台虎钳加工毕业设计

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 学院学院 毕业课题毕业课题 机用虎钳三维造型与工艺制作机用虎钳三维造型与工艺制作 系 别 专 业 班 级 学生姓名 指导教师 年 月 日 II 摘 要 机械加工中 台虎钳是较为常见的装夹工具 它分机用和手用两种 都是利用两 钳口作定位基准 靠丝杠 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 提高了加工效率和加工精度 提高了产品质量 本课题主要研究的是台虎钳底的主要零部件的设计 造型及实体装配 同时对主 要部件编写加工工艺 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 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 而且让我对零件 设计和加工工艺认识提高了一个等级 关键词 台虎钳设计 UG 造型 加工工艺 II 目 录 1 零件的分析与介绍 1 1 1 台虎钳的分析 1 1 2 台虎钳的部件的介绍 1 2 零件的造型 3 2 1 底座的造型 3 2 2 丝杠的造型 7 2 3 户口板的造型 8 2 4 圆螺钉的造型 9 2 5 活动钳口的造型 12 2 6 大螺母的造型 15 3 台虎钳装配图 18 3 1 台虎钳的装配 18 4 典型部件 活动钳口 的工艺分析 19 4 1 毛坯的选择 20 4 2 定位基准的选择 20 4 3 加工顺序的选择 20 4 4 刀具 机床 夹具 切削量的选择 20 总结 23 致谢 24 参考文献 25 1 1 零件的分析与介绍 1 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 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 1 2 台虎钳的部件的介绍 台虎钳各部件主要分为虎钳底座 活动钳口 圆螺丝钉 户口板 大螺母 丝杠 以及一些标准件 螺母 垫圈 XXXXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 3 2 零件的造型 2 1 底座的造型 2 1 1 底座的三维造型 底座的三维造型设计是台虎钳的设计的一个重要内容 设计后的三维造型能清晰 的反应了底座的特点 具体见图 2 1 1 具体的设计造型如下 图图 2 1 12 1 1 底座造型 底座造型 具体设计造型如下 1 第一步创建草图完成后进行拉伸操作如图 图图 2 1 1 12 1 1 1 创建草图 创建草图 2 第二步完成草图进行拉伸操作 对称值为 40 如图 2 1 1 2 XXXXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 4 图图 2 1 1 22 1 1 2 拉伸 拉伸 3 第三步选择低面为草绘平面 具体做法如下图 在 2 1 1 2 实体上创建草图 尺寸具体见下图 并完成草图后进行拉伸操作 拉伸高度为 14 最后求和操作 并对拉 伸的特征进行倒圆角操作 倒圆角半径为 10 如图 2 1 1 3 图图 2 2 1 1 31 1 3 拉伸求和 拉伸求和 4 第四步选择俯视面为草绘平面 绘制草图 完成后进行拉伸求差操作 如图 2 1 1 4 图图 2 1 1 42 1 1 4 a a 图图 2 1 1 4 b 2 1 1 4 b 拉伸求差 拉伸求差 XXXXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 3 5 第五步选择特征下的打孔命令 孔的中心位置 位于前端的孔 如图 2 1 1 5 孔的直径为 12mm 深度为 20mm 尖角 118deg 图图 2 1 1 52 1 1 5 打孔 打孔 6 第六步 继续 后端 孔的操作孔的定位中心与前端孔的平面位置相同 沉头孔 的尺寸分别为直径 30mm 孔深度 2mm 直径 18mm 深度限制为值 深度 50mm 尖角 118deg 如图 2 1 1 6 如图如图 2 1 1 62 1 1 6 沉头孔 沉头孔 继续孔的操作 选择当前为螺纹孔尺寸 如图 2 1 1 7 螺纹孔 螺纹深度为 12mm 尺寸深度 14mm 尖角 118deg 最后打两侧打沉头孔尺寸为沉头孔直径 25mm 沉 头孔深度 2mm 孔径 11mm 孔深度贯通体 完成如图 图图 2 1 1 72 1 1 7 a a 螺纹孔 螺纹孔 图图 2 1 1 72 1 1 7 b b XXXXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 5 7 第七步选择特征操作下的边倒圆操作选中底座四个角 进行边倒圆角度为 10mm 在以地面为草绘平面 如图 2 1 1 82 1 1 8 所示完成草图的绘制 并拉伸求差操作 最后以前端面为草绘平面 完成草图绘制吗 进行拉伸求差操作 完成后并保存 操作 如图 2 1 1 92 1 1 9 图图 2 1 1 82 1 1 8 a a 图图 2 1 1 82 1 1 8 b b 图图 2 1 1 92 1 1 9 图图 2 1 1 92 1 1 9 完成图 完成图 2 1 2 底座的二维造型 XXXXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 6 图图 2 1 2 12 1 2 1 底座二维图 底座二维图 2 2 丝杠的造型 2 2 1 丝杠的三维造型 1 第一步 在草图下 建立草图曲线 然后在建模里回转操作 然后倒圆角 最 后建立外螺纹 螺距为 8mm 具体见图 2 2 1 XXXXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 8 图图 2 2 12 2 1 丝杠的三维造型 丝杠的三维造型 2 2 2 丝杠的二维造型 图图 2 2 22 2 2 丝杠的二维造型 丝杠的二维造型 2 3 护口板的造型 2 3 1 护口板的三维造型 1 第一步 在草图里 创建长为 80mm 宽为 22 的长方形如图 2 3 1 1 图图 2 3 1 12 3 1 1 建立长方形 建立长方形 XXXXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 9 2 第二步 在建模里拉伸实体 高 9mm 如图 2 3 1 2 图图 2 3 1 22 3 1 2 拉伸实体 拉伸实体 3 第三步 创建埋头孔 埋头孔直径 17mm 埋头孔角度 90deg 直径 9mm 贯通体 如图 2 3 1 3 图图 2 3 1 32 3 1 3 打孔 打孔 2 3 2 护口板的二维造型 图图 2 3 22 3 2 护口板二维造型护口板二维造型 图图 2 3 22 3 2 护口板二维平面图护口板二维平面图 XXXXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 10 2 4 圆螺钉的造型 2 4 1 圆螺钉的三维造型 1 第一步 创建一个圆柱体 直径 26mm 高度 8mm 如图 2 4 1 1 然后在原始圆柱体上在创建一个圆柱体 直径 8mm 高度 2mm 如图 2 4 1 2 图图 2 4 1 12 4 1 1 建圆柱 建圆柱 1 1 图图 2 4 2 4 1 21 2 建圆柱 建圆柱 2 2 2 第二步 继续创建圆柱体 直径 10mm 高度 12mm 最后在 3 个圆柱体求和如图 2 4 1 3 图图 2 4 1 32 4 1 3 建圆柱 建圆柱 3 3 3 第三步 创建螺纹并倒角 距离为 1mm 如图 2 4 1 4 图图 2 4 1 42 4 1 4 螺纹 螺纹 图图 2 4 1 42 4 1 4 倒角 倒角 XXXXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 12 4 第四步 创建孔操作如图 2 4 1 5 然后打孔 孔直径 4mm 深度 4mm 如图 2 4 1 6 图图 2 4 1 52 4 1 5 建孔 建孔 图图 2 4 1 62 4 1 6 打孔 打孔 2 4 2 圆螺钉的二维造型 图图 2 4 22 4 2 圆螺钉二维造型圆螺钉二维造型 2 5 活动钳口的造型 2 5 1 活动钳口的三维造型 1 第一步 以 XY 为草绘平面 绘制如图 2 5 1 1 所示进行拉伸操作 高度为 18mm XXXXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 12 图图 2 5 1 12 5 1 1 创建草图 创建草图 图图 2 5 1 22 5 1 2 拉伸实体 拉伸实体 2 第二步 以拉伸后的体的上面为草绘平面绘制草图并拉伸求和操作 拉伸高度为 10 如图 2 5 1 3 图图 2 5 1 32 5 1 3 创建草图拉伸 创建草图拉伸 3 第三步 以 YZ 为草绘平面 绘制草图拉伸长度 24 如图 2 5 1 4 图图 2 5 1 42 5 1 4 草图 草图 图图 2 5 1 42 5 1 4 拉伸 拉伸 4 第四步 以零件的上顶面为草绘平面 拉伸求差 拉伸长度为 20 如图 2 5 1 5 XXXXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 13 图图 2 5 1 52 5 1 5 草图 草图 图图 2 5 1 52 5 1 5 拉伸 拉伸 5 第五步 打沉头孔沉头孔直径 28mm 沉头孔深度 8mm 直径 20mm 并倒角 半径为 3 如图 2 5 1 6 图图 2 5 1 62 5 1 6 打孔并倒角 打孔并倒角 6 第六步 打螺纹孔螺纹深度 12mm 深度 16mm 如图 2 5 1 7 图图 2 5 1 72 5 1 7 螺纹孔 螺纹孔 2 5 2 活动钳口的二维造型 XXXXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 19 图图 2 5 22 5 2 活动钳口二维造型活动钳口二维造型 2 6 大螺母的造型 2 6 1 大螺母的三维造型 1 第一步 启用螺旋线圈数 40 8 螺距 8mm 如图 2 6 1 1 图图 2 6 1 12 6 1 1 创建螺旋线 创建螺旋线 2 第二步 以 xz 平面为草绘平面 并进行扫掠 定位方法强制方向为 z 轴 如图 2 6 1 2 图图 2 6 1 22 6 1 2 扫掠 扫掠 a a 图图 2 6 1 22 6 1 2 扫掠 扫掠 b b 3 第三步 以 yx 面为草绘平面 拉伸操作 拉伸距离 38mm 如图 2 6 1 3 XXXXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 16 图图 2 6 1 32 6 1 3 a a 图图 2 6 1 32 6 1 3 b b 4 第四步 以创建好体的顶面为草绘平面 绘制草图 拉伸操作 距离 21 求和 如图 2 6 1 4 图图 2 6 1 42 6 1 4 a a 图图 2 6 1 42 6 1 4 b b 5 第五步 创建螺纹孔 螺纹孔尺寸 M10 1 5 螺纹深度 18mm 尺寸深度 20mm 如图 2 6 1 5 图图 2 6 1 52 6 1 5 创建螺纹 创建螺纹 2 6 2 大螺母的二维造型 XXXXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 17 图图 2 6 2 12 6 2 1 大螺母的二维造型 大螺母的二维造型 XXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 18 3 机用虎钳装配图 3 1 机用虎钳的装配 3 1 1 机用虎钳二维平面图 根据图纸上的装配关系 通过装配约束 将各个零件装配到一起 装配明细白表 如下 图图 3 1 13 1 1 机用虎钳零件装配明细表机用虎钳零件装配明细表 3 1 2 机用虎钳的三维造型装配图 XXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 19 图图 3 1 23 1 2 零件装配图 零件装配图 3 1 3 机用虎钳的三维爆炸图 图图 3 1 33 1 3 爆炸画图 爆炸画图 XXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 20 4 活动钳口的工艺分析 4 1 活动钳口三维造型图 图图 4 1 活动钳口三维图活动钳口三维图 4 2 毛坯的选择 机用虎钳活动钳口毛坯主要是铸件 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 4 3 定位基准的选择 4 3 1 粗基准的选择 以活动钳口的底面为粗基准 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 4 3 2 精基准的选择 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 XXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 21 4 4 加工顺序的选择 活动钳口加工时 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 由于活动钳口的孔在表面上 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 4 5 刀具 机床 夹具 切削量的选择 4 5 1 机床的选择 根据活动钳口特点选择 VDF850 加工中心来进行加工制造 图图 4 2 数控加工中心数控加工中心 4 5 2 活动钳口的加工工艺 通过对活动钳口毛坯的选择后 对工件进行定位和加紧 确定好加工顺序后 制定 该活动钳口的加工工艺如下 XXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 22 图图 4 1 活动钳口加工工艺活动钳口加工工艺 表表 4 1 活动钳口加工工艺表活动钳口加工工艺表 工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车 间 101 三爪自定心 卡盘 XK 3J1 VDF850 加工中心 数控加 工车间 工步号工 步 内 容 刀具 号 刀具规格 mm 主轴 转速 r min 进给量 mm min 背吃刀 量 mm 量具 1 夹持工件 100 x50 2 将工件毛坯端面见光 T10 盘刀 5501250 2 3 粗加工 R40 的轮廓 T1 20 飞刀 33008001 4 粗加工 R24 的轮廓 T1 20 飞刀 33008001 游标卡 尺 5 粗加工长为 90 宽为 7 高 为 20 的台阶 T1 20 飞刀 33008001 游标卡 尺 6 精加工 R40 的轮廓 T5 10 合金 刀 28004004 游标卡 尺 7 精加工 R24 的轮廓 T5 10 合金 刀 28004004 游标卡 尺 XXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 23 8 精加工长为 90 宽为 7 高 为 20 的台阶 T5 10 合金 刀 28004004 游标卡 尺 9 打定心孔 T6 定心钻 3000800 10 在工件中心打 20 通孔 T3 20 钻头 45040 11 粗铣削中心孔 28x8 沉 头孔 T4 20 飞刀 33008001 游标卡 尺 12 精铣削中心孔 28x8 沉 头孔 T5 10 合金 刀 28004004 游标卡 尺 工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车 间 202 三爪自定 心卡盘 XK 3J1 VDF850 加工中心 数控加工车 间 工步号 工 步 内 容 刀具 号 刀具规 格 mm 主轴转 速 r min 进给量 mm min 背吃刀 量 mm 量具 1 夹持已完成工件 2 铣削工件表面至厚度 尺寸为 36 T10 盘刀 5501251 5 深度游标卡 尺 3 粗铣 R40 轮廓 留余 量 T1 20 飞刀 33008001 游标卡尺 4 粗铣 R24 轮廓 留余 量 T1 20 飞刀 33008001 游标卡尺 5 精铣 R40 轮廓 T5 10 合金 刀 28004004 游标卡尺 6 精铣 R24 轮廓 T5 10 合金 刀 28004004 游标卡尺 XXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 24 工序号程序编号 夹具名 称 夹具编号使用设备 车 间 203 液压虎 钳 XK J1 VDF850 加工中 心 数控加 工车间 工步号 工 步 内 容 刀具号 刀具规格 mm 主轴转速 r min 进给量 mm min 背吃刀 量 mm 量具 1 夹持已完成工件 2 打定心孔 T6 定心钻 3000800 3 定位基准 两点 距离 40 到工件 中心距离 20 4 在工件两点上打 两个 7 8x14 螺 纹底孔 T7 7 8 钻头 45040 5 攻 M8 螺纹 XXXXXXX 毕业设计 台虎钳设计与装配 25 总 结 本次毕业课题意义重大 使我达到了理论与实际相结合的目的 同时也具有了设 计机床的方案论证能力 和结构设计合理性能力 另外 我在这一次毕业设计过程中 利用了 UGNX6 0 软件 基本达到了可单独熟练操作的标准 另外对 CAD 软件也有了 一定的了解 毕业设计是我们第一次认真辛苦完成的一项比较成型的成果 是我们以后从事机 械设计之路的开始