机用虎钳三维造型与工艺制作.docx

机用虎钳三维造型与工艺制作.docx

《机用虎钳三维造型与工艺制作.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机用虎钳三维造型与工艺制作.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

机用虎钳三维造型与工艺制作

XXXXXXXXXXXXX学院

毕业课题

机用虎钳三维造型与工艺制作

系别

专业

班级

学生姓名

指导教师

年月日

摘要

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。

本课题主要研究的是台虎钳底的主要零部件的设计、造型及实体装配，同时对主要部件编写加工工艺。

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。

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，而且让我对零件设计和加工工艺认识提高了一个等级。

关键词：

台虎钳设计，UG造型，加工工艺

1零件的分析与介绍

1.1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，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。

1.2台虎钳的部件的介绍

台虎钳各部件主要分为虎钳底座、活动钳口、圆螺丝钉、户口板、大螺母、丝杠以及一些标准件（螺母、垫圈）。

2零件的造型

2.1底座的造型

2.1.1底座的三维造型

底座的三维造型设计是台虎钳的设计的一个重要内容，设计后的三维造型能清晰的反应了底座的特点，具体见图2.1.1

具体的设计造型如下：

图2.1.1（底座造型）

具体设计造型如下：

1.第一步创建草图完成后进行拉伸操作如图

图2.1.1.1（创建草图）

2.第二步完成草图进行拉伸操作，对称值为40如图2.1.1.2

图2.1.1.2（拉伸）

3.第三步选择低面为草绘平面，具体做法如下图，在2.1.1.2实体上创建草图，尺寸具体见下图.并完成草图后进行拉伸操作，拉伸高度为14，最后求和操作，并对拉伸的特征进行倒圆角操作，倒圆角半径为10。

如图2.1.1.3

图2.1.1.3（拉伸求和）

4.第四步选择俯视面为草绘平面，绘制草图，完成后进行拉伸求差操作，如图2.1.1.4

图2.1.1.4（a）图2.1.1.4（b）（拉伸求差）

5.第五步选择特征下的打孔命令，孔的中心位置（位于前端的孔）如图2.1.1.5，孔的直径为12mm,深度为20mm尖角118deg。

图2.1.1.5（打孔）

6.第六步继续（后端）孔的操作孔的定位中心与前端孔的平面位置相同。

沉头孔的尺寸分别为直径30mm,孔深度2mm，直径18mm，深度限制为值，深度50mm，尖角118deg，如图2.1.1.6。

如图2.1.1.6（沉头孔）

继续孔的操作，选择当前为螺纹孔尺寸、如图2.1.1.7，螺纹孔，螺纹深度为12mm，尺寸深度14mm尖角118deg。

最后打两侧打沉头孔尺寸为沉头孔直径25mm，沉头孔深度2mm，孔径11mm，孔深度贯通体。

完成如图

图2.1.1.7（a）（螺纹孔）图2.1.1.7（b）

7.第七步选择特征操作下的边倒圆操作选中底座四个角，进行边倒圆角度为10mm，在以地面为草绘平面，如图2.1.1.8所示完成草图的绘制。

并拉伸求差操作。

最后以前端面为草绘平面，完成草图绘制吗，进行拉伸求差操作。

完成后并保存操作。

如图2.1.1.9。

图2.1.1.8（a）图2.1.1.8（b）

图2.1.1.9图2.1.1.9（完成图）

2.1.2底座的二维造型

图2.1.2.1（底座二维图）

2.2丝杠的造型

2.2.1丝杠的三维造型

1.第一步，在草图下，建立草图曲线，然后在建模里回转操作，然后倒圆角，最后建立外螺纹，螺距为8mm.具体见图2.2.1

图2.2.1（丝杠的三维造型）

2.2.2丝杠的二维造型

图2.2.2（丝杠的二维造型）

2.3护口板的造型

2.3.1护口板的三维造型

1.第一步，在草图里，创建长为80mm宽为22，的长方形如图2.3.1.1

图2.3.1.1（建立长方形）

2.第二步，在建模里拉伸实体，高,9mm，如图2.3.1.2

图2.3.1.2（拉伸实体）

3.第三步，创建埋头孔，埋头孔直径17mm埋头孔角度90deg直径9mm，贯通体，

如图2.3.1.3

图2.3.1.3（打孔）

2.3.2护口板的二维造型

图2.3.2护口板二维造型

图2.3.2护口板二维平面图

2.4圆螺钉的造型

2.4.1圆螺钉的三维造型

1.第一步，创建一个圆柱体，直径26mm高度8mm，如图2.4.1.1。

然后在原始圆柱体上在创建一个圆柱体，直径8mm高度2mm，如图2.4.1.2。

图2.4.1.1（建圆柱1）图2.4.1.2（建圆柱2）

2.第二步，继续创建圆柱体，直径10mm高度12mm，最后在3个圆柱体求和如图2.4.1.3。

图2.4.1.3（建圆柱3）

3.第三步，创建螺纹并倒角，距离为1mm。

如图2.4.1.4。

图2.4.1.4（螺纹）图2.4.1.4（倒角）

4.第四步，创建孔操作如图2.4.1.5，然后打孔，孔直径4mm深度4mm，如图2.4.1.6

图2.4.1.5（建孔）图2.4.1.6（打孔）

2.4.2圆螺钉的二维造型

图2.4.2圆螺钉二维造型

2.5活动钳口的造型

2.5.1活动钳口的三维造型

1.第一步，以XY为草绘平面，绘制如图2.5.1.1所示进行拉伸操作，高度为18mm。

图2.5.1.1（创建草图）图2.5.1.2（拉伸实体）

2.第二步，以拉伸后的体的上面为草绘平面绘制草图并拉伸求和操作。

拉伸高度为10，如图2.5.1.3。

图2.5.1.3（创建草图拉伸）

3.第三步，以YZ为草绘平面，绘制草图拉伸长度24，如图2.5.1.4

图2.5.1.4（草图）图2.5.1.4（拉伸）

4.第四步，以零件的上顶面为草绘平面，拉伸求差，拉伸长度为20。

如图2.5.1.5

图2.5.1.5（草图）图2.5.1.5（拉伸）

5.第五步，打沉头孔沉头孔直径28mm，沉头孔深度8mm，直径20mm并倒角，半径为3，如图2.5.1.6

图2.5.1.6（打孔并倒角）

6.第六步，打螺纹孔螺纹深度12mm，深度16mm如图2.5.1.7。

图2.5.1.7（螺纹孔）

2.5.2活动钳口的二维造型

图2.5.2活动钳口二维造型

2.6大螺母的造型

2.6.1大螺母的三维造型

1.第一步，启用螺旋线圈数40/8，螺距8mm如图2.6.1.1

图2.6.1.1（创建螺旋线）

2.第二步，以xz平面为草绘平面，并进行扫掠。

定位方法强制方向为z轴。

如图2.6.1.2

图2.6.1.2（扫掠a）图2.6.1.2（扫掠b）

3.第三步，以yx面为草绘平面，拉伸操作。

拉伸距离38mm如图2.6.1.3

图2.6.1.3（a）图2.6.1.3（b）

4.第四步，以创建好体的顶面为草绘平面，绘制草图，拉伸操作，距离21，求和如图2.6.1.4

图2.6.1.4（a）图2.6.1.4（b）

5.第五步，创建螺纹孔，螺纹孔尺寸M10*1.5螺纹深度18mm，尺寸深度20mm如图2.6.1.5

图2.6.1.5（创建螺纹）

2.6.2大螺母的二维造型

图2.6.2.1（大螺母的二维造型）

3机用虎钳装配图

3.1机用虎钳的装配

3.1.1机用虎钳二维平面图

根据图纸上的装配关系，通过装配约束，将各个零件装配到一起，装配明细白表如下：

图3.1.1机用虎钳零件装配明细表

3.1.2机用虎钳的三维造型装配图

图3.1.2（零件装配图）

3.1.3机用虎钳的三维爆炸图

图3.1.3（爆炸画图）

4活动钳口的工艺分析

4.1活动钳口三

维造型图

图4.1活动钳口三维图

4.2毛坯的选择

机用虎钳活动钳口毛坯主要是铸件，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。

4.3定位基准的选择

4.3.1粗基准的选择

以活动钳口的底面为粗基准，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。

4.3.2精基准的选择

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。

4.4加工顺序的选择

活动钳口加工时，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。

由于活动钳口的孔在表面上，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。

4.5刀具、机床、夹具、切削量的选择

4.5.1机床的选择

根据活动钳口特点选择VDF850加工中心来进行加工制造。

图4.2数控加工中心

4.5.2活动钳口的加工工艺

通过对活动钳口毛坯的选择后，对工件进行定位和加紧，确定好加工顺序后，制定该活动钳口的加工工艺如下：

图4.1活动钳口加工工艺

表4.1活动钳口加工工艺表

工序号

程序编号

夹具名称

夹具编号

使用设备

车间

10

1

三爪自定心卡盘

XK-3J1

VDF850加工中心

数控加工车间

工步号

工步内容

刀具号

刀具规格

mm

主轴转速

r/min

进给量

mm/min

背吃刀量

mm

量具

1

夹持工件φ100x50

2

将工件毛坯端面见光

T10

盘刀

550

125

0.2

3

粗加工R40的轮廓

T1

φ20飞刀

3300

800

1

4

粗加工R24的轮廓

T1

φ20飞刀

3300

800

1

游标卡尺

5

粗加工长为90宽为7高为20的台阶

T1

φ20飞刀

3300

800

1

游标卡尺

6

精加工R40的轮廓

T5

φ10合金刀

2800

400

4

游标卡尺

7

精加工R24的轮廓

T5

φ10合金刀

2800

400

4

游标卡尺

8

精加工长为90宽为7高为20的台阶

T5

φ10合金刀

2800

400

4

游标卡尺

9

打定心孔

T6

定心钻

3000

800

10

在工件中心打φ20通孔

T3

φ20钻头

450

40

11

粗铣削中心孔φ28x8沉头孔

T4

φ20飞刀

3300

800

1

游标卡尺

12

精铣削中心孔φ28x8沉头孔

T5

φ10合金刀

2800

400

4

游标卡尺

工序号

程序编号

夹具名称

夹具编号

使用设备

车间

20

2

三爪自定心卡盘

XK-3J1

VDF850加工中心

数控加工车间

工步号

工步内容

刀具号

刀具规格

mm

主轴转速

r/min

进给量mm/min

背吃刀量

mm

量具

1

夹持已完成工件

2

铣削工件表面至厚度尺寸为36

T10

盘刀

550

125

1.5

深度游标卡尺

3

粗铣R40轮廓，留余量

T1

φ20飞刀

3300

800

1

游标卡尺

4

粗铣R24轮廓，留余量

T1

φ20飞刀

3300

800

1

游标卡尺

5

精铣R40轮廓

T5

φ10合金刀

2800

400

4

游标卡尺

6

精铣R24轮廓

T5

φ10合金刀

2800

400

4

游标卡尺

工序号

程序编号

夹具名称

夹具编号

使用设备

车间

20

3

液压虎钳

XK-J1

VDF850加工中心

数控加工车间

工步号

工步内容

刀具号

刀具规格

mm

主轴转速

r/min

进给量

mm/min

背吃刀量

mm

量具

1

夹持已完成工件

2

打定心孔

T6

定心钻

3000

800

3

定位基准，两点距离40，到工件中心距离20

4

在工件两点上打两个φ7.8x14螺纹底孔

T7

φ7.8钻头

450

40

5

攻M8螺纹

总结

本次毕业课题意义重大，使我达到了理论与实际相结合的目的。

同时也具有了设计机床的方案论证能力，和结构设计合理性能力。

另外，我在这一次毕业设计过程中，利用了UGNX6.0软件，基本达到了可单独熟练操作的标准，另外对CAD软件也有了一定的了解。

毕业设计是我们第一次认真辛苦完成的一项比较成型的成果，是我们以后从事机械设计之路的开始，它不仅是对我们大学知识进行的一个反馈和复习，也是让我们把理论和实际进行了一次真正的结合。

对我们来说，是一次实实在在的考核，更是挑战。

通过这次设计培养了我们运用知识的能力，并进一步巩固了所学专业知识，扩大了知识面，提高了我们参与实际工作的能力和信心。

同时，也看到了我们知识匮乏的一面，认识到了自己的不足，这更加驱使我有了掌握更多知识的信念。

致谢

本次课题是机械专业学生一个重要的、总结性的理论和实践相结合的教学环节，是综合运用所学知识和技能的具体实践过程。

通过本次课题设计使我对所学的专业知识有了更深刻的理解和认识。

此课题内容源于生产实践，使我在理论知识和实践技能方面得到了充分的结合，有利于培养解决工程实际问题的能力。

在该课题的研究过程中，通过把自己几年来所学到的专业知识和实践相结合，我顺利完成了指导老师布置的各项任务。

但在设计过程中，我对一些理论问题掌握的不够充分，经过多次向指导老师请教才得以解决。

在今后学习和工作中，我会更多的吸取相关方面的知识，不断提高自己的专业水平能力。

通过本次毕业设计，我了解和掌握了机械控制等方面的诸多知识，锻炼了自己分析问题和解决问题的能力，并积累了一定的实践经验，为今后的工作打下了坚实的基础。

但由于时间紧、任务重，再加上本人的知识水平和能力有限，以及经验不足，设计中难免存在一些缺点和错误，欢迎各位老师给予批评指正。

本文在资料收集整理、论文撰写、结构设计以及修改过程中得到了XXX老师的指导和帮助，特在此表示由衷的感谢。

参考文献

[1]王幼龙主编.《机械制图》.高等教育出版社.

[2]陈远华主编.《机械设计基础》大连理工大学出版社.

[3]郭朝勇主编.《AutoCAD机械制图》电子工业出版社.

[4].徐灏.主编.《机械设计手册》第五卷机械工业出版社.

[5]李桂云.主编.《数控编程及加工技术》大连理工大学出版社.