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目 录
前 言 4
第一部分 加工方案 4
§1.1 课题介绍 3
§1。2 机用台虎钳工作原理 4
§1.3 对台虎钳各个零件的设计 6
第二部分 加工工艺与技术难点 10
§2。1 台虎钳结构特点和技术要求 10
§2.2 材料毛坯的选择与加工方案 15
第三部分 台虎钳钳口结构改进 19
§3.1 台虎钳的分析改进 18
第四部分 毕业设计总结 21
参考文献 22

前 言

机械是人类生产劳动的重要工具.
几十年来，在数控机床向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，相应的夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展.夹具是机械加工不可缺少的部件之一.常用的几种夹具主要有：可调夹具；组合夹具；数控机床夹具等。而虎钳是最常用最经济最普及的一种夹具，其结构简单装夹迅速，定位准确，加工时省时省力，提高了加工效率和加工精度。提高了产品质量。
机械加工中，台虎钳是较为常见的装夹工具，它分机用和手用两种，都是利用两钳口作定位基准，靠丝杠，螺母传送机械力的原理进行工作的。台虎钳结构简单装夹迅速,加工时省时省力，提高了加工效率和加工精度。提高了产品质量。但是台虎钳也有其不足之处.如不能较好的装夹外形较为复杂的工件。主要原因是台虎钳钳口是平直的，不适于装夹圆柱形工件,机加工时工件易位移，有时工件还会飞出机床台面。为此，特对台虎钳的钳口进行结构的改进设计。以满足更多使用功能的要求,使其更加的实用化。
关键词:夹具 孔系加工 自动加工

第一部分 加工方案
§1.1 课题介绍
本次课题主要设计的是普通型台虎钳.但是因为普通型台虎钳的钳口是平的，无法装夹球型，特别是圆柱型工件。机加工时工件容易位移，甚至飞出工作台面，为此，笔者对它的结构进行了改进.以满足了其使用要求，更实用化.根据学校在这次课题设计中所提供的材料、设备，我在选择设计课题时紧扣两点：
一、最大限度的应用所学知识
二、在保证时间的前提下课题能完美的完成。最终选择台虎钳为我这次毕业设计的课题.如下图所示：

图1 台虎钳效果图

§1.2 机用台虎钳的工作原理

台虎钳由固定钳座1，钳口板2，活动钳身4，螺杆8和方块螺母9等零件组成。当用扳手转动螺杆8时，由于螺杆8的左边用开口销卡住，使它只能在固定钳座1的两圆柱孔中转动，而不能沿轴向移动，这时螺杆8就带动方块螺母9，使活动钳身4沿固定钳座1的内腔作直线运动。方块螺母9与活动钳身4用螺钉3连接整体，这样使钳口闭合或开放，便于夹紧和卸下零件。（图2）。
固定钳座1在装配件中起支承钳口板2,活动钳身4，螺杆8和方块螺母9等零件的作用，螺杆8与固定钳座1的左，右端分别以ø12H8/f7和ø18H8/f7配合，活动钳身4与方块螺母9以ø20H8/f7间隙配合。
固定钳座1的左、右两端是由ø12H8和ø18H8水平的两圆柱孔组成,它支承螺杆8在两圆柱孔中转动，其中间是空腔,使方块螺母9带动活动钳身4沿固定钳座1作直线运动.

图2 普通台虎钳的装配图

§1。3 对台虎钳各个零件的设计
1。固定钳座的设计
该零件一般选用灰铸铁，常用的牌号为HT200。这是因为灰铸铁不仅成本低，而且具有较好的耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性。精度要求较高的钳身可选用耐磨铸铁,或铸钢件.对单件生产或某些简易的钳座,为缩短身缠周期和降低生产成本，也采用钢件焊接结构。
根据固定钳座的零件图,先画出三维实体图，选取材料为T200.

图3 固定钳座的零件
图4 固定钳身的三维实体图
2.活动钳身的结构设计
根据活动钳身的零件图画出三维实体图,选取材料为HT200。
活动钳身的零件图：

图5 活动钳身的零件图

图6 活动钳身的三维实体图

3。方块螺母的结构设计
根据方块螺母的零件图画出三维实体图，选取材料为Q235
方块螺母的零件图。

图7 方块螺母零件图

图8 方块螺母三维实体图

4。钳口板的结构设计
根据钳口板的零件图画出三维实体图，选取材料为45。
钳口板零件图(图9)

图9 钳口板零件图

图10 钳口板三维实体图

第二部分 加工方案与技术难点

§2.1 台虎钳结构特点和技术要求
一、孔径精度 该螺杆支撑孔的尺寸误差和几何形状误差会使螺杆与其配合不良。孔径过大，配合过松，使螺杆回转不稳定,并降低了支承刚度,易产生晃动;孔径过小，配合过紧，螺杆将因外环变形而不能正常运转,缩短寿命。螺孔不圆，也使螺杆外环变形而引起径向跳动。
从上分析可知，对孔的精度要求较高，螺孔的尺寸精度为IT6级，孔的几何形状误差控制在尺寸公差范围之内。

二、孔形位公差要求 同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差,形位公差如果不能保证，会使螺杆装配到钳身上后产生歪斜,致使螺杆产生径向圆跳动,和轴向窜动,加剧磨损。孔系之间的平行度误差会影响螺杆传动质量.一般同轴上各孔的同轴度约为最小孔尺寸公差之半。一般都要规定螺杆轴线对安装基面的平行度公差.在垂直和水平面两个方面上允许螺杆前端向上向前偏.
Ⅰ。 保证同轴孔系同轴度的方法：
1）利用已加工孔作支承导向
当台虎钳前壁上的孔径加工好后，在孔内装一导向套，通过导向套支承镗杆加工后壁上的孔，以保证两孔的同轴度要求。此法适用于加工前后壁相距较近的同轴线孔。
2）采用调头镗
当前后壁相距较远时，可用“调头镗”。工件在一次装夹下，镗好一端的孔后,将工作台回转180°，镗另一端的孔。对同轴度要求不高的孔，可选择普通镗床镗削；对同轴度要求较高的孔，可选择卧式加工中心镗削。
对于我设计的虎钳,由于钳身尺寸相对较小，对同轴度要求的孔， 可采用铣平端面→打中心孔→钻→半精镗→孔口倒角→精镗或（绞)。镗刀可采用加长减震镗刀一次装夹完成镗孔。同时此法也可保证孔与端面的垂直度要求.必须要求工件在一次装夹下完成.
Ⅱ。 孔加工方法：
孔的加工精度为IT7级，一般可采用镗（扩)→粗铰→精铰或粗镗(扩）→半精镗→精镗→攻螺纹加工方案(若未铸预孔则应先钻孔).以上两种方案均能使孔的加工精度达IT7级，表面粗糙度达Ra0。63～2.5mm.当空的精度高于IT6级、表面粗糙度值小于Ra0.63um时，还应增加一道超精加工（常用精细镗、衍磨等）工序作为终加工;单件小批生产时，也可采用浮动铰孔。
三、主要平面的精度 装配基面的平面度误差影响活动钳身与固定钳身连接时接触刚度。若在加工过程中作为定位基准时，还会影响孔的加工精度.因此规定底面和导向面必须平直和相互垂直。其平面度、垂直度公差等级为5级.顶面的平面度要求是为了保证活动钳身的移动性，活动灵活.当大批大量生产将其顶面用作定位基面加工孔时,对它的平面度要求还要提高。
四、表面粗糙度 主要表面的表面粗糙度会影响连接面的配合性质或接触刚度。 装配基准面和定位基准面为Ra0。63～2.5um，其它平面为Ra2.5~10Um。
平面的粗加工和半精加工，主要采用刨削和铣削.刨削的刀具结构简单,机床调整方便，但在加工较大平面时，生产效率低，适用于单件小批生产。铣削的生产效率一般比刨削高，在成批和大量生产中，多采用铣削。当生产批量较大时，为提高生产率，可采用专用的组合铣床对各平面进行多刀、多面同时铣削。
零件图样分析：
虎钳钳身支撑平面平面度公差为0.01mm。
上平面与固定钳口面垂直度公差为0.02/300mm。
两螺孔的轴线对基准面的圆跳动公差为0。03/300mm。
两螺孔德轴线对基准面的平行度公差为0。03/300mm。
两螺孔表面对基准面的同轴度公差为ø0.02mm。
两螺孔圆度公差均为0.005mm;每孔内表面相对侧母线的平行度公差为0.01mm.

拟定机械加工工艺规程的原则：
①加工方法的选择原则:
在保证加工表面精度和表面粗糙度要求的前提下,尽可能提高加工效率。
②工序的划分：
1按先面后孔的原则划分工序;
2按所用刀具划分工序;
3按粗、精加工划分工序。
③加工余量的选择:
1工序间加工余量的选择应采用最小加工余量原则，以求缩短加工时间，降低零件加工费用.但是各个工序应有充分的加工余量，特别是最后的工序。
2在选择加工余量时，还应考虑由于零件的大小不同，切削力、内应力引起的变形也会有差异，工件大,变形增加，加工余量相应地应大一些。
加工方法、装夹方式和工艺装备的刚性可能引起的零件变形，过大的加工余量会由于切削力增大引起零件的变化.
确定加工余量的方法有查表法；经验估算法;分析计算法.
④进给路线的确定：
尽可能加工路线最短，减少空行程时间和换刀次数，提高生产率。减少零件的变形。
合理选择铣削方式，以提高零件的加工质量。
⑤夹具的选择：
尽量选择通用夹具、组合夹具，能使零件一次装夹中完成全部加工面的加工，并尽可能使零件的定位基准与设计基准重合,以减少定位误差。
夹具应具备足够的强度和刚度，使零件在切削工程中切削平稳，保证零件的加工精度.
一般多采用平口虎钳或压板为多。其装夹迅速方便、定位准确。

§2.2 材料和毛坯的选择与加工方案
实际生产中，一般用灰铸铁,常用牌号为HT200。这是因为灰铸铁不仅成本低，而且具有较好的耐磨性、可铸性和阻尼特性.该虎钳可选用耐磨铸铁,负荷大的主轴箱也可采用铸钢件。

台虎钳固定钳身机械加工工艺过程卡
工序号
工序
名称
工序内容
工艺装备
1
铸造

2
清砂

3
热处理
人工时效处理

4
涂底漆
涂红色防锈底漆

5
划线
1按图样外形尺寸及螺孔位置划出中心线
2划出各面加工线及找正线

6
粗铣
以顶面定位基准,饶平虎钳底座
加工中心
7
粗铣
以左端侧面定位安装，找正中心线粗、精铣顶面
加工中心
8
粗、精铣
一次装夹下，铣钳身键槽
加工中心
9
钻
铣平端面后,打中心孔
加工中心
10
粗、精镗
镗钳身前壁孔，加工完成后,“掉头镗”后壁孔
加工中心
11
粗、精铣
用加工中心分别粗、精攻前后M8的螺纹
加工中心
12
钳
修毛刺

13
检验
按图纸要求检查工件各部件尺寸及精度

14
入库
涂油，入库

台虎钳活动钳身加工工艺过程卡
工序号
工序
名称
工序内容
工艺装备
1
铸造

2
清砂

3
热处理
人工时效处理

4
涂底漆
涂红色防锈底漆

5
粗铣
以顶面定位基准,饶平活动钳身
加工中心
6
粗铣
以端面定位安装，精铣顶面
加工中心
7
钻
打中心钻
加工中心
8
粗、精铣
按图纸尺寸要求粗、精铣各孔
加工中心
9
攻
加工与螺杆相配合的螺纹孔
加工中心
10
钳
去毛刺

11
检验
按图纸要求检查工件各部件尺寸及精度

12
入库
涂油，入库

加工分析：
一、铸件必须进行时效处理，以消除应力。有条件时应在露天存放一年以上再加工。
二、为了保证加工精度应使定位基准统一，该零件主要定位基准集中在侧端面。
镗孔时，在可能的条件下尽量采用“支撑镗削”法，以增加镗杆的刚性，提高加工精度.如果直径小的孔，应采用钻、扩、铰加工方法。
三、为保证在同一轴上各孔的同轴度，可采用在已加工孔上，安装导向套再加工其他孔的方法。或使用加长减振镗刀.
四、为提高孔的加工精度，应将粗镗、半精镗和精镗分开进行.
五、孔的尺寸精度检验，使用内径千分尺或内径百分表进行测量.
六、同一轴线上各孔的同轴度，可采用检验心轴进行检验.
七、各轴孔的轴线之间的平行度,以及轴孔的轴线与基准面的平行度，均应通过检验心轴进行测量。

第三部分 台虎钳钳口结构改进
§3。1 钳口的分析改进
机械加工中，台虎钳是较为常见的装夹工具,它分机用和手用两种，都是利用两钳口作定位基准，靠丝杠,螺母传送机械
力的原理，其结构简单,装夹迅速，但是台虎钳也有其不足之处，如装夹外形较为复杂和不规则工件时，就力不从心了.主要原因是台虎钳钳口是平直的，不适于装夹球形，特别是圆柱形工件。机加工时工件易位移,有时工件还会飞出机床台面.为此,本文对台虎钳钳口部位进行了改造，使之能装夹各种工件.
具体方法是，按原钳口大小制一对对称的V型钳口，(如图11）

图11 V型钳口示意图
该V型钳口需经热处理淬火及表面处理。使用时需将原钳口卸下，装上V型新钳口，即可使用。若工件是单件或批量小，也可不卸原钳口，直接将新钳口装上。另外，还可以使用一块V型钳口，这样就形成了工件和钳口之间呈三条线定位接触加紧。
根据工件与V型块的接触母线长度，V型块可分为短V型块和长V型块,前者限制工件两个自由度,后者限制工件四个自由度。如图12；
图12
V型块也是支承定位。图20为常见V型块结构。
图1用于较短工件精基准定位；图2用于较长工件粗基准定位;图3用于工件两端精基准面相距较远的场合.如果定位基准与长度较大，则V型块不必做成整体钢件，而采用铸铁底座镶淬火钢垫，如图4所示。根据工件与V型块的接触母线长度,长V型块限制工件四个自由度，短V型块限制工件的两个自由度.V型块两斜面的夹角有60°、90°和120°三种，其中以90°为最常用。
V型块定位的优点:
1）对中性好，即能使工件的定位基准轴线对中在V型块两斜面的对称平面上，在左右方向上不会发生偏移,且安装方便；
2）应用范围较广。不论定位基准是否经过加工，不论是完整的圆柱还是局部圆弧面，都可采用V型块定位。

第四部分 毕业设计总结：
通过机床工艺及家具设计，汇总所学专业知识与一体。如《机械零件设计》、《金属材料与热处理》、《机械制造工艺》、《数控机床加工工艺》等.让我对所学的专业课程得以巩固、复习及实用。在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础。
通过对台虎钳夹具的设计，学会了工艺装备设计的一般方法。通过亲手设计加工的训练，提高结构设计的能力。课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查阅相关资料等，增强笔者解决工程实际问题的独立工作能力.

参考文献与资料
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［3］杨巧绒，张克义等.AutoCAD工程制图。中国林业出版社。北京大学出版社
［4］陈立德等,机械设计基础课程设计，高等教育出版社
[5]张春林,曲继方,张美麟等.机械创新设计，机械工业出版社。
［6］王兰美,等，机械制图，高等教育出版社
[7］华茂盛发，唐健，数控机床加工工艺,机械工业出版社
[8]中华人民共和国国家标准 机床家具零件及部件V型块GB/2208-91中华人民共和国机械电子工业部机械标准化研究所