毕业论文-台式虎钳

1、广西师范学院2014届本科毕业设计台式虎钳的三维实体设计及运动仿真 摘 要在机械制加工中，台虎钳是最常用最普遍的一种夹具，其结构简单装夹迅速，定位准确，使用方便，提高了加工效率和加工精度，也提高了产品质量。台虎钳在提高加工效率的同时也有其不足之处，如不能较好的装夹外形较为复杂的工件、夹紧力不强、夹紧速度较慢等，从而在影响加工效率的同时也造成了一定的经济损失。为了保障正常生产,减少由于夹紧速度过慢造成的损失,设计一种在生产加工中方便、快速地装夹工件，夹紧力强，可以更好地保证工件的加工精度的快速装夹台虎钳十分必要。本设计主要研究的是台虎钳的快速夹紧和夹紧力，并使用计算机辅助设计软件Solidwor

2、ks完成整体机构建模与装配，通过对台虎钳底座各部件的三维造型，可以提高Solidworks的三维建模的能力，加深了对零件设计的理解，从本质上提高了软件应用能力。再使用solidworks Motion进行运动仿真分析，设计一种全新结构的快速夹紧台虎钳，克服上述缺点，可以实现自由快速移动活动钳体和装夹速度快，结构紧凑，夹紧力度稳定可靠，使用方便的特点，从而可以更好的在机械加工过程中保证工件的加工精度，提高劳动生产率，降低劳动成本。关键字：台虎钳 快速夹紧 三维建模 运动仿真 solidworksTable vice of the three-dimensional entity des

3、ign and movement simulationAbstract：In mechanical manufacturing processing, vise is the most commonly used one of the most common fixture, its structure is simple the clamping is rapid, accurate, easy to use, improves the machining efficiency and machining precision, also improves the quality of pro

4、ducts. Vise in improving machining efficiency at the same time also has its disadvantages, such as not good clamping shape more complex, the clamping force is not strong, clamping workpiece speed is slow, etc., thereby effecting on the machining efficiency, but also caused a certain economic losses.

5、 In order to ensure normal production, reduce the loss caused by clamping speed too slow, designed a convenient, fast in production and processing to the clamping workpiece, the clamping force is strong, can better guarantee the machining precision of workpiece fast clamping vise is necessary.This d

6、esign mainly is the study of the fast clamping vise and clamping force, and the use of computer aided design software Solidworks to complete the whole mechanism modeling and assembly, through to the vise base parts of three dimensional modelling, can improve the ability of Solidworks 3 d modeling, d

7、eepened the understanding of component design, essentially improve the ability of software applications. To use solidworks Motion movement simulation analysis, design a new structure of fast clamping vise, overcome the above shortcomings, can realize free fast moving clamp body and the clamping spee

8、d, compact structure, stable and reliable clamping force, the characteristics of easy to use, in order to better guarantee the accuracy of the workpiece in the process of machining, improve labor productivity, reduce labor costs.Key words：Vise quick grip 3 d motion simulation modeling目 录第一章 绪论1.1 课题

9、背景1.2 台虎钳概述1.2.1 台虎钳的作用1.2.2 设计台虎钳的目的第二章 台虎钳概述2.1 台虎钳的基本信息2.1.1 台虎钳的结构2.1.2 台虎钳的种类2.1.3 台虎钳的规格2.2 台虎钳的工作原理2.3 台虎钳的拆卸顺序2.4 台虎钳装配图2.5 台虎钳使用的注意事项第三章 台虎钳设计 3.1台虎钳夹紧力的确定 3.2滑动螺旋传动的设计计算 3.3螺纹连接的失效：第四章 台虎钳三维模型设计4.1 solidworks2012的概述4.1.1 solidworks2012的介绍4.1.2 solidworks2012的主要特性4.1.3 solidworks2012的选用理由4.

10、2 台虎钳主要零件的创建4.2.1 底座的创建4.2.2 底盘的创建4.2.3 钳体的创建4.2.4 活动钳体的创建4.2.5 丝杠的创建4.2.6 钳口的创建4.3 台用虎钳的装配图第五章 台虎钳的运动仿真演示结束语致 谢参考文献第一章 绪论1.1 课题背景随着计算机应用的发展和机械加工技术的提高，CAD/CAE/CAPP/CAM技术的发展推动了几乎一切领域的设计、制造技术革命，从根本上改变了传统的设计、生产、管理模式。CAD/CAE/CAPP/CAM应用也用于机械设计中，台虎钳的设计也从过去一直沿用的二维设计方法开始发展为三维设计。台虎钳在国内外行成了一个依附于机床夹具或独立的小行业。现代

11、生产要求企业所制造的台虎钳经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于采用传统的台虎钳，传统的虎钳不能较好的装夹外形较为复杂的工件、夹紧力不强、夹紧速度较慢等，从而在影响加工效率的同时也造成了一定的经济损失。为了保障正常生产,减少由于夹紧速度过慢造成的损失,人们必须高度重视台虎钳的夹紧速度问题。设计一种在生产加工中方便、快速地装夹工件，夹紧力强，可以更好地保证工件的加工精度的快速装夹台虎钳十分必要。根据计算机CAD/CAE/CAPP/CAM应用并使用三维建模软件solidworks2012进行实体建模、装配和运动仿真。1.2台虎钳概述台钳，又称虎钳，台虎钳。台虎钳是用来夹持工

12、件的通用夹具。装置在工作台上，用以夹稳加工工件，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，为钳工车间必备工具。台虎钳主要由活动钳体、固定钳体、丝杆和底座 4部分组成。丝杆起松紧作用。转式台虎钳的钳体可在水平方向作360°旋转,并能在钳工操作所需位置固定。有些转式台虎钳还可在垂直或水平方向作任意旋转。一般情况下，台虎钳都带有便于锤打用的砧板。其规格用钳口宽度来表示，常见规格从75mm到300mm。 1.2.1 台虎钳的作用台虎钳是利用螺杆或其他机构使两钳口作相对移动而夹持工件的工具。:装置在工作台上，

13、可以用来准确稳定的夹紧加工工件，并使加工过程不受或少受各种主观因素的影响加工过程不受或少受各种主观因素的影响，因此比较容易获得较高的加工精度，并使一批零件的精度稳定。在机械加工中，很多时间是花在装夹上面，快速装夹可以进一步缩短辅助时间，提高劳动生产率。减轻工人的劳动强度。降低生产成本。1.2.2 设计台虎钳的目的 在机械加工时，除了要使用刀具，量具之外，还需要一些辅助装置及辅助工具，像车床上使用的各种卡盘，钳工加工时用的台虎钳等。它们是机床与工件之间的链接装置，其功用是使工件安装在正确的位置并固定。台虎钳在工艺装备中占十分重要的地位，因为台虎钳的好坏将在一定程度上影响工件的加工精度、生产率及成

14、本。然而传统虎钳在夹紧球体、多棱形时所遇到的困难（难以固定或容易蹦出），夹紧速度较慢，针对性不强等。从而导致加工的工件精度低，增加成本，增加工人劳动强度。为此设计台虎钳的目的有以下几点：1)、加工过程不受或少受各种主观因素的影响，因此比较容易获得较高的加工精度，并使一批零件的精度稳定。2）、在机械加工中，很多时间是花在装夹上面，快速装夹可以进一步缩短辅助时间，提高劳动生产率。3）、减轻工人的劳动强度。4）、降低生产成本。第二章 台虎钳概述2.1 台虎钳的基本信息2.1 .1 台虎钳的结构台虎钳主要由以下几个部件组成：回转式台虎钳的构造组成主要由活动钳身、固定钳身、丝杆、丝杆螺母、施力手柄、弹簧

15、、挡圈、销、钳口、螺钉、转座、锁紧手柄以及夹紧盘等组成。活动钳身安装在固定钳身上，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，就具有两个增力机构，一个为手柄的增力，一个梯形螺纹传动的增力，增力比非常大，所以钳口的夹紧力是非常大的，可以可靠的固定住工件，从而保证在钳工工作时作用在工件上大的作用力时工件不会发生任何移动。但也是因为夹紧力太大，可能会夹伤工件表面，所以在夹紧需要保护工件表面不被损坏的时候需要在工件和台钳钳口之间垫上比工件要软的东西以保护工件，比如纸或者软金属。弹簧借助挡圈和开口销固

16、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。 2.1.2 台虎钳的分类 台虎钳是钳工常用的夹具，可以从不同角度对机床夹具进行分类。常用的分类方法有以下几种。按使用的场合不同分类：钳工虎钳：钳工虎钳安装在钳工工作台上，供钳工夹持工件以便进行锯、锉等加工。钳工虎钳一般钳口较高，呈

17、拱形，钳身可在底座上任意转动并紧固。机用虎钳：机用虎钳是一种机床附件，又称平口钳，一般安装在铣床、钻床、牛头刨床和平面磨床等机床的工作台上使用。机用虎钳钳口宽而低，夹紧力大，精度要求高。机用虎钳有多种类型，按精度可分为普通型和精密型。精密型用于平面磨床、镗床等精加工机床。机用虎钳按结构还可分为带底座的回转式、不带底座的固定式和可倾斜式等。机用虎钳的活动钳口也有采用气动、液压或偏心凸轮来驱动快速夹紧的。2、按夹紧的动力源分类：（1）夹具按夹紧的动力源可分为：手动虎钳、气动虎钳、液压虎钳、气液增力虎钳等。 3、按结构类型分类：（1）固定式（2）回转式(活动式) 常见的台虎钳有：1、多用台虎钳 2、

18、重型活动带砧台虎钳 3、燕尾固定台虎钳 4、木工台虎钳 5、双向可倾式虎钳 6、角固式虎钳 7、平面油压虎钳 8、双向油压虎钳 9、倍力虎钳 10、精密虎钳 11、直角虎钳 12、光面直角虎钳 13、超级倍力增压虎钳 14、空压虎钳 15、快速虎钳2.1.3 台虎钳的规格台虎钳的规格一般用钳口的长度来表示的；规格有75mm、100mm、125mm、150mm、200mm。2.2 台虎钳的工作原理l钳口 2螺钉 3螺母 4手柄 5夹紧盘 6转盘 7固定钳身 8开口销  9挡圈  10弹簧 

19、; 11活动钳  12丝杆  13 手柄回转式台虎钳的工作原理活动钳身1通过导轨与固定钳身7的导轨孔作滑动配合。丝杆12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2配合。当摇动手柄4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。弹簧10借助挡圈9和销8固定在丝杆上，其作用是当放松丝杆时，可使活动钳身能及时地退出。在固定钳身和活动钳身上，各装有钢质钳口1，并用螺钉2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，且钳口经过热处理淬硬，具有较好的耐磨性。固定钳身装

20、在转盘座6上，并能绕转座轴心线转动，当转到要求的方向时，扳动手柄13使夹紧螺钉旋紧，便可在夹紧盘5的作用下把固定钳身固紧。转座上有三个螺栓孔，用以通过螺栓与钳台固定。2.3 台虎钳的拆卸顺序拆解台虎钳顺序如下： （1）活动钳身   （2）开口销   （3）挡圈   （4）弹簧 （5）丝杆 （6）手柄  （7）螺母  （8）钳口 2.4 台虎钳装配顺序（1）钳口 （2）螺母 （3）手柄 （4）丝杆&

21、#160;  （5）弹簧 （6）挡圈 （7）开口销 （8）活动钳身2.5 台虎钳使用的注意事项台虎钳的使用要求：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。台虎钳安装在钳台上，其高度恰好齐人的手肘。  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。  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

22、，以免丝杠、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，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。  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、应保持清洁丝杠、螺母和其他活动表面应经常加润滑油和防锈，并注意保持清洁。 第三章 台虎钳设计计算3.1夹紧力的确定虎钳应考虑夹紧力的三要素：方向、作用点和大小。1）夹紧力的方向确定夹紧力方向应考虑：（1） 夹紧力的方向应保证定位准确可靠，而不破坏定位，既保证在加紧作用下使工件与钳体接触，方

23、向一般垂直于主要定位基准。（2） 夹紧力的作用方向应使所需方向夹紧力尽可能的小，以减轻疲劳强度，提高使用寿命和节约成本，夹紧机构紧凑、轻便、工件变形小。一般最理想的夹紧力的作用方向是与重力方向一致的。（3） 夹紧力方向应使工件变形尽可能小。2）夹紧力的作用点作用点指夹紧力原点与工件接触得一小块面积。它对工件的可靠定位、夹紧后的稳定和变形有显著影响，设计时应注意一下几点：（1） 夹紧力作用点应能保持工件定位稳定而不至引起工件位移或偏移，夹紧力作用点应在丁定位工件上或几个定位元件形成的稳定受力区域内。（2） 夹紧力作用点应使工件的加紧变形尽可能地小，不影响工件精度。（3） 夹紧力作用点应尽可能靠近

24、工件被加工表面，以提高加工部位的夹紧刚性，减小切削力对夹紧点的力矩，防止或减少工件震动。 3） 夹紧力大小的选择 夹紧力大小的选择应适当，如果所选夹紧力过大，会使工件表面压伤、变形，因此就要增加台虎钳的刚性。如果夹紧力过小，则不能抵抗敲打力、重力、惯性力等。将会破坏定位。FQ=2T/tan( +) d式中: FQ夹紧力( N) ;T 力矩( N.m) ;螺旋升角;摩擦角;d 丝杠中径( m) 。力矩计算公式T=F×r式中: r 力臂长( m) ;F 施加力( N) ;3.2滑动螺旋传动的设计计算滑动螺旋传动的失效形式主要是螺母螺纹的磨损，因此，螺杆的直径和螺母的高度通常是根据耐磨性确

25、定的，当螺杆受力其长径比很大时，应校其稳定性。螺杆较长而转速又高时，可能产生横向震动，还应校其临界转速。滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关。其中最主要的是螺纹工作面上的压力，压力越大螺旋副间越容易形成过度磨损。因此，滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压力p，使其小于材料的许用压力p。3.3螺纹连接的失效         1）螺杆脱扣        2）螺杆断裂1 Q: V) H- a) N5 N- w  &

26、#160;     3）螺母脱扣第四章 台虎钳三维模型设计4.1 solidworks2012的概述4.1.1 solidworks2012的介绍solidworks2012是由美国solidworks公司推出的功能强大的三维机械设计软件系统，自1995年问世以来，以其优异的性能、易用性和创新性，极大地提高了机械工程师的设计效率，在与同类软件的激烈竞争中已经确立了其市场地位，成为单位机械设计软件的标准，其应用范围涉及航空航天、汽车、机械、造船、通用机械、医疗器械和电子等诸多领域。4.1.2 solidworks2012的主要特性solidworks201

27、2有以下主要特征：（1） 二维草图。草图中新增了使用中心线生成多个半径和直径尺寸功能，这种尺寸有助于需要吉祥直径尺寸的旋转几何体生成草图。另外，在solidworks2012二维草图中，经过定义的尺寸将被转换为从动尺寸。（2） 零件与特征。在solidworks2012零件与特征建模中，可以将特征从模型重建中排除，这样可以减少模型重建时间，也能防止意外更改模型。对于多实体的零件，可以在零件建模中直接创建爆炸图。（3） 钣金。在solidworks2012加强了折弯切割、边线法兰、平板型式、成型和扫描法兰等工具的功能。（4） 装配体。solidworks2012中加强了大型装配体的审阅功能，大型

28、设计审阅能快速打开非常大的装配体，同时还保留在进行装配体设计审阅时有用的各项功能，比如使用FeatureManager设计树，测量距离，生成横断面和隐藏和显示零部件等。（5） 工程图。solidworks2012极大地改进了GB标准模板，使其符合GB标准。此外还新增了将零件序列号与磁力线对齐、爆炸工程图视图等功能。（6） 运动算例。solidworks2012对运动算例进行了运动优化，可以从运动分析类型算例创建并将变量链接到特征，可以指定要通过传感器链接至运动算例结果的约束和目标，可以执行优化或评估特定的设计情形等。（7） 成本计算。solidworks2012新增的成本计算工具可以通过自动进

29、行成本估算和报价过程来计算制造钣和加工零件的成本。同时更具制造成本帮助设计人员做出设计决定，帮助制造商为客户创建报价。4.1.3 solidworks2012的选用理由功能强大、易学易用和技术创新是solidworks2012的三大特点，这些特点使得solidworks2012成为领先、主流的三维CAD设计软件。solidworks2012可以提供多种不同的设计方案，减少设计过程中的错误以及提高产品的质量。solidworks2012资源管理器是同windows资源管理器一样的CAD文件管理，用它可以方便的管理CAD文件。solidworks2012独有的拖拽功能使用户能在比较短的时间内完成大

30、型装配设计。通过使用solidworks2012，用户能够在较短的时间内完成更多的工作，更快地将高质量的产品投放市场。4.2 台虎钳主要零件的创建4.2.1 钳体的创建1、新建文件启动Solidworks2012软件后，选择下拉菜单文件里面的新建命令，选择“零件”模板，单击确定按钮，系统进入零件建模环境。选择设计树下的前视基准面进入草图界面开始绘制图草图。并完成图1-1的建模。图1-12、创建“底座主体”特征单击工具栏中“边角矩形”命令在草图上绘制图1-2的草图，点击退出草图命令。将拉伸深度值改为144毫米，点击右上角的“”按钮，完成矩形的创建。如图1-3所示图1-2图1-31、 创建“拉伸切

31、除”特征选择前视基准面进入草图，在草图上绘制如图1-4所示点击右上角的“”按钮，选择特征工具栏中的拉伸切除，点击右上角的“”按钮，完成拉伸切除创建。如图1-5所示。图1-4图1-52、 完成基准面的创建在特征工具栏中选择参考几何体，选择模型的一面作为第一参考，建立基准面。3、 异型孔向导的建立选择底面作为草图绘制界面，进入草图绘制图如图1-6所示所示点击右上角的“”按钮，选择特征工具栏中的异型孔向导，选择孔类型为直螺纹孔，给定深度为10mm，点击右上角的“”按钮完成异型孔向导创建。图1-64、 创建“拉伸切除”特征选择右视基准面进入草图，在草图上绘制如图1-7所示点击右上角的“”按钮，选择特征

32、工具栏中的拉伸切除，点击右上角的“”按钮，完成拉伸切除创建。如图1-8所示。图1-7图1-85、 创建“拉伸切除”特征选择右视基准面进入草图，在草图上绘制如图1-9所示点击右上角的“”按钮，选择特征工具栏中的拉伸切除，方向选择贯穿到下一面，点击右上角的“”按钮，完成拉伸切除创建。如图1-10所示。图1-9图1-106、 螺纹内孔的创建从上视基准面进入草图绘制，在草图上绘制如图1-11所示点击右上角的“”按钮，选择特征工具栏中的曲线命令下的螺旋线命令，选择特征工具栏的少秒切除命令，点击右上角的“”按钮，完成螺纹内孔创建。如图1-12所示。图1-11图1-12图1-127、 创建“拉伸切除”特征选

33、择上视基准面进入草图，在草图上绘制如图1-13所示点击右上角的“”按钮，选择特征工具栏中的拉伸切除，方向选择完全贯穿，点击右上角的“”按钮，完成拉伸切除创建。如图1-14所示。图1-13图1-148、 创建“拉伸切除”特征选择右视基准面进入草图，在草图上绘制如图1-15所示点击右上角的“”按钮，选择特征工具栏中的拉伸切除，方向选择给定深度10mm，点击右上角的“”按钮，完成拉伸切除创建。如图1-16所示图1-15图1-169、 创建“倒角”特征单击特征工具栏中“倒圆角”按钮，选择实体边线单击“确定”,完成“倒圆角”创建，如图1-17所示图1-174.2.2 活动钳体的创建1、创建“活动钳体主体特征图2-1按照工程图2-1所示，单击工具栏中“边角矩形”命令在草图上绘制图2-2的草图，点击退出草图命令。将拉