台虎钳设计与加工

1台虎钳的设计和加工目录摘要前言第1章零件分析与介绍第2章零件的造型.第1节底座的造型第2节丝杠的造型第3节钳口的造型第4节圆螺丝钉的造型第5节动掌的设计第6节滑块第3章台虎钳各部件的装配第4章典型部件(底座)的工艺路线.第1节毛坯的选择.第2节定位基准的选择第3节加工顺序的确定.第4节刀具、机床、夹具、切削用量的选择第5节加工NC文件程序生成参考文献个人总结2摘要本设计主要研究的是台虎钳底的主要部件设计，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、MASTERCAM)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。关键词：台虎钳设计加工加工工艺编程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、MASTERCAM)对典型的零件（底座）进行程序的生成。通过对台虎钳底座各部件的三维造型，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(底座)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（底座）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1章零件的分析与介绍31.1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：①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；②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、动掌、圆螺丝钉、钳口、滑块、丝杠以及一些标准件（螺母、垫圈）。10动掌19虎钳底座18圆追螺丝钉47螺母26垫圈115圆螺丝钉14钳口23滑块12垫圈211丝杠1序号名称数量第2章零件的造型.42.1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够清晰的反应了底座的特点，具体见图2.1.1图2.1.1具体的设计造型如下：5第一步创建长194*110mm的长方形如图2.1.1.1.图2.1.1.1第二步拉伸长方形，设置高度为40mm如图2.1.1.2图2.1.1.2第三步创建槽，具体做法是草图下，在2.1.1.2实体上创建槽的草图，尺寸具体见下图.并自建模里拉伸曲线并求差，如图2.1.1.36图2.1.1.3第四步创建右侧突出部分，继续在草图里，在图2.1.1.3上表面创建长110*30mm的长方形，在建模里拉伸，高36mm，最后求和，如图2.1.1.4图2.1.1.47第五步在草图里，选择上图110*30*36mm长方体为草图平面，创建110*8mm的长方形，并返回建模，拉伸小长方形，高26mm，并求差，如图2.1.1.5第六步创建两凸台，在草图里，选择底面为草图平面，绘出凸台的草图曲线，在建模里拉伸，高22mm，然后选择实例特征，并镜像体，然后求和，之后是挖R15mm、深1.5mm的槽，并钻R6.5mm通孔，最后利用面倒圆和边倒圆对凸台倒圆角，圆角大小为R10mm，其他未注倒角0.5mm。如图2.1.1.68图2.1.1.6第七步在建模里，选择圆台的操作，如下图2.1.1.7，左侧孔直径是25mm，右侧为32mm，造型如图2.1.1.8；选择孔的操作，如图2.1.1.9，左侧孔直径为17mm，右侧孔直径25mm，9最后建立螺纹孔，最终造型如图2.1.1.0图2.1.1.7图2.1.1.9图2.1.1.810图2.1.1.02.1.2底座的二维造型2.1.2.1底座二维图112.2丝杠的造型2.2.1丝杠的三维造型第一步，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，具体见图2.2.1.02.2.2丝杠的二维造型122.3钳口的造型2.3.1钳口的三维造型第一步，在草图里，建立长110mm,宽27的长方形如图2.3.1.1图2.3.1.1第二步，在建模里拉伸实体，高8mm，如图2.3.1.2图2.3.1.2第三步，建立螺丝钉孔如图2.3.1.3图2.3.1.32.3.2钳口的二维造型132.4圆螺丝钉的造型2.4.1圆螺丝钉的三维造型第一步，在草图里创建直径34mm的圆，回到建模里，点击拉伸命令，起始位0，结束为12，如图2.4.1.1图2.4.1.114然后生成实体如图2.4.1.2第二步，选择图2.4.1.2实体上表面为草图面，如图2.4.1.3图2.4.1.3第三步，在建模里创建直径9.5mm的圆，如图2.4.1.415图2.4.1.4第四步，建模里点击拉伸命令，如图2.4.1.5图2.4.1.5拉伸后实体如图2.4.1.616图2.4.1.6然后建立螺纹，实体图如图2.4.1.7图2.4.1.7最后建立两底孔，具体是，先建立草图，再在建模里点击孔的命令，如图2.4.1.817图2.4.1.82.4.2圆螺丝钉的二维造型182.5动掌的造型2.5.1动掌的三维造型第一步，在草图里创建图2.5.1.1的草图曲线，建模里，拉伸，高18mm,如图2.5.1.2图2.5.1.119图2.5.1.2第二步，在草图里创建如图2.5.1.3草图曲线图2.5.1.3第三步，在建模里拉伸草图曲线，高8mm，然后求差，如图2.5.1.4图2.5.1.420第四步，在草图里创建如图2.5.1.5草图曲线图2.5.1.5第五步，在建模里拉伸草图曲线，高18mm,如图图2.5.1.6图2.5.1.6第六步，倒圆角，底部开槽，创建螺纹孔，如图2.5.1.721图2.5.1.7222.5.2动掌的二维造型2.6滑块的造型2.6.1滑块的三维造型第一步，在草图里创建如图2.6.1.123图2.6.1.1第二步，在建模里拉伸，图2.6.1.2图2.6.1.2第三步，在草图里创建40*50mm的正方形，如图图2.6.1.3第四步，在建模里拉伸，高22mm，如图2.6.1.424图2.6.1.4第五步，创建圆柱，以及螺纹孔，如图2.6.1.5图2.6.1.525第五步，创建侧面螺纹孔，如图2.6.1.62.6.2滑块的二维造型26第3章台虎钳装配图第4章典型部件(底座)的工艺分析4.1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。4.2定位基准的选择4.2.1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。274.2.1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。4.3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。4.4刀具、机床、夹具、切削量的选择4.4.1机床的选择根据底座特点选择PL700立式加工中心，具体参数如下表：1工作台面积400×1000mm2X坐标（纵向）行程700（可选800）mm3Y坐标（横向）行程410mm4Z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/min12X、Y轴快速移动32m/min13Z轴快速移动20m/min14工作台最大承重600Kg284.4.2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。具体刀具见表4.3.2.1序号加工方法刀具名称类型规格刀具号1平面铣削端铣刀机夹可转位Ø75Z7T012内腔铣削（精）立铣刀整体硬质合金25*9T023内腔铣削（粗）立铣刀机夹可转位20*40T03序号加工方法刀具名称类型规格刀具号4钻孔钻头机夹可转位Ø10T045镗孔镗刀机夹可转位Ø8T05表4.3.2.14.4.3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。4.4.4切削量的选择29序号加工内容及精度要求加工工序与切削用量的选择加工工序工序余量背吃刀量进给量切削速度1铣平面，Ra1.6um精加工0.40.2半精加工10.6粗加工222铣四个侧面Ra1.6um精加工20.3粗加工823钻孔精加工10.3粗加工424铣槽和腔Ra1.6um精铣0.80.1半精铣10.4半精铣前425镗孔精镗0.40.2半精镗1.00.6半精镗前1.524.5加工NC文件程序生成