江苏联合职业技术学校苏州分院苏州高等职业技术学校毕业设计（说明书）设计课题：机用虎钳三维装配图及零件3D打印作者姓名：专业名称：所在班级：指导教师：2015.4江苏联合职业技术学校苏州分院机电工程系毕业论文任务书一、题目：机用虎钳三维装配图及零件3D打印二、指导思想和目的要求：认真负责，一丝不苟，独立完成。

通过这个毕业设计，巩固自己所学的理论知识和技能，提高自己的设计算、绘图、编写技术文件能力，学会正确使用技能资料、便准、手册等工具书，并在设计中培养自己的理论联系实际、严肃认证知的工作作风和独立工作能力，为以后毕生从事技术工作打下一个良好的基础。

三、主要技术指标：掌握必须的机械制图技能；能够运用所学软件对相关零件进行立体建模；能完成零件的三维组装；完成工件3D打印四、进度与要求：第一阶段（4课时）仔细阅读毕业设计任务书，明确设计的要求和任务。

第二阶段（80课时）1.设计零件并绘制零件图；2.绘制装配图；3.熟悉应用软件；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.ISBN 978-7-302-19923-6.班级：专业：学生：指导教师：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 XXXXX2.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。

第三章 3D打印的概述3.1 3D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，Charles Hull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Spectrum Z510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。

3.3 3D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。