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1、毕业设计说明书（论文）毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 23 页 摘摘 要要 随着社会的快速发展，企业间的竞争力越来越大，各个企业都在通过先进 的技术提高自己的竞争力，对于机械行业而言拥有新的机床技术和新型的夹具 就显的尤为重要。而我设计的这种多功能机用虎钳正符合这一点。从多功能机 用虎钳的优点我们看出：新型铣床夹具既适合于频繁更换毛坯尺寸的场合，也 适合于毛坯形状不同的场合和批量生产的场合，其通用性较高，在确保使用的 前提下，大大的提高了加工效率，增大了生产率。因此在机械制造业竞争日益 激烈的时代下，必将有着广阔的应用前景。 本论文基于铣床常用的夹具平口钳设计了一种多功能机用虎钳。该多
2、功能 机用虎钳设计了 V 形钳口板，扩大了虎钳的夹持范围。V 形钳口板上设计了锥 度比例为 1:4 的燕尾槽，可实现快速更换钳口的功能。还设计了定位块安装在 固定钳身上，在批量生产同一种零件时，无需重复对刀，即可利用定位块找正 工件，大大提高了装夹零件的效率。此外将传动螺杆设计为双线螺杆，在有效 夹持范围内装夹工件的速度提高一倍。还对关键零件进行了结构设计和强度校 核，以保证多功能机用虎钳工作的可靠性。 关键词关键词：夹具 V 形钳口 燕尾槽 定位块 毕业设计说明书（论文）毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 23 页 目录目录 摘 要1 目录2 1.1 课题背景、意义及目的 .3 1.2
3、国内外发展状况 .3 1.3 机床夹具发展趋势 .4 1.4 本文主要内容 .4 第 2 章 多功能机用虎钳的工艺分析与设计5 2.1 多功能机用虎钳的设计方案5 2.2 多功能机用虎钳的工作原理6 2.2.1 夹具结构及工作原理6 2.2.2 V 形钳口板的结构及原理 7 2.2.3 定位块结构及原理.10 第 3 章 多功能机用虎钳关键零件的设计和强度校核12 3.1 多功能机用虎钳关键零件的材料选择.12 3.3 螺栓的设计和强度校核.16 3.4 紧固螺钉的设计和强度校核.17 3.5 固定钳身的结构设计.19 毕业设计总结.20 致谢.21 参考文献.22 毕业设计说明书（论文）毕业
4、设计说明书（论文） 第 3 页 共 23 页 第第 1 1 章章 绪论绪论 1.11.1 课题背景、意义课题背景、意义及目的及目的 现代加工时综合应用计算机、自动检索、自动检测以及精密机械等高 技术的产物，是典型的机电一体化产品，但是夹具的作用也显得越来越 重要。迄今为止，夹具是机电产品制造中国必不可缺的四大工具（刀具、 夹具、量具、模具）之一。夹具在国内行业也正在逐渐形成一个依附于 机床业或独立的小行业。 在现代模具生产中，随着对工件的美观度及功能要求得越来越高，工 件内部结构设计得越来越复杂，模具的外形设计也日趋复杂，自由曲面 所占比例不断增加，相应的模具结构也设计得越来越复杂。这些都对模
5、 具加工技术提出了更高要求，不仅应保证高的制造精度和表面质量，而 且要追求加工表面的美观。 其中 铣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 铣床来加工的，比如铣模板的六面的加工，模板导柱孔的铣、镗，模具 型腔的加工，都是需要铣床来加工的。不过，现在模具的型腔大多数 都已经在数控铣床或者加工中心上来加工了。但不管是数控铣床还是加 工中心夹具都发挥着不可替代的作用。铣床主要由定位装置、夹紧装 置、夹具体、连接元件、对刀元件组成。铣削加工时，切削力较大，又 是断续切削，振动较大，因此铣床夹具的夹紧力要求较大，夹具刚度、 强度要求都比较高。而在铣床加工的过程中,夹具是保证加工质量、 提高
6、生产效率、降低生产成本、减轻劳动强度、降低对工人技术的要求、 实现生产过程自动化不可或缺的重要工艺装备之一。 1.21.2 国内外发展状况国内外发展状况 当今世界各国制造业广泛采用数控技术、以提高制造能力和水平，提 高对动态多变市场的适应能力和竞争能力，同时没有相应的夹具是不能 在短时间内生产处产品，夹具也可是不断的演变，由以往的夹具变成组 合夹具，这样既可以节省成本也节省设计专用夹具的时间。我国国 内的夹具始于20 世纪 60 年代 ，当时建立了面向 机械行业 的天津 组 合夹具 厂，和面向 航空工业 的保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产 组合夹具 元件的工厂。在当时曾达到全国年产组合夹具
7、 元件 800 万 件的水平。 20 世纪 80 年代以后，两厂又各自独立开发了适合NC 机 床、 加工中心 的孔系 组合夹具系统 ，不仅满足了我国国内的需求，还 出口到美国等国家。当前我国每年尚需进口不少NC 机床、 加工中心 ， 而由国外配套孔系夹具，价格非常昂贵，现大都由国内配套，节约了大 量外汇。 从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前 国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具 、可调整夹具主要接受本 地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易 中 的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额 尚缺乏统计资料， 毕业设计说明书（论文）毕业设计说明书（论文）
8、第 4 页 共 23 页 但欧美市场 上一套用于 加工中心 的央具，而组合夹具的大型基础件尤 其昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比 的 优势，随着我国加入WTO 和制造业 全球一体化 的趋势，特别是 电子 商务 的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进一步扩大出口良好前 景。 1.31.3 机床夹具发展趋势机床夹具发展趋势 目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85左右。现代生产 要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而， 一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工 厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方
9、面，在多品种生产的企业中， 每隔 34 年就要更新 5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造基础、 （FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 1、能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； 2）能装夹一组具有相似性特征的工件； 3）能适用于精密加工的高精度机床夹具； 4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； 5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳 动和生产率； 6）提高机床夹具的标准化程度。 1.41.4 本文主要内容本文主要内容 本文所设计
10、的多功能机用虎钳就是针对铣床上最常用的普通机用虎钳存在 的缺陷进行改进设计的。采用一种方法设计一个通用夹具来满足不同截面形状 毛坯的要求，并能较为精确的定位,且能减少夹紧工件时所需的时间，从而大大 提高生产效率。 毕业设计说明书（论文）毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 23 页 第第 2 2 章章 多功能机用虎钳的工艺分析与设计多功能机用虎钳的工艺分析与设计 2.12.1 多功能机用虎钳的设计方案多功能机用虎钳的设计方案 本设计基于常用的机用平口钳，设计了一种多功能机用虎钳，如图 3.1 和 3,2 所示。设计了一种的 V 形钳口板，设计一种了定位块，并将原有的单线螺 杆改为双线螺杆。该
11、 V 形钳口板安装在固定钳身上，改变了固定钳身钳口的形 状，V 形钳口板与固定钳身之间采用燕尾槽连接，大大节省了安装和拆卸的时 间。定位块安装在固定钳身的侧面，采用螺钉连接。固定钳身通过底部的孔与 底座上的定位圆柱配合，固定钳身底部平面连接底座的上平面，且固定钳身两 侧设有紧固螺栓与底座连接在一起。固定钳身通过两块挡板与固定钳身之间间 隙配合，通过螺杆和螺母的传动，活动钳身可以在固定钳身上来回移动。活动 钳身通过方形螺母与双线螺杆连接，通过旋转螺杆带动活动钳身前后运动。活 动钳身还通过螺钉连接安装普通钳口板。通过上述方案,本设计能够在保证足够 的夹紧力使工件夹紧可靠的情况下,大大缩短定位和夹紧
12、工件所需的时间,特别 适合于批量生产和毛坯形状不规则的场合使用，而且结构简单紧凑、造型美观、 制造成本低且零件磨损后便于更换。 2.22.2 多功能机用虎钳的工作原理多功能机用虎钳的工作原理 2.2.12.2.1 夹具结构及工作原理夹具结构及工作原理 夹具结构如图 3.1 和 3.2 所示: 毕业设计说明书（论文）毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 23 页 图 3.1 多功能机用虎钳三维实体图 图 3.2 多功能机用虎钳装配图 1、固定钳身 2、V 形钳口板 3、钳口板 4、活动钳身 5、方块螺母 6、螺杆挡板 7、双头螺杆 8、底座 9、挡板 10、定位块 11、调节螺栓 安装及工作原
13、理： 多功能机用虎钳的结构组成如图 3.2 所示。 多功能机用虎钳是通过底座 8 固定在机床上。固定钳身 1 通过螺钉安装在底座 8 上，松开调节螺栓 11 上的螺 母，固定钳身 1 相对于底座转动一定的角度，以满足不同加工的需要。固定钳 身 1 和 V 形钳口板 2 起垂直定位作用，固定钳身 1 上的导轨平面起水平定位作 用，V 形钳口板通过燕尾槽与固定钳身配合。燕尾槽(1)处竖直平面与固定钳身 是 1mm 的间隙配合，这样避免了同一方向上有两个配合面利于加工，且钳口 V 形口最底部到燕尾槽的竖直平面的厚度设计超过了 20mm，因此在夹持工件时强 度足够。定位块 10 通过螺钉固定在固定钳身
14、 1 上。钳口板 3 也通过螺钉装配在 活动钳身 5 上。双头螺杆 7 通过方块螺母 5 装配在活动钳身 4 上可转动，螺杆 挡板 6 使双头螺杆 7 固定在活动钳身 4 上。活动钳身 4 与固定钳身 1 之间为隙 配合，通过方块螺母 5 和双头螺杆 7 一起装配在固定钳身 1 上，活动钳身 4 可 沿着导轨平面前后滑动。挡板 9 通过螺钉与活动钳身固定以防止活动钳身 4 与 毕业设计说明书（论文）毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 23 页 固定钳身 1 脱离。转动双头螺杆 7 即可带动活动钳身 4 前进或后退，从而达到 夹紧和松开工件的目的。 2.2.22.2.2 V V 形钳口板的结
15、构及原理形钳口板的结构及原理 如图 3.3 是 V 形钳口板夹持工件的示意图6。普通的钳口板只能夹持长方 体类工件，如果遇到像图示的圆形截面工件就不便于夹紧了。而 V 形钳口板配 上普通钳口板就属于三点固定，就可以夹持牢靠。 图 3.3 V 形钳口板夹持工件示意图 V 形钳口板：如图 3.4 和 3.5 所示，是一种新型的能够夹持多种形状毛坯 且能够达到快速更换的钳口板。 图 3.4 V 形钳口板三维实体图 毕业设计说明书（论文）毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 23 页 图 3.5 V 形钳口板零件图 V 形口结构及定位原理：本设计钳口板采用 V 形，V 形口设置成九十度。通 用的钳口
16、板只能夹持长方体类毛坯，碰到圆形、半圆形毛坯就无法夹持。V 形 钳口板能够和普通的钳口板相配合，实现三点定位，夹持方便、可靠。 图 3.6 固定钳身三维实体图 燕尾槽结构及原理：如图 3.4 和 3.6 所示，在 V 形钳口板上设计了一种燕 尾槽结构，而在固定钳身上也设计了一个与之相配合的燕尾槽，从而实现快速 更换钳口的效果。燕尾槽通常用作两个物体间的相对运动,运动精度高,稳定。 平口钳在夹持工件时只受垂直于钳口方向的力，燕尾槽完全可以达到要求，不 会影响钳口的夹持效果。此外，还把燕尾槽设计了一个 1:4 的锥度，上面大下 面小。1:4 的锥度有一定的楔紧力但不像莫氏锥度那样有自锁性，还可以达到 定位的效果。这样既不影响钳口的快速更换，也防止了钳口的上下晃动。在燕 尾槽的根本设计了圆柱孔，是为了便于加工。固定钳身和 V 形钳口装配示意图 毕业设计说明书（论文）毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 23 页 如图 3.7 所示。 图 3.7 固定钳身和 V 形钳口装配示意图 此外我还基于平板钳口板设计了一种加燕尾槽的钳口板，便于在加工长方 体类零件时更换使
