摘 要
随着计算机技术的飞速发展和数字化技术的日益普及应用，传统的台虎钳已经落后于时代。台虎钳是常见的夹具之一，有简练紧凑，夹紧力度强，易于操作使用等特点，其结构和装配是设计的难点。针对这一问题设计一个台式虎钳来提高生产效率。
论文根据台式虎钳的特点，对其台式虎钳进行了合理的设计。此台式虎钳主要实现了定位、夹紧以及工件的回放等功能。本设计中的设计部分主要包括：固定钳座设计；活动钳身设计；钳口板设计；运动系统等。确定了台式虎钳的具体尺寸后，利用UG软件对台式虎钳的零件进行参数化建模，并对整体结构进行虚拟装配。然后将装配体导入UG软件的运动仿真界面，并利用软件进行运动学仿真和动力学仿真。分析仿真结果，得出相应结论。最后对台式虎钳进行优化设计，提高其稳定性，可靠性，让本设计能够真正的投入到日常生产操作中，使其切实能够为机械厂的生产线改造做出贡献。
关键词： 台虎钳；运动仿真；机械设计
Abstract
With the rapid development of the computer technology and with the increasing application of digital skills, the traditional methods of machine design have been out of date. With the features such as easy use, strong power, the table vice is a commonly seen fixture. But the structure and assembling have being been the difficult points of design and teaching. This paper is aimed at designing a table vice to improve the efficiency.
According to the features of table vices, this paper gives a feasible design of this kind of tools. This table vice designed in this paper has some functions such as fixing, gripping, releasing etc. The design parts include: fixed clamp seat, movable clamp body, jaw plate, motivate system and so on. This paper sets the exact size of the table vice, and then uses UG software to parametric modeling the parts, and virtually assembles them. Next, this paper stimulates all these parts on UG software to get a conclusion. Last, optimal design increases the stability and reliability of the table vice to bring it into practical production.
Key word: Table vice; motivation stimulation;machine design
目 录
摘 要III
AbstractIV
目 录V
1 绪论1
1.1 本课题的研究内容和意义1
1.2 国内外的发展概况1
1.3 本课题应达到的要求2
2.1 本课题研究任务2
2.1.1 内容2
2.1.2 规格和主要参数3
2.1.3 要求3
2 总体方案的设计4
2.1 本课题研究任务4
2.1.1 内容4
2.1.2 规格和主要参数4
2.1.3 要求5
2.2 台虎钳结构5
2.3 工作原理6
2.4 分项分析6
2.4.1 形态分析6
2.4.2 色彩分析7
2.4.3 人机关系分析7
2.4.4工艺分析7
3 各组成部分的设计9
3.1 固定钳座的设计9
3.2 活动钳身的结构设计10
3.3 钳口板的结构设计10
3.4 固定钳口板用螺钉的结构设计10
3.5 螺母的选择设计11
3.6 销的选择设计11
3.7 螺杆的结构设计12
3.8 螺杆的强度校核计算12
3.9 垫片的选择设计13
4 台虎钳的主要零件的加工工艺14
4.1 固定钳身加工14
4.1.1 图纸分析14
4.1.2 加工工艺路线的总体设计15
4.1.3 毛坯设置15
4.2 钳口板加工16
4.2.1 图纸分析16
4.2.2 加工工艺路线的总体设计17
4.2.3 毛坯设置17
4.3 固定螺钉的加工17
4.3.1 图纸分析17
4.3.2 工件的基准分析17
4.3.3 加工工艺路线的总体设计17
4.4 活动钳口加工18
4.4.1 图纸分析18
4.4.2 加工工艺路线的总体设计18
4.5 丝杠加工19
4.5.1 图纸分析19
4.5.2 工件的基准分析19
4.5.3 加工工艺路线的总体设计19
5 台虎钳的使用说明书20
5.2 结构分析及产品工作原理20
5.3 零部件信息21
5.4 总体分析21
5.5 分项分析21
5.6 使用注意事项23
5.7 本章小结23
6 台式虎钳的运动仿真及分析24
7 结论与展望28
7.1 结论28
7.2 不足之处及未来展望28
致谢29
参考文献30
1 绪论
1.1 本课题的研究内容和意义
本课题来源于无锡迪奥机械厂生产线改造项目。
本论文的主要内容包括：
(1)根据企业实际生产设备和技术要求，提出台式虎钳的结构方案，并对各个零部件进行设计。
(2)对台式虎钳结构利用UG软件进行三维建模。
(3)对台式虎钳结构进行虚拟装配，对虚拟样机进行干涉检验，并进一步完善样机。
(4)将装配部件导入UG软件运动仿真界面，并在UG中对结构进行运动仿真分析，检验所选取方案及其模型的合理性，并对结构进行优化设计。
台式虎钳设计的意义：
在现代生产制造中，台式虎钳是一种不可或缺的工艺设备，它直接影响着零件的加工精度、生产率和产品的制造成本等，所以台式虎钳的设计是一项重要的技术工作。它是各机械制造企业新产品投产、老产品改进和工艺更新中的一项重要生产技术准备工作，也是每一个从事机械加工的技术人员必须掌握的基础知识，在机械制造以及生产技术中占有极其重要的地位。
1.2 国内外的发展概况
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，比如据、锉、錾，以及零件的装配和拆卸 ，用途极为广泛。
国内外研究状况、水平和发展趋势
我国的台虎钳产品经历了一个从无到有，从简到繁，从单一到多样，从机械到智能等等一个个进化的过程。目前，简单的、传统的台虎钳工具已经不能满足日益增长的市场需要。加之生产技术的不断进步，台虎钳工具的种类日趋多样化、性能日趋智能化、设计日趋人性化。另外，近年来，由于生产技术快速发展与劳动力价格升高，欧美发达国家中、低档台虎钳产品生产加速向第三世界转移，本土只生产高附加值的产品。近年来，发达国家的台虎钳产品设计亮点是向智能化和人性化方向发展，以容易安装及维修为主，可自行装备的台虎钳产品大受市场欢迎[1]。
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保证。
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。
目前，快速进退台虎钳以其良好的工作效率和可靠性，已经广泛应用在各行业的钳工台和机床上，预计未来几年以快速进退台虎钳为代表的“人性化”台虎钳工具将有可能全面取代现有的传统台虎钳工具。
1、台式虎钳的重要性
科学技术的不断进步与工业生产的迅速发展，台式虎钳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%的零部件需用台式虎钳加工。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台式虎钳来完成批量生产。
台式虎钳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。采用台式虎钳成型工艺生产零部件，具有高效、节能、成本低、保证质量等一系列优点，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。
2、台式虎钳在生产加工时的用途
台式虎钳在机械加工中的作用：
（1）保证加工精度
采用台式虎钳安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由台式虎钳保证，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、降低成本
用台式虎钳装夹工件，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；用台式虎钳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，采用台式虎钳后，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
用台式虎钳装夹工件具有方便、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
（6）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，台式虎钳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。
1.3 本课题应达到的要求
本课题应该达到以下几个要求：
(1)分析原始材料，查阅相关资料，收集整理有关台式虎钳设计、成型工艺等资料。
(2)对虎钳进行系统分析和功能分析，并在此基础上确定台式虎钳的设计方案。
(3)完成台式虎钳的零件设计以及整体设计，对各个台式虎钳的所有零件进行三维建模与虚拟装配。
(4)对台式虎钳的装配体进行分析。
(5)对台式虎钳的装配体进行运动仿真分析，得出结论，分析其运动过程。
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