1、摘 要在机械制造中，工件在机床上进行加工时，应保证工件相对于刀具及切削运动，处于一个正确的空间位置；对于批量生产，还应保证整批工件在同一加工工位上，所占据空间位置不变。产品的批量较小或是单件生产时，这个同一正确位置则可以通过通用夹具逐个保证。而批量较大时，往往为快速完成工件的装夹，提高生产效率，则使用专门的夹具。本次课题的内容是设计一磨床机用虎钳，使用计算机辅助设计软件（Pro/E ）完成整体机构建模与装配，加载伺服电机进行运动仿真分析，得出结论。工件的装夹方法有两种：一种是工件直接装夹在机床的工作台或花盘上；另一种是工件装夹在夹具上，虎钳属于第二种装夹方法。根据我们所学的机床夹具 机械设计基
2、础研究了机用虎钳的组成构造，发现虎钳具有简练紧凑，夹紧力度强，增利特性好，易于操作使用等特点。一般很适合中型铣床、钻床、以及平面磨床等机械设备使用。关键词 通用夹具 Pro/E 运动仿真 三维造型基于 Pro/e 软件的机用虎钳设计目 录第一章 绪 论 .11.1 课题背景及目的 .11.1.1 设计夹具目的 .11.1.2 机床夹具的国、内外发展背景 .11.2 机床夹具概述.21.2.1 夹具的分类 .21.2.2 夹具的作用 .3第二章 机用虎钳概述 .32.1 机用虎钳的基本信息 .42.1.1 机用虎钳的结构 .42.1.2 机用虎钳的种类 .42.1.3 机用虎钳的规格 .42.2
3、 机用虎钳的工作原理 .52.3 机用虎钳的拆卸顺序 .62.4 机用虎钳装配图的表达方案 .62.5 机用虎钳使用的注意事项 .7第三章 机用虎钳三维模型设 计 .83.1 Pro/Engineer4.0 的概述 .83.1.1 Pro/Engineer 的介绍 .83.1.2 Pro/Engineer 的主要特性 .83.1.3 Pro/Engineer 的选用理由 .93.2 虎钳主要零件的创建 .103.2.1 底座的创建 .103.2.2 底盘的创建 .143.2.3 钳体的创建 .163.2.4 活动掌的创建 .183.2.5 丝杠的创建 .203.2.6 钳口的创建 .223.2
4、.7 手轮的创建 .243.3 机用虎钳的装配图 .25第 四章 机用虎钳的运动仿真演示 .26致 谢 .28参考文献 .28- 1 -第一章 绪 论1.1 课题背景及目的现代加工业是综合应用计算机、自动控制、自动检测 以及精密机械等高新技术的产物，是典型的机电一体化产品，但是夹具的作用也显得越来越重要。迄今为止，夹具仍是机电产品制造中必不可缺的四大工具(刀具、夹具、量具、模具)之一。夹具在国内外也正在逐渐形成一个依附于机床业或独立的小行业。1.1.1 设计夹具目的对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为
5、此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。生产夹具的目的 1）快速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹具的标准化程度。1.1.2 机床夹具的国、内外发展背景当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。同时没有相应的夹具是不能在短时间内生产出产品，夹具也开始不断的演变，由以往的变成组合夹具，这样既可以节省成本同时也节省了设计专用夹具的时间。近年来随着
6、计算机技术，三维彩色图像仿真技术和软件编程技术的飞速发展，计算机绘图已从二维平面图发展到三维立体图，计算机辅助设计也从二维设计发展到三维设计。计算机辅助三维设计技术运用于机械设计中，让学生利用计算机表达设计零件的三维模型并对其进行工程分析，虚拟装配等，使学生更易于理解、更加基于 Pro/e 软件的机用虎钳设计- 2 -直观化，能扩展学生设计思路，激发学生学习兴趣。虽然我国的数字化工业发展是迅速的，但由于起步晚，底子薄，与世界先进水平相比，还有很大的差距。为了提高数字化产品在国际市场的竞争能力，我们必须加强工艺试验研究。作为将来从事模型设计加工产业的毕业学生，我们很有必要对设计中运用最广泛也最基
7、础的三维环境下机械设计做一个比较系统的认识了解。1.2 机床夹具概述机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。1.2.1 夹具的分类夹具是机械制造厂里使用的一种工艺装备，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。1、按夹具的使用特点分类（1）通用夹具。已经标准化的，可加工一定范围内不同工件的夹具，成为通用夹具，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、万能分度头、磁力工作台等。（2）专用夹具。专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。（3）可调夹具。夹具的某些元件可调整或可更换，以适
8、应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。（4）组合夹具。采用标准的组合夹具元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。（5）拼装夹具。用专门的标准化、系列化的拼装夹具零部件拼装而成的夹具，称为拼装夹具。它具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效能高、架构紧凑。2、按机床使用分类夹具按机床使用可分为车床夹具、钻床家具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等。3、按夹紧的动力源分类夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、- 3 -电磁夹具以及真空夹具等。1.2.2 夹具的作用在机床上加工工件时，必须用夹具装好夹
9、牢工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹牢，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。机床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作。工件装夹情况的好坏，将直接影响工件的加工精度。在夹具中有的是通用夹具，有的则是专用。但要达到预期的加工效果，除了正确的加工方法外，夹具的作用也是不可忽视的。机床夹具在机械加工中的作用：（1）保证加工精度采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。（2）提高生产率、降
10、低成本用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时；用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外，采用夹具后，产品质量稳定，废品率下降，明显地降低了生产成本。（3）扩大机床的工艺范围使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用。（4）改善工人的劳动条件 用夹具装夹工件具有方便、省力、安全的优点。当采用气压、液压等夹紧装
11、置装置时，可减轻工人的劳动强度，保证安全生产。（5）保证工艺纪律在生产过程中使用夹具，可确保生产周期、生产调度等工艺秩序。例如，夹具设计往往也是工程技术人员解决高难度零件加工的主要工艺手段之一。基于 Pro/e 软件的机用虎钳设计- 4 -第二章 机用虎钳概述2.1 机用虎钳的基本信息2.1.1 机用虎钳的结构机用虎钳主要由以下几个部件组成：1、底座：用来支撑底盘及钳体；2、底盘：用来支掌钳体，并可带动钳体旋转； 3、钳体：安装在底座上面，用来和支掌活动掌及工件；4、活动掌：用来收紧或放松钳身，从而夹紧工件；5、钳口：夹紧工件时钳口接触工件的部份，可置换；6、压板：用来活动掌固定在钳体上；7、
12、丝杠：用来连接钳体与活动掌，并带动活动掌作轴向运动；8、手轮：安装在丝杠右端，使丝杠作旋转运动；9、螺栓、螺母：用来固定虎钳的各部件。2.1.2 机用虎钳的种类一般可以分为两种：1、固定式：不会转动方向，底座直接在固定钳体上；2、转盘（旋转）式：钳身可按不同角度、操作需要进行旋转摆动使用。2.1.3 机用虎钳的规格机虎钳的规格是以钳口的长度来标称的；规格有 75、100、125、150、200（毫米） 。 （另根据体形、使用时的需要，还有轻型和重型之分。 ）- 5 -2.2 机用虎钳的工作原理 机用虎钳是安装在机床工作台上，用于夹紧工件，以便进行切削加工的一种通用工具。该部件共有零件 9 种，
13、其中标准件 2 种，非标准件 7 种。如图 2-1 所示。图 2-1 机用虎钳立体图该机用虎钳是磨床虎钳。其工作原理如下：圆柱销 8 链接手轮 9 与丝杠 7，转动手轮 9 带动丝杠 7 旋转，使活动掌 6 在钳体 4上左右移动，以夹紧或松动工件。活动掌下面装有两条压板 10，把活动掌压在钳体4 上，钳体与底盘 2 用螺钉 12 链接。底盘装在底座 1 上，并可调节任意角度，调角度后用螺栓 13 链接。为了便于夹紧工件，钳口板上应有滚花结构。下面给出机用虎钳的装配示意图。如图 2-2 所示图 2-2 机用虎钳装配示意图基于 Pro/e 软件的机用虎钳设计- 6 -2.3 机用虎钳的拆卸顺序 先
14、旋下螺栓 13，取下垫片 14，即可卸下底座 1。然后拧下螺钉 12 四个，即可卸下底盘 2。拔出圆柱销 8，拿下手轮 9。再旋下丝杠 7，向虎钳左端抽出丝杠。旋下螺钉 3 四个，取下两块钳口 5。最后拧下螺钉 11 四个，卸下两块压板 10，取出活动掌 6。如图 2-3 所示。图 2-3 机用虎钳各组成部分零件2.4 机用虎钳装配图的表达方案1、主视图的选择从部件的装配示意图及拆卸过程可以看出，9 种零件有 3 种零件集中装配在丝杠 7 上，而且该部件前后对称。因此，可通过丝杠轴线剖开部件得到全剖的主视图。这样，其中 6 种零件在主视图上都可表达出来，能够将零件之间的装配关系、相互位置以及工作原理清晰地表达出来。左端圆锥销联接处可再用局部剖视图，表达出装配连接关系。
