機(jī)用虎鉗裝配圖及3D造型設(shè)計(jì)說明書(2)

1、 江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州分院 機(jī)電工程系 畢業(yè)論文江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)校 蘇州分院 蘇州高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（說明書） 設(shè)計(jì)課題：機(jī)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(dǎo)教師： 2015.4 江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)校 蘇州分院 機(jī)電工程系 畢業(yè)論文任務(wù)書 一、題目： 機(jī)用虎鉗三維裝配圖及零件3D打印二、指導(dǎo)思想和目的要求： 認(rèn)真負(fù)責(zé)，一絲不茍，獨(dú)立完成。通過這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，鞏固自己所學(xué)的理論知識和技能，提高自己的設(shè)計(jì)算、繪圖、編寫技術(shù)文件能力，學(xué)會(huì)正確使用技能資料、便準(zhǔn)、手冊等工具書，并在設(shè)計(jì)中培養(yǎng)自己的理論聯(lián)系實(shí)際、嚴(yán)肅認(rèn)證知的工作作風(fēng)和獨(dú)立工作能力，為以

2、后畢生從事技術(shù)工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。三、主要技術(shù)指標(biāo)： 掌握必須的機(jī)械制圖技能；能夠運(yùn)用所學(xué)軟件對相關(guān)零件進(jìn)行立體建模；能完成零件的三維組裝；完成工件3D打印四、進(jìn)度與要求：第一階段（4課時(shí)） 仔細(xì)閱讀畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)的要求和任務(wù)。第二階段（80課時(shí)）1.設(shè)計(jì)零件并繪制零件圖； 2.繪制裝配圖； 3.熟悉應(yīng)用軟件； 4.用所用軟件建模； 5.用軟件進(jìn)行零件組裝 6.進(jìn)行3D打印。第三階段（20課時(shí)）撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。整理畢業(yè)設(shè)計(jì)資料。第四階段（10課時(shí)）準(zhǔn)備答辯。 五、主要參考書及參考資料：（1）機(jī)床數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)（2）PRO/E中文野火版3.0教程（3）數(shù)控加工工藝學(xué)（4）解析3D

3、打印機(jī)：3D打印機(jī)的科學(xué)與藝術(shù)趙志群,陳俊蘭. 現(xiàn)代學(xué)徒制建設(shè)現(xiàn)代職業(yè)教育制度的重要補(bǔ)充.J.北京社會(huì)科學(xué). 2014(1):28-32趙志群. 職業(yè)教育工學(xué)結(jié)合一體化課程開發(fā)指南.M北京: 清華大學(xué)出版社. 2009年版.ISBN 978-7-302-19923-6.班級： 專業(yè)： 學(xué)生： 指導(dǎo)教師： 摘 要國際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)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。現(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(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)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(shí)際磨損量僅為1020%左右。數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對機(jī)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(zhǔn)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(jī)床夾具；能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。本次課題的內(nèi)容是設(shè)計(jì)一機(jī)用虎鉗，使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（PRO/E）完成整體機(jī)構(gòu)建模與裝配，組裝進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，并進(jìn)行3D打印出實(shí)體組裝，

5、得出結(jié)論。工件的裝夾方法有兩種：一種是直接裝夾在機(jī)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(jī)用虎鉗的組成構(gòu)造，發(fā)現(xiàn)虎鉗具有結(jié)構(gòu)簡單，加緊力度強(qiáng)，增力特性好，便于操作等特點(diǎn)。一般很適合中型銑床、鉆床、以及平面磨床等機(jī)械設(shè)備使用。關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)軟件（PRO/E） 夾具 機(jī)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(shè)計(jì)夾具的目的（6）3.生產(chǎn)夾具的目的（6）4.機(jī)床夾具的組成原理（7）5.機(jī)床夾具的概述與分類（8）第二章 機(jī)用虎鉗概述1.機(jī)用虎鉗的結(jié)構(gòu)（10）2.機(jī)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(shù)（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(xiàn) （28）致謝與設(shè)計(jì)總結(jié) （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(jī)床夾具如何快速適應(yīng)產(chǎn)品變化并充分發(fā)揮數(shù)控加工設(shè)備的加工效能，成為企業(yè)關(guān)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(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)控加工設(shè)備已具有相當(dāng)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(kuò)大，而與之對應(yīng)的數(shù)控機(jī)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(jī)床夾具的應(yīng)用卻缺乏足夠的認(rèn)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(shè)備的效能。如何提高夾具的快速反應(yīng)能力，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床和加工中心的加工效能是目前夾具設(shè)計(jì)所面臨的課題。1.2設(shè)計(jì)夾具的目的 機(jī)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(zhǔn)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(jī)床夾具；（4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型

8、機(jī)床夾具；（5）進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；（6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。1.4機(jī)床夾具的組成原理(1)定位元件它與工件的定位基準(zhǔn)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(shí)工件相對于刀具和機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)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(shí)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(dǎo)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(dǎo)引刀具進(jìn)行加工的元件，稱為導(dǎo)引元件。如圖6-1中的快換鉆套(4)連接元件使夾具與機(jī)床相

9、連接的元件，保證機(jī)床與夾具之間的相互位置關(guān)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(gè)整體的基礎(chǔ)件。它與機(jī)床有關(guān)部件進(jìn)行連接、對定，使夾具相對機(jī)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(jī)構(gòu)，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(jī)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(guān)鍵，目的是使工件定準(zhǔn)、夾牢。1.5機(jī)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(jìn)行加工。加工中除了需要機(jī)床、刀具、量具之外，成批生產(chǎn)還要用機(jī)床夾具。它們是機(jī)床和工件之間的連接裝置

10、，使工件相對于機(jī)床或刀具獲得正確位置。機(jī)床夾具的好壞直接影響工件加工表面的位置精度，所以機(jī)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(jī)械制造廠里使用的一種工藝裝備，可以從不同的角度對機(jī)床夾具進(jìn)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(diǎn)分類 （1）通用夾具。已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(shè)計(jì)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(yīng)多種工件加工的夾具，稱為可調(diào)夾具。 （4）組合夾具。采用標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)，但比組合夾具精度高、效能高、結(jié)構(gòu)緊湊。1.5.3按機(jī)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(jī)床夾具6.齒輪機(jī)床夾具1.5.4按夾緊的動(dòng)力源分類 夾具按夾緊的動(dòng)力源可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)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(jī)用虎鉗概述2.1機(jī)用虎鉗主要由以下幾個(gè)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(dòng)鉗體旋轉(zhuǎn)；3、鉗體：安裝在

12、底座上面，用來支撐活動(dòng)掌及工件；4、活動(dòng)掌：用來收緊或放松鉗身，從而夾緊工件；5、鉗口：夾緊工件時(shí)鉗口接觸工件的部分，可置換；6、壓板：用來將活動(dòng)掌固定在鉗體上；7、絲杠：用來連接鉗體與活動(dòng)掌，并帶動(dòng)活動(dòng)掌做軸向運(yùn)動(dòng)；8、手輪：安裝在絲杠右端，使絲杠作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；9、螺栓、螺母：用來固定虎鉗的各種部件。2.2機(jī)用虎鉗的種類 一般可可以分為兩種： （1）固定式：不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)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(jìn)行旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)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(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期，實(shí)際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)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(jī)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(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。這打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。1986年，Charles Hull開發(fā)了第一臺商業(yè)3D印刷機(jī)。1993年，麻省理工學(xué)院獲3D印刷技術(shù)專利。1995年，美國ZCorp公司從麻省理工學(xué)院獲得唯一授權(quán)并開始開發(fā)3D打印機(jī)。2005年，市場上首個(gè)高清晰彩色3D打印機(jī)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(jī)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(jī)。2011年8月，南安普敦大學(xué)的工程師們開發(fā)出世界上第一架3D打印的飛機(jī)。2012年11月，蘇格蘭科學(xué)家利用人體細(xì)胞首次用3D打印機(jī)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(shù)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(shè)計(jì)制造出3D打印金屬手槍。3.2 3D打印的原理技術(shù)日常生活中使用的普通打印機(jī)可以打印電腦設(shè)計(jì)的平面物品，而所謂的3D打印機(jī)與普通打印機(jī)工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印機(jī)的打印材料是墨水和紙張，而3D打

15、印機(jī)內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實(shí)實(shí)在在的原材料，打印機(jī)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(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。通俗地說，3D打印機(jī)是可以“打印”出真實(shí)的3D物體的一種設(shè)備，比如打印一個(gè)機(jī)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(jī)”是參照了普通打印機(jī)的技術(shù)原理，因?yàn)榉謱蛹庸さ倪^程與噴墨打印十分相似。這項(xiàng)打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。3D打印存在著許多不同的技術(shù)。它們的不同之處在于以可用的材料的方式，并以不同層構(gòu)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(shù)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(jié)（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(jié)（SHS）熱塑性粉末選擇性激光燒結(jié)（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(shí)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(shè)計(jì)三維打印的設(shè)計(jì)過程是：先通過計(jì)算機(jī)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(dǎo)打印機(jī)逐層打印。設(shè)計(jì)軟件和打印機(jī)之間協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)文件格式是STL文件格式。一個(gè)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(jī)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(gè)實(shí)體。這種技術(shù)的特點(diǎn)在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。打印機(jī)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(jì)算的。一般的厚度為100微米，即0.1毫米，也有部分打印機(jī)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(jī)相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個(gè)微米。 用傳統(tǒng)方法制造出一個(gè)模型通常需要數(shù)小時(shí)到數(shù)天，根據(jù)模型的尺寸以及復(fù)雜程度而定。而用三維打印的技術(shù)則可以將時(shí)間縮短為數(shù)個(gè)小時(shí)，當(dāng)然其是由打印機(jī)的性能以及模型的尺寸和復(fù)雜程度而定的。傳統(tǒng)的制造技術(shù)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(shù)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(gè)桌面尺寸的三

19、維打印機(jī)就可以滿足設(shè)計(jì)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(jī)的分辨率對大多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)足夠（在彎曲的表面可能會(huì)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(dāng)前的三維打印機(jī)打出稍大一點(diǎn)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(shù)可以同時(shí)使用多種材料進(jìn)行打印。有些技術(shù)在打印的過程中還會(huì)用到支撐物，比如在打印出一些有倒掛狀的物體時(shí)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(shè)備1Pro/e作圖使用pro/e畫出零件圖計(jì)算機(jī) 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(jì)算機(jī)33D打印操作3D打印機(jī)3D打印機(jī) 工 序 簡 圖4完成3D打印從3D打印機(jī)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(shè)備1Pro/e作圖使用pro/e畫出零件圖計(jì)算機(jī) 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(jì)算機(jī)33D打印操作3D打印機(jī)3D打印機(jī) 工 序 簡 圖4完成3D打印從3D打印機(jī)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(shè)備1Pro/e作圖使用pro/e畫出零件圖計(jì)算機(jī) 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(jì)算機(jī)33D打印操作

21、3D打印機(jī)3D打印機(jī) 工 序 簡 圖4完成3D打印從3D打印機(jī)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(shè)備1Pro/e作圖使用pro/e畫出零件圖計(jì)算機(jī) 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(jì)算機(jī)33D打印操作3D打印機(jī)3D打印機(jī) 工 序 簡 圖4完成3D打印從3D打印機(jī)托盤上取下打印出來的零件 小鏟子 工 序 簡 圖 參考文獻(xiàn) （1）王侃夫 機(jī)床數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ) 機(jī)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(jī)械工業(yè)出版社 2006.7 （3）張磊光、周飛 數(shù)控加工工藝學(xué) 北京出版社 2000.10（4）伊萬斯 解析3D打印機(jī)：3D打印機(jī)的科學(xué)與藝術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 致 謝 歷時(shí)將近兩個(gè)月的時(shí)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(xué)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(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師保老師還有夏老師，他們對我進(jìn)行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。另外，在校圖書館查找資料的時(shí)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(dǎo)過我的各位老師表示最衷心的感謝！ 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)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?yàn)楫厴I(yè)設(shè)計(jì)是分為兩個(gè)團(tuán)隊(duì)，一個(gè)是一機(jī)加工方式來加工出