机用虎钳三维造型与工艺制作设计说明

1、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 级学生指导教师年 月 日27 / 29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、造型与实体装配，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

2、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 目 录1零件的分析与介绍11.1 台虎钳的分析11.2 台虎钳的部件的介绍12零件的造型.32.1 底座的造型32.2 丝杠的造型72.3 户口板的造型82.4 圆螺钉的造型92.5 活动钳口的造型122.6 大螺母的造型153台虎钳装配图183.1台虎钳的装配184典型部件(

3、活动钳口)的工艺分析194.1 毛坯的选择204.2 定位基准的选择204.3 加工顺序的选择204.4 刀具、机床、夹具、切削量的选择20总结23致24参考文献251零件的分析与介绍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

4、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：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；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，圆孔表面的螺纹是螺纹，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，往往有一个尺寸围，在这一围的尺寸都是可以的。1.2 台虎钳

5、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、丝杠以与一些标准件（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.

6、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一样。沉头孔的尺寸分别为直径30mm,孔深度2mm，直径18mm，深度限制为

7、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

8、.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

9、,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

10、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，

11、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

12、 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

13、.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.

14、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，以与孔的粗加工，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

15、.2 精基准的选择以加工后的上表面为精基准，对孔、腔以与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、精分开也可与时发现毛坯缺陷，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

16、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101三爪自定心卡盘XK-3J1VDF850加工中心数控加工车间工步号工 步 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100x502将工件毛坯端面见光T10盘刀5501250.23粗加工R40的轮廓T120飞刀330080014粗加工R24的轮廓T120飞刀33008001游标卡尺5粗加工长

17、为90宽为7高为20的台阶T120飞刀33008001游标卡尺6精加工R40的轮廓T510合金刀28004004游标卡尺7精加工R24的轮廓T510合金刀28004004游标卡尺8精加工长为90宽为7高为20的台阶T510合金刀28004004游标卡尺9打定心孔T6定心钻300080010在工件中心打20通孔T320钻头4504011粗铣削中心孔28x8沉头孔T420飞刀33008001游标卡尺12精铣削中心孔28x8沉头孔T510合金刀28004004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202三爪自定心卡盘XK-3J1VDF850加工中心数控加工车间工步号工 步 容刀具号刀具

18、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36T10盘刀5501251.5深度游标卡尺3粗铣R40轮廓，留余量T120飞刀33008001游标卡尺4粗铣R24轮廓，留余量T120飞刀33008001游标卡尺5精铣R40轮廓T510合金刀28004004游标卡尺6精铣R24轮廓T510合金刀28004004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203液压虎钳XK-J1VDF850加工中心数控加工车间工步号工 步 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30

19、008003定位基准，两点距离40，到工件中心距离204在工件两点上打两个7.8x14螺纹底孔T77.8钻头450405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