夹具对于保证加工精度，提高生产效率、降低生产成本，缓解工人劳动强度，扩大机床的工艺范围等都具有重要意义。

夹具是工艺装备的重要组成部分，在机械制造行业中具有举足轻重的地位。

近年来，夹具在国内外也正在逐渐形成为一个依附于机床业或独立的小行业。

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。

本文主要使用计算机辅助设计软件（SolidWorks2015）完成机用虎钳的整体机构建模与装配，并加载伺服电机进行运动仿真分析，得出结论。

研究发现，虎钳具有结构紧凑，夹紧力度强，易于操作使用等特点，很适合中小型铣床、钻床以及平面磨床等机械设备使用。

通过该课题研究，加强对夹具原理设计以及计算机辅助设计等方面的系统化认识，加深对先进设计、智能制造的理解。

【关键词】机用虎钳计算机辅助设计运动仿真第一章绪论 (1)1.1 国内外夹具设计的发展背景 (1)1.2 课题背景及意义 (1)第二章机用虎钳概述 (2)2.1 机床夹具概述 (2)2.1.1 夹具的分类 (3)2.2.2 夹具的原理 (3)2.2 机用虎钳的作用与结构 (4)2.3 机用虎钳的工作原理 (5)2.4 机用虎钳使用的注意事项 (6)第三章机用虎钳三维设计 (7)3.1 SolidWorks概述 (7)3.2 SolidWorks的选用理由 (8)3.3机用虎钳主要零件设计 (9)3.4 机用虎钳主要零部件装配 (22)第四章台虎钳工程图 (24)第五章机用虎钳运动仿真 (25)致谢.................................................... 参考文献..................................................第一章绪论1.1 国内外夹具设计的发展背景作为机电产品制造中不可或缺的四大工具（刀具、夹具、量具、模具）之一，夹具对于保证加工精度，提高生产效率、降低生产成本，减轻工人劳动强度，扩大机床的工艺范围，缩短产品试制周期等都具有重要意义。

夹具是工艺装备的重要组成部分，在机械制造行业中具有举足轻重的地位。

近10余年来，单件、小批量生产正逐渐成为现代机械制造业新的生产模式。

在这种模式下，发达国家普遍采用计算机辅助产品设计(CAD)、计算机辅助工程分析(CAE)和计算机仿真技术进行产品设计，这同时也对加工机床及机床夹具提出了更高的柔性要求，以求缩短生产准备时间、降低生产成本。

按照单一品种设计出来的专用夹具已经远远不能满足生产发展的需求，在这种情况下，组合夹具的出现是必然的。

组合夹具正好能够适应单件、小批量生产的模式，它对缩短工艺装备的设计、制造周期，以及产品换型后对原有工装夹具延续使用起到至关重要的作用。

虽然我国赶超世界发达国家的步伐越来越快，借鉴“德国工业4.0”，也提出了“中国制造2025”的概念，但由于起步晚，底子薄，与德国、美国、日本等先进水平相比，仍然还有较大差距。

为了提高我国数字化产品在国际市场中的竞争力，我们必须加强先进设计方面的研究。

1.2 课题背景及意义本课题来源于德州职业技术学院毕业设计，设计要求是：设计一机用虎钳，使用计算机辅助设计软件（SolidWorks2015）完成整体机构建模与装配，并加载伺服电机进行运动仿真分析，得出结论。

机用虎钳具有结构紧凑，夹紧力度强，易于操作使用等特点，很适合中型铣床、钻床以及平面磨床等机械设备使用。

通过该项研究，系统加强对夹具原理设计以及计算机辅助设计等方面的认识，加深对先进设计、智能制造的理解。

第二章机用虎钳概述2.1 机床夹具概述机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。

其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。

常用机床夹具如图2-1所示。

图2-1-1 机床夹具图2-1-2 机床夹具图2-1-3机床夹具2.1.1 夹具的分类（1）通用夹具通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。

例如铣床上的平口钳、车床上的三爪卡盘等。

这类夹具的特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。

（2）专用夹具专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。

其特点是结构紧凑，操作迅速、方便，可以保证较高的加工精度和生产效率。

（3）通用可调夹具和成组夹具用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。

通用可调夹具适用范围更广一些。

该类夹具特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。

（4）组合夹具组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。

其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。

（5）随行夹具随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。

该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。

2.2.2 夹具的原理（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

图2-2 爆炸图2.2 机用虎钳的作用与结构机用虎钳是安装在机床工作台上，用于夹紧工件，以便进行切削加工的一种通用工具。

固定钳身可安装在机床的工作台上，起固定机座作用。

转动手柄可以旋转丝杠，丝杠通过螺旋孔带动滑块左右运动，移动滑块上面带着活动钳口，这样，活动钳口和固定钳口一起就可以实现工件的夹紧和松开。

机用虎钳一般分为两种：固定式和旋转式。

1、固定式：不会转动方向，固定钳身直接固定在机床上；2、转盘（旋转）式：固定钳身可按不同角度、操作需要进行旋转摆动使用。

本次讨论研究的是固定式机用虎钳。

机用虎钳主要由以下几个部件组成：①固定钳身：用来支撑活动钳身及工件；②活动钳身：用来收紧或放松固定钳身，从而夹紧工件；③钳口：夹紧工件时钳口接触工件的部份，可置换；④压板：用来活动掌固定在钳体上；⑤丝杠：用来连接钳体与活动掌，并带动活动掌作轴向运动；⑥手柄：安装在丝杠右端，使丝杠作旋转运动；⑦螺栓、螺母：用来固定虎钳的各部件。

2.3 机用虎钳的工作原理它的结构是由钳体、底座、导螺母、丝杠、钳口体等组成。

活动钳身通过导轨与固定钳身的导轨作滑动配合。

丝杠装在活动钳身上，可以旋转，但不能轴向移动，并与安装在固定钳身内的丝杠螺母配合。

当转动手柄使丝杠旋转，就可以带动活动钳身相对于固定钳身作轴向移动，起夹紧或放松的作用。

在固定钳身和活动钳身上，各装有钢制钳口，并用螺钉固定。

钳口经过热处理淬硬，具有较好的耐磨性。

固定钳身装在转座上，并能绕转座轴心线转动，当转到要求的方向时，扳动夹紧手柄使夹紧螺钉旋紧，便可在夹紧盘的作用下把固定钳身固紧。

固定钳身上有四个螺栓孔，用以与机床固定。

2.4 机用虎钳使用的注意事项（1）安装时，必须使固定钳口的一部分突出于钳台外缘，这样在夹持长条形工件的时候，钳台外缘不会干涉工件。

（2）固定在钳台上的时候，四个压紧螺钉必须扳紧，不能使虎钳钳身在零件加工过程中出现松动，否则会损坏虎钳和影响加工精度。

（3）在夹紧工件时，只许用手的力量扳动手柄，绝不允许用锤子或其他套筒扳动手柄，以免丝杠、螺母或钳身受到损坏。

（4）装卸工件需要敲击时，应该在固定钳身的平台上进行小型的锤击工作，不能在钳口上敲击工件，以免损坏钳口。

（5）要经常拆开虎钳，去除污垢，清除滑动面与螺杆上的铁屑，并在螺杆、螺母处加注润滑油第三章机用虎钳三维设计近年来计算机辅助设计之所以能迅速发展，主要是因为它可以提高设计效率、提高设计质量、实现数据共享、实现智能设计。

计算机辅助设计方便快捷、效率高，大型设计可以数人同时操作；易修改，后期处理方便，数套设计方案可以同时推出；它的表现手段丰富，视觉冲击强烈。

但是计算机辅助设计带来方便的同时也对设计人员提出了更高的要求，设计人员需要具备扎实的功底和熟练的操作技能。

3.1SolidWorks概述SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁发起，总部位于马萨诸塞州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内，当初的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。

从1995年推出第一套SolidWorks三维机械设计软件至今，至2010年已经拥有位于全球的办事处，并经由300家经销商在全球140个国家进行销售与分销该产品。

1997年，Solidworks被法国达索（Dassault Systemes）公司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。

SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。

良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks 每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。

该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名；从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE 连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。

至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。

由于使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。

资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。