1、精選優質文檔-傾情為你奉上精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業專心-專注-專業精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業摘 要隨著社會的快速發展，企業間的競爭力越來越大，各個企業都在通過先進的技術提高自己的競爭力，對于機械行業而言擁有新的機床技術和新型的夾具就顯的尤為重要。而我設計的這種多功能機用虎鉗正符合這一點。從多功能機用虎鉗的優點我們看出：新型銑床夾具既適合于頻繁更換毛坯尺寸的場合，也適合于毛坯形狀不同的場合和批量生產的場合，其通用性較高，在確保使用的前提下，大大的提高了加工效率，增大了生產率。因此在機械制造業競爭日益激烈的時代下，必將有著廣闊的應用前景。本論文基于銑床常用的夾具平

2、口鉗設計了一種多功能機用虎鉗。該多功能機用虎鉗設計了V形鉗口板，擴大了虎鉗的夾持范圍。V形鉗口板上設計了錐度比例為1:4的燕尾槽，可實現快速更換鉗口的功能。還設計了定位塊安裝在固定鉗身上，在批量生產同一種零件時，無需重復對刀，即可利用定位塊找正工件，大大提高了裝夾零件的效率。此外將傳動螺桿設計為雙線螺桿，在有效夾持范圍內裝夾工件的速度提高一倍。還對關鍵零件進行了結構設計和強度校核，以保證多功能機用虎鉗工作的可靠性。關鍵詞：夾具 V形鉗口 燕尾槽 定位塊 目錄 TOC o 1-5 h z u 第1章 緒論課題背景、意義及目的現代加工時綜合應用計算機、自動檢索、自動檢測以及精密機械等高技術的產物，

3、是典型的機電一體化產品，但是夾具的作用也顯得越來越重要。迄今為止，夾具是機電產品制造中國必不可缺的四大工具（刀具、夾具、量具、模具）之一。夾具在國內行業也正在逐漸形成一個依附于機床業或獨立的小行業。在現代模具生產中，隨著對工件的美觀度及功能要求得越來越高，工件內部結構設計得越來越復雜，模具的外形設計也日趨復雜，自由曲面所占比例不斷增加，相應的模具結構也設計得越來越復雜。這些都對模具加工技術提出了更高要求，不僅應保證高的制造精度和表面質量，而且要追求加工表面的美觀。其中銑床在模具制造加工中起的作用很大，像模板的加工都是需要銑床來加工的，比如銑模板的六面的加工，模板導柱孔的銑、鏜，模具型腔的加工，

4、都是需要銑床來加工的。不過，現在模具的型腔大多數都已經在數控銑床或者加工中心上來加工了。但不管是數控銑床還是加工中心夾具都發揮著不可替代的作用。銑床主要由定位裝置、夾緊裝置、夾具體、連接元件、對刀元件組成。銑削加工時，切削力較大，又是斷續切削，振動較大，因此銑床夾具的夾緊力要求較大，夾具剛度、強度要求都比較高。而在銑床加工的過程中,夾具是保證加工質量、提高生產效率、降低生產成本、減輕勞動強度、降低對工人技術的要求、實現生產過程自動化不可或缺的重要工藝裝備之一。國內外發展狀況當今世界各國制造業廣泛采用數控技術、以提高制造能力和水平，提高對動態多變市場的適應能力和競爭能力，同時沒有相應的夾具是不能

5、在短時間內生產處產品，夾具也可是不斷的演變，由以往的夾具變成組合夾具，這樣既可以節省成本也節省設計專用夾具的時間。我國國內的夾具始于20世紀60年代，當時建立了面向機械行業的天津組合夾具廠，和面向航空工業的保定向陽機械廠，以后又建立了數個生產組合夾具元件的工廠。在當時曾達到全國年產組合夾具元件800萬件的水平。20世紀80年代以后，兩廠又各自獨立開發了適合NC機床、加工中心的孔系組合夾具系統，不僅滿足了我國國內的需求，還出口到美國等國家。當前我國每年尚需進口不少NC機床、加工中心，而由國外配套孔系夾具，價格非常昂貴，現大都由國內配套，節約了大量外匯。從國際上看俄國、德國和美國是組合夾具的主要生

6、產國。當前國際上的夾具企業均為中小企業，專用夾具、可調整夾具主要接受本地區和國內訂貨，而通用性強的組合夾具已逐步成熟為國際貿易中的一個品種。有關夾具和組合夾具的產值和貿易額尚缺乏統計資料，但歐美市場上一套用于加工中心的央具，而組合夾具的大型基礎件尤其昂貴。由于我國在組合夾具技術上有歷史的積累和性能價格比的優勢，隨著我國加入WTO和制造業全球一體化的趨勢，特別是電子商務的日益發展，其中蘊藏著很大的商機，具有進一步擴大出口良好前景。機床夾具發展趨勢目前中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數的85左右。現代生產要求企業所制造的產品品種經常更新換代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業都仍習慣

7、于大量采用傳統的專用夾具，一般在具有中等生產能力的工廠，里約擁有數千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產的企業中，每隔34年就要更新5080左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為1020左右。特別是近年來，數控機床、加工中心、成組技術、柔性制造基礎、（FMS）等新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求：1、能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本；2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；3）能適用于精密加工的高精度機床夾具；4）能適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具；5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動和生產率；6）提高機床夾

8、具的標準化程度。本文主要內容本文所設計的多功能機用虎鉗就是針對銑床上最常用的普通機用虎鉗存在的缺陷進行改進設計的。采用一種方法設計一個通用夾具來滿足不同截面形狀毛坯的要求，并能較為精確的定位,且能減少夾緊工件時所需的時間，從而大大提高生產效率。第2章 多功能機用虎鉗的工藝分析與設計 多功能機用虎鉗的設計方案本設計基于常用的機用平口鉗，設計了一種多功能機用虎鉗，如圖和3,2所示。設計了一種的V形鉗口板，設計一種了定位塊，并將原有的單線螺桿改為雙線螺桿。該V形鉗口板安裝在固定鉗身上，改變了固定鉗身鉗口的形狀，V形鉗口板與固定鉗身之間采用燕尾槽連接，大大節省了安裝和拆卸的時間。定位塊安裝在固定鉗身的

9、側面，采用螺釘連接。固定鉗身通過底部的孔與底座上的定位圓柱配合，固定鉗身底部平面連接底座的上平面，且固定鉗身兩側設有緊固螺栓與底座連接在一起。固定鉗身通過兩塊擋板與固定鉗身之間間隙配合，通過螺桿和螺母的傳動，活動鉗身可以在固定鉗身上來回移動。活動鉗身通過方形螺母與雙線螺桿連接，通過旋轉螺桿帶動活動鉗身前后運動。活動鉗身還通過螺釘連接安裝普通鉗口板。通過上述方案,本設計能夠在保證足夠的夾緊力使工件夾緊可靠的情況下,大大縮短定位和夾緊工件所需的時間,特別適合于批量生產和毛坯形狀不規則的場合使用，而且結構簡單緊湊、造型美觀、制造成本低且零件磨損后便于更換。 多功能機用虎鉗的工作原理2.2.1 夾具結

10、構及工作原理 夾具結構如圖和所示:圖多功能機用虎鉗三維實體圖圖多功能機用虎鉗裝配圖 1、固定鉗身 2、V形鉗口板 3、鉗口板 4、活動鉗身 5、方塊螺母 6、螺桿擋板 7、雙頭螺桿 8、底座 9、擋板 10、定位塊 11、調節螺栓安裝及工作原理：多功能機用虎鉗的結構組成如圖所示。 多功能機用虎鉗是通過底座8固定在機床上。固定鉗身1通過螺釘安裝在底座8上，松開調節螺栓11上的螺母，固定鉗身1相對于底座轉動一定的角度，以滿足不同加工的需要。固定鉗身1和V形鉗口板2起垂直定位作用，固定鉗身1上的導軌平面起水平定位作用，V形鉗口板通過燕尾槽與固定鉗身配合。燕尾槽(1)處豎直平面與固定鉗身是1mm的間隙

11、配合，這樣避免了同一方向上有兩個配合面利于加工，且鉗口V形口最底部到燕尾槽的豎直平面的厚度設計超過了20mm，因此在夾持工件時強度足夠。定位塊10通過螺釘固定在固定鉗身1上。鉗口板3也通過螺釘裝配在活動鉗身5上。雙頭螺桿7通過方塊螺母5裝配在活動鉗身4上可轉動，螺桿擋板6使雙頭螺桿7固定在活動鉗身4上。活動鉗身4與固定鉗身1之間為隙配合，通過方塊螺母5和雙頭螺桿7一起裝配在固定鉗身1上，活動鉗身4可沿著導軌平面前后滑動。擋板9通過螺釘與活動鉗身固定以防止活動鉗身4與固定鉗身1脫離。轉動雙頭螺桿7即可帶動活動鉗身4前進或后退，從而達到夾緊和松開工件的目的。2.2.2 V形鉗口板的結構及原理 如圖

12、是V形鉗口板夾持工件的示意圖6。普通的鉗口板只能夾持長方體類工件，如果遇到像圖示的圓形截面工件就不便于夾緊了。而V形鉗口板配上普通鉗口板就屬于三點固定，就可以夾持牢靠。圖 V形鉗口板夾持工件示意圖V形鉗口板：如圖和所示，是一種新型的能夠夾持多種形狀毛坯且能夠達到快速更換的鉗口板。圖 V形鉗口板三維實體圖圖 V形鉗口板零件圖V形口結構及定位原理：本設計鉗口板采用V形，V形口設置成九十度。通用的鉗口板只能夾持長方體類毛坯，碰到圓形、半圓形毛坯就無法夾持。V形鉗口板能夠和普通的鉗口板相配合，實現三點定位，夾持方便、可靠。圖固定鉗身三維實體圖燕尾槽結構及原理：如圖和所示，在V形鉗口板上設計了一種燕尾槽

13、結構，而在固定鉗身上也設計了一個與之相配合的燕尾槽，從而實現快速更換鉗口的效果。燕尾槽通常用作兩個物體間的相對運動,運動精度高,穩定。平口鉗在夾持工件時只受垂直于鉗口方向的力，燕尾槽完全可以達到要求，不會影響鉗口的夾持效果。此外，還把燕尾槽設計了一個1:4的錐度，上面大下面小。1:4的錐度有一定的楔緊力但不像莫氏錐度那樣有自鎖性，還可以達到定位的效果。這樣既不影響鉗口的快速更換，也防止了鉗口的上下晃動。在燕尾槽的根本設計了圓柱孔，是為了便于加工。固定鉗身和V形鉗口裝配示意圖如圖所示。圖固定鉗身和V形鉗口裝配示意圖 此外我還基于平板鉗口板設計了一種加燕尾槽的鉗口板，便于在加工長方體類零件時更換使

14、用。其燕尾槽原理和V形鉗口板的原理一樣。如圖和所示。圖平板燕尾槽鉗口板三維示意圖圖平板燕尾槽鉗口板2.2.3 定位塊結構及原理 如圖和所示，是定位塊的零件圖和三維實體圖7。由于在整個機加工中定位塊只是起一個定位工件的作用所受力不大，所以對其力學性能要求不嚴。定位塊的結構很簡單，就是根據平口鉗的大小，選擇一個合適的尺寸加工的長方體。定位塊通過螺釘固定在固定鉗身上。圖定位塊零件圖圖定位塊三維實體圖 如圖所示，是定位塊和固定鉗身的裝配示意圖。定位塊和固定鉗身采用螺釘連接，固定在固定鉗身的側面。在批量生產同一種工件時，將每一個工件都靠在定位塊上，只需要對第一個毛坯進行對刀即可，當更換毛坯時無需重復對刀

15、，大大節省了對刀找正的時間，提高了加工效率。圖定位塊和固定鉗身裝配示意圖第3章 多功能機用虎鉗關鍵零件的設計和強度校核 多功能機用虎鉗關鍵零件的材料選擇 機用平口鉗的形狀比較復雜，不易直接加工8。所以其底座和活動鉗身，固定鉗身一般選用鑄造成型。其雙頭螺桿選用45號圓鋼車削而成，鉗口板要有一定的硬度，可選用T12A。45號鋼的性能如下： 特性及適用范圍：是強度較高的一種中碳優質鋼，因淬透性差，一般以正火狀態使用，機械性能要求較高時，采用調質處理。冷變形塑性中等，退火和正火的切削加工性比調質的好。用于制造強度要求較高的零件，如齒輪、軸、活塞銷等和受力不很大的機械加工件、鍛件、沖壓件和螺栓、螺母等。

16、 力學性能材料牌號: 45 化學成分:材料名稱: 優質碳素鋼 材料化學成分組成標 準 號: GB699-88 元素 比例(%)試樣狀態: 退火鋼 碳 C : 抗拉強度: 600 (MPa) 鉻 Cr ; 屈服強度: 355 (MPa) 錳 Mn ; 延 長 率: 16% 鎳 Ni ; 斷面收縮率: 40% 磷 P ; 布氏硬度: 197 (Hblack eye 硫 S ; 特性及應用: 硅 Si ; 未熱處理時：HB229熱處理：正火沖擊功：Aku39J 螺桿的設計和強度校核多功能機用虎鉗的工作原理是用扳手轉動雙頭螺桿，通過傳動螺母帶動活動鉗身移動，形成對工件的夾緊與松開。該螺桿采用雙線螺紋，

17、要比單線螺紋的速度快一倍，因此可以減少一半夾緊毛坯時所需的時間，提高加工效率。雙頭螺桿的零件圖如圖所示。圖雙頭螺桿零件圖傳動件設計計算9在夾具工作中，主要的設計為絲杠螺母傳動。由于采用摩擦傳動，因此設計時應從耐磨性著手。螺桿采用45鋼，梯形螺紋，牙型角30，線程數取2，螺距取6mm。螺母采用剖分式，=3，青銅材料。滑動螺旋副的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動速度、螺紋表面粗糙度以及潤滑狀態等因素有關，其中最主要的是螺紋工作面上的壓力，壓力越大螺紋副y越容易磨損。因此，滑動螺旋副耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓強P。其強度條件為： （） （式中Fa為軸向載荷，N；d2為螺紋中經,mm；h為螺

18、紋工作高度,mm;z為螺紋工作圈數，不宜超過10圈;P為許用壓強，MPa；） 為了設計方便，令，H為螺母高度;,帶入公式（）便可決定的設計公式，即 （） 對于梯形螺紋，h=,為 （）對于整體螺母，由于磨損后不能調整間隙，為使受力比較均勻，取;其中，查表得P=1118MPa,Fa=50N，所以由于絲杠徑向尺寸較長，故取d2較大值為20mm。絲杠傳動效率及驅動力矩：效率： ：導程角： ：誘導摩擦角： ，為牙型半角。 查表9-5，摩擦系數f=，取，則： ，驅動力矩： 剛度校核： 其中，45鋼， 所以剛度滿足設計要求。螺桿強度校核：螺桿受軸向壓力F和扭矩T的作用，螺桿危險截面上既有壓縮應力，又有剪切應

19、力。根據第四強度理論，螺紋危險截面的強度條件為 （）（為危險截面的當量應力，MPa；螺紋小徑，mm；T摩擦力矩，Nmm;螺桿材料的許用應力，可查表，MPa。所以螺桿強度滿足設計要求。螺紋牙的強度校核圖螺紋牙強度校核通常螺母的材料低于螺桿，所以只需校核螺母螺牙的強度，將一圈螺紋展開并把它看做懸臂梁，如圖所示，螺牙根部受到彎曲應力和剪切應力，其強度條件為： （）（式中，為螺母大徑處的彎曲應力，可查表，MPa,;b是牙根厚度，對于梯形牙b=。）d=22mm,b=,z=6則: 剪切強度 （）（式中是螺母材料的許用切應力，可查表，MPa） 所以螺母螺紋牙的設計強度滿足要求。 螺栓的設計和強度校核 底盤和

20、銑床的加工面采用M6的螺栓連接，其受力分析和強度校核如下所示：受橫向載荷緊螺栓連接的基本形式如圖所示：圖受橫向載荷緊螺栓連接 因為在加工過程中，螺栓連接屬于承受橫向外載荷的緊螺栓連接。圖所示為普通螺栓連接，被連接件承受垂直于螺栓軸線的橫向載荷。由于處于擰緊狀態，螺栓受預緊力的作用，被連接件受到壓力，在接合面之間產生摩擦力（為接合面間的摩擦系數）。若滿足不滑動條件 則連接不發生滑移。考慮螺栓的個數、連接的可靠性及接合面的數目，上式可改為 （） 式中，橫向載荷，N，取=300N； 接合面的摩擦系數，可查參考資料1：表，取=； 接合面的數目； 可靠性系數，取； 螺栓的個數。 求出750N后即可按下式

21、進行強度計算： （） 式中，緊螺栓連接的地許用應力，可查參考資料1:表，MPa。 = 螺栓選擇合金鋼M6的螺栓， 可查參考資料1：表，可知緊螺栓連接的安全系數S可取5 。 可查參考資料1：表，可取屈服強度=360MPa。= 所以，螺栓能夠承載橫向的載荷，而不會變形，保證了加工的安全精度。 緊固螺釘的設計和強度校核如圖和圖是采用螺釘連接的。選用M4共4個螺釘固定連接。圖墊板圖墊板零件圖我設計出來的底板是與固定鉗身采用普通螺釘連接，就靠接合面上的摩擦力來承受外載荷，接合面處于受剪切作用，螺釘與被連接件孔壁相互擠壓，所以應按擠壓及剪切強度條件進行計算。螺釘的剪切強度條件為： 式中，m螺釘受剪切面的數

22、目； 螺釘材料的許用切應力，可查參考資料11：表 。螺釘與孔壁間的擠壓強度條件為： （）式中，橫向載荷，N； 螺釘桿直徑，mm； 螺釘與孔壁接觸面的最小長度，mm； 螺釘與孔壁中較弱材料的許用擠壓應力，可查參考資料11：表 。取橫向力F=1KN，則由F引起的剪切力,m=1 所以螺釘滿足強度設計要求。 固定鉗身的結構設計如圖所示，是固定鉗身的三維實體圖。圖是固定鉗身的零件圖。固定鉗身在整個夾具中起著很重要的作用，它是直接承載工件的部件，是整套夾具的支撐件，起著導向定位的作用。固定鉗身的上平面兩邊設計有5mm高的凸臺，由于定位平面加工要求較高，這樣設計減小了加工的難度，而且該平面也要與活動鉗身相配

23、合，設計兩個凸臺更利于兩者之間的配合。固定鉗身的鉗口設計了一個上大下小、錐度為1:4的燕尾槽。這樣的設計是為了和V形鉗口板更好的配合。采用燕尾槽連接處可以不用螺栓來連接，大大節省了鋼鐵。1:4的錐度有一定的楔緊力使V形鉗口定位在固定鉗身上，但它沒有自鎖性，拆裝也比較容易。固定鉗身裝配畢業設計總結至此這次畢業設計論文工作已經圓滿結束。認識到畢業設計是一個從新學習的過程和檢驗學習知識的過程，也體會到了將學習的東西用于實際的設計中去的樂趣。畢業設計中，從論文題目的擬定、到每一零部件的設計，都需要搜集大量資料。想好設計思路，然后按照這個設計思路進行設計。在設計過程中體會到要盡力把每一個章節都做好，注重

24、每一個細節，嚴格遵守畢業設計的規范要求，盡可能挖掘自己能力，努力做到最好。設計是一個創新的過程，通過設計掌握更多的知識，并且能夠了解更多新知識和信息，要說也是一個學習的過程，從第一章對銑床的介紹到通用銑床夾具的了解，到最后一章的零件強度的校核，花費了很多時間、精力,翻閱了好多資料。總之，做好畢業設計并不是一件容易的事。 本設計是基于常用的機用平口鉗設計的。平口鉗由于裝夾方便、夾持可靠在我校的加工中心培訓和普通銑床的實訓中被廣泛采用。但我們在使用中也發現它也有一些不足之處，主要有通用性低，定位精度低，傳動效率較低。針對上述普通平口鉗的缺點設計一種新型的銑床通用夾具，以滿足實際生產的需要，設計了一種多功能機用虎鉗，設計了一種可以和平板鉗口相更換帶燕尾槽的V形鉗口，新型的銑床夾具可以夾持圓柱體、半圓柱體、長方體等，而且可以實現快速更換。此外還在固定鉗身上設計了一種定位塊，批量生產同一種零件時無需重復對刀，將原有的螺桿改為雙頭螺桿，使得夾緊工件的時間提高一倍。這一系列設計使新型銑床夾具的通用性得到提高。同時，隨著社會的快速發展，給