【正文】 制造業(yè)的一個共識。作為制造業(yè)的重要基礎(chǔ)性工藝設(shè)備，夾具技術(shù)被認(rèn)為是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。采用臺式虎鉗成型工藝生產(chǎn)零部件，具有高效、節(jié)能、成本低、保證質(zhì)量等一系列優(yōu)點，能適應(yīng)產(chǎn)品競爭和不斷的更新?lián)Q代。因此，成形是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的主要手段和工藝發(fā)展方向。臺式虎鉗在生產(chǎn)加工時的用途臺式虎鉗在機(jī)械加工中的作用：（1）保證加工精度采用臺式虎鉗安裝，可以準(zhǔn)確地確定工件與機(jī)床、刀具之間的相互位置，工件的位置精度由臺式虎鉗保證，不受工人技術(shù)水平的影響，其加工精度高而且穩(wěn)定。（2）提高生產(chǎn)率、降低成本用臺式虎鉗裝夾工件，無需找正便能使工件迅速地定位和夾緊，顯著地減少了輔助工時；用臺式虎鉗裝夾工件提高了工件的剛性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夾具裝夾工件，并采用高效夾緊機(jī)構(gòu)，這些因素均有利于提高勞動生產(chǎn)率。另外，采用臺式虎鉗后，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，廢品率下降，明顯地降低了生產(chǎn)成本。（3）擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍使用專用夾具可以改變原機(jī)床的用途和擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實現(xiàn)一機(jī)多能。例如，在車床或搖臂鉆床上安裝鏜模夾具后，就可以對箱體孔系進(jìn)行鏜削加工；通過專用夾具還可將車床改為拉床使用，以充分發(fā)揮通用機(jī)床的作用。（4）改善工人的勞動條件 用臺式虎鉗裝夾工件具有方便、省力、安全的優(yōu)點。當(dāng)采用氣壓、液壓等夾緊裝置裝置時，可減輕工人的勞動強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。（5）保證工藝紀(jì)律（6）在生產(chǎn)過程中使用夾具，可確保生產(chǎn)周期、生產(chǎn)調(diào)度等工藝秩序。例如，臺式虎鉗設(shè)計往往也是工程技術(shù)人員解決高難度零件加工的主要工藝手段之一。 本課題應(yīng)達(dá)到的要求本課題應(yīng)該達(dá)到以下幾個要求：(1)分析原始材料，查閱相關(guān)資料，收集整理有關(guān)臺式虎鉗設(shè)計、成型工藝等資料。(2)對虎鉗進(jìn)行系統(tǒng)分析和功能分析，并在此基礎(chǔ)上確定臺式虎鉗的設(shè)計方案。(3)完成臺式虎鉗的零件設(shè)計以及整體設(shè)計，對各個臺式虎鉗的所有零件進(jìn)行三維建模與虛擬裝配。(4)對臺式虎鉗的裝配體進(jìn)行分析。(5)對臺式虎鉗的裝配體進(jìn)行運動仿真分析，得出結(jié)論，分析其運動過程。 2 總體方案的設(shè)計 本設(shè)計中，充分考慮到臺虎鉗的功能需求和與系統(tǒng)的配合需求，在具體實現(xiàn)的過程中，以系統(tǒng)的可靠性與易用為準(zhǔn)則，盡量把鉗工用臺虎鉗設(shè)計成為一個功能齊全、可靠性高且易于使用的產(chǎn)品。 臺虎鉗 本課題研究任務(wù) 內(nèi)容（1）普通臺虎鉗的方案設(shè)計；（2）普通臺虎鉗的總裝圖的繪制（含技術(shù)要求、明細(xì)表）；（3）普通臺虎鉗的主要零件圖繪制；（4）設(shè)計說明書編寫。 規(guī)格和主要參數(shù)本工程設(shè)計名稱：臺虎鉗本普通臺虎鉗的規(guī)格: 鉗口最大張開度80mm本普通臺虎鉗技術(shù)參數(shù):表21 臺虎鉗技術(shù)參數(shù)鉗口寬度鉗口高度鉗口最大張開度100mm30mm80mm兩鉗口的平行度、兩鉗口對導(dǎo)軌面的垂直度：≤ 要求（1）獨立完成的詳細(xì)設(shè)計；（2）圖紙繪制和標(biāo)注應(yīng)符合國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；（3）設(shè)計或論文應(yīng)在教學(xué)計劃所規(guī)定的時間內(nèi)完成；（4）論文書面材料的形成應(yīng)符合學(xué)院相關(guān)規(guī)定。 臺虎鉗結(jié)構(gòu)它的結(jié)構(gòu)是由鉗體、底座、導(dǎo)螺母、絲杠、鉗口體等組成?；顒鱼Q身通過導(dǎo)軌與 臺虎鉗固定鉗身的導(dǎo)軌作滑動配合。絲杠裝在活動鉗身上，可以旋轉(zhuǎn)，但不能軸向移動，并與安裝在固定鉗身內(nèi)的絲杠螺母配合。當(dāng)搖動手柄使絲杠旋轉(zhuǎn)，就可以帶動活動鉗身相對于固定鉗身作軸向移動，起夾緊或放松的作用。彈簧借助擋圈和開口銷固定在絲杠上，其作用是當(dāng)放松絲杠時，可使活動鉗身及時地退出。在固定鉗身和活動鉗身上，各裝有鋼制鉗口，并用螺釘固定。鉗口的工作面上制有交叉的網(wǎng)紋，使工件夾緊后不易產(chǎn)生滑動。鉗口經(jīng)過熱處理淬硬，具有較好的耐磨性。固定鉗身裝在轉(zhuǎn)座上，并能繞轉(zhuǎn)座軸心線轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)到要求的方向時，扳動夾緊手柄使夾緊螺釘旋緊，便可在夾緊盤的作用下把固定鉗身固緊。轉(zhuǎn)座上有三個螺栓臺虎鉗的規(guī)格以鉗口的寬度表示，有100mm、125mm、150mm等。臺虎鉗是用來夾持工件的通用夾具，常用的有固定式和回轉(zhuǎn)式兩種?；剞D(zhuǎn)式臺虎鉗其結(jié)構(gòu)和工作原理如圖所示：臺虎鉗中有兩種作用的螺紋孔，用以與鉗臺固定[2]。臺虎鉗的規(guī)格以鉗口的寬度表示，有100mm、125mm、150mm等。臺虎鉗是用來夾持工件的通用夾具，常用的有固定式和回轉(zhuǎn)式兩種。：臺虎鉗中有兩種作用的螺紋：①螺釘將鉗口固定在鉗身上、夾緊螺釘旋緊將固定鉗身緊固——連接作用；②旋轉(zhuǎn)絲杠，帶動活動鉗身相對固定鉗身移動，將絲杠的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榛顒鱼Q身的直線運動，把絲杠的運動傳到活動鉗身上——傳動作用，起傳動作用的螺紋是傳動螺紋。圓柱外表面的螺紋是外螺紋，圓孔內(nèi)表面的螺紋是內(nèi)螺紋，內(nèi)外螺紋往往成對出現(xiàn)。 臺虎鉗結(jié)構(gòu)和工作原理圖 工作原理臺虎鉗的固定鉗身用螺栓固定于工作臺邊緣上，固定鉗身裝在固定鉗身上，并能繞固定鉗身軸心線繞一定角度轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)到要求的方向時，扳動夾緊手柄使夾緊螺栓旋緊，使固定鉗身固緊?；顒鱼Q身通過導(dǎo)軌與固定鉗身的導(dǎo)軌配合。處于活動鉗身上的絲桿可以旋轉(zhuǎn)，但不能軸向移動，并與安裝在固定鉗身內(nèi)的絲杠螺母配合。當(dāng)搖動手柄時，絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動活動鉗身相對于固定鉗身作軸向移動，在鉗口的作用下夾緊或放松物件[3]。其次，在絲桿與活動鉗身配合處有彈簧，其借助擋圈和開口銷固定在絲杠上，當(dāng)放松絲杠時，可使活動鉗身及時地退出。另外，在固定鉗身和活動鉗身上，各有用螺釘固定的鋼制且制有交叉網(wǎng)紋的鉗口，起夾緊、防滑的作用。 分項分析 形態(tài)分析臺虎鉗采用工業(yè)的幾何外形，包含曲線、棱角、圓弧等形態(tài)符號，體現(xiàn)出很強(qiáng)的機(jī)械時代信息。圓形開槽固定鉗身隱含著可旋動的滑槽語義；棱角分明的鉗體結(jié)合有弧度的曲線，傳達(dá)工具硬朗、穩(wěn)固的機(jī)械工具品質(zhì)。出于使用環(huán)境的限定，其不加修飾的外形給我們一種機(jī)械的美感，傳達(dá)出工業(yè)產(chǎn)品的力量感，似乎能嗅出其原材料的金屬味。固定鉗身與活動鉗身張合作用、鉗口交叉網(wǎng)紋等借鑒仿生動物嘴巴、牙齒形態(tài)，抽象提煉工業(yè)基本形態(tài)?？傮w體現(xiàn)簡潔、幾何、機(jī)械、有力度的工業(yè)特征。 色彩分析產(chǎn)品采用單一的深藍(lán)色涂飾符合設(shè)計車間產(chǎn)品的要求，具有理性、現(xiàn)代、工業(yè)的語義。其次，藍(lán)色為冷色調(diào)，有鎮(zhèn)靜的效果，從心理層面可以平定人的情緒，藍(lán)色也是后退色，使人感覺時間過得很快。在機(jī)器高速運轉(zhuǎn)，工件切削等重體力、高噪音的生產(chǎn)環(huán)境里，穩(wěn)定工人的情緒，營造色彩舒適的環(huán)境很重要，因而冷靜、平穩(wěn)的藍(lán)色在此處使用得很恰當(dāng)。除外，無鍍色的鉗口、螺栓等零件也起到一定的色彩分割作用，不至于產(chǎn)品整體看起來呆板，并且起到了劃分功能的語義效果。 人機(jī)關(guān)系分析臺虎鉗是車間里用于夾緊固定工件，幫助鉗工對工件進(jìn)行再加工，如鋸斷、打磨等操作，解決了鉗工夾緊工件的困難?；剞D(zhuǎn)式臺虎鉗最大的人機(jī)工學(xué)優(yōu)點在于它能多角度回轉(zhuǎn)固定鉗身，當(dāng)工件夾緊后，需要從另一個角度打磨時，取下工件再安裝上會錯位。而加上回轉(zhuǎn)功能后，鉗工只需要扳轉(zhuǎn)夾緊螺栓手柄，調(diào)整固定鉗身到最適加工位置，仍可在原地進(jìn)行加工工件，減少身體扭動活動。寬大的鉗口和有曲線坡度的鉗身提供了也很大的加工空間，適合鉗工寬松地使用各種工具，如鋸、磨刀、銼刀。此外，鉗身的寬度、高度都符合人機(jī)尺寸；絲桿手柄、夾緊螺栓的手柄考慮到了省力問題，加大了手柄條的長度，一方面應(yīng)用了杠桿省力的原理，降低工人操作強(qiáng)度；另一方面，設(shè)計的手柄是活動的，可供兩側(cè)使用，即可推又可拉，同時也滿足雙手操作使用。前身尖銳的棱角處理倒角，打磨圓滑，防止對操作者刮傷。工藝方法分析臺虎鉗零部件繁多，主要涉及到鑄鐵、鋼材料的成型加工工藝。鉗身、固定鉗身等主要大體部件都采用HT200灰口鑄鐵，其具有優(yōu)良的鑄造性、減震性、耐磨性等特點，材料價格低廉，生產(chǎn)加工簡單。運用砂型鑄造工藝，再經(jīng)打磨，處理粗糙度等方法成型。絲桿則是45鋼經(jīng)拔制成棒狀、再在機(jī)床，如車床、銑床上，由高速旋轉(zhuǎn)刀頭從工件上銑削出螺紋的螺紋加工方法。螺栓、螺釘則是采用Q235材料，應(yīng)用相似的成型工藝加工而成。彈簧經(jīng)彈簧鋼拔制、冷成型工藝。鉗口由45鋼經(jīng)過鍛造，提高硬度與韌性，再經(jīng)熱處理淬硬，具有較好的耐磨性。與前身配合的螺紋孔則是由鏜床鏜出來的。表面處理采用烤漆，鍍層工藝，起防水、防蝕、防銹作用[4]。工藝水平分析整體工藝為一般加工成型工藝，涉及的都是鑄造 、鍛造、車削等基本的金屬加工工藝。特殊處理部分主要在鉗口和絲桿部分，鉗口因為采用的工序較為復(fù)雜，有鍛造、磨削鉗口和底平面、淬硬，應(yīng)用工藝水平較高。絲桿的加工方法多樣化，有車削、銑削等工序，高精度要求，目前加工絲桿的方法更多，但基于當(dāng)時工藝，已屬于較好工藝水準(zhǔn)。除此之外，整體鉗身部分有較大倒角，也經(jīng)過加工打磨，處理得很得當(dāng)。3 各組成部分的設(shè)計臺式虎鉗的結(jié)構(gòu)臺式虎鉗主要由以下幾個部分組成1 固定鉗座2 活動鉗身3 鉗口板4 固定鉗口板用螺釘5 螺母6 銷7 螺桿8 墊片 固定鉗座的設(shè)計鉗座屬于機(jī)架、箱體類零件。該類零件特點是形狀不規(guī)則，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。固定鉗身的總體組合方式為綜合式，由圓柱臺和若干凸臺組成。其作用主要是固定連接，與桌面和臺面連接緊固的；還有一部分是和其他零件配合連接；固定其他零件，為其他零件提供安裝區(qū)域。根據(jù)固定鉗座的零件圖畫出圖，選取材料為HT150。 固定鉗座的零件圖 活動鉗身的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)活動鉗身的零件圖畫出三維實體圖，選取材料為HT150。 活動鉗身的零件圖 鉗口板的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)鉗口板的零件圖畫出三維實體圖，選取材料為45 。 鉗口板零件圖 固定鉗口板用螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)設(shè)計需求和臺虎鉗的使用性能要求，本設(shè)計中選取標(biāo)準(zhǔn)件螺釘——GB/T 68，選取材料為Q235。查取設(shè)計手冊可得相關(guān)尺寸。圖13 固定鉗口板用螺釘 螺釘三維實體圖 螺母的選擇設(shè)計根據(jù)設(shè)計需求和臺虎鉗的使用性能要求，本設(shè)計中選取標(biāo)準(zhǔn)件螺母——GB/T 6174—2000—M10[10]，選取材料為35。查取設(shè)計手冊可得相關(guān)尺寸， 螺母M10 銷的選擇設(shè)計 跟據(jù)設(shè)計需求和臺虎鉗的使用性能要求，本設(shè)計中選取標(biāo)準(zhǔn)件y圓錐銷——GB/T 91—3x14，選取材料為Q235。查取設(shè)計手冊可得相關(guān)尺寸。 銷 螺桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)螺桿的零件圖畫出圖，選取材料為45。 螺桿（絲杠）的零件圖 螺桿的強(qiáng)度校核計算 進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。本設(shè)計中，螺桿主要是扭矩，則應(yīng)該按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計算。這種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強(qiáng)度，