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西安科技大學(xué)高新學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計（論文）
臺虎鉗的設(shè)計
系 別：
機(jī)電信息學(xué)院
專 業(yè)：
機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 號：
設(shè)計(論文)題目：
臺虎鉗的設(shè)計
起 迄 日 期:
2012年9月24日 — 2012年12月16日
設(shè)計(論文)地點:
指 導(dǎo) 教 師:
專業(yè)教研室負(fù)責(zé)人:
年 月 日
摘 要
臺虎鉗，又稱虎鉗，臺虎鉗。臺虎鉗是用來夾持工件的通用夾具。裝置在工作臺上，用以夾穩(wěn)加工工件，為鉗工車間必備工具。轉(zhuǎn)盤式的鉗體可旋轉(zhuǎn)，使工件旋轉(zhuǎn)到合適的工作位置。
臺虎鉗是一種在工作臺上用來夾持工件、以便于對工件進(jìn)行加工的夾具。臺虎鉗裝配圖采用了俯視圖、主視圖、三維立體圖和一個表示單獨零件的爆炸視圖來表達(dá)。主視圖采用了全剖視圖，反映臺虎鉗的工作原理和零件間的裝配關(guān)系。俯視圖反映了固定鉗身的結(jié)構(gòu)形狀。
根據(jù)使用條件的不同，加工環(huán)境的不同，人們還會對臺虎鉗進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)創(chuàng)新和功能的拓展，會有越來越多不同的結(jié)構(gòu)使臺虎鉗的使用功能多樣化、全面化。
關(guān)鍵詞：臺虎鉗,傳動,夾緊力
23
Abstract
Bench vice, also known as vise, bench vice. Bench vice is used to clamp the workpiece fixture. Device on the work table, to clamp the workpiece for stability, locksmith shop tools. Rotary clamp body can be rotated, so that the workpiece is rotated to the proper working position.
Bench vice is a work table is used to clamp the workpiece, in order to facilitate the machining of a workpiece fixture. Bench vise assembly employs a plan, the main view, three-dimensional map and a separate parts of the exploded view to express. The main view of the full section view, reflect the bench vice principle and the assembly relation between parts. Overlooking the map reflects the fixed clamp body shape.
According to different use conditions, processing of the different environment, people will be on the bench for further improvement and innovation and function expansion, there will be more and more different structure make the bench using functional diversification, comprehensive.
Key words: bench vice, transmission, the clamping force
臺虎鉗的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）
目 錄
摘 要 II
Abstract III
目 錄 IV
第1章 緒論 1
第2章 本課題研究任務(wù) 2
2.1 內(nèi)容 2
2.2規(guī)格和主要參數(shù) 2
2.3 要求 3
2.4 畢業(yè)設(shè)計（論文）的工作內(nèi)容 3
第3章 總體方案的設(shè)計 3
3.1 臺虎鉗結(jié)構(gòu) 4
3.2 工作原理 4
3.3 分項分析 5
3.3.1 形態(tài)分析 5
3.3.2 色彩分析 5
3.3.3 人機(jī)關(guān)系分析 5
3.3.4 工藝分析 6
第4章 各組成部分的設(shè)計 7
4.1 固定鉗座的設(shè)計 7
4.2 活動鉗身的結(jié)構(gòu)設(shè)計 7
4.4 鉗口板的結(jié)構(gòu)設(shè)計 8
4.5 固定鉗口板用螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計 9
4.6螺母的選擇設(shè)計 9
4.7銷的選擇設(shè)計 9
4.8螺桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 10
4.9 螺桿的強度校核計算 10
4.10墊片的選擇設(shè)計 11
第5章 臺虎鉗的主要零件的加工工藝 12
5.1 固定鉗身加工 12
5.1.1圖紙分析 12
5.1.2加工工藝路線的總體設(shè)計 13
5.1.3毛坯設(shè)置 14
5.2 鉗口板加工 15
5.2.1 圖紙分析 15
5.2.2加工工藝路線的總體設(shè)計 15
5.2.3 毛坯設(shè)置 16
5.3 固定螺釘?shù)募庸?16
5.3.1 圖紙分析 16
5.3.2工件的基準(zhǔn)分析 16
5.3.3 加工工藝路線的總體設(shè)計 16
5.4 活動鉗口加工 17
5.4.1圖紙分析 17
5.4.2加工工藝路線的總體設(shè)計 18
5.5 絲杠加工 18
5.5.1圖紙分析 18
5.5.2工件的基準(zhǔn)分析 19
5.5.3加工工藝路線的總體設(shè)計 19
第6章 臺虎鉗的使用說明書 19
總 結(jié) 20
致 謝 21
參考文獻(xiàn) 22
第1章 緒論
機(jī)械加工中，臺虎鉗是較為常見的裝夾工具，它分機(jī)用和手用兩種， 都是利用兩鉗口作定位基準(zhǔn)，靠絲扛、螺母傳送機(jī)械力的原理進(jìn)行工作的。臺虎鉗結(jié)構(gòu)簡單，裝夾迅速。加工時省時省力，提高了加工效率、加工精度、產(chǎn)品質(zhì)量。普通臺虎鉗的主要功能是夾緊工件，以使加工方便、快捷。本論文利用普通臺虎鉗的特性，對其使用功能進(jìn)行了拓展，如充當(dāng)劃線平臺、繞制彈簧、校正小鋼材等。使臺虎鉗的功能更加全面化。
根據(jù)使用條件的不同，加工環(huán)境的不同，人們還會對臺虎鉗進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)創(chuàng)新和功能的拓展，會有越來越多不同的結(jié)構(gòu)使臺虎鉗的使用功能多樣化、全面化。
臺虎鉗是機(jī)械加工和鉗工裝配或維修所必備的輔助工具。主要由活動鉗口、固定鉗口、絲桿和固定鉗身 4部分組成。絲桿起松緊作用。轉(zhuǎn)式臺虎鉗的鉗體可在水平方向作360°旋轉(zhuǎn),并能在鉗工操作所需位置固定。有些轉(zhuǎn)式臺虎鉗還可在垂直或水平方向作任意旋轉(zhuǎn)。一般情況下，臺虎鉗都帶有便于錘打用的砧板。其規(guī)格用鉗口寬度來表示，常用規(guī)格有100mm，125mm，150mm等。
使用注意事項：
?。?）夾緊工件時要松緊適當(dāng)，不得借助其他工具加力。
?。?）強力作業(yè)時，應(yīng)盡量使力朝向固定鉗身。
?。?）不許在滑動鉗身和光滑平面上敲擊作業(yè)。
（4）對絲杠、螺母等活動表面應(yīng)經(jīng)常清洗、潤滑，以防生銹。
圖1 各式各樣的臺虎鉗
圖2平面油壓虎鉗
臺虎鉗是對現(xiàn)有螺紋傳動臺虎鉗的改進(jìn)，主要用于成批生產(chǎn)。它能實現(xiàn)快速夾緊與快速松開，且能保證夾緊力大小。這樣就可以避免過去要夾緊一個較薄的零件時，因夾緊力沒有辦法確定調(diào)式的時間，同時因能實現(xiàn)快速夾緊與快速松開，從而大大的提高生產(chǎn)效率。
鉗工用臺虎鉗，是現(xiàn)在市場所沒有的。一、根據(jù)現(xiàn)在生產(chǎn)核技術(shù)越來越高，生產(chǎn)精度越高，同時也是生產(chǎn)越來越精巧，夾緊力也要求越來越準(zhǔn)確，不能過大過小。但傳統(tǒng)的臺虎鉗所產(chǎn)生的夾緊力是根據(jù)師傅的經(jīng)理來保證的，因此極有可能會產(chǎn)生以上的不足而使廢品率提高，根據(jù)生產(chǎn)的需要，特此設(shè)計一套適合加工的鉗工用臺虎鉗。二、傳統(tǒng)的臺虎鉗工作效率比較低，傳統(tǒng)臺虎鉗是螺紋傳動，無法實現(xiàn)快速夾緊與松開，使得生產(chǎn)效率比較低?，F(xiàn)有的臺虎鉗基本上用在銑床上，能實現(xiàn)快速夾緊與松開，但是要配有一個機(jī)動的動力源，如果用在鉗工上就成本太高，所以不適用。新設(shè)計的鉗工用臺虎鉗，不但可以實現(xiàn)快速夾緊與松開的同時，系統(tǒng)的動力源為手動，這樣相對于機(jī)床用的臺虎鉗來說成本比較低，只比傳統(tǒng)臺虎鉗的成本高不了多少。
鉗工用臺虎鉗有以上優(yōu)點，新的臺虎鉗的問世是遲早的問題，是必然的趨勢。
第2章 本課題研究任務(wù)
2.1 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。
2.2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):
鉗口寬度
鉗口高度
鉗口最大張開度
100mm
30mm
80mm
兩鉗口的平行度、兩鉗口對導(dǎo)軌面的垂直度：≤0.025mm/100mm
2.3 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。
2.4 畢業(yè)設(shè)計（論文）的工作內(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。
第3章 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。
3.1 臺虎鉗結(jié)構(gòu)
臺虎鉗主要由活動鉗身、固定鉗身、絲桿、手柄等可活動零件，以及螺釘、螺母等起固定作用的零件組成。
3.2 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。
活動鉗身通過導(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。
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。
3.3 分項分析
3.3.1 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)。
總體體現(xiàn)簡潔、幾何、機(jī)械、有力度的工業(yè)特征。
3.3.2 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。
3.3.3 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。
回轉(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。
3.3.4 工藝分析
1、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。
2、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)。
第4章 各組成部分的設(shè)計
4.1 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[2]。固定鉗座的零件圖（圖2）：
圖2固定鉗座的零件圖
4.2 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[2]。
活動鉗身的零件圖（圖5）：
圖5活動鉗身的零件圖
4.4 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 。
鉗口板的零件圖（圖11）：
圖11 鉗口板零件圖
圖12 鉗口板
4.5 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，根據(jù)查得的相關(guān)尺寸設(shè)計得鉗口板用螺釘?shù)娜S實體圖（圖13）：
圖13 固定鉗口板用螺釘
4.6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，根據(jù)查得的相關(guān)尺寸設(shè)計得螺母M10的三維實體圖（圖16）。
圖16 螺母M10
4.7銷的選擇設(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，根據(jù)查得的相關(guān)尺寸設(shè)計得銷的三維實體圖（圖17）。
圖17 銷
4.8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。
螺桿的零件圖（圖18）：
圖18 螺桿（絲杠）的零件圖
4.9 螺桿的強度校核計算
進(jìn)行軸的強度校核計算時，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)強度條件計算。
這種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強度，軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為：
式中：——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa；T——軸所受的扭矩，N.mm；
· ——軸的抗扭截面系數(shù)， n——軸的轉(zhuǎn)數(shù)，p——軸傳遞的功率，d——計算截面處軸的直徑，mm；——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa。
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，選取許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為25-45Mpa. T=15 kN.m。截面處軸的直徑為18mm。代入數(shù)據(jù)可算得實際扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為12.86 Mpa，與理論相比可知符合設(shè)計使用性能的要求。所以，和螺母配合處軸的尺寸選擇合理。
4.10墊片的選擇設(shè)計
為了使螺桿在固定鉗身里能夠較好的定位，特配備兩個墊圈，一個用于和M10螺母的配合使用，另一個用在螺桿的把手方位與固定鉗身的配合使用。
和M10螺母配合使用的彈簧墊圈（圖20）選用標(biāo)準(zhǔn)件，按GB 93—87，相關(guān)尺寸為：d=10.2，s=b=2.6，0
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