基于UG NX 螺杆式虎钳设计(原创

　　机械加工中，加工中心机用台虎钳是较为常见的装夹工具，它分机同和手用两种，都是利用两钳口作定位基准，靠丝扛、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、加工精度、产品质量。

　　台钳，又称虎钳，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。结构主要是是有活动钳身、固定钳身、底座。丝杆等部分。活动钳身安装在固定钳身上，活动钳身通过一根有梯形螺纹的丝杆来带动在固定钳身槽内移动，从而是能使钳口能够开合。固定钳身连接在底座上，底座通过螺栓固定在钳工台上。台钳在安装到钳工台上有固定钳身不能旋转和能旋转的两种类型，图片中为能旋转的类型。旋转钳口到合适的能通过锁紧手柄将台钳锁定。手柄通过带动丝杆带动钳身的运动，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，所以钳口的夹紧力常大的，可以可靠的固定住工件，从而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。

　　虎钳，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。一般由底座、钳身、固定钳口和活动钳口，以及使活动钳口移动的传动机构组成。按使用的场合不同，有钳工虎钳和机用虎钳等类型。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，呈拱形，钳身可在底座上任意转动并紧固。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。类型：1、双向可倾式虎钳2、角固式虎钳3、平面油压虎钳4、双向油压虎钳5、倍力虎钳6、精密虎钳7、直角虎钳8、光面直角虎钳9、超级倍力增压虎钳10、空压虎钳11、快速虎钳

　　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和不规则工件。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工件，比如纸或者软金属主要原因是台虎钳钳口是平直的，不适于装夹球形，特别是圆柱形工件。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，以满足其使用功能的要求，使其更加的实用化。

　　普通台虎钳的主要功能是夹紧工件，以使加工方便、快捷。本论文利用普通台虎钳的特性，对其使用功能进行了拓展，如充当划线平台、绕制弹簧、校正小钢材等。使台虎钳的功能更加全面化，科学化。以有利于台虎钳与时俱进。根据使用条件的不同，加工的不同，还会对台虎钳进行进一步的改进创新和功能的拓展，会有越来越多不同的结构使台虎钳的使用功能多样化、全面化。

　　科学技术的不断进步与工业生产的迅速发展，夹具在工业生产中的使用极为广泛，如汽车、电器、仪器仪表、机械制造、航空航天、轻工业产品等行业，有60%~90%的零部件需用夹具加工。如螺钉、螺母、垫圈等标准件，没有夹具就无法大批量生产。新材料的推广应用，如工程塑料、粉末冶金、合金压铸、玻璃成型等工艺也需要夹具来完成批量生产。

　　夹具是实现压力加工的主要工具，也是现代工业生产中应用极为广泛的主要工艺装备。没有高水平的模具就没有高水平的产品，是制造业的一个共识。作为制造业的重要基础性工艺设备，夹具技术被认为是衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。采用夹具成型工艺生产零部件，具有高效、节能、成本低、质量等一系列优点，能适应产品竞争和不断的更新换代。因此，成形是当代工业生产的主要手段和工艺发展方向。

　　夹具工业在现代社会中具有不衰亡工业之称，世界夹具市场总体上供不应求，市场需求量维持在每年600亿至650亿美元。目前，电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中，60%～80%的零部件，都需要通过夹具工艺来加工成型。用夹具成型的制件具有高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，这是其他加工工艺所无法达到的。

　　欧美许多模具企业的生产技术水平，在国际上是一流的，CAD/CAE/CAM、高速切削加工等技术在欧企业中得到了广泛应用。将高新技术应用于夹具的设计与制造，已成为当今社会快速制造优质模具的有力。

　　中国夹具生产总量已位居世界第三，虽然中国夹具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但设计制造水平在总体上要比欧美等国落后很多，特别在大型、精密、复杂和长寿命夹具技术上存在明显差距。差别主要表现在下列几个方面：1、体制不顺，基础薄弱；2、人才急缺，在科研开发及技术攻关等方面投入资金太少；3、工艺工装水平低，且配套性不好，利用率低；4、专业化、标准化、商品化程度低，协作性差；5、夹具材料及夹具相关技术落后。

　　电子、通讯、建材等行业对模具的需求，对我国夹具工业和技术产生了巨大的推动作用。未来我国夹具将朝着大型化、精密化、多功能化、标准化、快速成型方向发展。

　　夹具是现代新兴的产品之一，其中夹具有密度小、化学稳定性好、电绝缘性能高、比强度大等优异性能，再加上原料丰富、成本低廉、成型周期短、尺寸稳定制造方便等优点，因此广泛应用于国民经济的各个领域之中。其中注塑成型成本低、效率高，在塑胶行业中占有突出的广泛的加工工艺，在夹具加工中应用最为广泛。自2000年以来，世界夹具业向中国加速转移，目前估计从业人员突破500万。

　　数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，重点考虑以下几点：

　　1）单件小批量生产时，优先选用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具、以缩短生产准备时间和节省生产费用；

　　2）在成批生产时，应考虑采用专用夹具，并力求结构简单；

　　3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间；

　　4）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要敞开，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）；

　　5）为提高数控加工的效率，批量较大的零件加工可以采用多工位、气动或液压夹具。

　　这类夹具具有很大的通用性。现已标准化，在一定范围内无需调整或稍加调整就可用于装夹不同的工件。如三爪自定心卡盘、四爪单调卡盘、平口盘、分度头、组合压板等。这类夹具通常作为机床附件由专业厂生产。其使用特点是操作费时、生产率低，主要用于单件小批生产。

　　组合夹具是由一套结构已经标准化，尺寸已经规格化的通用元件、组合元件所构成，可以按工件的加工需要组成各种功用的夹具。组合夹具有槽系组合夹具和孔系组合夹具。

　　组合夹具的基本特点是满足三化：标准化、系列化、通用化；具有组合性，可调性，柔性，应急性和经济性，使用生命长，能适应产品加工中的周期短、成本低等要求；比较适合加工中心应用。它有下列优点：

　　1）节约夹具的设计制造工时；2）缩短生产准备周期；3）节约钢材和降低成本；4）提高企业工艺装备系数。

　　但是，由于组合夹具是由各种通用标准元件组合而成的，各元件间相互配合的环节较多，夹具精度、刚性仍比不上专业夹具，尤其是元件连结的接合面刚度，加工中心对加工精度影响较大。通常，采用组合夹具时其加工尺寸精度只能达到IT８～IT9级，这就使得组合夹具在应用范围上受到一定。此外，使用组合夹具首次投资大，总体显得笨重，机床还有排屑不便等不足。对中、小批量，单件（如新产品试制等）或加工精度要求不十分严格的零件，在加工中心上加工时，应尽可能选择组合夹具。

　　对于工厂的主导产品，批量较大，且轮番上场加工，精度要求较高的关键性零件，在加工中心上加工时，选用专用夹具常必要的。

　　专用夹具是根据某一零件的结构特点专门设计的夹具，具有结构合理、刚性强、装夹稳定可靠、操作方便、提高安装精度及装夹速度等优点。选用这种夹具，加工中心一批工件加工后尺寸比较稳定，互换性也较好，可大大提高率。但是，专用夹具所固有的只能为一种零件的加工所专用的狭隘性，是和产品品种不断变型更新的形势不相适应，特别是专用夹具的设计和制造周期长，花费的劳动量较大，加工简单零件显然不太经济。

　　可调整夹具能有效地克服以上两种夹具的不足机床，既能满足加工精度，又有一定的柔性，是一种很有发展前途的新颖的机床夹具结构形式。

　　可调整夹具与组合夹具有很大的相似之处，所不同的是它具有一系列整体刚性好的夹具体。在夹具体上，设置有可定位、夹压等多功能的T型槽及台阶式光孔、螺孔，配置有多种夹压定位元件。例如，在加工中心工作台上安装一块与工作台大小一样的平板。该平板既可作为大工件的基础版，加工中心也可作为多个小工件的公共基础版，又如在卧式加工中心分度工作台上，在四周都可装夹一件或多件工件的立方基础版，可依次加工装夹在各面上的工件。当一面在加工进行加工的同时，另一面都可装卸：工件，机床因此能显著减少换刀次数和停机时间。

　　可调整夹具扩大了夹具的使用范围，只要配置通用夹具元件，即可实现快速调整。其刚性好的特点，能良好地加工精度，它不仅适用于多品种、中小批量生产，而且在少品种、大批量生产中也会体现出明显的优越性。

　　使用成组夹具的基础是对零件的分类（即编码系统中的零件族）。通过工艺分析，把形状相似、尺寸相近的各种零件进行分组编制成组工艺，然后把定位、加工中心夹紧和加工方法相同的或相似的零件集中起来，统筹考虑夹具的设计方案。对结构外形相似的零件，采用成组夹具，具有经济、夹压精度高等特点。

　　总之，加工中心上零件夹具的选择要根据零件精度等级，机床零件结构特点，产品批量及机床精度等情况综合考虑。选择顺序是：优先考虑组合夹具，其次考虑可调整夹具，加工中心最后考虑专用夹具、成组夹具。当然，还可使用三爪自定心卡盘、台虎钳等通用夹具。在不同机床上加工所用的夹具不同。

　　UG（UnigraphicsNX）是SiemensPLMSoftware公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。UnigraphicsNX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。UG同时也是用户指南（userguide）和普遍语法（UniversalGrammer）的缩写；在DOTA中也被称为幽鬼。

　　人类在表达思想、传递信息时，最初采用图形，后来逐渐演化发展为具有抽象意义的文字。这是人类在信息交流上的一次伟大。在信息交流中，图形表达方式比文字表达方式具有更多的优点。一幅图纸能容纳下许多信息，表达内容直观，一目了然，在不同的民族与地区具有表达思想的相通性，而往往可以反映用语言、文字也难以表达的信息。

　　工程图是工程师的语言。绘图是工程设计乃至整个工程建设中的一个重要环节。然而，图纸的绘制是一项极其繁琐的工作，不但要求正确、精确，而且随着、需要等外部条件的变化，设计方案也会随之变化。一项工程图的绘制通常是在经历数遍修改完善后才完成的。

　　在早期，工程师采用手工绘图。他们用草图表达思想，手法不一。后来逐渐规范化，形成了一整套规则，具有一定的制图标准，从而使工程制图标准化。但由于项目的多样化、多变性，使得手工绘图周期长、效率低、重复劳动多，从而妨碍了建设的发展。于是，人们想方设法地提高劳动效率，将工程技术人员从繁琐重复的体力劳动中解放出来，集中精力从事开创性的工作。例如，工程师们为了减少工程制图中的许多繁琐重复的劳动，编制了大量的标准图案，提供给不同的工程以备套用。

　　工程师们梦想着何时能甩开图板，实现自动化画图，将自己的设计思想用一种简洁、美观标准的方式表达出来，便于修改，易于重复利用，提高劳动效率。

　　随着计算机的迅猛发展，工程界的迫切需要，计算机辅助绘图（ComputerAidedDraw—ing）应运而生。早期是计算机辅助设计系统是在大型机、超级小型机上开发的，一般需要几十万甚至上百万美元，往往只有在规模很大的汽车、航空、化工、石油、电力、轮船等行业部门中应用，工程建设设计领域各单位则难以望其项背。进入80年代，微型计算机的迅速发展，使计算机辅助工程设计逐渐成为现实。计算机绘图是通过编制计算机辅助绘图软件，将图形显示在屏幕上，用户可以用光标对图形直接进行编辑和修改。由微机配上图形输入和输出设备（如键盘、鼠标、绘图仪）以及计算机绘图软件，就组成一套计算机辅助绘图系统。

　　由于高性能的微型计算机和各种外部设备的支持，计算机辅助绘图软件的开发也得到长足的发展。

　　（CAD-ComputerAidedDesign）利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。简称cad.在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优秀的方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。Cad能够减轻设计人员的计算画图等重复性劳动，专注于设计本身，缩短设计周期和提高设计质量。

　　（CAD）计算机辅助设计指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。简称CAD。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、分析和比较，以决定最优秀的方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快递作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。CAD能够减轻设计人员的劳动，缩短设计周期和提高设计质量。

　　工业界急切要求三维CAD实用化

　　Parasolid和Medusa等都属于体素拼合系统，将立方体、圆柱体、圆锥体等用类似于搭积木的方法组装成机械零件，这种操作方式并不符合设计师勾画产品草图时的构思习惯，而且无法表示曲面形体。当时CAD软件提供的三维设计工具是线框造型，让设计师在二维的构造平面上画图，由计算机自动将构造平面上的二维图变换成产品模型空间中的三维图，然后手工将线框蒙面，产生完整的三维表面模型。与此同时，早在1978年MITDavidGossard教授就提出了用功能形素设计产品的思想，例如机械中的传动轴是由轴体、螺纹段轴颈、退刀槽、法兰盘、键槽等构成，利用产品的功能结构知识，可以通过特征语义进行推理，指导产品的智能化设计和CAD/CAPP/CAE/CAM/集成。于是特征设计的理论研究在1985年后迅猛展示，纷纷研制了多种试验系统，莫衷一是。在这种形势下SamuelGeisberg脱颖而出，提出了参数化特征造型的发展途径，并且组建了ParametricTechnology公司，推出Prp/Engineer产品，为CAD三维设计树立了新的常规。

　　加工中心机用虎钳是一种在机床工作台上用来夹持工件、以便于对工件进行加工的夹具。对于机用台虎钳，其工作原理为：旋转螺杆使螺母块带动活动钳身作水平方向左右移动，以实现夹紧工件进行切削加工或松开工件的动作。最大夹持厚度为70mm。由此可见，需要在COSMOSMotion中对螺杆和螺母块之间添加一个螺旋运动约束，从而当螺杆旋转时，螺母块带动活动钳身以设定的参数作直线运动。螺杆作为原动件，需要单独对其运动规律进行设置。

　　机用台虎钳装配图采用了俯视图、主视图、三维立体图和一个表示单独零件的爆炸视图来表达。主视图采用了全剖视图，反映台虎钳的工作原理和零件间的装配关系。俯视图反映了固定钳身的结构形状。

　　主视图基本上反映了台虎钳的工作原理：旋转长轴带动活动钳身作水平方向左右移动，夹紧工件进行切削加工。

　　主视图反映了主要零件的装配关系：长柄螺母将导向座与长柄连接，螺杆窜过套筒通过螺杆螺母与活动钳身连接，长柄螺母将固定钳身和长柄连接，螺钉将两块钳口板分别与固定钳身和活动钳身连接。

　　机用虎钳（图2—1）由固定钳座1、钳口板2、活动钳身4、螺杆8和方块螺母9等零件组成。当用扳手转动螺杆8时，由于螺杆8的左边用开口销卡住，使它只能在固定钳座1的两圆柱孔中转动，而不能沿轴向移动，这时螺杆8就带动方块螺母9，使活动钳身4沿固定钳座1的内腔作直线运动。方块螺母9与活动钳身4用螺钉3连成整体，这样使钳口闭合或，便于夹紧和卸下零件。（图2—1）

　　固定钳座1在装配件中起支承钳口板2、活动钳身4、螺杆8和方块螺母9等零件的作用，螺杆8与固定钳座1的左、右端分别以Φ12H8/f7和Φ18H8/f7间隙配合。活动钳身4与方块螺母9以Φ20H8/f7间隙配合

　　该零件一般选用灰铸铁，常用的牌号为HT200。这是因为灰铸铁不仅成本低，而且具有较好的耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性。精度要求较高的钳身可选用耐磨铸铁，或铸钢件。对单件生产或某些简易的钳座，为缩短身缠周期和降低生产成本，也采用钢件焊接结构。

　　根据固定钳座的零件图，先画出三维实体图，选取材料为T200。

　　孔径精度该螺杆支撑孔的尺寸误差和几何形状误差会使螺杆与其配合不良。孔径过大，配合过松，使螺杆回转不稳定，并降低了支承刚度，易产生晃动；孔径过小，配合过紧，螺杆将因外环变形而不能正常运转，缩短寿命。螺孔不圆，也使螺杆外环变形而引起径向跳动。从上分析可知，对孔的精度要求较高，螺孔的尺寸精度为IT6级，孔的几何形状误差控制在尺寸公差范围之内。孔形位公差要求同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差，形位公差如果不能，会使螺杆装配到钳身上后产生歪斜，致使螺杆产生径向圆跳动，和轴向窜动，加剧磨损。孔系之间的平行度误差会影响螺杆传动质量。一般同轴上各孔的同轴度约为最小孔尺寸公差之半。一般都要螺杆轴线对安装基面的平行度公差。在垂直和水平面两个方面上允许螺杆前端向上向前偏。

　　同轴孔系同轴度的方法:利用已加工孔作支承导向，当台虎钳前壁上的孔径加工好后，在孔内装一导向套，通过导向套支承镗杆加工后壁上的孔，以两孔的同轴度要求。此法适用于加工前后壁相距较近的同轴线孔。

　　采用调头镗当前后壁相距较远时，可用调头镗。工件在一次装夹下，镗好一端的孔后，将工作台回转180°，镗另一端的孔。对同轴度要求不高的孔，可选择普通镗床镗削；对同轴度要求较高的孔，可选择卧式加工中心镗削。

　　对于我设计的虎钳，由于钳身尺寸相对较小，对同轴度要求的孔，可采用铣平端面→打中心孔→钻→半精镗→孔口倒角→精镗或（绞）。镗刀可采用加长减震镗刀一次装夹完成镗孔。同时此法也可孔与端面的垂直度要求。必须要求工件在一次装夹下完成。

　　孔加工方法：孔的加工精度为IT7级，一般可采用镗（扩）→粗铰→精铰或粗镗（扩）→半精镗→精镗→攻螺纹加工方案（若未铸预孔则应先钻孔）。以上两种方案均能使孔的加工精度达IT7级，表面粗糙度达Ra0.63~2.5mm。当空的精度高于IT6级、表面粗糙度值小于Ra0.63um时，还应增加一道超精加工（常用精细镗、衍磨等）工序作为终加工；单件小批生产时，也可采用浮动铰孔。

　　主要平面的精度装配基面的平面度误差影响活动钳身与固定钳身连接时接触刚度。若在加工过程中作为定位基准时，还会影响孔的加工精度。因此底面和导向面必须平直和相互垂直。其平面度、垂直度公差等级为5级。顶面的平面度要求是为了活动钳身的移动性，活动灵活。当大批大量生产将其顶面用作定位基面加工孔时，对它的平面度要求还要提高。表面粗糙度主要表面的表面粗糙度会影响连接面的配合性质或接触刚度。装配基准面和定位基准面为Ra0.63~2.5um，其它平面为Ra2.5~10Um。

　　平面的粗加工和半精加工，主要采用刨削和铣削。刨削的刀具结构简单，机床调整方便，但在加工较大平面时，生产效率低，适用于单件小批生产。铣削的生产效率一般比刨削高，在成批和大量生产中，多采用铣削。当生产批量较大时，为提高生产率，可采用专用的组合铣床对各平面进行多刀、多面同时铣削。

　　零件图样分析：虎钳钳身支撑平面平面度公差为0.01mm。

　　上平面与固定钳口面垂直度公差为0.02/300mm。

　　两螺孔的轴线对基准面的圆跳动公差为0.03/300mm。

　　两螺孔德轴线对基准面的平行度公差为0.03/300mm。

　　两螺孔表面对基准面的同轴度公差为?0.02mm。

　　两螺孔圆度公差均为0.005mm;每孔内表面相对侧母线的平行度公差为0.01mm。

　　①加工方法的选择原则：在加工表面精度和表面粗糙度要求的前提下，尽可能提高加工效率。

　　②工序的划分：

　　1)按先面后孔的原则划分工序；

　　2)按所用刀具划分工序；

　　3)按粗、精加工划分工序。

　　③加工余量的选择：

　　1)工序间加工余量的选择应采用最小加工余量原则，以求缩短加工时间，降低零件加工费用。但是各个工序应有充分的加工余量，特别是最后的工序。

　　2)在选择加工余量时，还应考虑由于零件的大小不同，切削力、内应力引起的变形也会有差异，工件大，变形增加，加工余量相应地应大一些。

　　加工方法、装夹方式和工艺装备的刚性可能引起的零件变形，过大的加工余量会由于切削力增大引起零件的变化。

　　确定加工余量的方法有查表法；经验估算法；分析计算法。

　　④进给线的确定：

　　尽可能加工线最短，减少空行程时间和换刀次数，提高生产率。减少零件的变形。

　　合理选择铣削方式，以提高零件的加工质量。

　　⑤夹具的选择：

　　尽量选择通用夹具、组合夹具，能使零件一次装夹中完成全部加工面的加工，并尽可能使零件的定位基准与设计基准重合，以减少定位误差。

　　夹具应具备足够的强度和刚度，使零件在切削工程中切削平稳，零件的加工精度。

　　一般多采用平口虎钳或压板为多。其装夹迅速方便、定位准确。

　　实际生产中，一般用灰铸铁，常用牌号为HT200。这是因为灰铸铁不仅成本低，而且具有较好的耐磨性、可铸性和阻尼特性。该虎钳可选用耐磨铸铁，负荷大的主轴箱也可采用铸钢件。

　　表（2—1）台虎钳固定钳身机械加工工艺过程卡

　　加工分析：

　　①铸件必须进行时效处理，以消除应力。有条件时应在露天存放一年以上再加工。

　　②为了加工精度应使定位基准统一，该零件主要定位基准集中在侧端面。

　　镗孔时，在可能的条件下尽量采用支撑镗削法，以增加镗杆的刚性，提高加工精度。如果直径小的孔，应采用钻、扩、铰加工方法。

　　③为在同一轴上各孔的同轴度，可采用在已加工孔上，安装导向套再加工其他孔的方法。或使用加长减振镗刀。

　　④为提高孔的加工精度，应将粗镗、半精镗和精镗分开进行。

　　⑤孔的尺寸精度检验，使用内径千分尺或内径百分表进行测量。

　　⑥同一轴线上各孔的同轴度，可采用检验心轴进行检验。

　　⑦各轴孔的轴线之间的平行度，以及轴孔的轴线与基准面的平行度，均应通过检验心轴进行测量。

　　根据设计需求和台虎钳的使用性能要求，本设计中选取标准件螺钉——GB/T68—M8X20，选取材料为Q235。查取设计手册可得相关尺寸，根据查得的相关尺寸设计得钳口板用螺钉的三维实体图（图2—11）：

　　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：

　　——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。

　　为了使螺杆在固定钳身里能够较好的定位，特配备两个垫圈，一个用于和M10螺母的配合使用，另一个用在螺杆的把手方位与固定钳身的配合使用。

　　螺杆的把手方位与固定钳身的配合使用的垫圈选用标准件，按GB93—87，相关尺寸为：d=18.3，s=b=4.5，0<m<=2.25材料选取为Q235。

　　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，其结构简单，装夹迅速，但是台虎钳也有其不足之处，如装夹外形较为复杂和不规则工件时，就力不从心了。主要原因是台虎钳钳口是平直的，不适于装夹球形，特别是圆柱形工件。机加工时工件易位移，有时工件还会飞出机床台面。为此，本文对台虎钳钳口部位进行了，使之能装夹各种工件。

　　具体方法是，按原钳口大小制一对对称的V型钳口，（如图3—1）

　　图3—1V型钳口示意图

　　该V型钳口需经热处理淬火及表面处理。使用时需将原钳口卸下，装上V型新钳口，即可使用。若工件是单件或批量小，也可不卸原钳口，直接将新钳口装上。另外，还可以使用一块V型钳口，这样就形成了工件和钳口之间呈线定位接触加紧。根据工件与V型块的接触母线长度，V型块可分为短V型块和长V型块，前者工件两个度，后者工件四个度。如图（3—2）；

　　图3—2

　　V型块也是支承定位。图中为常见V型块结构。

　　图1用于较短工件精基准定位；图2用于较长工件粗基准定位；图3用于工件两端精基准面相距较远的场合。如果定位基准与长度较大，则V型块不必做成整体钢件，而采用铸铁底座镶淬火钢垫，如图4所示。根据工件与V型块的接触母线长度，长V型块工件四个度，短V型块工件的两个度。V型块两斜面的夹角有60°、90°和120°三种，其中以90°为最常用。

　　V形块定位的优点是：①对中性好，即能使工件的定位基准轴线对中在V形块两斜面的对称平面上，在左右方向上不会发生偏移，且安装方便；②应用范围较广。不论定位基准是否经过加工，不论是完整的圆柱面还是局部圆弧面，都可采用V形块定位。

　　V形块上两斜面间的夹角一般选用60°、90°和120°，其中以90°应用最多。其典型结构和尺寸均已标准化(见国标附图3—3、图3—4、表3—1)。V形块的材料一般用20钢，渗碳深0.8～1.2mm，淬火硬度为60～64HRC。

　　设计装配体有两种方式，一是自下而上，一是自顶向下。自下而上设计法是一种比较传统的方法，首先生成各个零件，将其插入装配体，然后根据设计要求配合零部件，将其装配起来。因为零件为设计的，对于一般相互结构关系及重建行为较为简单的机械设计，这种方法比较清楚，也很实用。自顶向下的设计方法是在装配体中边生成零件边配合零件来生成装配体，可以使用一个零件的几何体来帮助定义另一个零件或生成组装零件后才添加加工特征，对于装配关系复杂的零部件设计较适用。本文机用台虎钳装配体的设计就是在前面完成零件造型的基础上，完成自下而上的装配。先新建一个装配体，然后在插入零部件对话框中点击浏览依次选择要插入的零部件即可。其中第1个插入的零件十分重要，它是整个装配体的装配基础，SolidWorks软件已默认第1个插入的零件为固定零件，其他所有的装配体零件都是以此为基础，本装配选择固定钳座为装配参照体。调入零件后，要使零件之间达到准确的配合，必须建立准确的装配约束，两个零件之间的装配约束一般用3个坐标方向的位移以及绕这3个坐标方向的转动表示，系统在配合菜单下提供了包括重合、平行、垂直、相切、同轴心、距离、角度7种标准配合和包括对称、凸轮、宽度、齿轮、齿条小齿轮5种高级配合。在装配过程中的配合关系应根据零件的运动状态来选取，并且要考虑运动度的问题，本装配只需选取同轴心与基准面重合两种标准配合方式就可以将机

　　用台虎钳各个组成零件精确地装配在一起，装配顺序及装配后的效果如图(4—1)所示

　　虚拟装配是根据产品设计的形状特性、精度特性，真实地模拟产品三维装配过程，并允许用户以交互方式控制产品的三维真实模拟装配过程，以检验产品的可装配性。在生成了机用台虎钳装配体爆炸视图的基础上，下面利用SolidWorks自带的Animator插件的动画制作功能，来用台虎钳虚拟

　　装配过程。Animator插件通常不在SolidWorks的工作界面，单击工具\插件命令，选择SolidWorksAnimator，激活Animator插件，在工作界面上出现了Animator菜单和工具栏，图形区域底部出现了动画1标签。将机用台虎钳装配体爆炸视图解除爆炸后，恢复到装配体状态，点击动画1标签，切换到动画制作界面，利用动画向导可以生成旋转装配体模型、爆炸、解除爆炸3种基本动画。旋转装配体模型可使装配体绕x轴、y轴、z轴作整体地旋转，用于展示装配体的外观；爆炸和解除爆炸分别用于生成装配体的爆炸过程动画和其反过程动画，用于展示装配体的结构和装拆过程，但使用的前提是装配体必须生成爆炸视图。为了便于学生从不同角度观察机用台虎钳，清楚地了解机用台虎钳的结构和装拆过程，下面按旋转—爆炸—解除爆炸的动作顺序来制作动画。具体操作过程为：单击SolidWorksAnimator工具栏的动画向导图标，创建旋转装配体模型动画，选择旋转轴、旋转次数和旋转方向，设置动画的播放时间为10s，开始时间为0s，于是在时间栏0~10s范围内产生旋转动画的径，如图（4—2）所示。将时间线移至12s、28s处，同样的方法分别创建爆炸和解除爆炸动画，动画播放时间可根据机用台虎钳中零件的数量设置为14s，延迟时间为2s，塑料开关底座模具设计。这样在时间栏上12~26s、28~42s范围内分别产生爆炸动画和解除爆炸动画的径，如图（4—2）所示，整个动画持续播放时间为42s。从头播放动画，在SolidWorks的工作界面上可以预览到机用台虎钳先旋转，然后拆卸成零件，最后装配成部件的三个连续的动画演示过程，实现了机用台虎钳的虚拟装配。通过观察后两个过程的动画演示，可以清楚的判断装配和拆卸过程中的动

　　态情况，若存在则说明产品无法装配或无法拆卸，需要改进设计。若没有，则可以确定产品拆装的顺序。单击保存按钮，将动画保存为AVI格式的视频文件，通过超链接，插入课件中进行动画播放。

　　图4—4V形钳口台虎钳

　　此示意图只是表示了一个方面，只是在活动钳身上装有V形钳口，此时形成三线接触夹紧，根据需要也可以同时在固定钳身上装上V形钳口，此时形成四线接触夹紧。另外如果是满足大批量生产使用，应该将平直钳口卸下，再装上V形钳口。

　　利用普通台虎钳钳口的开度可以调节以及两块钢制钳口表面的直线度、平面度、硬度、比较高的特点，在对小件圆柱体材料进行粗加工画线时，可以把它当V形块使用。因为在对圆柱体材料如圆钢进行画线时，需要找出圆柱体的母线。这时往往需要有V形块、千斤顶把圆柱体支撑起来，然后再放到划线平台上进行画线。使用该方法，可以不用V形块、划线平台等工具也能完成小件圆柱体母线的画线工作。如圆钢粗加工母线的划法。

　　操作方法：把台虎钳的钳口旋开一定得开度即钳口的的距离，注意营销与圆柱体的直径，把材料直接放在钳口上，然后用划针沿着钳口的平面划出圆柱体材料的一条母线，再以这条母线为基准面画出其他的母线。假如圆柱体材料要锯开一个矩形的平面，那么可以量取钳口张开的距离等于要加工的平面的宽，然后把材料放在钳口上，沿着钳口两边划出线来，这样就能够同时划出两条圆柱的母线。这样简单、易操作。假如钳口不够平，可垫着钢直尺进行画线。如学生钳工实习用直径32mm、长度110mm的圆钢制作小铁锤，就使用这种方法，可以节省很多工、量具。

　　这种方法也是利用普通台虎钳钳口的夹紧力，用它来夹紧弹簧的钢丝一端，配合其它工具就能绕制结构简单的弹簧。因为在机械维修中会经常遇到设备内的弹簧折断，在短时间内很难买到原配件的情况下，就需要重新绕制弹簧。

　　操作方法：先把弹簧钢丝折成一个直角，短边约20mm左右，长边是用来绕制弹簧用的，竹毡板塑料提手注塑模。然后把短边与芯棒一起夹在普通台虎钳钳口上（靠近钳口两侧），用钢丝钳或其它夹具夹紧钢丝长边一端绕制芯棒旋转到所需要的弹簧长度就可以了。注意要选择合适的芯棒，即棒的直径要比原弹簧直径小一些，但又不能太小。

　　利用普通台虎钳钳口夹紧力的大小，可以校正不同规格的小钢材。在校正时台虎钳的夹紧力应大于材料变形时所能承受的压力的大小。一般用来校正小直径的圆钢、小面积的薄钢板等。

　　操作：把工件夹在普通台虎钳的钳口上，转动手柄利用台虎钳钳口的夹紧力，对工件的变形进行有效的校正。

　　通过对加工中心机用台虎钳的学习了解及设计，汇总所学专业知识与一体。如《机械零件设计》、《金属材料与热处理》、《机械制造工艺》、《数控机床加工工艺》等。让我对所学的专业课程得以巩固、复习及实用。在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定的基础。

　　对机用台虎钳夹具的设计，学会了工艺装备设计的一般方法。通过亲手设计加工的训练，提高结构设计的能力。课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查阅相关资料等，增强笔者解决工程实际问题的工作能力。在整个毕业设计阶段，通过对SolidWorks软件和AutoCad软件知识的学习，我了解到了SolidWorks软件和AutoCad的基本原理和具体运用方法。并且能够运用SolidWorks软件对各种零件进行三维实体建模，运用AutoCad对零件进行工程图的国际绘制。掌握了利用SolidWorks软件中Animator插入对装配体进行动画演示。在本文中我利用SolidWorks软件对台虎钳及其改进结构进行了三维造型，并利用配置完成了对台虎钳的三维实体设计和动画演示制作，但还有很多不理解的地方需要更加努力的加强学习。

　　此次的毕业设计把我在大学四年期间所学到的专业基础知识与生产实践相结合的一次大胆的尝试，也是对自己大学几年来所学到的专业基础知识一次回顾，而且在本次的设计中学到了许多新的知识，由于自己的经验不足，所以设计出来的机用台虎钳不一定比现有的台虎钳先进和实用，但对我来说是一个新的尝试。我在这二个多月的设计中，有一下几点体会。

　　①初步使我懂得了，搞设计是怎么一回事，应从哪里人手，要找一些什么样的资料和参考书籍，还有就是多在社会中找找现有的，与止差不多的产品来研究它的工作方式，这样设计有什么好处和不足之处，应如何改正。进行大量的数据采集以后，进行分析，从生产加工的厂家的使用要求和现在社会的实用情况出发，选择最优的，最经济的设计方案。

　　②通过此次设计，使我具备了一定的设计的能力，能够使自己所学的专业知识，应用在实践中。此次设计，综合了指导老师和同学的意见，给我很大。老师同学的意见对我论文的设计来说是一个大胆的改进和创新。可能我这次设计出来的不实用但对我来说也是一个较大的进步，使我懂得了如何去思考和发现现有产品的不足。

　　③通过设计锻炼了自己思考问题的能力，并且培养了自己对设计的创新能力，同时也发现自己的不足之处，如对某些设计结构，和工作时有可能遇到的情况考虑不全面，等。

　　④在设计过程中对于各门专业基础课的即使应用不是很熟练，对于在设计中所遇到的问题不能全面自主的解决，这在实际生产加工是不能胜任的，等缺点。所以在以后的生活中需要加强专业知识和社会实践，使自己进一步提高。

　　天下没有不散的宴席，从我开始写论文的那一刻，也是标志着我与这所学校就此别离了，没有伤感，更多的是遗憾，但是总归不如意事十有，过去的不能，人应该大胆向前看，所以这段文字应该像它的标题一样充满和致谢，感谢四年来在我的成长道上扶持过我，指点过我的人。

　　这篇论文所涉及的议题是和我的指导老师交流后定下的，在前期的实习经验，到中期的修改和讨论，及最后的反复斟酌，我希望能尽自己最大的努力，写出一篇具有现实意义的论文。但是在具体实施的过程中，我还是遇到了相当多当初没有预料的困难，也曾经令我迷茫和彷徨，论文最终的定稿，也没有我当初设想的那么完美，但是总归是自己尽力完成的著作，和我的每一篇球评一样都是我心血的累积。

　　钻床夹具设计cad图论文得以顺利完成，要感谢的人实在太多了。首先要衷心地感谢我的指导老师许鹏辉老师，您严谨的治学态度，开阔的思维，循循善诱的指导一直给我很大的帮助。当我对论文的思感到迷茫时，您为我理清思，指导我往一条比较清晰的思上进行修改。在论文的不断修改中，我也努力做到及时积极地跟许老师交流，因为我觉得这样可以使得我的论文更加完善。在这里还要深深的对您说上一句抱歉，因为我的懒散和懈怠，令您费尽苦心并且几近失望。论文的最终完成，也是一波三折。在不断完善和修改的过程中，也让我更加懂得一分耕耘才有一分收获的道理。再次对您表示感谢，伟大，无以回报。

　　然后还要感谢所有在大学期间传授我知识的老师，每一位老师的悉心都是我完成这篇论文的基础。最后要感谢的是我的父母和家人，我永远都不会忘记你们的良苦用心和一如既往的支持与鼓励。四年来，快乐的事情因为有你们的分享而更快乐，失意的日子因为有你们的关怀能忘却伤痛，坚强前行。无论我成功与否，你们总以鼓励的言语告诉我很棒，谢谢你们，我会继续努力。

　　现在的自己已经不再是刚进大学时的那个小男生了，四年的磨砺让我的肩头多了一份责任和承担　　冲压毕业设计，即将踏入社会开始工作的我，面临的抉择和困难也非常之多，但是不管前途多么的未知和，我会毫无地前行。

　　最后，感谢在百忙之中参与评阅论文和参加论文答辩的评委们！

　　[1]廖念钊，古莹艳，莫雨松，李硕根，杨兴骏，等.互换性与技术测量（第五版），中国计量出版社。

　　[2]朱张校。工程材料（第三版），大学出版社。

　　[3]何翌苼，陈涉，陆利峰，等.Solidworks基础及应用教程，电子工业出版社。

　　[4]黄观尧，河，等.机械制造工艺基础，出版社。

　　[5]张春林，曲继方、张美麟，等.机械创新设计，机械工业出版社。

　　[6]杨巧绒，张克义，等.AutoCAD工程制图，中国林业出版社、大学出版社。

　　[7]王兰美，等.机械制图，高等教育出版社。

　　[8]濮良贵，纪名刚，等.机械设计（第八版），西北工业大学机械原理及机械零件教研室。

　　[9]孙恒，陈作模，葛文杰，等.机械原理（第七版），西北工业大学机械原理及机械零件教研室。

　　[10]陈立德，等.机械设计基础课程设计，高等教育出版社。

　　[11]陈明，等.机械制造工艺学，机械工业出版社。

　　[12]邓文英，等.金属工艺学（第四版），高等教育出版社。

　　[13]中华人民国国家标准机床夹具零件及部件V形块（ThepatsandunitsofjigsandfixturesV-block）ＧＢ／Ｔ２２０８—９１中华人民国机械电子工业部机械标准化研究所。

　　[14]何翌苼、陈涉、陆利峰，等.Solidworks基础及应用教程，电子工业出版社。

　　[15]蔡慧林，戴建强，席晨飞，等.基于Solidworks的应力分析和运动仿真的研究。

　　[16]蓝荣香，等.Solidworks零件设计技术与实践（2007版），电子工业出版社。

　　[17]宋爱平，等.《CAD/CAM技术综合实训指导书》，机械工业出版社。

　　[18]邢启恩，等.《SolidWorks2007国标工程图精粹》机械工业出版社。

　　[19]魏铮，等.《SolidWorks2004模具设计》，机械工业出版社。

　　[20]詹维迪，等.《SolidWorks高级应用教程》，机械工业出版社。

　　[21]王隆太，等.《机械CAD/CAM技术》，机械工业出版社。

　　机械加工中，加工中心机用台虎钳是较为常见的装夹工具，它分机同和手用两种，都是利用两钳口作定位基准，靠丝扛、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、加工精度、产品质量。

　　台钳，又称虎钳，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。结构主要是是有