精密虎鉗設(shè)計及相關(guān)技術(shù)研究【含9張CAD高清圖紙、文檔全套】【LB6】

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書3對畢業(yè)設(shè)計成果的要求：1）12種精密虎鉗的結(jié)構(gòu)圖紙；2）精密虎鉗的研究及設(shè)計說明書一份；3）本專業(yè)外文科技文獻譯文一份。4畢業(yè)設(shè)計工作進度計劃：起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容2016年 02月29日 03月21日 03月22日 04月30日05月01日 05月20日05月21日 05月31日06月01日 06月05日分析課題要求，查閱相關(guān)文獻資料，了解精密虎鉗結(jié)構(gòu)與設(shè)計設(shè)計的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，提出自己的設(shè)計思路，完成開題報告；全面掌握精密虎鉗的結(jié)構(gòu)、功能等基本知識，了解精密加工對精密虎鉗的要求，了解精密虎鉗的設(shè)計特點；分析總結(jié)精密虎鉗的發(fā)展方向；完成12種精密虎鉗的結(jié)構(gòu)設(shè)計；完成研究總結(jié)及設(shè)計說明書撰寫答辯講稿，準備答辯；學生所在系審查意見： 同意下發(fā)任務(wù)書系主任： 2016年 2 月 29 日開題報告填寫要求1開題報告作為畢業(yè)設(shè)計答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設(shè)計工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在系審查后生效；2開題報告內(nèi)容必須用按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標準格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；3學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇（不包括辭典、手冊）。文中應用參考文獻處應標出文獻序號，文后“參考文獻”的書寫，應按照國標GB 771487文后參考文獻著錄規(guī)則的要求書寫，不能有隨意性；4學生的“學號”要寫全號（如02011401X02），不能只寫最后2位或1位數(shù)字；5. 有關(guān)年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2016年3月15日”或“2016-03-15”；6. 指導教師意見和所在系意見用黑墨水筆工整書寫，不得隨便涂改或潦草書寫。畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：文 獻 綜 述1. 設(shè)計（或研究）的依據(jù)、背景以及研究意義1.1 研究的依據(jù)和背景在機械制造中，工件在機床上進行加工時，應保證工件相對于刀具及切削運動，處于一個正確的空間位置；對于批量生產(chǎn)，還應保證整批工件在同一加工工位置，所占據(jù)空間位置不變1。產(chǎn)品的批量較小或是單件生產(chǎn)時，這個同一正確位置則可以通通用夾具逐個保證。而批量較大時，往往為快速完成工件的裝夾，提高生產(chǎn)效率，則使用專門的夾具2。根據(jù)我們所學的機械設(shè)計基礎(chǔ)等研究了機用虎鉗的組成構(gòu)造，發(fā)現(xiàn)虎鉗具有簡練緊湊，夾緊力度強，增利特性好，易于操作使用等特點3-4。一般很適合中型銑床、鉆床、以及平面磨床等機械設(shè)備使用。在機床加工工件過程中，也會遇到不同的工件類型，需要不同的工件夾具進行夾裝，這就對夾具虎鉗有了更多的要求和需要更多的類型來適應不同工件的夾裝要求5-6。本畢業(yè)設(shè)計要求設(shè)計一精密虎鉗，使其在生產(chǎn)加工中可以更好的保證工件的加工精度，以及對不同工件進行加工時的夾裝要求和加工角度等，并且使用該虎鉗裝夾工件方便、快速，可以提高勞動生產(chǎn)率；使其在銑、刨、鉆等機械加工中運用的更加廣泛、方便、快捷7。對工件進行機械加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于刀具及機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。夾具在機械加工中具備諸多優(yōu)點，虎鉗其具備以下的優(yōu)點8：（1）快速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本；（2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；（3）能適用于精密加工的高精度機床夾具；（4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具；（5）進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率；（6）提高機床夾具的標準化程度。1.2 研究的意義此次的設(shè)計是對大學期間所學各課程及相關(guān)的應用繪圖軟件的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。其目的在于：（1）鞏固我們在大學里所學的知識，也是對以前所學知識的綜合性的檢驗；（2）加強我們查閱資料的能力，熟悉有關(guān)資料；（3）樹立正確的設(shè)計思想，掌握設(shè)計方法，培養(yǎng)我們的實際工作能力；（4）通過對雙自由度虎鉗的設(shè)計及相關(guān)研究，使我學習和雙自由度虎鉗的有關(guān)知識，了解虎鉗在機床和加工中心的用途、意義以及設(shè)計虎鉗需要掌握的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀；（5）結(jié)合畢業(yè)設(shè)計要求，針對雙自由度虎鉗的設(shè)計要求，掌握設(shè)計虎鉗的基本流程和設(shè)計要點、技術(shù)關(guān)鍵及發(fā)展方向，最終提高自身的設(shè)計能力和綜合素質(zhì)。（6）通過零件圖，裝配圖繪制，使我們對于AutoCAD繪圖軟件的使用能得到進一步的提高。2. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外針對夾具的研究較早，其中包括最基本、最常用的夾具虎鉗。從國際上看俄國、德國和美國是組合夾具的主要生產(chǎn)國9。當前國際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國內(nèi)訂貨，而通用性強的組合夾具已逐步成熟為國際貿(mào)易中的一個品種。有關(guān)夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計資料，但歐美市場上一套用于加工中心的央具，而組合夾具的大型基礎(chǔ)件尤其昂貴10。我國針對夾具研究起步較晚，國內(nèi)的夾具始于20世紀60年代，但在廣大科研院所、高校等人員的共同努力下，使我國的夾具取得了巨大成就。隨著科學技術(shù)的進以及數(shù)控技術(shù)的成熟，夾具的重要性體現(xiàn)的越來越重要11-12。在數(shù)控設(shè)備上，虎鉗通常是用來夾持工件的通用夾具，目前我國虎鉗可以分為以下幾種：固定式虎鉗13固定式虎鉗由固定鉗體、活動鉗體、滑心、螺桿(絲桿)，鉗座、手柄、鉗口等組成。鉗座與固定鉗體鑄成一體，兩側(cè)有孔，以便安裝在工作臺上，滑心與活動鉗體鑄成一體，與固定鉗體方子L配合?；南旅娴牟蹆?nèi)裝有鋸齒形螺紋的絲桿，搖手柄插入絲桿的一端，轉(zhuǎn)搖手柄使絲桿旋轉(zhuǎn)，絲桿在螺母內(nèi)作軸向移動，帶動活動鉗體前進或后退，使鉗口合攏或張開。如圖1.1所示。圖1.1 固定式虎鉗活動式虎鉗活動式虎鉗的固定鉗體不直接安裝在工作臺上，而是裝在帶有可移動裝置的轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤上有幾只螺孔和工作臺連接。鉗體和轉(zhuǎn)盤座通過兩只螺栓連接可將鉗體轉(zhuǎn)動成任何角度，以便把夾持的工件轉(zhuǎn)到更合適的操作位置，旋緊螺栓即予固定。如圖1.2所示。圖1.2 活動式虎鉗桌夾式虎鉗桌虎鉗與臺虎鉗不同之點是，桌虎鉗在下面多一個螺旋夾緊裝置，不一定要固定在一定地方，可隨意移動，體積不大，重量輕，拆裝、攜帶方便，適用于儀器儀表工業(yè)加工裝配，維修夾持小型工件之用。如圖1.3所示。圖1.3 桌夾式虎鉗多用式臺虎鉗多用式臺虎鉗的鉗口與一般的臺虎鉗相同，但平鉗口下部制出一對帶有圓弧裝置的凹鉗口，專供夾持小直徑的鋼管或圓柱形工件以便加工時不使?jié)L動。多用式臺虎鉗在它的固定鉗體上端還鑄出鐵砧面。便于對小工件進行錘擊加工之用。如圖1.4所示。圖1.4 多用式臺虎鉗2.2 虎鉗行業(yè)現(xiàn)狀以及發(fā)展的趨勢研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件總品種已占工件種類總數(shù)的85左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭14。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠，里約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3-4年就要更新5080左右專用夾具15，而夾具的實際磨損量僅為1020左右。經(jīng)查閱資料可知，目前傳統(tǒng)的虎鉗存在眾多的不足，主要表現(xiàn)在以下幾個方面16-17：（1） 可移動性差。虎鉗往往固定在臺面上，不能按照所需要的方向進行移動或者進給，造成生產(chǎn)效率低；（2） 可調(diào)整性差。由于傳統(tǒng)的虎鉗處于固定狀態(tài)，不能根據(jù)操作者的需求進行調(diào)整，造成操作者勞動強大大且效率低；（3） 通用性差。傳統(tǒng)虎鉗大多數(shù)只能針對某一特定情況下進行使用，不能與數(shù)控設(shè)備配合使用。目前，結(jié)合上述虎鉗的缺陷，未來的的發(fā)展趨勢主要有以下幾方面18：（1） 通用性增強?；Q經(jīng)過改進和完善，可以將虎鉗的底座與數(shù)控機床甚至更加先進的設(shè)備結(jié)合使用，增大虎鉗的可使用范圍；（2） 增大虎鉗的自由度19。目前除了多用式臺虎鉗外，其余虎鉗的自由度收到了極大的限制，未來應該朝向增大虎鉗的自由度方向發(fā)展，從而提高虎鉗的性能；（3） 完善虎鉗材料。目前虎鉗多數(shù)采用傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)，在使用過程中極易劃傷工件，未來應該朝著柔性化方向發(fā)展，避免在使用虎鉗過程中劃傷工件。參考文獻1 郭東海.鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計的探討J.黑龍江科技信息，2011，23：287-288.2 李克安，周晟，崔榮繁，等. 重型燃氣輪機吊具有限元結(jié)構(gòu)分析J.湖南理工學院學報，2008，21（1）：45-48. 3 孫麗媛 .機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導M.北京：冶金工業(yè)出版社，2007.4 JIANG X J，ZHANG Y Y，YUAN S X Analysis of the contact stresses in curvic couplings of gas turbine in a blade-off eventJStrength Material，2012，44(5)：5395505 李勇峰，陳書劍基于草圖裝配及運動仿真的腳踏軋棉機概念設(shè)計法J機械工程師，2010（10）：51-526 蘇夢香基于 Autodesk Inventor 偏心連桿振動裝置的虛擬裝配J煤炭科學技術(shù)，2007，35（6）：67-69.7 程緒琦.AutoCAD2008中文標準教程M.北京：電子工業(yè)出版社，2008.4.8 Xu Wang,Dazhi Wang.Calculation of Eddy Current Loss and Thermal Analysis for Adjustable Permanent Magnetic CouplerJ.International Conference on Electro- nic&Mechanical Engineer and Information Technology,2011.9 趙忠剛，劉衛(wèi)剛，張婷婷.解體式V型可轉(zhuǎn)鉗口臺虎鉗的研發(fā)與應用J. 機械研究與應用. 2012(03):23-25.10 葉河源.臺虎鉗使用方法的拓展J. 機械工程師. 2007(12)：70-73.11 徐旭登,王澤華,張棉好. 帶旋轉(zhuǎn)鉗口的多自由度機用臺虎鉗設(shè)計J. 機械工程師. 2016(02)：56-59.12 Cabiva,Genetic .Optimization of radial eddy current couplingsC.The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineer- ing.Vol.24, No.3,2005pp:767-783. 13 鄧文英.金屬工藝學 下冊M.北京：高等教育出版社，2001.14 S.Ekram,D.Mahajan,M.Fazil,V.Patwardhan,and N.Ravi.Design Optimization of Brushless Permanent Magnet Hub Motor Drive Using FEAJ.Proceeding of Inernational Conference on Electrical Machines and Systrms 2007,Oct.8-11. 15 李軍利.臺虎鉗的巧改與巧用J.金屬加工(冷加工).2012(06)：68-71.16 BOUZID A H，HICHEM G A new approach to model bolted flange joints with full face gaskets JJournal of Pressure Vessel Technology，Transactions of the ASME，2011，133，02120302120917 王昆，何小柏，王信遠，機械設(shè)計-課程設(shè)計，高等教育出版社，1995.18NASSAR S A，YANG X J，GANDHAM S V T，et alNonlinear deformation behavior of clamped bolted joints under a separating service load J Journal of Pressure Vessel Technology，Transactions of the ASME，2011，133( 2) ， 02100110210019.19 高斌.巧用臺虎鉗鉗口J.金屬加工(冷加工).2009(15)：43-46. 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：2.1 研究或解決的問題機械加工中，虎鉗是較為常見的裝夾工具，它分機用和手用兩種，都是利用兩鉗口作定位基準，靠絲杠，螺母傳送機械力的原理進行工作的?；Q結(jié)構(gòu)簡單裝夾迅速，加工時省時省力，提高了加工效率和加工精度。提高了產(chǎn)品質(zhì)量。但是虎鉗也有其不足之處。如不能較好的裝夾外形較為復雜的工件。主要原因是虎鉗鉗口是平直的，不適于裝夾圓柱形工件，機加工時工件易位移，有時工件還會飛出機床臺面。為此，特對虎鉗進行結(jié)構(gòu)的改進設(shè)計。以滿足更多使用功能的要求，使其更加的實用化。本畢業(yè)設(shè)計結(jié)合任務(wù)書的要求，擬解決的問題主要有以下幾個方面：（1）通過對查閱資料，掌握其虎鉗的重要性。（2）掌握虎鉗設(shè)計及相關(guān)技術(shù)研究流程。（3）了解精密虎鉗的結(jié)構(gòu)特點、功能特點及設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀；了解精密加工對虎鉗的要求，總結(jié)精密虎鉗的設(shè)計要點、技術(shù)關(guān)鍵及發(fā)展方向。（4）設(shè)計一種兩個自由度的虎鉗，完成結(jié)構(gòu)設(shè)計，給出技術(shù)參數(shù)的計算說明。（5）學習AutoCAD，并繪制虎鉗的工程圖。（6）撰寫說明書，完成相應的工程圖設(shè)計。2.2 擬采用的研究手段初步擬采用理論分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計相結(jié)合的研究方法。針對虎鉗的設(shè)計主要采取以下方法： （1） 結(jié)合所學知識，首先對虎鉗分析，深入明白虎鉗用途和作用。（2） 設(shè)計一種兩個自由度的虎鉗。本文擬采取橫向和縱向兩個自由度實現(xiàn)虎鉗的任意位置移動，其中縱向?qū)к壟c機架相連，橫向?qū)к壟c橫向?qū)к壟浜?，兩個導軌的移動均采用絲杠螺紋結(jié)構(gòu)進行運動，橫向?qū)к?、縱向?qū)к壱约盎Q的安裝結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.1所示。 圖2.1 虎鉗結(jié)構(gòu)示意圖（3） 完成虎鉗的結(jié)構(gòu)和二維圖設(shè)計。（4） 撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書，準備答辯。三、 工作進度安排第1-2周：選擇設(shè)計方向，收集資料，確定設(shè)計內(nèi)容，撰寫開題報告。第3-4周：調(diào)研。第5-6周：學習虎鉗的設(shè)計方法。第7-8周：繪制不同使用情況下的虎鉗的結(jié)構(gòu)示意圖。第9-10周：根據(jù)設(shè)計要求對相關(guān)參數(shù)進行計算。第11-12周：運用AutoCAD繪制虎鉗工程圖。第13周：完成論文初稿，根據(jù)提出的修改意見完善圖紙及論文。第14周：畢業(yè)設(shè)計定稿、打印，畢業(yè)答辯。 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告指導教師意見： 報告表明，該同學近期認真查閱了大量的文獻資料，并進行了認真的學習，了解了國內(nèi)夾具，虎鉗的技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀，對國外產(chǎn)品也有所了解。提出的設(shè)計草案，盡管尚不夠詳細，但具有可行性。報告文筆流暢，符合技術(shù)文獻規(guī)范。同意開題。 指導教師： 2016年 3 月 22日所在系審查意見： 同意開題 系主任： 2016 年 3 月22 日精密虎鉗設(shè)計及其相關(guān)技術(shù)研究摘要：虎鉗在機械加工中有著很重要的作用。隨著計算機應用的發(fā)展和機械加工技術(shù)的提高，CAD/CAE/CAPP/CAM技術(shù)的發(fā)展推動了幾乎一切領(lǐng)域的設(shè)計、制造技術(shù)革命，從根本上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)、管理模式。CAD/CAE/CAPP/CAM應用也用于機械設(shè)計中，臺虎鉗的設(shè)計也從過去一直沿用的二維設(shè)計方法開始發(fā)展為三維設(shè)計。在國內(nèi)的一個小行業(yè)的業(yè)余愛好者進入一個小行業(yè)，取決于獨立的夾具或?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的臺虎鉗經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)仍然使用傳統(tǒng)的臺式副，傳統(tǒng)的副不好的加載剪輯形狀更復雜的工件，夾緊力不強，夾緊速度慢。從而在影響加工效率的同時也造成了一定的經(jīng)濟損失。為了保證正常的生產(chǎn)，減少夾緊速度太慢，導致?lián)p失的人必須高度重視的問題，夾緊速度的板凳。設(shè)計了一種在生產(chǎn)加工中方便快捷地安裝工件的夾緊，強大的夾緊力能較好的保證工件的快速夾緊工件的加工精度是必要的！本文從普通臺虎鉗入手，結(jié)合車床的結(jié)構(gòu)特點，運用絲杠螺母結(jié)構(gòu)，將普通的臺虎鉗設(shè)計成雙自由度的臺虎鉗，滿足更多情況下的機械加工的夾緊需要。關(guān)鍵詞：臺虎鉗，夾具，自由度，設(shè)計Precision vise designs and related technology researchAbstract：Vice has a very important role in machining. With the improvement of the development of computer applications and machining technology, the development of CAD / CAE / CAPP / CAM technology promoted the almost all areas of design, manufacturing technology revolution, fundamentally changed the traditional design, production and management. CAD / CAE / CAPP / CAM application is also used in mechanical design, of the bench vice design from the past has been in use two-dimensional design method began development of 3D design. A vice in the domestic amateur into a small industry depends on the independent fixture or. Benchvice modern production requirements of enterprises have made frequent replacement, in order to adapt to the requirements of market and competition. However, Generally, however, companies are still accustomed to using the traditional bench vise, conventional clamping vise can better shape the more complex parts, the clamping force is not strong clamping slower, etc., thereby affecting the processing efficiency but also caused some economic losses. In order to ensure normal production and reduce losses caused due to the clamp too slow, people must attach great importance bench vise clamping speed issues. A design production and processing easy and fast workpiece clamping, high clamping force, can better ensure the machining accuracy of workpiece clamping vise quickly essential!This article from the ordinary bench vise, combining structural features of lathes, screw nut structure using the ordinary bench vise bench vise is designed with two degrees of freedom, to meet the need for mechanical clamping processing in case of more.Keywords：bench，F(xiàn)ixture， Freedom，DesignI目 錄摘要IAbstractII目錄III1 緒論11.1 課題背景11.2 臺虎鉗概述11.3 臺虎鉗的作用21.4 設(shè)計臺虎鉗的目的22 普通普通臺虎鉗的結(jié)構(gòu)設(shè)計32.1 臺虎鉗的結(jié)構(gòu)32.2 臺虎鉗的分類32.3 普通臺虎鉗的工作原理32.4 對臺虎鉗各個零件的設(shè)計42.4.1 固定鉗座的設(shè)計42.4.2 活動鉗身的結(jié)構(gòu)設(shè)計52.4.3 方塊螺母的結(jié)構(gòu)設(shè)計72.4.4 鉗口板的結(jié)構(gòu)設(shè)計82.4.5 固定鉗口板用螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計92.4.6 固定活動鉗身用螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計102.4.7 螺母M10的選擇設(shè)計102.4.8 銷的選擇設(shè)計112.4.9 螺桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計112.4.10 螺桿的強度校核計算122.4.11 墊片的選擇設(shè)計122.5 普通臺虎鉗使用的注意事項133 對臺虎鉗的部件（鉗口）的結(jié)構(gòu)改進15II3.1 鉗口的分析設(shè)想153.2 V形鉗口的分析163.3 V形鉗口的實例設(shè)計183.4 V形鉗口的實例設(shè)計183.5 緊固螺釘?shù)倪x擇194 臺虎鉗結(jié)構(gòu)的裝配204.1 臺虎鉗的爆炸視圖204.2 裝上V形鉗口的臺虎鉗效果示意圖：205 雙自由度設(shè)計215.1 雙自由度構(gòu)想215.2 虎鉗雙自由度結(jié)構(gòu)225.3 使用臺虎鉗的注意事項235.4 雙自由度虎鉗設(shè)計思考236 設(shè)計評定257 結(jié)論總結(jié)26參考文獻27致謝29 11緒論雙自由度虎鉗結(jié)構(gòu)是我們本次的研究內(nèi)容，首先我們先從普通虎鉗的結(jié)構(gòu)及工作原理入手，再通過特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，將普通的臺虎鉗可以變成雙自由度的臺虎鉗?；Q，又稱臺虎鉗，是一種用來夾持工件的通用固定夾具，使用時將其固定在工作臺上，再將需要夾緊的工件置于虎鉗之上進行夾緊，再利用絲杠和螺母傳送力和扭矩，然后再進行下一步的加工工作，因此，虎鉗夾緊是加工過程中基礎(chǔ)性的一個環(huán)節(jié)。通用虎鉗一般可以分為機用和手用兩種，臺虎鉗結(jié)構(gòu)簡單，裝夾迅速【3】。臺虎鉗作為一種通用的工業(yè)用具也有其不足之處，通用臺虎鉗的鉗口一般都是平直的，比較適合夾裝一些表面平直、棱角垂直的工件，當碰到球形或者圓弧狀等的工件時就會出現(xiàn)夾不緊，容易出現(xiàn)位移或者脫落的情況，嚴重時更有是工件飛出去的可能性【4】。因此，為了更好的適應不同工件，需要對虎鉗的鉗口進行更深層次更全面的改造改造，使虎鉗更加實用更加方便快捷。1.1 課題背景隨著經(jīng)濟和計算機、機械加工技術(shù)的發(fā)張和提高，CAD/CAE/CAPP/CAM等技術(shù)的發(fā)展幾乎推動了各個領(lǐng)域的設(shè)計和制造技術(shù)革命。CAD/CAE/CAPP/CAM等的應用在機械設(shè)計中發(fā)展壯大，臺虎鉗的設(shè)計開始發(fā)展為三維設(shè)計遠遠區(qū)別于一開始沿用的二維設(shè)計?，F(xiàn)代生產(chǎn)的要求使企業(yè)所制造的臺虎鉗需要頻繁的更新?lián)Q代，才能適應市場的需求與競爭。但是傳統(tǒng)的虎鉗不能較合適的裝夾外形相對復雜的工件并有夾緊力不強和夾緊速度較慢等缺點，在影響到加工效率的同時也產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟損失。為保障工件的正常生產(chǎn),降低由于夾緊速度過慢等因素造成的損失,必須提高重視臺虎鉗的夾緊速度等問題。設(shè)計一種可以使加工生產(chǎn)中方便、快速地進行裝夾使夾緊力強，從而能保證工件的加工精度和快速裝夾變得十分必要。根據(jù)一書-計算機CAD/CAE/CAPP/CAM應用中的指導并結(jié)合三維建模軟件solidworks2012進行實體建模和裝配以及運動仿真【5】。1.2 臺虎鉗概述臺虎鉗，又稱虎鉗，臺鉗，是一種用來夾持工件的通用固定夾具，使用時將其固定在工作臺上，再將需要夾緊的工件置于虎鉗之上進行夾緊，接著利用絲杠和螺母傳送力和扭矩，然后再進行下一步的加工工作，鉗工的主要工作都是在臺虎鉗上完成，如最傳統(tǒng)的人工挫、鋸等。臺虎鉗安置于鉗工臺上，為鉗工車間的必備工具。絲桿起松緊作用。1.3 臺虎鉗的作用臺虎鉗作為一種用來夾持工件的通用固定夾具，可以更加準確而穩(wěn)定的夾緊工件，并減少或者不受加工過程中各種主觀因素從而影響加工過程，從而比較容易的獲得高精度的加工工件，從而使零件的精度更穩(wěn)定。在機械生產(chǎn)加工過程中，花在裝夾的時間又很趕多，很浪費，快速裝夾不僅可以縮短輔助夾裝時間，還能提高勞動生產(chǎn)的效率。1.4 設(shè)計臺虎鉗的目的減輕工人不必要的勞動，提交效率降低生產(chǎn)成本。在機械加工過程中，除了使用工具、測量工具外，還需要一些輔助裝置和輔助工具。它們是鏈接機床與工件的，它具有使工件在正確的位置安裝并固定的功能。臺虎鉗能在一定程度上影響加工精度和生產(chǎn)率及成本。在夾緊球或棱鏡中的相位比較純副，遇到困難（如難以固定，容易跳出來），如夾緊較慢或為某些問題。因而導致加工的工件精度較低或者增加成本以及增加工人勞動強度等現(xiàn)象。因此臺虎鉗的設(shè)計目的有：1)加工過程減少或者沒有其他主觀因素的影響，從而相對容易獲得的加工精度較高，并穩(wěn)定一些零件的精度。2）機械加工過程中，花在裝夾上面用了很多時間，因此快速裝夾不僅可以有效的縮短輔助時間，還能夠提高勞動生產(chǎn)的效率。3）減輕工人的勞動強度。4）降低生產(chǎn)成本。精密虎鉗設(shè)計及其相關(guān)技術(shù)研究摘要：虎鉗在機械加工中有著很重要的作用。隨著計算機應用的發(fā)展和機械加工技術(shù)的提高，CAD/CAE/CAPP/CAM技術(shù)的發(fā)展推動了幾乎一切領(lǐng)域的設(shè)計、制造技術(shù)革命，從根本上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)、管理模式。CAD/CAE/CAPP/CAM應用也用于機械設(shè)計中，臺虎鉗的設(shè)計也從過去一直沿用的二維設(shè)計方法開始發(fā)展為三維設(shè)計。在國內(nèi)的一個小行業(yè)的業(yè)余愛好者進入一個小行業(yè)，取決于獨立的夾具或?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的臺虎鉗經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)仍然使用傳統(tǒng)的臺式副，傳統(tǒng)的副不好的加載剪輯形狀更復雜的工件，夾緊力不強，夾緊速度慢。從而在影響加工效率的同時也造成了一定的經(jīng)濟損失。為了保證正常的生產(chǎn)，減少夾緊速度太慢，導致?lián)p失的人必須高度重視的問題，夾緊速度的板凳。設(shè)計了一種在生產(chǎn)加工中方便快捷地安裝工件的夾緊，強大的夾緊力能較好的保證工件的快速夾緊工件的加工精度是必要的！本文從普通臺虎鉗入手，結(jié)合車床的結(jié)構(gòu)特點，運用絲杠螺母結(jié)構(gòu)，將普通的臺虎鉗設(shè)計成雙自由度的臺虎鉗，滿足更多情況下的機械加工的夾緊需要。關(guān)鍵詞：臺虎鉗，夾具，自由度，設(shè)計IPrecision vise designs and related technology researchAbstract：Vice has a very important role in machining. With the improvement of the development of computer applications and machining technology, the development of CAD / CAE / CAPP / CAM technology promoted the almost all areas of design, manufacturing technology revolution, fundamentally changed the traditional design, production and management. CAD / CAE / CAPP / CAM application is also used in mechanical design, of the bench vice design from the past has been in use two-dimensional design method began development of 3D design. A vice in the domestic amateur into a small industry depends on the independent fixture or. Benchvice modern production requirements of enterprises have made frequent replacement, in order to adapt to the requirements of market and competition. However, Generally, however, companies are still accustomed to using the traditional bench vise, conventional clamping vise can better shape the more complex parts, the clamping force is not strong clamping slower, etc., thereby affecting the processing efficiency but also caused some economic losses. In order to ensure normal production and reduce losses caused due to the clamp too slow, people must attach great importance bench vise clamping speed issues. A design production and processing easy and fast workpiece clamping, high clamping force, can better ensure the machining accuracy of workpiece clamping vise quickly essential!This article from the ordinary bench vise, combining structural features of lathes, screw nut structure using the ordinary bench vise bench vise is designed with two degrees of freedom, to meet the need for mechanical clamping processing in case of more.Keywords：bench，F(xiàn)ixture， Freedom，DesignII目 錄摘要IAbstractII目錄III1 緒論11.1 課題背景11.2 臺虎鉗概述11.3 臺虎鉗的作用21.4 設(shè)計臺虎鉗的目的22 普通普通臺虎鉗的結(jié)構(gòu)設(shè)計32.1 臺虎鉗的結(jié)構(gòu)32.2 臺虎鉗的分類32.3 普通臺虎鉗的工作原理32.4 對臺虎鉗各個零件的設(shè)計42.4.1 固定鉗座的設(shè)計42.4.2 活動鉗身的結(jié)構(gòu)設(shè)計52.4.3 方塊螺母的結(jié)構(gòu)設(shè)計72.4.4 鉗口板的結(jié)構(gòu)設(shè)計82.4.5 固定鉗口板用螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計92.4.6 固定活動鉗身用螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計102.4.7 螺母M10的選擇設(shè)計102.4.8 銷的選擇設(shè)計112.4.9 螺桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計112.4.10 螺桿的強度校核計算122.4.11 墊片的選擇設(shè)計122.5 普通臺虎鉗使用的注意事項133 對臺虎鉗的部件（鉗口）的結(jié)構(gòu)改進15III3.1 鉗口的分析設(shè)想153.2 V形鉗口的分析163.3 V形鉗口的實例設(shè)計183.4 V形鉗口的實例設(shè)計183.5 緊固螺釘?shù)倪x擇194 臺虎鉗結(jié)構(gòu)的裝配204.1 臺虎鉗的爆炸視圖204.2 裝上V形鉗口的臺虎鉗效果示意圖：205 雙自由度設(shè)計215.1 雙自由度構(gòu)想215.2 虎鉗雙自由度結(jié)構(gòu)225.3 使用臺虎鉗的注意事項235.4 雙自由度虎鉗設(shè)計思考236 設(shè)計評定257 結(jié)論總結(jié)26參考文獻27致謝29 IV1緒論雙自由度虎鉗結(jié)構(gòu)是我們本次的研究內(nèi)容，首先我們先從普通虎鉗的結(jié)構(gòu)及工作原理入手，再通過特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，將普通的臺虎鉗可以變成雙自由度的臺虎鉗?；Q，又稱臺虎鉗，是一種用來夾持工件的通用固定夾具，使用時將其固定在工作臺上，再將需要夾緊的工件置于虎鉗之上進行夾緊，再利用絲杠和螺母傳送力和扭矩，然后再進行下一步的加工工作，因此，虎鉗夾緊是加工過程中基礎(chǔ)性的一個環(huán)節(jié)。通用虎鉗一般可以分為機用和手用兩種，臺虎鉗結(jié)構(gòu)簡單，裝夾迅速【3】。臺虎鉗作為一種通用的工業(yè)用具也有其不足之處，通用臺虎鉗的鉗口一般都是平直的，比較適合夾裝一些表面平直、棱角垂直的工件，當碰到球形或者圓弧狀等的工件時就會出現(xiàn)夾不緊，容易出現(xiàn)位移或者脫落的情況，嚴重時更有是工件飛出去的可能性【4】。因此，為了更好的適應不同工件，需要對虎鉗的鉗口進行更深層次更全面的改造改造，使虎鉗更加實用更加方便快捷。1.1 課題背景隨著經(jīng)濟和計算機、機械加工技術(shù)的發(fā)張和提高，CAD/CAE/CAPP/CAM等技術(shù)的發(fā)展幾乎推動了各個領(lǐng)域的設(shè)計和制造技術(shù)革命。CAD/CAE/CAPP/CAM等的應用在機械設(shè)計中發(fā)展壯大，臺虎鉗的設(shè)計開始發(fā)展為三維設(shè)計遠遠區(qū)別于一開始沿用的二維設(shè)計?，F(xiàn)代生產(chǎn)的要求使企業(yè)所制造的臺虎鉗需要頻繁的更新?lián)Q代，才能適應市場的需求與競爭。但是傳統(tǒng)的虎鉗不能較合適的裝夾外形相對復雜的工件并有夾緊力不強和夾緊速度較慢等缺點，在影響到加工效率的同時也產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟損失。為保障工件的正常生產(chǎn),降低由于夾緊速度過慢等因素造成的損失,必須提高重視臺虎鉗的夾緊速度等問題。設(shè)計一種可以使加工生產(chǎn)中方便、快速地進行裝夾使夾緊力強，從而能保證工件的加工精度和快速裝夾變得十分必要。根據(jù)一書-計算機CAD/CAE/CAPP/CAM應用中的指導并結(jié)合三維建模軟件solidworks2012進行實體建模和裝配以及運動仿真【5】。1.2 臺虎鉗概述臺虎鉗，又稱虎鉗，臺鉗，是一種用來夾持工件的通用固定夾具，使用時將其固定在工作臺上，再將需要夾緊的工件置于虎鉗之上進行夾緊，接著利用絲杠和螺母傳送力和扭矩，然后再進行下一步的加工工作，鉗工的主要工作都是在臺虎鉗上完成，如最傳統(tǒng)的人工挫、鋸等。臺虎鉗安置于鉗工臺上，為鉗工車間的必備工具。絲桿起松緊作用。1.3 臺虎鉗的作用臺虎鉗作為一種用來夾持工件的通用固定夾具，可以更加準確而穩(wěn)定的夾緊工件，并減少或者不受加工過程中各種主觀因素從而影響加工過程，從而比較容易的獲得高精度的加工工件，從而使零件的精度更穩(wěn)定。在機械生產(chǎn)加工過程中，花在裝夾的時間又很趕多，很浪費，快速裝夾不僅可以縮短輔助夾裝時間，還能提高勞動生產(chǎn)的效率。1.4 設(shè)計臺虎鉗的目的減輕工人不必要的勞動，提交效率降低生產(chǎn)成本。在機械加工過程中，除了使用工具、測量工具外，還需要一些輔助裝置和輔助工具。它們是鏈接機床與工件的，它具有使工件在正確的位置安裝并固定的功能。臺虎鉗能在一定程度上影響加工精度和生產(chǎn)率及成本。在夾緊球或棱鏡中的相位比較純副，遇到困難（如難以固定，容易跳出來），如夾緊較慢或為某些問題。因而導致加工的工件精度較低或者增加成本以及增加工人勞動強度等現(xiàn)象。因此臺虎鉗的設(shè)計目的有：1)加工過程減少或者沒有其他主觀因素的影響，從而相對容易獲得的加工精度較高，并穩(wěn)定一些零件的精度。2）機械加工過程中，花在裝夾上面用了很多時間，因此快速裝夾不僅可以有效的縮短輔助時間，還能夠提高勞動生產(chǎn)的效率。3）減輕工人的勞動強度。4）降低生產(chǎn)成本。2 普通普通臺虎鉗的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 臺虎鉗的結(jié)構(gòu)臺虎鉗主要由鉗口、鉗身、底座手柄螺釘、絲杠等各部分組成的。活動鉗身固定在固定鉗身上，活動鉗身則利用自身導軌和固定鉗身的導軌進行各項滑動。絲杠固定在活動鉗身上進行旋轉(zhuǎn)，但由于虎鉗活動單一的原因?qū)е虏荒茌S向移動，絲杠與絲杠螺母相互配合構(gòu)成虎千的一部分。當搖動手柄促使絲杠旋轉(zhuǎn)時，力和力矩就此傳遞，并產(chǎn)生兩個增力機構(gòu)梯形螺紋傳動和手柄兩個增力。由于增力比較大，所以導致鉗口受到的夾緊力變大，致使被夾緊的工件穩(wěn)定的固定在虎鉗上，不會發(fā)生位移或者脫離的現(xiàn)象。但由于虎鉗的夾緊力較大且不好控制，容易導致夾緊力過大導致工件表面受損傷，嚴重時更有可能導致工件變形，因此為了更好的保護工件，需要放置相對軟的材料防止虎鉗的夾緊力過大對工件的破壞或者工件對虎鉗的損壞，例如軟金屬等類似墊圈的東西。2.2 臺虎鉗的分類臺虎鉗是一種鉗工常用的夾具,常用的分類方法有以下幾種。根據(jù)使用不同的場合：副鉗和機器：根據(jù)具體情況夾緊的動力源分類，可分為：液壓虎鉗、氣動虎鉗、手動虎鉗、氣液增力虎鉗等。按結(jié)構(gòu)類型分類：（1）固定式（2）回轉(zhuǎn)式(活動式)常見的臺虎鉗有：精密虎鉗、直角虎鉗、燕尾固定臺虎鉗、木工臺虎鉗、快速虎鉗角、固式虎鉗、光面直角虎鉗、倍力虎鉗、雙向油壓虎鉗、多用臺虎鉗等。2.3 普通臺虎鉗的工作原理傳統(tǒng)臺虎鉗裝配圖主要采用了主視圖、俯視圖、三維立體和爆炸視圖來表達。（圖2.1）普通虎鉗夾座1部分，顎板2、活動鉗身4、8和9方螺母。當使用扳手旋轉(zhuǎn)螺桿8時，由于開口銷卡住了螺桿8的左邊，從而只能在固定鉗座1的兩圓柱孔中轉(zhuǎn)動，導致不能沿軸向移動，同時螺桿8便帶動方塊螺母9，因此，可用于沿固定卡子座的內(nèi)腔的直線運動的可移動的鉗體4。之后活動鉗身4與方塊螺母9用螺釘3連成整體，使鉗口開放或閉合，便于夾緊和卸下零件。（圖2.1）固定夾座1在裝配中的支持螺絲8和一個可移動的鉗體4，2和9方爪板螺母和其他部分的作用，8螺釘與固定夾1塊左右兩端分別與直徑12h8 / F7和18h8 / F7間隙。方塊螺母9與活動鉗身4以20H8/f7間隙配合1。 固定鉗座1的右、左兩端是由18H8和12H8水平的兩圓柱孔組成，螺桿8在它的支承下在兩圓柱孔中轉(zhuǎn)動，它的中間是空腔，使盒螺母9驅(qū)動移動鉗體4使沿固定夾座1的直線運動。2.4 對臺虎鉗各個零件的設(shè)計2.4.1 固定鉗座的設(shè)計選取材料T2002并畫出三維實體圖。圖2.1 為普通臺虎鉗的裝配圖圖2.2為固定鉗身的三維實體圖：圖2.3 為固定鉗身的三維實體圖1圖2.4 為固定鉗身的三維實體圖22.4.2 活動鉗身的結(jié)構(gòu)設(shè)計選取材料T2002并畫出三維實體圖?；顒鱼Q身零件圖（圖2.5）：圖2.5活動鉗身的零件圖圖2.6、圖2.7、圖2.8為活動鉗身三個不同角度的三維實體圖,零件圖在繪制時，先通過拉伸命令將零件大概圖形繪制出來，再通過空命令將零件中的空繪制出來，后來通過拉伸命令將多余的部分去掉，后來運用螺紋掃描將螺紋孔繪制出來。圖2.6 活動鉗1圖2.7 活動鉗2圖2.8 活動鉗32.4.3 方塊螺母的結(jié)構(gòu)設(shè)計選取材料Q235畫出三維實體圖3。圖6（圖2.9）是方塊螺母的零件：圖2.9 方塊螺母的零件圖零件圖在繪制時，先通過拉伸命令將零件大概圖形繪制出來，再通過空命令將零件中的空繪制出來，后來通過拉伸命令將多余的部分去掉，后來運用螺紋掃描將螺紋孔繪制出來：圖2.10 方塊螺母2.4.4 鉗口板的結(jié)構(gòu)設(shè)計選取的材料為45 并畫出三維實體圖。圖2.11鉗口板的零件圖：圖2.11 鉗口板零件圖零件圖在繪制時，先通過拉伸命令將零件大概圖形繪制出來，再通過空命令將零件中的空繪制出來，后來通過拉伸命令將多余的部分去掉，后來運用螺紋掃描將螺紋孔繪制出來。圖2.12為鉗口板的三維實體圖：圖2.12 鉗口板2.4.5 固定鉗口板用螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)臺虎鉗的設(shè)計需求，本設(shè)計中選取材料為Q235的標準件螺釘GB/T 68M8X20。圖2.13 固定鉗口板用螺釘2.4.6 固定活動鉗身用螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計畫出固定活動鉗身用螺釘?shù)娜S實體圖。圖2.14固定活動鉗身用螺釘?shù)牧慵D：圖2.14 固定活動鉗身用螺釘?shù)牧慵D2.4.7 螺母M10的選擇設(shè)計根據(jù)臺虎鉗設(shè)計需求，本設(shè)計選取材料為35的標準件螺母GB/T 61742000M1010。并根據(jù)查得的尺寸螺母M10的三維實體圖（圖2.16）。零件圖在繪制時，先通過拉伸命令將零件大概圖形繪制出來，再通過空命令將零件中的空繪制出來，后來通過拉伸命令將多余的部分去掉，后來運用螺紋掃描將螺紋孔繪制出來。圖2.16 螺母M102.4.8 銷的選擇設(shè)計根據(jù)臺架的設(shè)計要求，為Q235標準GB / T 91 - 3x14 -在設(shè)計的錐形銷材料的選擇。根據(jù)查得的尺寸畫出銷的三維實體圖（圖2.17）。圖2.17 銷2.4.9 螺桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計選取材料45并畫出三維實體圖。螺桿的零件圖（圖2.18）：圖2.18 螺桿（絲杠）的零件圖螺桿的三維實體圖（圖2.19）：圖2.19 螺桿（絲杠）2.4.10 螺桿的強度校核計算計算軸的強度校核時，應依據(jù)軸的具體受載和應力情況，采用相應的計算方法，并恰當?shù)剡x取其許用應力。本設(shè)計中，螺桿主要是計算扭矩，則計算按扭轉(zhuǎn)強度條件。 （2.1） 這種算法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強度，軸的扭轉(zhuǎn)強度前提為：式中：“扭轉(zhuǎn)剪應力，MPa；T軸的扭矩，n.mm；為軸的抗扭截面系數(shù)， n為軸的轉(zhuǎn)數(shù)，p為軸傳遞的功率，d為計算截面處軸的直徑，mm；為許用扭轉(zhuǎn)切應力，Mpa?！币罁?jù)國家標準，選取的許用扭轉(zhuǎn)切應力是25-45Mpa. T=15 kN.m。截面處軸的直徑為18mm。用數(shù)據(jù)來計算實際的扭轉(zhuǎn)剪切應力為12.86兆帕，理論表明，符合設(shè)計性能要求因此，扭轉(zhuǎn)切應力和螺母配合處軸的尺寸選擇合理。2.4.11 墊片的選擇設(shè)計墊圈一般被放置在螺母與被連接件之間，通常采用扁平型的金屬環(huán)，墊圈的使用是為了庇護被連接件的外端，防止螺母對連接件的力過大導致被連接件的表面受到磨損或者破損。，減少螺母對被連接件的壓力。此處選擇墊圈的目的是起固定作用，需要選用了兩個墊圈一個在M10螺母處，另一個在螺桿的把手處。（圖2.20）M10螺母配合的選用GB 9387（d=10.2，s=b=2.6，0m=1.3 ）的彈簧墊圈標準件，材料部分為65 Mn、表面氧化。 圖2.20 為墊圈圖固定鉗體和螺絲的手柄應與墊片使用，需要使用標準件，根據(jù)國標93 - 87，因此相關(guān)尺寸為：18.3，= 4.5，2.5 普通臺虎鉗使用的注意事項臺虎鉗的使用要求：1、使用虎鉗時要先把虎鉗放置在鉗臺上，放置時鉗口工作面朝向鉗臺邊緣以外，這樣在夾持長條形工件時，避免鉗臺邊緣對工件下端的干擾。2、臺虎鉗主要起固定作用，因此臺虎鉗固定在鉗臺上必須牢固，固定時必須扳緊兩個夾緊螺釘，保證鉗身穩(wěn)固，沒有移位或者松動現(xiàn)象，從而保證工作質(zhì)量和工作安全。3、對虎鉗進行施力工作時，為避免螺母和絲杠受到過大的力而受到損壞，應使力量朝向固定鉗身。4、當在活動鉗身的光滑面上進行工作時，避免對其進行敲擊作業(yè)或者嚴重的損傷行為，敲擊等損害行為會影響固定鉗身與活動鉗身的配合性能。5、應保持虎鉗各部分保持清潔，包括螺母、絲杠、鉗口等，需要用刷子等專用清理工具進行清理，并注意對虎鉗進行潤滑和防銹處理。3 對臺虎鉗的部件（鉗口）的結(jié)構(gòu)改進3.1 鉗口的分析設(shè)想虎鉗，又稱臺虎鉗，是一種用來夾持工件的通用固定夾具，使用時將其安裝在工作臺上，再將需要夾緊的工件置于虎鉗之上進行夾緊，再利用絲杠和螺母傳送力和扭矩，然后再進行下一步的加工工作，因此，虎鉗夾緊是加工過程中基礎(chǔ)性的一個環(huán)節(jié)。通用虎鉗一般可以分為機用和手用這兩種虎鉗，臺虎鉗構(gòu)造簡單，裝夾快速。臺虎鉗作為一種通用的工業(yè)用具也有其不足之處，通用臺虎鉗的鉗口一般都是平直的，比較適合夾裝一些表面平直、棱角垂直的工件，當碰到球形或者圓弧狀等的工件時就會出現(xiàn)夾不緊，容易出現(xiàn)位移或者脫落的情況，嚴重時更有是工件飛出去的可能性。因此，為了更好的適應不同工件，需要對虎鉗的鉗口進行更深層次更全面的改造改造，如改變鉗口形狀，使虎鉗更加實用更加方便快捷。（圖3.1）是一種特殊的方法，按原鉗口大小制做一對對稱的V型鉗口。圖3.1 為V形鉗口示意圖該V形鉗口需經(jīng)表面處理熱處理淬火及熱處理淬火。應用時需將原鉗口卸下，并上V形新鉗口，進行替換使用。若工件是批量小或單件，也可不卸原鉗口，則直接將新鉗口裝上。你還可以用一個V形鉗口，這樣就構(gòu)成了鉗口和工件之間呈三條線進行定位接觸加緊；當使用兩塊V形鉗口的情況下用四條線接觸夾緊。根據(jù)以上思路，我設(shè)計制作了一系列鉗口(如圖3.2)。圖3.2圖22-A下巴特別適用于多個垂直夾持圓柱形小零件。裝拆便利，夾緊力均衡， 并能達到自動補償。圖22b是適用于大直徑工件的裝夾，可形成三線和四線接觸夾板。圖22-c所示鉗口適用于不規(guī)則工件的立式夾緊。在使用上述三種鉗口時只需將它卡在原鉗口上，并用緊固螺釘緊固即可(圖27)。根據(jù)V形塊與工件的接觸母線長度， V形塊可以分為短V形塊和長V形塊，前者要求限制工件兩個自由度，后者要求限制工件四個自由度。3.2 V形鉗口的分析V形塊定位的利： 對中性好，即能使工件的定位基準軸線對中在V形塊兩斜面的對稱平面上，使得左右方向上不會發(fā)生偏移，并且安裝非常方便； 應用范圍較廣。不論是否是經(jīng)過加工的定位基準，也不論是否是完整的圓柱面，都可采用V形塊定位。V形塊上兩斜面間的夾角一般選用為60度，90度和120度，最多為90它的大小的典型結(jié)構(gòu)已經(jīng)規(guī)范化(見國標附圖3.3、圖3.4、表3.1)。V形塊的,原料通常選擇用20鋼，0.81.2 mm的滲碳深，6064 HRC的淬火硬度。圖3.3 V形口典型結(jié)構(gòu)圖3.4 V形口典型結(jié)構(gòu)表3.1 V形口的國標尺寸3.3 V形鉗口的實例設(shè)計對于普通的改性平面虎鉗鉗口設(shè)計，鉗口為V形鉗口13，目的是更好的加緊圓柱工件。應制作一系列的此V形鉗口的，并根據(jù)國家標準和本設(shè)計的要求，獲得臺虎鉗V形塊的效果圖（圖3.5）圖3.5 v形鉗口3.4 V形鉗口的實例設(shè)計此次設(shè)計中選取一組數(shù)據(jù)為例，有關(guān)尺寸如下：N=42,35D45,B=40,h1=18,b=16.可得這個尺寸列的V形鉗口（圖3.6）。零件圖在繪制時，先通過拉伸命令將零件大概圖形繪制出來，再通過空命令將零件中的空繪制出來，后來通過拉伸命令將多余的部分去掉，后來運用螺紋掃描將螺紋孔繪制出來。圖3.6 V形鉗口3.5 緊固螺釘?shù)倪x擇固定V形鉗口的緊固螺釘按國家標準/T 5783-2000進行選擇，結(jié)合設(shè)計要求，即可選取M10X20的螺釘（圖3.7）就能滿足緊固要求。圖3.7 緊固V形鉗口螺栓4 臺虎鉗結(jié)構(gòu)的裝配4.1 臺虎鉗的爆炸視圖爆炸視圖(圖4.1)能夠較好的展示臺虎鉗各個零件之間的關(guān)系，它從三維立體的角度闡明了臺虎鉗的結(jié)構(gòu)，給人們直觀直接的視覺感受。圖4.1 臺虎鉗爆炸視圖4.2 裝上V形鉗口的臺虎鉗效果示意圖：利用solidworks生成裝配體的功能對設(shè)計改進的臺虎鉗進行組裝，生成效果示意圖圖4.2。 圖4.2 形鉗口臺虎鉗這表明的意圖是，只是在活動鉗體上設(shè)有V形鉗口，在三線接觸卡這段時間形成的，根據(jù)需要也可以在固定鉗體上設(shè)有V形鉗口。這導致四線接觸夾緊。另外如果是滿足大批量生產(chǎn)使用，應該將平直鉗口卸下，再裝上V形鉗口。5 雙自由度設(shè)計5.1 雙自由度構(gòu)想首先我們先了解一下車床的溜板箱及刀架結(jié)構(gòu)，車床的滑動板盒是一直線運動的線和光條，它被轉(zhuǎn)換成一直線運動的滑動板盒，并驅(qū)動刀架進給。當機床過載時，能使刀架自動停止；還可以手動操縱刀架移動或?qū)崿F(xiàn)快速運動等。于是，溜板箱通常設(shè)有如下幾部分：接通絲杠傳動的開合螺母機構(gòu)。將光杠的運動傳至縱向齒輪齒條和橫向進給絲杠的傳動機構(gòu)，接通、斷開和轉(zhuǎn)換縱橫進給的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，保證機床工作安全的過載保險裝置，絲杠、光杠互鎖機以及控制刀架縱、橫向機動進給的操縱機構(gòu)。此外，一些滑動板箱也有一個變化的縱向，橫向運動方向的方向的變化，以及快速空行程傳動機構(gòu)等。固定在鞍座上，并懸掛在床身的前面。它包括齒輪、離合器及手動和自動進給床鞍用的手柄。溜扳箱上有一個小齒輪。而小齒輪又與床身前下面的齒條相嚙合，可用手轉(zhuǎn)動溜扳箱手輪，可使床鞍縱向移動?；逑?，包括自動進料口的摩擦離合器和啟閉螺母，啟閉螺母在螺紋的頂部?？浚挥性谲嚶菁y時使用。由普通的虎鉗演變成雙自由度的虎鉗是我們本次研究的重點，查閱相關(guān)資料；發(fā)現(xiàn)車床的溜板箱結(jié)構(gòu)是將螺桿的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為刀架的進給運動，同時在刀具方向上也可以進行調(diào)節(jié)距離，（如圖5.1）。于是，雙自由度的虎鉗設(shè)計的結(jié)構(gòu)構(gòu)思便有了初步的構(gòu)想。圖5.1 車床刀架結(jié)構(gòu)示意圖由刀架的結(jié)構(gòu)圖可以知道，燕尾槽和螺桿的運用使得刀架既能夠在橫向進行調(diào)節(jié)，也能夠在縱向進行運動。那么虎鉗運用這樣的結(jié)構(gòu)也能夠做到既能橫向進行調(diào)節(jié)，也能夠在縱向進行運動，即能夠?qū)崿F(xiàn)雙自由度的虎鉗設(shè)計。5.2 虎鉗雙自由度結(jié)構(gòu)普通虎鉗安裝在帶有燕尾槽的底板板上，通過調(diào)節(jié)螺桿的調(diào)節(jié)，螺桿的旋轉(zhuǎn)周向運動，通過與底板相連接的螺母，能夠?qū)⑵胀ɑQ與底板的整體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)橫向運動，即實現(xiàn)虎鉗的一個自由度（圖5.2）。 圖5.2 第一個自由度虎鉗結(jié)構(gòu)通過調(diào)節(jié)螺桿的調(diào)節(jié)，螺桿的旋轉(zhuǎn)周向運動，通過與底板相連接的螺母，能夠?qū)⑵胀ɑQ與底板的整體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)橫向運動。那么如何做到實現(xiàn)雙自由度的虎鉗結(jié)構(gòu)設(shè)計呢？我們參照上述的結(jié)構(gòu)以及普通車床的刀架結(jié)構(gòu)，再一次增加一個絲杠及帶有燕尾槽的底板結(jié)構(gòu)；將第一個帶有燕尾槽的底板底部再加工燕尾槽與第個底板相連，再加工出螺桿孔來實現(xiàn)底板的調(diào)節(jié)。通過上述類似于第一種的調(diào)節(jié)方法，來實現(xiàn)單自由度虎鉗結(jié)構(gòu)的縱向運動，（圖5.3）。圖5.3 第2個自由度虎鉗結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)如上圖所示，單自由度的虎鉗結(jié)構(gòu)通過燕尾槽及螺桿結(jié)構(gòu)與底板連接，通過兩個燕尾槽和螺桿的運用使得虎鉗既能夠在橫向進行調(diào)節(jié)，也能夠在縱向進行運動。那么虎鉗運用這樣的結(jié)構(gòu)也能夠做到既能橫向進行調(diào)節(jié)，也能夠在縱向進行運動，即實現(xiàn)了雙自由度虎鉗的設(shè)計。5.3 使用臺虎鉗的注意事項（1）用虎鉗時要先把虎鉗放置在鉗工工作臺上，放置時鉗口工作面朝向鉗臺邊沿之外，這樣在夾持長條形工件時，避免鉗臺邊沿,對工件較靠下面的部分的干擾。（2）、臺虎鉗主要起固定作用，因此臺虎鉗固定在鉗臺上必須牢固，固定時務(wù)必擰緊兩個夾緊螺釘，確保鉗身穩(wěn)固，避免移位或者松動情況，從而保證工作質(zhì)量和工作安全。（3）、對虎鉗進行施力工作時，為避免螺母和絲杠受到過大的力而受到損壞，應使力量朝向固定鉗身。（4）在活動鉗體的光滑表面上工作時，避免敲擊操作或嚴重的損傷行為、打擊等損害行為會影響固定鉗體和活動鉗體的性能。5.4 雙自由度虎鉗設(shè)計思考普通虎鉗應用在很多地方，但普通臺虎鉗有一些顯而易見的缺點：太過固定，無法做到與其他機床的融合應用。本次畢業(yè)設(shè)計就是為了擴大臺虎鉗的應用前景，將臺虎鉗與機械加工的機床做到完美融合，提高了臺虎鉗的應用范圍，方便了機械加工。在全球工業(yè)轉(zhuǎn)型的大環(huán)境下，特別是德國提出工業(yè)4.0后，機械加工在工業(yè)必將迎來新的革命。而什么是工業(yè)4.0呢？“互聯(lián)網(wǎng)+制造”就是工業(yè)4.0。在美國叫“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，我國稱為“中國制造2025”的便是德國推出的“工業(yè)4.0”的概念，這三者實質(zhì)內(nèi)容是一樣的，都指向一個主旨，便是智能制造。而在我國，我國提出“工業(yè)2025計劃”，中國工程院負責決定“中國制造2025”規(guī)劃制定課題的各個組別及其每組的成員、屈賢明是中國機械工業(yè)聯(lián)合會專家委員會的委員，他說道，“中國制造2025”意思是：在制造業(yè)領(lǐng)域，中國到2025年的實現(xiàn)目標不僅是世界第一大國，而是進入世界強國的行列。中國到2025年列入制造業(yè)大國隊列?！爸袊圃?025”是中國制造的頂層設(shè)計。決策者們希望，中國能夠把這個從一個制造業(yè)大國走向制造業(yè)強國路線圖的計劃迅速實現(xiàn)。中國工程院、工信部、發(fā)改委、科技部等部門都積極參與成為了主要的參與者，預計明年完成。實施“中國制造2025”是推動中國的制造業(yè)從一個大國到第一步，是權(quán)力的轉(zhuǎn)變。國務(wù)院總理李克強在政府工作報告中指出，要實施“中國制造2025”制造業(yè)才是我們的上風產(chǎn)業(yè)，。對此，中國工程院院長周濟作為課題組長在去年接受華西都市報采訪時宣布到：帶動全社會力量建設(shè)制造強國的總體戰(zhàn)略才是“中國制造2025”更為長遠的意義,。在我國及全球即將迎來的工業(yè)革命大趨勢下，工業(yè)生產(chǎn)特別是機械加工生產(chǎn)也必將發(fā)生巨大的變化。而機械加工的革新，是挑戰(zhàn)也是契機。本次的臺虎鉗雙自由度設(shè)計，是國家機械加工革新的一個縮影。用創(chuàng)新的方法，在傳統(tǒng)的機械加工的基礎(chǔ)上，運用所學知識，創(chuàng)新性的將臺虎鉗變成雙自由度臺虎鉗來適應不同方式的機械加工。正式這種方式，符合全球的發(fā)展趨勢，符合我國發(fā)展的需求。6設(shè)計評定雙自由度虎鉗設(shè)計是經(jīng)過認真的考慮，本人認為本設(shè)計方案有如下特點：1、案易于實現(xiàn)成本低。2、裝拆卸維修方便，占用空間小，行走靈活。3、過簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)虎鉗雙自由度運動，能夠增加虎鉗的使用性。4、本機采用絲杠及燕尾槽設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單、定位準確、操作易行。5、螺桿的連接和焊接制造的結(jié)構(gòu)，從而保證整機的強度和鋼的平穩(wěn)運行。6、由普通車床的刀架結(jié)構(gòu)入手，設(shè)計虎鉗的雙自由度，設(shè)計新穎。7、由于知識有限，在設(shè)計過程中尚存在一些不足之處需要完善。7 結(jié)論總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計，雙自由度虎鉗結(jié)構(gòu)是我們本次的研究內(nèi)容，首先我們先從普通虎鉗的結(jié)構(gòu)及工作原理入手，再通過特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，將普通臺虎鉗變成雙自由度臺虎鉗。在整個畢業(yè)設(shè)計階段，通過對Pro/E軟件和Auto Cad軟件知識的學習，我了解到了Pro/E軟件和Auto Cad的基本原理和具體運用方法。并且能夠運用Solid Works軟件對各種零件進行三維實體建模，運用Auto Cad對零件進行工程圖的國標繪制。掌握Pro/E軟件在動畫插件的動畫演示裝配使用。在此說明書中我使用Pro/E軟件對臺虎鉗及其改良部分塑造了三維造型，并利用設(shè)備實現(xiàn)了對臺虎鉗的三維實體策畫和動畫示范制作，但還有很多不理解的地方需要更加努力的加強學習。參 考 文 獻1 郭東海.鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計的探討J.黑龍江科技信息，2011，23：287-288.2 李克安，周晟，崔榮繁，等. 重型燃氣輪機吊具有限元結(jié)構(gòu)分析J.湖南理工學院學報，2008，21（1）：45-48. 3 孫麗媛 .機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導M.北京：冶金工業(yè)出版社，2007.4 JIANG X J，ZHANG Y Y，YUAN S X Analysis of the contact stresses in curvic couplings of gas turbine in a blade-off eventJStrength Material，2012，44(5)：5395505 李勇峰，陳書劍基于草圖裝配及運動仿真的腳踏軋棉機概念設(shè)計法J機械工程師，2010（10）：51-526 蘇夢香基于 Autodesk Inventor 偏心連桿振動裝置的虛擬裝配J煤炭科學技術(shù)，2007，35（6）：67-69.7 程緒琦.AutoCAD2008中文標準教程M.北京：電子工業(yè)出版社，2008.4.8 Xu Wang,Dazhi Wang.Calculation of Eddy Current Loss and Thermal Analysis for Adjustable 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