1、目 录全套图纸,加 1538937061 绪论 12 普通机用台虎钳的结构设计 12.1 机用台虎钳的工作原理 12.2 对台虎钳各个零件的设计 22.2.1 固定钳座的设计 22.2.2 活动钳身的结构设计 42.2.3 方块螺母的结构设计 52.2.4 钳口板的结构设计 62.2.5 固定钳口板用螺钉的结构设计 72.2.6 固定活动钳身用螺钉的结构设计 82.2.7 螺母 M10 的选择设计 .92.2.8 销的选择设计 .102.2.9 螺杆的结构设计 .102.2.10 螺杆的强度校核计算 112.2.11 垫片的选择设计 .123 对台虎钳的部件(钳口)的结构改进 123.1 钳口
2、的分析设想 1213.2 V 形钳口的分析 143.3 V 形钳口的选择设计 153.4 V 形钳口的实例设计 163.5 紧固螺钉的选择 .164 台虎钳结构的装配 174.1 台虎钳的爆炸视图 174.2 装上 V 形钳口的台虎钳效果示意图: 175 台虎钳使用功能方法的拓展 .185.1 当 V 形块使用 185.2 手工绕制弹簧 185.3 校正小钢材 186 结论 19致谢 20参考文献 211 绪论机械加工中,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
3、加工效率、加工精度、产品质量。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。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2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。根据使用条件的不同,加工环境的不同,人 们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
4、用功能多样化、全面化。2 普通机用台虎钳的结构设计2.1 机用台虎钳的工作原理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。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
5、连接。机用虎钳(图 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 使钳口闭合或开放,便于夹紧和卸下零件。( 图 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 12H8/f7 和 18H8/f7
6、间隙配合。活动钳身 4 与方块 螺母 9 以 20H8/f7 间隙配合 1。 3固定钳座 1 的左、右两端是由 12H8 和 18H8 水平的两圆柱孔组成,它支承螺杆 8 在两圆柱孔中转动,其中间是空腔,使方 块 螺母 9 带动活动钳身 4 沿固定钳座 1 作直线运动。图 1 普通台虎钳的装配图2.2 对台虎钳各个零件的设计2.2.1 固定钳座的设计根据固定钳座的零件图画出三维实体图,选取材料为 T2002。4固定钳座的零件图(图 2):图 2 固定钳座的零件图固定钳身的三维实体图(图 3、图 4):图 3 固定钳身(上视) 图 4 固定钳身(下视)52.2.2 活动钳身的结构设计根据活动钳身
7、的零件图画出三维实体图,选取材料为 T2002。活动钳身的零件图(图 5):图 5 活动钳身的零件图活动钳身的三维实体图(图 6、图 7、图 8 不同视角的三维图):图 6 活动钳6图 7 活动钳身图 8 活动钳身2.2.3 方块螺母的结构设计根据方块螺母的零件图画出三维实体图 3,选取材料为 Q235。方块螺母的零件图 6(图 9):7图 9 方块螺母的零件图方块螺母的三维实体图(图 10):图 10 方块螺母2.2.4 钳口板的结构设计根据钳口板的零件图画出三维实体图,选取材料为 45 。8钳口板的零件图(图 11):图 11 钳口板零件图钳口板的三维实体图(图 12):图 12 钳口板2
8、.2.5 固定钳口板用螺钉的结构设计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9GB/T 68M8X20,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 13):图 13 固定钳口板用螺钉2.2.6 固定活动钳身用螺钉的结构设计根据固定活动钳身用螺钉的零件图画出三维实体图。固定活动钳身用螺钉的零件图(图 14):图 14 固定活动钳身用螺钉的零件图固定活动钳身用螺钉的三维实体图(图 15):10图 15 固定活动钳身用螺钉2.2.7 螺母 M10 的选择设计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母GB/T
9、61742000M1010,选取材料为 35。查取 设计手册可得相关尺寸,根据查得的相关尺寸设计得螺母 M10 的三维实体图(图 16)。图 16 螺母 M10112.2.8 销的选择设计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 y 圆锥销GB/T 913x14,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销的三维实体图(图 17)。图 17 销2.2.9 螺杆的结构设计根据螺杆的零件图画出三维实体图,选取材料为 45。螺杆的零件图(图 18):图 18 螺杆(丝杠)的零件图12螺杆的三维实体图(图 19):图 19 螺杆(丝杠)2.2.10 螺杆的强
10、度校核计算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: 式中: 扭转切应力,Mpa;T轴所受的扭矩,N.mm ;轴的抗扭截面系数, n轴的转数,p 轴传递的功率,d计算截面处轴的直径,mm; 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=15 kN.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 12.86 Mpa,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
11、轴的尺寸选择合理。132.2.11 垫片的选择设计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。和 M10 螺母配合使用的弹簧垫圈(图 20)选用标准件,按 GB 9387,相关尺寸为:d=10.2 ,s=b=2.6,0m=1.3 材料为 65 Mn、表面氧化。图 20 垫圈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 GB 9387,相关尺寸为:d=18.3,s=b=4.5 ,0m=2.25 材料选取为 Q235。3 对台虎钳的部件(钳口)的结构改进3.1 钳口的分析设想机械加工中,台虎钳是较为
12、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。其结构简单,装夹迅速,所以被人们称道。但是台虎 钳也有其不足之处,如 袭夹 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, 我们对台虎钳的钳口部位进行了改造,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21)。14图21 V 形钳口示意图该V形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 形新钳口,即可使用。若工件是单件或批量小,也可不卸原
13、钳口,直接将新钳口装上。另外,还可以使用一块V形钳口,这样就形成了工件和钳口之间呈三条线定位接触加紧;如果使用两块V形钳口则是四条线接触 夹紧。在此基 础上,我们进一步设计制作了一系列钳口(如图22)。图22-a图22-b图22-c图22-a所示钳口特别适用于小 圆柱件的多件立式夹紧 。装拆方便, 夹紧力平衡, 并能 实现自动补偿。15图22-b 适用于装夹较大直径工件的立兜, 可形成三线和四线接触夹紧。图22-c所示钳口适用于不 规则工件的立式夹紧。上述三种钳口在使用时只需将其卡在原钳口上,并用紧固螺钉(图27)紧固即可。根据工件与V形块的接触母线长度, V形块可以分为短V 形块和长V 形块
14、,前者限制工件两个自由度,后者限制工件四个自由度。3.2 V形钳口的分析V形块定位的优点是: 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; 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23、图24、表1)。V形块的材料一般用20钢,渗碳深0.81.2 mm,淬火硬度为6064 HRC。图23 V 形口典型结构16图24 V 形口典型结构表 1 V 形口的国标尺寸3.3 V
15、 形钳口的 选择设计此次设计为改装普通台虎钳的平面钳口为 V 形钳口 13,以更好的加 紧圆柱工件。此 V 形钳口的制作应该是一系列的,结合国家标准和本设计的要求,可得出台虎钳 V 形块的效果图(图 25) 图 25 v 形钳口173.4 V 形钳口的 实例设计此次设计中选取一组数据为例,有关尺寸如下:N=42,35D45,B=40,h1=18,b=16.可得这个尺寸列的 V 形钳口(图 26)。图 26 V 形钳口3.5 紧固螺钉的选择固定 V 形钳口的紧固螺钉按国家标准/T 5783-2000 进行选择,结合设计要求,即可选取 M10X20 的螺钉(图7)就能满足紧固要求。图 27 紧固
16、V 形钳口螺栓184 台虎钳结构的装配4.1 台虎钳的爆炸视图爆炸视图(图 28)能够较好的展示台虎钳各个零件之间的关系,它从三维立体的角度阐明了台虎钳的结构, 给人们直观直接的视觉感受。图 28 台虎钳爆炸视图4.2 装上 V 形 钳口的台虎钳效果示意图:利用 solidworks 生成装配体的功能对设计改进的台虎 钳进行组装,生成效果示意图(图 29)。图 29 V 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
17、V 形钳口。195 台虎钳使用功能方法的拓展5.1 当 V 形块 使用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
18、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。5.2 手工绕制弹簧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,
19、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,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。5.3 校正小钢材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。206 结论在整个
20、毕业设计阶段,通过对 Solid Works 软件和 Auto Cad 软件知识的学习,我了解到了 Solid works 和 Auto Cad 的基本原理和具体运用方法。并且能够运用Solid Works 软件对各种零件进行三维实体建模,运用 Auto Cad 对零件进行工程图的国标绘制。掌握了利用 solid works 软件中 Animator 插件对装配体进行动画演示。在本文中我利用 Solid Works 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。21参考文献1 廖念钊,古莹艳,莫雨松
21、,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),清华大学出版社。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,刘宝河,等.机械制造工艺基础,天津大学出版社。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、北京大学出版社。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
22、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中华人民共和国国家标准 机床夹具零件及部件 V 形块(The pats and units of jigs and fixtures V-block) 中华人民共和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。