机用虎钳装配图及3D造型设计说明书 2Word下载.docx
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4.用所用软件建模；
5.用软件进行零件组装
6.进行3D打印。
第三阶段（20课时）撰写毕业设计说明书。
整理毕业设计资料。
第四阶段（10课时）准备答辩。
五、主要参考书及参考资料：
（1）《机床数控技术基础》
（2）《PRO/E中文野火版3.0教程》
（3）《数控加工工艺学》
（4）《解析3D打印机：
3D打印机的科学与艺术》
赵志群,陈俊兰.现代学徒制建设——现代职业教育制度的重要补充.［J］.北京社会科学.2014
（1）:
28-32
赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南.［M］北京:
清华大学出版社.2009年版.ISBN978-7-302-19923-6.
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摘要
国际生产研究协会的统计表明，小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。
现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。
然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；
另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80%左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20%左右。
数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：
能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；
能装夹一组具有相似性特征的工件；
能适用于精密加工的高精度机床夹具；
能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；
采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；
提高机床夹具的标准化程度。
本次课题的内容是设计一机用虎钳，使用计算机辅助设计软件（PRO/E）完成整体机构建模与装配，组装进行运动仿真，并进行3D打印出实体组装，得出结论。
工件的装夹方法有两种：
一种是直接装夹在机床的工作台或者卡盘上；
另一种就是装夹在夹具上，虎钳属于第二种装夹方法。
我们研究了机用虎钳的组成构造，发现虎钳具有结构简单，加紧力度强，增力特性好，便于操作等特点。
一般很适合中型铣床、钻床、以及平面磨床等机械设备使用。
关键词：
设计软件（PRO/E）夹具机用虎钳3D打印
目录
摘要…………………………………………………………………………（4）
目录…………………………………………………………………………（4）
第一章绪论
1.课题背景及目的…………………………………………………………（6）
2.设计夹具的目的…………………………………………………………（6）
3.生产夹具的目的…………………………………………………………（6）
4.机床夹具的组成原理……………………………………………………（7）
5.机床夹具的概述与分类…………………………………………………（8）
第二章机用虎钳概述
1.机用虎钳的结构…………………………………………………………（10）
2.机用虎钳的种类…………………………………………………………（10）
第三章3D打印的概述
1.3D打印的历史发展………………………………………………………（11）
2.3D打印的原理技术………………………………………………………（12）
3.3D打印的过程……………………………………………………………（13）
二维图………………………………………………………………………（15）
三维图以及3D打印的工艺…………………………………………………（16）
参考文献……………………………………………………………………（28）
致谢与设计总结……………………………………………………………（28）
第一章绪论
1.1课题背景级目的
随着市场竞争的日趋激烈，数控机床夹具如何快速适应产品变化并充分发挥数控加工设备的加工效能，成为企业关注的重要问题。
众所周知，夹具是工艺装备的重要组成部分，是工艺过程中最活跃的因素之一，并直接影响产品的质量、生产效率及加工成本。
随着科学技术的不断进步，数控加工设备已具有相当规模，数控加工在生产中已占有较大的比重并将继续扩大，而与之对应的数控机床夹具却并未受到足够的重视。
国内企业对传统工装夹具历来比较重视，但对数控机床夹具的应用却缺乏足够的认识和规划。
由于落后的通用夹具或专用夹具的情况，以至于不能充分发挥此类设备的效能。
如何提高夹具的快速反应能力，以充分发挥数控机床和加工中心的加工效能是目前夹具设计所面临的课题。
1.2设计夹具的目的
机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。
又称卡具。
从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置
1.3生产夹具的目的
（1）快速而方便的装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；
（2）能装夹一组具有相似特征的工件；
（3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；
（4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；
（5）进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；
（6）提高机床夹具的标准化程度。
1.4机床夹具的组成原理
（1）定位元件
它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。
如图6-1中的定位销6。
（2）夹紧装置
用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。
如图6-1中的螺母5和开口垫圈4。
（3）对刀、引导元件或装置
这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。
用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。
用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件。
如图6-1中的快换钻套
（4）连接元件
使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的相互位置关系。
（5）夹具体
用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。
它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。
如图6-1中的夹具体7。
（6）其它元件及装置
有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。
以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不可的，但是任何夹具都必须有定位元件和夹紧装置，它们是保证工件加工精度的关键，目的是使工件定准、夹牢。
1.5机床夹具概述
零件在工艺规程制定之后，就要按工艺规程顺序进行加工。
加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产还要用机床夹具。
它们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床或刀具获得正确位置。
机床夹具的好坏直接影响工件加工表面的位置精度，所以机床夹具是加工过程中最活跃的因素之一。
1.5.1夹具的分类
夹具是机械制造厂里使用的一种工艺装备，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。
常用的分类方法有以下几种。
1.5.2按夹具的使用特点分类
（1）通用夹具。
已经标准化的，可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具。
如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、万能分度头、磁力工作台等。
（2）专用夹具。
专为某一工件的谋到工序设计制造的夹具，称为专用夹具。
（3）可调夹具。
夹具的某些元件可调整或可更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。
（4）组合夹具。
采用标准的组合夹具元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。
（5）拼装夹具。
用专门的标准化、系列化的拼装夹具零件拼装而成的夹具，称为拼装夹具。
它具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。
1.5.3按机床使用分类
1.车床夹具XXXXX
2.铣床夹具
3.钻床夹具
4.镗床夹具
5.数控机床夹具
6.齿轮机床夹具
1.5.4按夹紧的动力源分类
夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。
第二章机用虎钳概述
2.1机用虎钳主要由以下几个部件组成:
1、底座：
用来支撑底盘及钳体；
2、底盘：
用来支撑钳体，并可带动钳体旋转；
3、钳体：
安装在底座上面，用来支撑活动掌及工件；
4、活动掌：
用来收紧或放松钳身，从而夹紧工件；
5、钳口：
夹紧工件时钳口接触工件的部分，可置换；
6、压板：
用来将活动掌固定在钳体上；
7、丝杠：
用来连接钳体与活动掌，并带动活动掌做轴向运动；
8、手轮：
安装在丝杠右端，使丝杠作旋转运动；
9、螺栓、螺母：
用来固定虎钳的各种部件。
2.2机用虎钳的种类
一般可可以分为两种：
（1）固定式：
不会转动方向，底座直接在固定钳体上；
（2）转盘（旋转）式：
钳身可按不同角度、操作需要进行旋转摆动使用。
3.13D打印的历史发展
3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。
它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。
这打印技术称为
3D立体打印技术。
1986年，CharlesHull开发了第一台商业3D印刷机。
1993年，麻省理工学院获3D印刷技术专利。
1995年，美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。
2005年，市场上首个高清晰彩色3D打印机SpectrumZ510由ZCorp公司研制成功。
2010年11月，世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。
2011年6月6日，发布了全球第一款3D打印的比基尼。
2011年7月，英国研究人员开发出世界上第一台3D巧克力打印机。
2011年8月，南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。
2012年11月，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。
2013年10月，全球首次成功拍卖一款名为“ONO之神”的3D打印艺术品。
[5]
2013年11月，美国德克萨斯州奥斯汀的3D打印公司“固体概念”（SolidConcepts）设计制造出3D打印金属手枪。
3.23D打印的原理技术
日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。
通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。
之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。
这项打印技术称为3D立体打印技术。
3D打印存在着许多不同的技术。
它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。
3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。
类型
累积技术
基本材料
挤压
熔融沉积式（FDM）
热塑性塑料，共晶系统金属、可食用材料
线
电子束自由成形制造（EBF）
几乎任何合金
粒状
直接金属激光烧结（DMLS）
电子束熔化成型（EBM）
钛合金
选择性激光熔化成型（SLM）
钛合金，钴铬合金，不锈钢，铝
选择性热烧结（SHS）
热塑性粉末
选择性激光烧结（SLS）
热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末
粉末层喷头3D打印
石膏3D打印（PP）
石膏
层压
分层实体制造（LOM）
纸、金属膜、塑料薄膜
光聚合
立体平板印刷（SLA）
光硬化树脂
数字光处理（DLP）
3.33D打印的过程
3.3.1三维设计
三维打印的设计过程是：
先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。
设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。
一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。
三角面越小其生成的表面分辨率越高。
PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器，其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。
切片处理
打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。
这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。
打印机打出的截面的厚度（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）或者微米来计算的。
一般的厚度为100微米，即0.1毫米，也有部分打印机如ObjetConnex系列还有三维
Systems'
ProJet系列可以打印出16微米薄的一层。
而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。
打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。
用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天，根据模型的尺寸以及复杂程度而定。
而用三维打印的技术则可以将时间缩短为数个小时，当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。
传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品，而三维打印技术则可以以更快，更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。
一个桌面尺寸的三维打印机就可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要。
完成打印
三维打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够（在弯曲的表面可能会比较粗糙，像图像上的锯齿一样），要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法：
先用当前的三维打印机打出稍大一点的物体，再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。
有些技术可以同时使用多种材料进行打印。
有些技术在打印的过程中还会用到支撑物，比如在打印出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西（如可溶的东西）作为支撑物。
二维图：
见图纸
三维图及3D打印工艺
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
Pro/e作图
使用pro/e画出零件图
计算机
工
序
简
图
2
3D打印图片录入
保存pro/e图片到3D打印工程软件
3
3D打印
操作3D打印机
3D打印机
4
完成3D打印
从3D打印机托盘上取下打印出来的零件
小铲子
参考文献
（1）王侃夫《机床数控技术基础》机械工业出版社2001.3
（2）詹友刚《PRO/E中文野火版3.0教程》机械工业出版社2006.7
（3）张磊光、周飞《数控加工工艺学》北京出版社2000.10
（4）伊万斯《解析3D打印机：
3D打印机的科学与艺术》机械工业出版社
致谢
历时将近两个月的时间我终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学们还有保老师还有夏老师等老师的帮助下度过了，尤其要强烈感谢我的论文指导老师保老师还有夏老师，他们对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。
另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。
在此向帮助和指导过我的各位老师表示最衷心的感谢！
在本次毕业设计还有毕业论文在撰写过程中我遇到了无数的问题，首先是我们的选择，因为毕业设计是分为两个团队，一个是一机加工方式来加工出我们论文课题所提到的机用虎钳，还有的就是我所在的团队，是利用3D打印来完成机用虎钳的制造，因为我们是第一次接触3D打印，可以说是完全不了解这一领域，所以在起先的零件图纸绘制过程中就出现了问题，比如说公差问题，配合问题，还有尺寸，设计符不符合原理，好在这些问题都被同学们还有老师们一起解决了，接着就是PRO/E的制图了，虽然我们学过一阶段PRO/E制图，但是由于本次毕业设计离我们学习的那段时间比较久远，所以一些制图的细节问题都已经记不大清，就比如，在我们绘制完零件图要着手装配的时候，完全没有头绪，导致零件与零件几乎无法正常配合，最后在老师的帮助还有我们自己摸索下一遍又一遍的尝试了出来，我清楚的记得，在我们把滑动钳体利用配合关系装配到底座上的时候整整装了10分钟，因为有些配合虽然是对的，但是零件的方向是错误的，所以只能一遍一遍的试，在接下来就是将绘制好的三维图录入3D打印的软件了，这方面我们倒是没出问题，但是由于我们是自主设计的，所以没有考虑到3D打印机是不是可以打印，最后造成了部分零件尺寸不对无法拼接。
所以还请各位老师见谅。
感谢这篇论文所涉及到的各位学者，本文引用了无数为学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。
感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予了很多素材。
还在论文的撰写和排版过程中提供热情的帮助。
通过本次毕业设计，我感觉我在PRO/E绘图组装方面得到了巩固还有提升，对于机械装配有了更深层次的了解。
将这次设计最为3年学习的一个总结我感觉很有意义。
由于是我第一次做毕业设计说明书，水平有限，时间也不充足，很多资料来源于网络，难免有很多错误或者不妥之处，敬请老师还有同学批评指正，不胜感激。
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