1、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、加工精度、产品质量。普通台虎钳的主要功能是夹紧工件，以使加工方便、快捷。本论文利用普通台虎钳的特性，对其使用功能进行了拓展，如充当划线平台、绕制弹簧、校正小钢材等，使台虎钳的功能更加全面化。根据使用条件的不同，加工环境的不同，人们还会对台虎钳进行进一步的改进创新和功能的拓展，会有越来越多不同的结构使台虎钳的使用功能多样化、全面化。台虎钳是机械加工和钳工装配或维修所必备的辅助工具。主要由活动钳口、固定钳口、丝杆和底座 4部分组成。丝杆起松紧作用。转式台虎钳的钳体可在水平方向作360旋转，并能在钳工操作所需位置固定。有些转式台虎钳还可在垂直
2、或水平方向作任意旋转。一般情况下，台虎钳都带有便于锤打用的砧板。其规格用钳口宽度来表示，常用规格有100mm，125mm，150mm等。使用注意事项：（1）夹紧工件时要松紧适当，不得借助其他工具加力。（2）强力作业时，应尽量使力朝向固定钳身。（3）不许在滑动钳身和光滑平面上敲击作业。（4）对丝杠、螺母等活动表面应经常清洗、润滑，以防生锈。图1 各式各样的台虎钳下面介绍另外一种台虎钳：图2平面油压虎钳油压虎钳平面油压虎钳采用油压结构，能轻易的锁紧工件。虎钳滑动面及底面，经过精密研磨，平行度精准，虎钳本体使用球墨铸铁FCD60制造，抗张力强，耐磨性高，不易变形。虎钳滑动面热处理HRC45以上，保持
3、长久耐磨及精度。最适合于普通铣床，CNC数控铣床，机械加工,模具制造业使用。液压台虎钳是对现有螺纹传动台虎钳的改进，主要用于成批生产。它能实现快速夹紧与快速松开，且能保证夹紧力大小。这样就可以避免过去要夹紧一个较薄的零件时，因夹紧力没有办法确定调式的时间，同时因能实现快速夹紧与快速松开，从而大大的提高生产效率。钳工用液压台虎钳，是现在市场所没有的。一、根据现在生产核技术越来越高，生产精度越高，同时也是生产越来越精巧，夹紧力也要求越来越准确，不能过大过小。但传统的台虎钳所产生的夹紧力是根据师傅的经理来保证的，因此极有可能会产生以上的不足而使废品率提高，根据生产的需要，特此设计一套适合加工的钳工用
4、液压台虎钳。二、传统的台虎钳工作效率比较低，传统台虎钳是螺纹传动，无法实现快速夹紧与松开，使得生产效率比较低。现有的液压台虎钳基本上用在车床上，能实现快速夹紧与松开，但是要配有一个机动的动力源，如果用在钳工上就成本太高，所以不适用。新设计的钳工用液压台虎钳，不但可以实现快速夹紧与松开的同时，液压系统的动力源为手动，这样相对于机床用的台虎钳来说成本比较低，只比传统台虎钳的成本高不了多少。第2章 本课题研究任务1、原始数据：传统的虎钳工作效率比较低，为此需要设计一种能快速夹紧与松开的液压虎钳。设计原始数据如下：（1）台虎钳夹紧力：4000N（2）工件夹持范围：100 mm（3）缸体行程大于25mm
5、。2、毕业设计（论文）的工作内容：（1）台虎钳总体方案设计、并进行相关计算，绘制装配图、零件图及液压系统图；（2）根据液压虎钳主要零件图进行零件图分析，然后进行工艺分析，绘制毛坯图；（3）拟定工艺路线、并编制机械加工工艺过程卡，确定全部工序内容并填写机械加工工序卡，数控加工需手工或自动编制数控加工程序；第3章 总体方案的设计本设计中，充分考虑到台虎钳的功能需求和与液压系统的配合需求，在具体实现的过程中，以系统的可靠性与易用为准则，尽量把钳工用液压台虎钳设计成为一个功能齐全、可靠性高且易于使用的产品。根据台虎钳的结构形式，本方案尽量考虑在原先原有的基础上进行功能拓展，加入液压缸驱动的形式。 液压
6、台虎钳的3D主体模型 液压台虎钳的主体模型二维图本方案特点：液压缸直接驱动液压台虎钳一端开口，直接施加作用力。无需中间环节过渡，能量效率利用率都比较高。中间部位通过两根导杆滑动，摩擦阻力小，运行准确，方便使用和操作。缺点就是体积比较大一些，主要是油缸所占的体积，还有成本比老式的虎钳成本增加了不少，因为增加了液压系统。第4章 液压台虎钳各部分的设计4.1 台虎钳液压系统的工况分析设计要求滑台实现“快进工进快退停止”的工作循环。台虎钳压紧力F=4000N，快进、快退V1，V3均为5.5m/min。快进行程长度L1=60mm，工进行程长度L2=40mm，往复运动的加速减速时间不超过0.157s，动力
7、滑台采用圆导轨，其静摩擦Fs=0.2，动摩擦Fd=0.1，液压系统中的执行元件使用液压缸。4.1.1液压缸设计计算液压缸主要参数包括，公称压力，活塞杆径，行程，缸体内径等。4.1.2 负载分析（1）外负载外负载F=4000N（2）惯性负载液压虎钳工作部件总质量30KG，去t=0.157s。Fm=mvt=18N（3）阻力负载液压虎钳工作部件对动力滑台轨道的法向力为：Fn=mg=294N静摩擦阻力 Ffs=fsFn=0.2294=58.8N动摩擦阻力 Ffd=fdFn=0.1294=29.4N由此得出液压缸在各工作阶段的负载如表41所示：表41 液压在各大工作阶段的负载F工况 负载组成负载值F启动
8、F=Fnfs58.8加速F=Fnfd+mt47.4快进F=Fnfd29.4工进快退由此可得出液压缸负载图：4.1.3液压缸工作压力设定由于液压台虎钳系统属于小型的液压系统，设定工作负荷为4000N,初步选定工作压力为P2MPa。P1:液压缸工作压力s：屈服极限4.1.4确定系统工作压力表42 各类设备常用的工作压力系统工作压力由设备类型，载荷大小，结构要求和技术水平而定。系统工作压力高，省材料，结构紧凑，重量轻是液压系统的发展方向，并同时要妥善处理泄漏，噪声和可靠性问题，具体选择可参见表取系统长期工作压力为2.5Mpa（取油缸工作压力的1.25倍）则Pmax1.5PN 即Pmax2.5Mpa4
9、.1.5确定液压缸的尺寸（1）初选液压缸工作压力液压缸的推力F是由液压缸的工作压力p和活塞的有效工作面积A来确定的，即 F=A p 式中 F 缸（或活塞）的推力（N）； p 进油腔的工作压力（MPa）； A 活塞的有效工作面积（m2）；由上式可见，当缸的推力一定时，工作压力p取的越高，活塞的有效面积A就越小，缸的结构就紧凑，但液压元件的性能及密封要求要相应提高；工作压力p取的越低，活塞的有效面积A就越大，缸的结构尺寸就越大，要使工作机构得到同样的速度就要求有较大的流量，这样使有关的泵、阀等液压元件的规格相应增大，有可能导致液压系统的庞大。因此，液压缸的工作压力常采用类比法或通过试验确定。设计时
10、，液压缸的工作压力可根据负载大小和设备的类型，选择工作压力：表43 各类液压设备常用的工作压力设备类型机床农业机械或中型工程机械液压机、重型机械、起重运输机组合机床龙门刨床拉床工作压力p/（Mpa）3-52-88-1010-1620-32表44 液压缸推力与工作压力之间的关系液压缸力F/KN551010202030305050工作压力p/MPa0.811.522.53344557由于本液压系统设备属于小型系统，体积小，结构紧凑，采用低压液压系统时，液压缸的尺寸小、体积小，而且成本较低。综合考虑各种因素，再参考表43、表44本系统选用中低压系统，选取工作压力为P=2.5MPa。鉴于要求动力滑台快
11、进快退速度相等，液压缸可选用但活塞杆式，并在快进快退时做差动连接，在此情况下，通常液压缸无杆腔的工作面积A1是有杆工作面积A2的两倍，即速比，A1/A2=2。（2）计算出液压缸的内径D通过调查可知系统在取工作压力为2MPa。由最大负载按公式F=P A计算液压缸面积. A=其中: F 缸的最大外负载F=4000N P油缸工作压力P=2MPa A油缸无杆腔的有效面积； 液压缸内径 D= =50.47mm按GB/T 2438-1993，考虑安全因素结合具体情况，取标准值D=50mm （3）计算活塞杆直径d由于课题没设定工作具体要求。结合具体实际和国家相关标准，选择活塞杆直径d为d=0.707D=35
12、.35mm按国标可圆整为标准直径d=35mm D液压缸缸筒直径 d液压缸活塞杆直径由此可得出液压缸两腔的实际有效面积为A1=D/4=19.63mm A2=d/4=9.624.1.6液压缸缸盖设计液压缸的缸盖可以选用35、45锻钢或ZG35、ZG45铸钢或HT200、HT350铸铁等材料。当缸体本身优势活塞杆的导向套时，缸盖最好选用铸铁。同时，应在导向表面上熔堆黄铜、青铜或其他耐磨材料。也可以在缸盖中压入导向套。4.2 液压虎钳主要结构件的设计4.2.1 底座底座主要起支撑、固定和连接其他部件的作用，其尺寸影响台虎钳主要技术参数。材料选择HT200，耐磨耐用，加工性能良好。4.2.2 活动板活动
13、板在其中的作用主要是起连接作用，与底座一起夹紧工件。其参数决定了台 虎钳的技术参数。材料45号，便于加工，机械性能良好。4.2.3 导杆主要为活动板滑行起导向作用，左边右边各一根。第5章 液压系统原理图的设计5.1 制定系统方案本机动作机构运动机构均采用单活塞杆单作用液压缸直接驱动。从给定的设计参数可知，夹紧工作时所需的力最大，为4000N。为此设置液压缸来保证夹紧工作力。5.2拟定液压系统图液压执行元件以及各基本回路确定之后，把它们有机地组合在一起。去掉重复多余的元件，把控制液压马达的换向阀与泵的卸荷阀合并，使之一阀两用。考虑注射缸同合模缸之间有顺序动作的要求，两回路接合部串联单向顺序阀。再
14、加上其他一些辅助元件便构成了完整的液压系统图根据液压台虎钳的工作情况，拟定如下系统原理图。第6章 液压台虎钳的主要零件的加工工艺7.1.零件图的分析（选择底座作为加工零件） 7.1.1零件图的正确性及完整性分析在了解零件形状和结构之后，应检查零件视图是否正确、足够，表达是否直观、清楚，绘制是否符合国家标准，尺寸、公差以及技术要求的标准是否齐全、合理等。本次设计的工件为底座数控加工工艺规程制订，零件的图纸包括：一张零件图。其中零件图中的图形都是采用主视图的画法，这样就已经能够表达清楚零件的各部分尺寸。图纸当中有对底座数控加工工艺规程制订各部分表面粗糙度的要求大部分为3.2m。7.1.2零件结构及
15、结构工艺性分析该零件底座数控加工工艺规程制订是由一部分组成。零件结构工艺性好还是差对其工艺过程的影响非常大，不同结构的零件尽管都能满足使用性能要求，但它们的加工方法和制造成本却可能有很大的差别。良好的结构工艺性就是指在满足使用性能的前提下，能以较高的生产率和最低的成本而方便地加工出来。零件结构工艺性审查是一项复杂而细致的工作，要凭借丰富的实践经验和理论知识。审查时，发现问题应向设计部门提出修改意见加以改进。首先我们应当清楚工艺安排应做到正确、完整、统一和清晰，所用术语、符号、计量单位和编号都要符合相应标准。由于该零件有端面、外表面、倒角需要加工，且各表面之间有较高的尺寸精度和长度的要求，考虑到
16、数控机床具有在一次安装下加工出多个表面的特点，因此该零件加工适宜采用工序集中的方式，这样就使每道工序加工内容很多，工艺路线变短。选用工序集中的方式加工不仅能够保证加工精度、充分利用了现有设备，而且也减少了工件装夹次数，利于保证表面间的位置精度，缩短了生产加工时间，大大提高了劳动生产率。7.1.3零件精度及技术要求分析零件的技术要求包括下列几个方面：（1）加工表面的尺寸精度（2）主要加工表面的形状精度（3）主要加工表面之间的相互位置精度（4）加工表面的粗糙度以及表面质量方面的其他要求（5）热处理要求（6）其他要求（如动平衡、未注圆角或倒角、去毛刺、毛坯要求等）要注意分析这些要求在保证使用性能的前
17、提下是否经济合理，在现有生产条件下能否实现。特别要分析主要表面的技术要求，因主要表面的加工确定了零件工艺过程的大致轮廓。该零件底座在加工时要保证它的各项精度指标，如：各项尺寸精度、表面粗糙度等。（1）首先加工后要求达到一定的精度要求。（2）零件加工时保证不同的长度尺寸及表面粗糙度要求。（3）零件的外轮廓要光滑。7.2.数控设备选择7.2.1根据零件的结构及形状特点,选择机床的类型由于本人设计的是，单件小批量生产，适合单工位连续加工，由于该件为精度要求较高、表面粗糙度要求较高、表面形状复杂的回转体零件，而数控铣床刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，所以能加工尺寸精
18、度要求较高、表面粗糙度要求较高、表面形状复杂的回转体的零件，在普通机床上不容易加工，所以需要采用数控铣床加工。7.2.2根据零件的外形及尺寸特点,选择机床的规格（1）机床加工尺寸范围应与零件的外轮廓相适应。（2）机床的工作精度应与工序的精度要求相适应。（3）机床的生产效率应与零件的生产类型相适应。（4）机床的选择应考虑铣间现有设备条件,尽量采用现有设备。7.2.3根据零件的加工精度及表面质量要求，选择机床的精度等级选择机床的精度等级应根据典型零件关键部位加工精度要求来定，数控机床精度一般可分为为普通型和精密型两种。另外还有一些经济性数控机床配置开环伺服系统的则精度更低一些，每台机床的精度检验项
19、目很多，但反应数控机床关键精度的项目只有几项。一项是机床的基础部件和运动大件（如床身、立柱、工作台、主轴箱等）的直线度、平面度、垂直度等的要求，如工作台面的平面度，各坐标方向移动的直线度和相互垂直度，X、Y（立式）或X、Z（卧式）坐标方向移动时工作台面的平行度，X坐标方向移动时工作台面T型槽侧面的平行度等；另一项是对机床主轴的要求，如主轴的轴向窜动，主轴孔的径向跳动，主轴箱移动时主轴轴线的平行度，主轴轴线与工作台面的垂直度或平行度等。由于零件的加工精度要求较高，结合实际设备的选用，我加工的零件符合普通型数控加工机床，所以我选择XK7132来加工我所设计的零件。7.3.定位基准及装夹方式的确定7
20、.3.1选择定位基准（1）粗基准的选择原则选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，并注意尽快获得精基面。本底座的加工应遵循的原则有：（1）合理分配加工余量原则（2）保证零件相互位置要求原则（3）夹紧原则（4）不重复使用原则本次设计的底座粗基准的选择遵循的是合理分配加工余量原则，所选的基准为零件的外圆柱表面。2）精基准的选择原则选择精基准时，主要考虑保证加工精度。本底座数控加工工艺规程制订的加工应遵循的原则有：（1）基准重合原则 底座数控加工工艺规程制订为轴类零件即选用外表面基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合误差。（2） 自为基准原则 选择加工表面本身作为定位基准，本零件对
21、加工表面没有太高的尺寸精度要求，所以不必考虑此原则。（3）互为基准原则 当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。（4）所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。无论是精基准还是粗基准的选择，上述原则都不可能同时满足，有时还相互矛盾的，因此，选择根据实际情况分析，权衡利弊，保证其主要要求。本次设计的底座数控加工工艺规程制订精基准的选择遵循的是基准重合原则，底座数控加工工艺规程制订轴类零件即选用外表面基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合误差。由于毛坯已经确定采用钢棒，比较适用于尺寸较小、精度较高的毛坯
22、。钢料的毛坯精度较高,硬度较大，外圆柱表面的毛坯余量均匀。所以，可以直接采用钢料的外圆柱表面作为粗加工定位基准。以毛坯的外圆柱表面作为粗定位基准，加工出零件的精加工定为基准。这样可以确保重要表面的精加工余量，采用外圆柱表面作为粗加工定位基准，达到了简单、方便、快捷的目的。缩短了加工时间，提高了生产效率。7.3.2确定工件的装夹方式常用装夹方式 通过对零件图的分析,我设计的零件为了方便加工,选用铣床夹具和台虎钳装夹即可。7.4.选择对刀方式及对刀点对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置的关系点,是确定共建坐标系与机床坐标系的关系点。对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上，以便建立工件坐标系。本零件采用
23、手动对刀。7.4.1正确选择对刀方式对刀方式分为机内对刀和机外对刀,本次因为加工的使用的刀具比较少,所以采用机内对刀。 对刀方法1试切对刀采用G92指令建立工件坐标系对刀采用G54G59零点偏置指令建立工件坐标系对刀改变参考点位置，通过回参考点直接对刀多刀加工时的对刀利用刀具长度补偿功能对刀2机外对刀仪对刀3ATC对刀4自动对刀其操作步骤为:a.将所用刀具装到自动回转刀架上并使主轴中速转动；b.手动移动刀具沿+Z方向靠近工件，直至刀刃轻微接触到工件表面，即产生切屑；c.保持X坐标不变，将刀具沿+Z向退离工件，测量工件直径，记下数值并输入到刀偏表的相应刀号的Z坐标处；d.手动移动刀具沿-Z方向靠
24、近工件轻微接触工件端面，然后沿-X方向铣削工件，即产生切屑；e.保持Z坐标不变，将刀具沿+X方向退离工件，在刀偏表中相应刀号的X坐标处输入0；f.依次将所用刀具进行对刀；g.对完所有刀具后在外圆刀刀号的X磨损处输入0.47.4.2选择合理的对刀点及换刀点正确选择对刀点：对刀点可以设在被加工零件上,也可以设在与零件定位基准有固尺寸联系的夹具的某一位置或机床上。其选择原则如下：对刀点的位置容易确定；能够方便换刀,以便与换刀点重合；采用G54-G95建立工件坐标系时,对刀点应与工件坐标系原点重合；批量加工时,为应用调整法获得尺寸,即一次对刀可加工一批工件,对刀点应选在夹具定位元件的起始基准上,并将编
25、程原点与定位基准重合,以便直接按定位基准对刀或将对刀点选在夹具中专设的对刀元件上,以方便对刀。由于选择了G54来建立工件坐标系对刀,所以刀位点就与工件坐标系原点重合。所以对刀点就选在工件上。这样对刀点的位置就容易确定,换刀就很容易,可以直接从对刀点进给到换刀点。缩短了刀具的空行程,缩短了加工时间。正确选择换刀点：数控程序中指定用于换刀的位置点。在数控铣床上加工工件时,需要经常换刀,在程序编制时,就要设置换刀点。换刀点的位置应避免与工件,夹具和机床干涉。普通数控铣床的换刀点由编程人员指定,通常将其与对刀点重合。由于是用G54建立的工件坐标系,对刀点在工件上,换刀点就无法与对刀点重合。为了使换刀点不与工件,夹具和机床干涉,缩短空行程的原则我把换刀点设立在X100 ，Z100的位置上。7.5.制定合理的加工方案7.5.1合理划分数控加工工序对于多台不同的数控机床、多道工序才能完成加工
