機用虎鉗裝配圖及3D造型設計說明書(2)

1、 江蘇聯(lián)合職業(yè)技術學院蘇州分院 機電工程系 畢業(yè)論文江蘇聯(lián)合職業(yè)技術學校 蘇州分院 蘇州高等職業(yè)技術學校畢 業(yè) 設 計（說明書） 設計課題：機用虎鉗三維裝配圖及零件3D打印作者姓名： 專業(yè)名稱： 所在班級： 指導教師： 2015.4 江蘇聯(lián)合職業(yè)技術學校 蘇州分院 機電工程系 畢業(yè)論文任務書 一、題目： 機用虎鉗三維裝配圖及零件3D打印二、指導思想和目的要求： 認真負責，一絲不茍，獨立完成。通過這個畢業(yè)設計，鞏固自己所學的理論知識和技能，提高自己的設計算、繪圖、編寫技術文件能力，學會正確使用技能資料、便準、手冊等工具書，并在設計中培養(yǎng)自己的理論聯(lián)系實際、嚴肅認證知的工作作風和獨立工作能力，為以

2、后畢生從事技術工作打下一個良好的基礎。三、主要技術指標： 掌握必須的機械制圖技能；能夠運用所學軟件對相關零件進行立體建模；能完成零件的三維組裝；完成工件3D打印四、進度與要求：第一階段（4課時） 仔細閱讀畢業(yè)設計任務書，明確設計的要求和任務。第二階段（80課時）1.設計零件并繪制零件圖； 2.繪制裝配圖； 3.熟悉應用軟件； 4.用所用軟件建模； 5.用軟件進行零件組裝 6.進行3D打印。第三階段（20課時）撰寫畢業(yè)設計說明書。整理畢業(yè)設計資料。第四階段（10課時）準備答辯。 五、主要參考書及參考資料：（1）機床數(shù)控技術基礎（2）PRO/E中文野火版3.0教程（3）數(shù)控加工工藝學（4）解析3D

3、打印機：3D打印機的科學與藝術趙志群,陳俊蘭. 現(xiàn)代學徒制建設現(xiàn)代職業(yè)教育制度的重要補充.J.北京社會科學. 2014(1):28-32趙志群. 職業(yè)教育工學結合一體化課程開發(fā)指南.M北京: 清華大學出版社. 2009年版.ISBN 978-7-302-19923-6.班級： 專業(yè)： 學生： 指導教師： 摘 要國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85%左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企

4、業(yè)中，每隔34年就要更新5080%左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為1020%左右。數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求：能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本；能裝夾一組具有相似性特征的工件；能適用于精密加工的高精度機床夾具；能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具；采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率；提高機床夾具的標準化程度。本次課題的內(nèi)容是設計一機用虎鉗，使用計算機輔助設計軟件（PRO/E）完成整體機構建模與裝配，組裝進行運動仿真，并進行3D打印出實體組裝，

5、得出結論。工件的裝夾方法有兩種：一種是直接裝夾在機床的工作臺或者卡盤上；另一種就是裝夾在夾具上，虎鉗屬于第二種裝夾方法。我們研究了機用虎鉗的組成構造，發(fā)現(xiàn)虎鉗具有結構簡單，加緊力度強，增力特性好，便于操作等特點。一般很適合中型銑床、鉆床、以及平面磨床等機械設備使用。關鍵詞：設計軟件（PRO/E） 夾具 機用虎鉗 3D打印 目 錄摘要（4）目錄（4）第一章 緒論1.課題背景及目的（6）2.設計夾具的目的（6）3.生產(chǎn)夾具的目的（6）4.機床夾具的組成原理（7）5.機床夾具的概述與分類（8）第二章 機用虎鉗概述1.機用虎鉗的結構（10）2.機用虎鉗的種類（10）第三章 3D打印的概述1.3D打印的

6、歷史發(fā)展（11）2.3D打印的原理技術（12）3.3D打印的過程（13）二維圖 （15）三維圖以及3D打印的工藝（16）參考文獻 （28）致謝與設計總結 （28） 第一章 緒論1.1課題背景級目的 隨著市場競爭的日趨激烈，數(shù)控機床夾具如何快速適應產(chǎn)品變化并充分發(fā)揮數(shù)控加工設備的加工效能，成為企業(yè)關注的重要問題。 眾所周知，夾具是工藝裝備的重要組成部分，是工藝過程中最活躍的因素之一，并直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率及加工成本。隨著科學技術的不斷進步，數(shù)控加工設備已具有相當規(guī)模，數(shù)控加工在生產(chǎn)中已占有較大的比重并將繼續(xù)擴大，而與之對應的數(shù)控機床夾具卻并未受到足夠的重視。國內(nèi)企業(yè)對傳統(tǒng)工裝夾具歷來比較

7、重視，但對數(shù)控機床夾具的應用卻缺乏足夠的認識和規(guī)劃。由于落后的通用夾具或?qū)Ｓ脢A具的情況，以至于不能充分發(fā)揮此類設備的效能。如何提高夾具的快速反應能力，以充分發(fā)揮數(shù)控機床和加工中心的加工效能是目前夾具設計所面臨的課題。1.2設計夾具的目的 機械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置。又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置1.3生產(chǎn)夾具的目的（1）快速而方便的裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本；（2）能裝夾一組具有相似特征的工件；（3）能適用于精密加工的高精度機床夾具；（4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型

8、機床夾具；（5）進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率；（6）提高機床夾具的標準化程度。1.4機床夾具的組成原理(1)定位元件它與工件的定位基準相接觸，用于確定工件在夾具中的正確位置，從而保證加工時工件相對于刀具和機床加工運動間的相對正確位置。如圖6-1中的定位銷6。(2)夾緊裝置用于夾緊工件，在切削時使工件在夾具中保持既定位置。如圖6-1中的螺母5和開口墊圈4。(3)對刀、引導元件或裝置這些元件的作用是保證工件與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對刀元件，如對刀塊。用于確定刀具位置并導引刀具進行加工的元件，稱為導引元件。如圖6-1中的快換鉆套(4)連接元件使夾具與機床相

9、連接的元件，保證機床與夾具之間的相互位置關系。(5)夾具體用于連接或固定夾具上各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎件。它與機床有關部件進行連接、對定，使夾具相對機床具有確定的位置。如圖6-1中的夾具體7。(6)其它元件及裝置有些夾具根據(jù)工件的加工要求，要有分度機構，銑床夾具還要有定位鍵等。以上這些組成部分，并不是對每種機床夾具都是缺一不可的，但是任何夾具都必須有定位元件和夾緊裝置，它們是保證工件加工精度的關鍵，目的是使工件定準、夾牢。1.5機床夾具概述 零件在工藝規(guī)程制定之后，就要按工藝規(guī)程順序進行加工。加工中除了需要機床、刀具、量具之外，成批生產(chǎn)還要用機床夾具。它們是機床和工件之間的連接裝置

10、，使工件相對于機床或刀具獲得正確位置。機床夾具的好壞直接影響工件加工表面的位置精度，所以機床夾具是加工過程中最活躍的因素之一。1.5.1夾具的分類夾具是機械制造廠里使用的一種工藝裝備，可以從不同的角度對機床夾具進行分類。常用的分類方法有以下幾種。1.5.2按夾具的使用特點分類 （1）通用夾具。已經(jīng)標準化的，可加工一定范圍內(nèi)不同工件的夾具，稱為通用夾具。如三爪自定心卡盤、機床用平口虎鉗、萬能分度頭、磁力工作臺等。 （2）專用夾具。專為某一工件的謀到工序設計制造的夾具，稱為專用夾具。 （3）可調(diào)夾具。夾具的某些元件可調(diào)整或可更換，以適應多種工件加工的夾具，稱為可調(diào)夾具。 （4）組合夾具。采用標準的

11、組合夾具元件、部件，專為某一工件的某道工序組裝的夾具，稱為組合夾具。 （5）拼裝夾具。用專門的標準化、系列化的拼裝夾具零件拼裝而成的夾具，稱為拼裝夾具。它具有組合夾具的優(yōu)點，但比組合夾具精度高、效能高、結構緊湊。1.5.3按機床使用分類 1.車床夾具 XXXXX2.銑床夾具3.鉆床夾具4.鏜床夾具5.數(shù)控機床夾具6.齒輪機床夾具1.5.4按夾緊的動力源分類 夾具按夾緊的動力源可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液增力夾具、電磁夾具以及真空夾具等。 第二章 機用虎鉗概述2.1機用虎鉗主要由以下幾個部件組成:1、底座：用來支撐底盤及鉗體；2、底盤：用來支撐鉗體，并可帶動鉗體旋轉(zhuǎn)；3、鉗體：安裝在

12、底座上面，用來支撐活動掌及工件；4、活動掌：用來收緊或放松鉗身，從而夾緊工件；5、鉗口：夾緊工件時鉗口接觸工件的部分，可置換；6、壓板：用來將活動掌固定在鉗體上；7、絲杠：用來連接鉗體與活動掌，并帶動活動掌做軸向運動；8、手輪：安裝在絲杠右端，使絲杠作旋轉(zhuǎn)運動；9、螺栓、螺母：用來固定虎鉗的各種部件。2.2機用虎鉗的種類 一般可可以分為兩種： （1）固定式：不會轉(zhuǎn)動方向，底座直接在固定鉗體上； （2）轉(zhuǎn)盤（旋轉(zhuǎn)）式：鉗身可按不同角度、操作需要進行旋轉(zhuǎn)擺動使用。第三章 3D打印的概述3.1 3D打印的歷史發(fā)展3D打印技術出現(xiàn)在20世紀90年代中期，實際上是利用光固化和紙層疊等技術的最新快速成型裝

13、置。它與普通打印工作原理基本相同，打印機內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。這打印技術稱為3D立體打印技術。1986年，Charles Hull開發(fā)了第一臺商業(yè)3D印刷機。1993年，麻省理工學院獲3D印刷技術專利。1995年，美國ZCorp公司從麻省理工學院獲得唯一授權并開始開發(fā)3D打印機。2005年，市場上首個高清晰彩色3D打印機Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功。2010年11月，世界上第一輛由3D打印機打印而成的汽車Urbee問世。2011年6月6日，發(fā)布了全球第一款3D打印的比基尼。20

14、11年7月，英國研究人員開發(fā)出世界上第一臺3D巧克力打印機。2011年8月，南安普敦大學的工程師們開發(fā)出世界上第一架3D打印的飛機。2012年11月，蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用3D打印機打印出人造肝臟組織。2013年10月，全球首次成功拍賣一款名為“ONO之神”的3D打印藝術品。52013年11月，美國德克薩斯州奧斯汀的3D打印公司“固體概念”(SolidConcepts)設計制造出3D打印金屬手槍。3.2 3D打印的原理技術日常生活中使用的普通打印機可以打印電腦設計的平面物品，而所謂的3D打印機與普通打印機工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印機的打印材料是墨水和紙張，而3D打

15、印機內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實實在在的原材料，打印機與電腦連接后，通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。通俗地說，3D打印機是可以“打印”出真實的3D物體的一種設備，比如打印一個機器人、打印玩具車，打印各種模型，甚至是食物等等。之所以通俗地稱其為“打印機”是參照了普通打印機的技術原理，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。這項打印技術稱為3D立體打印技術。3D打印存在著許多不同的技術。它們的不同之處在于以可用的材料的方式，并以不同層構建創(chuàng)建部件。3D打印常用材料有尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍

16、金、橡膠類材料。類型累積技術基本材料擠壓熔融沉積式 (FDM）熱塑性塑料，共晶系統(tǒng)金屬、可食用材料線電子束自由成形制造(EBF)幾乎任何合金粒狀直接金屬激光燒結（DMLS）幾乎任何合金電子束熔化成型（EBM）鈦合金選擇性激光熔化成型(SLM)鈦合金，鈷鉻合金，不銹鋼，鋁選擇性熱燒結（SHS）熱塑性粉末選擇性激光燒結（SLS）熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末粉末層噴頭3D打印石膏3D打印 (PP)石膏層壓分層實體制造（LOM）紙、金屬膜、塑料薄膜光聚合立體平板印刷（SLA）光硬化樹脂數(shù)字光處理 (DLP)光硬化樹脂3.3 3D打印的過程3.3.1三維設計三維打印的設計過程是：先通過計算機建模軟件建

17、模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，即切片，從而指導打印機逐層打印。設計軟件和打印機之間協(xié)作的標準文件格式是STL文件格式。一個STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描產(chǎn)生的三維文件的掃描器，其生成的VRML或者WRL文件經(jīng)常被用作全彩打印的輸入文件。切片處理打印機通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。打印機打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi（像素每英寸）或

18、者微米來計算的。一般的厚度為100微米，即0.1毫米，也有部分打印機如ObjetConnex 系列還有三維Systems ProJet 系列可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個微米。 用傳統(tǒng)方法制造出一個模型通常需要數(shù)小時到數(shù)天，根據(jù)模型的尺寸以及復雜程度而定。而用三維打印的技術則可以將時間縮短為數(shù)個小時，當然其是由打印機的性能以及模型的尺寸和復雜程度而定的。傳統(tǒng)的制造技術如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品，而三維打印技術則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數(shù)量相對較少的產(chǎn)品。一個桌面尺寸的三

19、維打印機就可以滿足設計者或概念開發(fā)小組制造模型的需要。完成打印三維打印機的分辨率對大多數(shù)應用來說已經(jīng)足夠（在彎曲的表面可能會比較粗糙，像圖像上的鋸齒一樣），要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法：先用當前的三維打印機打出稍大一點的物體，再稍微經(jīng)過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。有些技術可以同時使用多種材料進行打印。有些技術在打印的過程中還會用到支撐物，比如在打印出一些有倒掛狀的物體時就需要用到一些易于除去的東西（如可溶的東西）作為支撐物。 二維圖： 見圖紙 三維圖及3D打印工藝工序號工序名稱工序內(nèi)容設備1Pro/e作圖使用pro/e畫出零件圖計算機 工 序 簡 圖23D打印圖片錄入

20、保存pro/e圖片到3D打印工程軟件計算機33D打印操作3D打印機3D打印機 工 序 簡 圖4完成3D打印從3D打印機托盤上取下打印出來的零件 小鏟子 工 序 簡 圖工序號工序名稱工序內(nèi)容設備1Pro/e作圖使用pro/e畫出零件圖計算機 工 序 簡 圖23D打印圖片錄入保存pro/e圖片到3D打印工程軟件計算機33D打印操作3D打印機3D打印機 工 序 簡 圖4完成3D打印從3D打印機托盤上取下打印出來的零件 小鏟子 工 序 簡 圖工序號工序名稱工序內(nèi)容設備1Pro/e作圖使用pro/e畫出零件圖計算機 工 序 簡 圖23D打印圖片錄入保存pro/e圖片到3D打印工程軟件計算機33D打印操作

21、3D打印機3D打印機 工 序 簡 圖4完成3D打印從3D打印機托盤上取下打印出來的零件 小鏟子 工 序 簡 圖工序號工序名稱工序內(nèi)容設備1Pro/e作圖使用pro/e畫出零件圖計算機 工 序 簡 圖23D打印圖片錄入保存pro/e圖片到3D打印工程軟件計算機33D打印操作3D打印機3D打印機 工 序 簡 圖4完成3D打印從3D打印機托盤上取下打印出來的零件 小鏟子 工 序 簡 圖 參考文獻 （1）王侃夫 機床數(shù)控技術基礎 機械工業(yè)出版社 2001.3 （2）詹友剛 PRO/E中文野火版3.0教程 機械工業(yè)出版社 2006.7 （3）張磊光、周飛 數(shù)控加工工藝學 北京出版社 2000.10（4）伊萬斯 解析3D打印機：3D打印機的科學與藝術 機械工業(yè)出版社 致 謝 歷時將近兩個月的時間我終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學們還有保老師還有夏老師等老師的幫助下度過了，尤其要強烈感謝我的論文指導老師保老師還有夏老師，他們對我進行了無私的指導和幫助，不厭其煩的幫助進行論文的修改和改進。另外，在校圖書館查找資料的時候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導過我的各位老師表示最衷心的感謝！ 在本次畢業(yè)設計還有畢業(yè)論文在撰寫過程中我遇到了無數(shù)的問題，首先是我們的選擇，因為畢業(yè)設計是分為兩個團隊，一個是一機加工方式來加工出