有关零件设计、工艺和加工的数据，同时还需要设计人员具有很丰富的领域知识和设计经验。
1绪论
1.1台虎钳用途
台虎钳，又称虎钳，台虎钳。
台虎钳是用来加持工件的通用夹具。
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。
台虎钳为钳工必备工具，也是钳工的名称来源原因，因为钳工的大部分工作都是在台钳上完成的，比如锯，锉，錾，以及零件的装配和拆卸。
安装在钳工台上，以钳口的宽度为标定规格。
常见规格从75mm到300mm。
台虎钳的用途：
装置在工作台上，用以夹稳加工工件，为钳工车间必备工具。
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、镀鉻涂层。
有效防蚀。
1.2台虎钳结构
它的结构是由钳体、底座、导螺母、丝杠、钳口体等组成。
活动钳身通过导轨与固定钳身的导轨作滑动配合。
丝杠装在活动钳身上，可以旋转，但不能轴向移动，并与安装在固定钳身内的丝杠螺母配合。
当摇动手柄使丝杠旋转，就可以带动活动钳身相对于固定钳身作轴向移动，起夹紧或放松的作用。
弹簧借助挡圈和开口销固定在丝杠上，其作用是当放松丝杠时，可使活动钳身及时地退出。
在固定钳身和活动钳身上，各装有钢制钳口，并用螺钉固定。
钳口的工作面上制有交叉的网纹，使工件夹紧后不易产生滑动。
钳口经过热处理淬硬，具有较好的耐磨性。
固定钳身装在转座上，并能绕转座轴心线转动，当转到要求的方向时，扳动夹紧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。
转座上有三个螺栓孔，用以与钳台固定。
1.3台虎钳工作原理
夹紧与放松转动丝杆时，由于挡圈、圆锥销和丝杆上轴肩的限制，使丝杆在固定钳身的孔内不能做轴向移动，只能原地转动，从而带动螺母做轴向移动，而螺母是用螺钉和沉头螺钉挡圈固定在活动钳身上的（活动钳口也是用沉头螺钉固定在活动钳身上的），所以当旋转丝杆时，活动钳身便可带动活动钳口移动（合拢或张开）,从而夹紧或放松工件。
固定钳口用圆柱头内六角螺钉固定在固定钳身上。
钳身回转滑板用圆柱头内六角螺钉固定在活动钳身上。
以T型槽用螺栓、垫圈和六角螺母将固定钳身固定在底座上。
松开六角螺母时，钳身可绕心轴做回转运动，以满足工件加工时不同位置的需要。
1.4台虎钳的使用要求
1、固定钳身的钳口工作面应该处于钳台边缘，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、固定稳定必须把台虎钳牢固的固定在前台上，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。
3、只允许用手扳紧手柄夹紧工件时，用手的力量扳紧手柄，不得用手捶敲击手柄或套上长管子扳手柄，以免丝杆、螺母或钳身因受力过大而损坏。
4、施力应朝向固定钳身方向强力作业时候，应该尽量用力量朝向固定钳身，否则丝杆和螺母会因受到过大的力而损坏。
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。
6、应保持清洁丝杆、螺母和其他活动表面应经常加润滑和防锈，并注意保持清洁。
2虎钳各个零件的设计
2.1活动钳身的设计
选取材料为T200。
活动钳身的零件图（图1）
2.2固定钳身的设计
选取材料为T200。
固定钳座的零件图（图2）
2.3螺杆的设计
选取材料为45。
螺杆的零件图（图3）
2.3.1零件的用途
作用：
螺杆通过锥销孔连接齿轮，起到支撑传递动力等系列作用，在工作中，由于受到弯应力和冲击载荷，因此该零件应具有足够的刚度、强度及韧性，以适应其工作环境的变化
技术要求：
属于普通零件普通精度。
2.3.2零件的工艺分析
零件的工艺分析就是通过对零件图纸的分析研究，判断该零件的结构和技术要求是否合理，是否符合工艺性要求。
零件的结构工艺性分析该零件比较简单，材料为45#钢，没有较复杂的结构和较高的加工要求，主要的加工有各个外圆表面、端面的车削，磨削等，各个待加工表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。
各主要加工面、精度、偏差如下表1-1：
表1-1螺杆零件技术要求表
加工表面
尺寸与偏差
公差精度等级
表面粗糙度
左端面
205
右端面
205
左端圆柱面
Φ10-0.016-0.034
IT8
Ra3.2
螺纹表面
Φ180-0.033
IT8
Ra3.2
右端第二圆柱面
Φ18-0.016-0.034
IT8
Ra3.2
退刀槽
Φ12
Ra6.3
锥销孔
Φ3
Ra6.3
铣平面
14
2.3.3审核螺杆的工艺性
该零件除主要工作表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工。
通过车削的粗加工半精加工等就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对不高，可以在正常的生产条件下，由此可见.该零件的工艺性较好.
2.3.4确定毛坯种类和制造方法
2.3.4.1确定毛坯种类
零件材料45#钢，因为此零件的最大直径尺寸为Φ22mm，与其它直径相差不多，可采用棒料为毛坯。
2.3.4.2毛胚的制造方法
由于本零件属于中批生产而且零件的轮廓尺寸不大，根据常用毛胚的制造方法与工艺特点，选择模锻制造方法。
从提高生产率，保证加工精度来考虑也是应该的。
2.3.4.3确定毛坯的尺寸公差和加工余量
1）公差等级
由动轴的功用和技术要求可以确定该零件的公差等级为普通等级。
2）尺寸及公差
该零件的最大直径尺寸为Φ22mm，选毛坯直径尺寸为Φ26mm，公差为±0.30mm，又因两端面只需粗车即可，出车外圆余量得余量为5mm，所以长度可定为210mm。
2.3.5制定工艺路线
2.3.5.1定位基准的确定
定位基准有粗基准和精基准之分.通常先确定精基准然后再确定粗基准
1）精基准的选择:
应满足基准重合，基准统一，自为基准，互为基准等原则。
所选的精基准应能保证定位准确，夹紧可靠，夹具简单，操作方便等.
本零件是轴类的零件，轴是其设计基准，为避免由于基准不重合而产上的误差，应选轴中心线为定位基准。
在加工中，选择Φ22外圆为夹紧定位基准。
2）粗基准的选择
为了保证加工表面与不加工表面之间的位置精度.则应以不加工表面作为定位基准.若工件上有多个不加下表面，应选其中与加工表面位置精度要求高的表面为粗基准。
为保证工件某重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。
应尽可能选择光滑平整，无飞边，浇口，或其他缺陷的表面为粗基准，以便定位准确，夹紧可靠。
粗基准一般只在头道工序下使用一次，应该尽量避免重复使用。
在该主动轴的加工中，首先选用左端面为粗基准，对右端面进行粗加工。
保总长206mm留出后面半精加工余量。
2.3.5.2表面加工方法的确定
本零件的毛还为棒料待加工面有端面、退刀槽、铣平面、锥销孔等。
材料为45号钢。
公差等级及粗糙度要求参考零件图。
其加工方法的选择如下：
1）右端面Φ18圆柱面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra6.3，需进行粗车。
2）右端铣平面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra6.3，需进行粗铣。
3）右端Φ22圆柱面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra6.3，需进行粗车。
4）右端Φ18-0.016-0.034圆柱面公差等级为IT8，表面粗糙度Ra3.2，需进行粗车—半精车。
5）退刀槽为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra6.3，需进行粗车。
6）螺纹表面Φ180-0.033公差等级IT8，表面粗糙度Ra3.2，可用车刀粗车—半精车。
7）左端圆柱面Φ10-0.016-0.034公差等级IT8，表面粗糙度Ra3.2，可用车刀粗车—半精车。
8）锥销孔Φ3为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra6.3，采用复合钻头钻孔。
2.3.5.3工序的集中与分散
选用工序集中原则安排连接轴的加工工序，该主动轴的生产类型为中批生产，可以采用万能型机床配以专用工具、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。
2.3.6工序顺序的安排
（1）遵循“先基准后其它”原则，首先加工基准——首先加工螺杆的右端面，保其总长，后车外圆、铣平面。
（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面——各外圆表面,再加工螺纹表面和钻孔.
2.3.7确定加工工艺路线
在综合考虑上述工序顺序安排的基础上，下表列出了该主动轴的工艺路线，如下表1-2：
表1-2主动轴工艺路线及设备的选用
工序号
工序名称
工序内容
设备
工艺装备
1
热轧圆棒料
按Φ26Χ210下料
切割机
V形块
2
铣
两端同时铣端面钻中心孔，保206
卧式铣床
专用夹具
3
粗车
夹左端圆柱面Φ26，车右端Φ22等圆柱面和30°倒角。
车床
三爪卡盘，分度头
4
铣
铣Φ14平面去毛刺到要求
铣床
三爪卡盘，分度头
5
粗车
掉头，一夹一顶车Φ18等其他圆柱面，车退刀槽Φ14
车床
三爪卡盘，分度头
6
半精车
车Φ18圆柱面、螺纹Φ12、倒角
车床
三爪卡盘，分度头
7
钻
钻Φ4锥销孔
钻床
专用夹具
8
检测入库
2.3.8确定各工序加工余量、计算工序尺寸及余量
各工序加工余量、计算工序尺寸及余量如下表：
表1-3主动轴工序加工余量及工序尺寸
工序名称
工序余量
工序尺寸
工序公差
尺寸与偏差
铣
2
207
205
粗车
4
Φ26
0.130
Φ220-0.013
铣
1
14×14
0.27
14×14
半精车
2
Φ18
0.043
Φ180-0.043
钻
0.1
Φ4
0.12
Φ4+0.120
2.3.9选择设备、及工艺装备（刀具、量具）
1.机床设备：
车床CA6140铣床X51钻床在Z040切割机。
2.刀具：
车刀、铣刀、钻头和切断刀具。
3.量具：
结合此轴的结构特点选出所需两种量具：
游标卡尺、千分尺。
2.3.10确定各工序切削用量
切削用量一般包括背吃刀量、进给量及切削速度三项。
确定方法是先确定背吃刀量、进给量，在确定切削速度。
2.3.10.1切削用量
工序Ⅰ）铣两端面：
机床为专用机床，还要有专用夹具
（1）背吃刀量：
查表得背吃刀量为1mm；
（2）进给量：
查表得f=50mm/min；
（3）计算速度
v=πdn/1000=3.14*26*725/1000=59.2mm/min。
工序Ⅱ）粗车：
车床为CA6140
（1）背吃刀量：
查表得背吃刀量为7mm；
（2）进给量：
查表得f=0.75mm/s；
（3）计算速度
v=πdn/1000=3.14*26*900/1000=73.5mm/min。
工序Ⅲ）车螺纹：
卧式车床CM6125专用夹具
（1）进给量确定查表得f=0.04mm/r
（2）车削速度的计算v=nf=0.04×1000=40mm/min
工序Ⅳ）半精车车床为CA6140
（1）背吃刀量确定：
查表得背吃刀量为1mm
（2）进给量：
查表得f=0.75mm/s
（3）计算速度：
v=πdn/1000=3.14×22×900/1000=62.2mm/min
2.3.11螺杆的强度校核计算
进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。
本设计中，螺杆主要是扭矩，则应该按扭转强度条件计算。
这种方法是只按轴所受的扭矩来计算轴的强度，轴的扭转强度条件为：
式中：
——扭转切应力，Mpa；T——轴所受的扭矩，N.mm；
——轴的抗扭截面系数，n——轴的转数，p——轴传递的功率，d——计算截面处轴的直径，mm；
——许用扭转切应力，Mpa。
根据国家标准，选取许用扭转切应力为25-45Mpa.T=15kN.m。
截面处轴的直径为18mm。
代入数据可算得实际扭转切应力为12.86Mpa，与理论相比可知符合设计使用性能的要求。
所以，和螺母配合处轴的尺寸选择合理。
2.4方块螺母的结构设计
选取材料为Q235。
方块
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