专用台虎钳的设计与加工

目录绪论与前言第一章：1 台虎钳的工作原理2 台虎钳的使用要求3 台虎钳的用途 4 台虎钳的正确使用和保养5 使用虎钳的注意事项及发展第二章：1 台虎钳的分析2 零件加工工艺分析3 典型部件工艺分析4 加工工艺过程卡第三章：1.三维制图2 程序总结致谢参考文献绪论本设计主要研究的是台虎钳部件设计，研究的方法是运用 UG 的三维造型将模具造型出来；至于加工方面，先设计好加工工艺包括毛坯的选择、刀具、切削用量、机床等等，然后通过编程软件 UG 对模具进行程序的生成。通过对台虎钳的三维造型，可以提高自我的 UG三维造型的能力，加深了对模具设计的理解，从本质上提高了自我软件应用能力。运用软件的编程功能，对典型零件的编程，可以提高自己对数控加工工艺的理解，包括机床的选择、刀具的选择、切削用量的选择等等。因此，本课题的研究不仅运用到 UG 的三维造型和编程，而且让我对零件设计和加工工艺认识提高了一个等级。前言本设计主要研究的是台虎钳的设计和加工，研究的方法是运用UG 的三维造型将各部件造型出来；至于加工方面，先设计好加工工艺包括毛坯的选择、刀具、切削用量、机床等等，然后通过编程软件UG 对典型的零件进行程序的生成。通过对台虎钳各部件的三维造型，可以提高自我的 UG 三维造型的能力，加深了对零件设计的理解，从本质上提高了自我软件应用能力。运用软件的编程功能，对典型零件的编程，可以提高自己对数控加工工艺的理解，包括机床的选择、刀具的选择、切削用量的选择等等。因此，本课题的研究不仅运用到UG 的三维造型和编程，而且让我对零件的设计与加工工艺的认识提高了一个等级。设计的重点：1、零件各部件的设计2、零件的造型3、台虎钳的装配4、典型部件加工工艺的编制设计的难点:1、台虎钳各部件的造型。部件造型既要满足设计的简单化，又要保证加工的精度与难度。2、零件数控加工工艺的安排。数控加工工艺的安排是加工的重点，只有合理的安排了加工的路线、刀具、机床、切削用量等我们才能编制出合理的工艺，这样才能满足生产，即能保证精度，又能满足加工的效率。3、程序的编制。对于数控加工程序的编制也是比较重要的一个环节，只有正确合理的程序才能满足加工精度和加工效率，否则之前所做的一切都是白费的，纵使加工工艺再合理，只要程序不合理也不可能完成加工。所以在编程方面，最主要的是设计好刀路，一个好的刀路是软件编程主要的终极目标。第一章1.台虎钳的工作原理 活动钳身通过导轨与固定钳身的导轨孔作滑动配合。丝杆装在活动钳身上，可以旋转，但不能轴向移动，并与安装在固定钳身内的丝杆螺母配合。当摇动手柄使丝杆旋转，就可带动活动钳身相对于固定钳身作进退移动，起夹紧或放松工件的作用。在固定钳身和活动钳身上，各装有钢质钳口，并用螺钉固定，钳口的工作面上制有交叉的滚花，使工件夹紧后不易产生滑动，且钳口经过热处理淬硬，具有较好的耐磨性。固定钳身装在夹紧座上，并能绕转座轴心线转动，当转到要求的方向时，扳动手柄使夹紧螺钉旋紧，便可在夹紧盘的作用下把固定钳身固紧。底座上有三个螺栓孔，用以通过螺栓和钳台固定。2.台虎钳的使用要求2.1 固定钳身的钳口工作面应处于钳台边缘安装台虎钳时必须使固定钳身的钳口工作面处于钳台边缘以外以保证夹持长条形工件时工件的下端不受钳台边缘的阻碍。 2.2 固定稳固必须把台虎钳牢固地固定在钳台上，工作时两个夹紧螺钉必须扳紧，保证钳身没有松动现象，以免损坏台钳和影响加工质量。 2.3 只允许用手扳紧手柄夹紧工件时，只允许用手的力量扳紧手柄 不能用手锤敲击手柄或套上长管子扳手柄，螺母或钳身因受力过大而损坏。 2.4 施力应朝向固定钳身方向强力作业时，应尽量使力量朝向固定钳身，否则丝杠和螺母会因受到过大的力而损坏。 2.5 不允许在活动钳身的光滑面上作业不要在活动钳身的光滑平面上进行敲击作业，以免降低活动钳身与固定钳身的配合性能。2.6 应保持清洁丝杠、螺母和其他活动表面的清洁。 3.台虎钳的用途 台虎钳是钳工必备的工具,也是钳工名称的来源,因为钳工的大部分工作都是在虎钳上完成的,如锯, 锉,錾以及零件的装配和拆装。台虎钳的用途：装在工作台上夹持零件，为钳工车间必备的夹具。4.台虎钳的正确使用和保养 台虎钳的正确使用 4.1 台虎钳安装在台钳上时，必须使用固定钳身的钳口工作面处于钳台边缘之外，以保证可以夹持长条形工件从而顺利的加工。 4.2 夹持工件时，只允许用双手的力量来夹紧或放松手柄力度，决不允许用套管接长手柄或用锤子敲击，以免损坏机件。 4.3 活动钳身的光滑平面，不准用锤子敲击，以免降低它与固定钳身的配合性能。 4.4 台虎钳必须牢固的固定在钳台上，扳动手柄使夹紧螺钉旋紧，工作时应保证钳身无松动现象。否则易损坏台虎钳和影响工作质量。 台虎钳的保养 台虎钳的丝杆、螺母和其他活动表面都要经常加油润滑 保持清洁，防止生锈，发生锈蚀。 5.使用虎钳的注意事项及发展 5.1 注意事项要安全正确使用，工作结束要及时清理工作台和台虎钳铁屑。5.2 台虎钳的发展一、台虎钳生产所需的钢铁等原材料涨价了，从 2010 年下半年开始台虎钳行业所需的一些原料就陆续涨价。二、台虎钳的市场需求不断加大。虽然现在数控机床等大型的高科技设备多了 但是不够灵活 在一些生产、加工领域 还是台虎钳比较灵活 比较适合小型的加工、修理行业使用 这块的市场还是比较大的。高科技的数控机床虽然效率比较高 适合加工大型的部件但是不够灵活 台虎钳小巧 可以弥补大型加工机械的一些不足。 三、生产成本提高了。 当然影响台虎钳的因素还有很多 只是从比较直观的角度去分析了一下第二章 1.台虎钳的分析台虎钳是用来加持工件的通用夹具，主要是装置在工作台上，用以夹稳加工工件，为钳工车间必备工具。转盘式的钳体可旋转，使工件旋转到合适的工作位置。因此台虎钳对于机械加工来说意义非凡。台虎钳设计的特点：1、耐用铸铁钳身，提供高强度夹持力。2、旋转底座，功能多样。3、旋转螺纹固定，保证使用顺滑。4、底部螺栓直接固定，夹持稳定。5、镀铬涂层，有效防蚀。台虎钳装夹的原理是从传动上讲是螺旋传动原理，从受力上讲是杠杆原理，更确切地讲是轮轴原理。台虎钳中有两种作用的螺纹：螺钉将钳口固定在钳身上、夹紧螺钉旋紧将固定钳身紧固连接作用；旋转丝杠，带动活动钳身相对固定钳身移动，将丝杠的转动转变为活动钳身的直线运动，把丝杠的运动传到活动钳身上传动作用，起传动作用的螺纹是传动螺纹。圆柱外表面的螺纹是外螺纹，圆孔内表面的螺纹是内螺纹，内外螺纹往往成对出现。转动台虎钳手柄，将钳口打开，以后再反方向转动手柄，开始反转一点点时，钳口并没有动，这是为什么？是传动的内外螺纹间存在间隙，间隙有的大、有的小，是在加工时螺纹尺寸有一定的偏差造成的。加工零件的尺寸不可能很准确，往往有一个尺寸范围，在这一范围内的尺寸都是可以的.台虎钳的部件的介绍台虎钳各部件主要分为底座、夹紧块、圆螺丝钉、钳口、滑块、丝杠以及一些标准件2.零件加工工艺分析数控加工工艺方案设计的主要内容包括确定加工方法，确定零件的定位和装夹方案，安排加工顺序，以及安排热处理、检验及其辅助工序等。设计者应从生产实践中总结出来一些综合性的工艺原则，结合实际的生产条件提出几个方案，进行分析对比，选择经济合理的最佳方案。合理的工艺方案能保证零件的加工精度、表面质量的要求。（1）零件加工工艺分析对零件的设计图和技术要求进行综合分析。 （2）加工方法的选择 选择零件具体的加工方法和切削方式。 （3）机床的选择 选择合适的机床既能满足零件加工的外廓尺寸，又能满足零件的加工精度。 （4）工装的选择 数控设备尽管减少了对于夹具的依赖程度，但还不能完全取消，在满足零件加工精度和技术要求的前提下，工装越简单越好。 （5）加工区域规划 对加工对象进行分析，按其形状特征、功能特征及精度、粗糙度要求将加工对象划分成数个加工区域。对加工区域进行规划可以达到提高加工效率和加工质量的目的。 （6）加工工艺路线规划 合理安排零件从粗加工到精加工的数控加工工艺路线，进行加工余量分配。 （7）刀具的选择 根据加工零件的特点和精度要求，选择合适的刀具以满足零件加工的要求。 （8）切削参数的确定 确定合理的切削用量。 （9）数控编程方法的选择 根据零件的难易程度，采用手工或自动编程的方式，按照确定的加工规划内容进行数控加工程序编制。3.典型部件的工艺分析3.1 毛坯的选择台虎钳底座毛坯主要是铸件，特点是在冷却过程中会产生铸造内应力，导致铸件在加工过程中产生变形，需要去应力退火，并且需要表面淬火处理。材料一般选择在 HT150 以上，主要成型方法有铸造，其优点是：铸造材料广泛，价格低廉；设备简单，投资少；铸件形状与零件比较接近。减少切削量。其缺点是：铸造组织疏松，晶粒粗大，力学性能较差，铸造工序多。在本设计中选择毛坯为铸件，毛坯大小比零件大 3-5mm。并且毛坯上小于 30-50 的孔，不在铸造时铸出，直接在切削加工时钻出。 3.2 定位基准的选择粗基准的选择选择以底座的底面为粗基准，该底面是平面，铸造时有一定的精度，可以作为粗基准。依据选择的粗基准，对侧面和表面进行粗精加工，以及孔的粗加工，这样有利于保证加工精度和尺寸的要求，符合基准统一和基准重合的原则。3.3 精基准的选择选择以加工后的上表面为精基准，对孔、内腔以及底面加工可保证一定的尺寸精度和相互位置精度。3.4 加工顺序的选择底座加工时，应先加工面后加工孔，以加工好的面来定位，加工孔，以平面为精基准加工孔，这样不仅为孔的加工提供了稳定可靠的精基准，同时还可以使孔的加工余量较为均匀。由于底座的孔分布在箱上表面上，先加工好平面，钻孔时，钻头不易引偏，扩孔或绞孔时，刀具也不易崩刃。加工阶段粗、精分开，粗、精分开也可及时发现毛坯缺陷，避免更大的浪费；同时还能根据粗、精加工的不同要求来合理选择设备，有利于提高生产率。3.5 机床、夹具、切削量的选择机床的选择根据底座特点选择 PL700 立式加工中心，具体参数如下：1 工作台面积 4001000mm2 X 坐标（纵向）行程 700（可选 800）mm3 Y 坐标（横向）行程 410mm4 Z 坐标（垂向）行程 540mm5 主轴孔锥度 BT406 主轴端面到工作台表面距离 125-665mm7 主轴中心线到立柱导轨表面距离 460mm8 主轴电机功率 7.5/11(连续/30 分钟)Kw9 主轴转速范围 40-6000r/min（可选10000r/min）10 主轴调速方式无级、AC 伺服11 切削进给速度（X、Y、Z）2-15000mm/min12 X、Y 轴快速移动 32m/min13 Z 轴快速移动 20m/min14 工作台最大承重 600Kg14 工作台最大承重 600Kg3.6 刀具的选择底座的加工主要是平面和孔的加工，需要粗精分开，粗加工时要保证一定的加工效力而精加工要保证精度，主要是保证一定的经济效益。3.7 夹具的选择1.夹具要满足零件的各部分需求，而且要适用于所选机床。2.在整个加工过程中外轮廓选用平口钳，加工内轮廓以及孔的加工选用专用夹具。3.8 影响数控加工工艺方案设计的主要因素数控加工工艺设计的内容非常具体、详细。在确定工艺方案时，要考虑的因素较多，如零件的结构特点、表面形状、精度等级和技术要求、表面粗糙度要求等，毛料的状态，切削用量以及所需的工艺装备，刀具等。以下是设计工艺方案必须考虑的几个重要环节：（1）加工方法的选择 零件的结构形状是多样的，但它们都是由平面、外圆柱面、内圆柱面或曲面、成型面等基本表面所组成的。每一种表面都有多种加工方法，具体选择时应根据零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生产类型等选用相应的加工方法和加工方案。例如，外圆表面的加工方法主要是车削和磨削。当表面粗糙度要求较小时，还要进行光整加工。 （2）工艺基准的选择 工艺基准是保证零件加工精度和形位公差的一个关键步骤，工艺基准的选择应与设计基准一致。基于零件的加工性考虑，选择的工艺基准也可能与设计基准不一致，但无论如何，在加工过程中，选择的工艺基准必须保证零件的定位准确、稳定，加工测量方便，装夹次数最少。 （3）确定加工步骤 工序安排的一般原则是先加工基准面后加工其他面，先粗加工后精加工，粗精分开。具体操作还应考虑两个重要的影响因素，一是尽量减少装夹次数，既提高效率，又保证精度；二是尽量让有位置公差要求的型面在一次装夹中完成加工，充分利用设备的精度来保证产品的精度。 （4）工艺保证措施 关键尺寸和技术要求的工艺保证措施对设计工艺方案非常重要。由于加工零件是由不同的型面组成的，一个普通型面通常包括三个方面的要求 尺寸精度、形位公差和表面粗糙度，必须在这些关键特征上有可靠的技术保障，避免如装夹变形、热变形，工件震动导致加工波纹等因素影响到零件的加工质量，进行工艺方案设计时必须考虑以上因素的影响，采取相应的工艺方法和工艺措施来保证，如预留工艺装夹止口，精加工前先让工件冷却，精加工用较小的切削用量，以及在零件上加或缠减震带等方法。 4 加工工艺过程卡台虎钳固定钳身机械加工工艺过程工序号 工序名称 工序内容 工艺装备1 铸造2 清砂3 热处理 人工时效处理4 涂底漆 涂红色防锈底漆5 划线 1. 按照图样外形尺寸及螺孔位置划中心线2. 划出各面加工线及找正线6 粗铣 以顶面定位基准，绕虎钳底座 加工中心7 粗铣 以左端侧面定位安装，找正中心线粗、精铣顶面加工中心8 粗精铣 一次装夹下铣钳身和键槽 加工中心9 钻 铣平端面后，打中心孔 加工中心10 粗精镗 镗钳身前孔壁，加工完后，掉头镗后孔壁加工中心11 粗精铣 用加工中心分别粗、精攻螺纹 加工中心12 钳 修毛刺13 检验 按图纸要求检查工件各部件尺寸及精度14 入库 涂油，入库台虎钳活动钳身加工工艺过程卡工序号 工序名称 工序内容 工艺装备1 铸造2 清砂3 热处理 人工时效处理4 涂底漆 涂红色防锈底漆5 粗铣 以顶面定位基准，绕平活动钳身 加工中心6 粗铣 端面定位安装，精铣顶面 加工中心7 钻 打中心孔 加工中心8 粗精铣 按图纸要求粗、精铣各孔 加工中心9攻 加工与螺杆相配合的螺纹孔 加工中心10 钳 去毛刺 加工中心11 检验 按图纸要求检查工件各部件尺寸及精度12 入库 涂油，入库1.各部件的三维制图装配图 挡块 一、挡块的制作步骤：1 先画出草图生成实体2 进行拉伸3 进行曲线投影，扫掠4 扫掠、拉伸5 缝合、修剪6 边倒圆7 拉伸孔，求差8 完成图形 底座二、底座制作步骤：1 草画图2 固定基准面，拉伸3 拉伸大孔、小孔4 边倒圆，求差5 完成图形 滑块三、滑块的制作步骤：1 画草图2 拉伸3 拉伸，求差4 画十字槽草图，在进行拉伸5 画半圆弧槽的草图，在进行拉伸6 完成图形 夹紧块四、夹紧块制作步骤：1 画草图，固定基准面2 通过曲线组生成3 向下拉伸4 画夹紧块下半部分草图并拉伸5 倒斜角，加工孔和螺纹并边倒圆，完成6 完成图形2、程序的编制2.1 数控编程的定义为了使数控机床能根据零件加工的要求进行动作，必须将这些要求以机床数控系统能识别的指令形式告知数控系统，这种数控系统可以识别的指令称为程度，制作程序的过程称为数控编程。2.2 数控编程的内容与步骤(1)分析图样 包括零件轮廓分析，零件尺寸精度、形位精度、表面粗糙度、技术要求的分析，零件材料、热处理等要求的分析；(2)确定加工工艺 包括选择加工方案，确定加工路线，选择定位与夹紧方式，选择刀具，选择各项切削参数，选择对刀点、换刀点；(3)数值计算 选择编程原点，对零件图形各基点进行正确的数学计算，为编写程序单做好准备；(4)编写程序单 根据数控机床规定的指令代码及程序格式编写加工程序单；(5)制作控制介质 简单的数控程序直接采用手工输入机床，当程序自动输入机床时，必须制作控制介质。现在大多数程序采用软盘、移动存储器、硬盘作为存储介质，采用计算机传输来输入机床。目前，除了少数老式的数控机床仍在采用穿孔纸带外，现代数控机床均不再采用此种控制介质了；(6)程序校验 程序必须经过校验正确后才能使用。一般采用机床空运行的方式进行校验，有图形显示卡的机床可直接在 CRT 显示屏上进行校验，现在有很多学校还采用计算机数控模拟进行校验。以上方式只能进行数控程序、机床动作的校验，如果要校验加工精度，则要进行首件试切校验。2.3 数控编程的分类数控编程可分为手工编程和自动编程两种。手工编程：手工编程是指所有编制加工程序的全过程，即图样分析、工艺处理、数值计算、编写程序单、制作控制介质、程序校验都是由手工来完成。自动编程：自动编程是指用计算机编制数控加工程序的过程。自动编程的优点是效率高，正确性好。可以解决许多手工编制无法完成的复杂零件编程难题，但其缺点是必须具备自动编程系统或自动编程软件。自动编程较适合形状复杂零件的加工程序编制。零件程序的编制加工底座面程序%O001N1 G90 G40 G80 G17N2 M6 T1N3 M3 S800N4 G0 G90 G43 Z10N5 X-210.059 Y330.736N6 Z5.5N7 G1 Z2 F600N8 X-161.339 Y355.38N9 X-154.618 Y341.97N10 X-203.788 Y317.326N11 X-197.067 Y303.916N12 X-147.897 Y328.56N13 X-141.176 Y315.15N14 X-190.345 Y290.506N15 X-183.624 Y277.096N16 X-134.454 Y301.74N17 X-127.733 Y301.74N18 X-176.903 Y263.686N19 X-170.182 Y250.276N20 X-121.021 Y274.92N21 X-114.291 Y261.51N22 X-163.461 Y236.866N23 X-156.74 Y223.456N24 X-107.57 Y248.1N25 X-100.849 Y234.69N26 X-150.019 Y210.046N27 X-143.298 Y196.636N28 X-94.128 Y221.28N29 X-62.353 Y220.428N30 X-136.577 Y183.223N31 X-129.855 Y169.816N32 X-116.413 Y132.432N33 X-116.413 Y142.997N34 X-30.034 Y186.788N35 X-35.242 Y166.432N36 X-109.692 Y129.578N37 X-102.971 Y116.773N38 X-96.25 Y102.767N39 X-40.359 Y114.001N91 X-322.258 Y274.727N92 Z10N93 G0 X-210.59 Y330.736N94 Z2.5N95 G1 Z0 F600N96 X-161.339 Y355.38N97 X-154.618 Y341.97N133 X-322.258 Y274.727N134 Z10N135 M5N136 G91 G28 Z0N137 G90N138 M30% 总结从 2012 年 10 月，我开始了我的毕业设计工作，时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，不知道从何下手，到慢慢进入状态，再到思路的逐渐清晰，经过了几个月的努力，终于有了一个较为理想的结果，也从中收获了很多。我选择设计的是专用虎钳，从开始选题到画零件图制作目录到工艺分析到数控编程最后完成，我翻阅了大量的书籍，查阅了大量的资料，还通过上网等选择合适的方案，在此次制作毕业设计的过程中，不但学习到了很多的关于专业方面的新的知识，还巩固了以前学习的专业知识，重新掌握了画图软件 CAXA、UG 的各种功能，还学习到了新的一些功能。有付出就才有收获。这次毕业设计的顺利完成，对我来说真的是受益匪浅。它不但是对我三年来所学知识的考察，也是我对自己学以致用能力的检验。在完成这次毕业设计的过程之中，使我更加清楚地认识到自己哪些方面的不足，在这其中,感觉到了我平时学习还不够努力,造成毕业设计做起来吃力；也感觉到了我们专业在进