基于PROE的銑床夾具的設(shè)計(jì).docVIP

目錄1緒論錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2用PRO/ENGINEER進(jìn)行夾具實(shí)體設(shè)計(jì)的總體思路23對(duì)工件的實(shí)體設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3.1工件圓柱孔的實(shí)體建模.33.2撥叉架的實(shí)體建模.43.3槽的實(shí)體建模.54設(shè)計(jì)本道工序所用的專用夾具64.1Pro/E的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù).64.2標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的功能目標(biāo)分析.64.3銑床夾具的基本要求.74.4銑床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn).74.5選擇定位基準(zhǔn)確定定位元件.84.6確定夾緊裝置.84.7夾具體與定位鍵94.8夾具體的實(shí)體設(shè)計(jì)94.9夾具體的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)104.10夾具體的螺紋孔、定位銷孔的設(shè)計(jì).104.11夾具體主要定位裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).115裝配.115.1裝配方法.115.2裝配設(shè)計(jì)思路.126工程圖.157結(jié)束語(yǔ)20致謝21參考文獻(xiàn)221緒論隨著計(jì)算機(jī)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用,Pro/ENGINEER成為縮短輔助設(shè)計(jì)時(shí)間、提高勞動(dòng)效率、降低生產(chǎn)成本的重要工具。夾具在機(jī)械加工中占有很重要的地位。而夾具又具有專有性，因此夾具的設(shè)計(jì)就有很多變化，設(shè)計(jì)任務(wù)多，工作效率低。機(jī)床夾具Pro/ENGINEER系統(tǒng)是制造工藝技術(shù)信息系統(tǒng)的重要組成部分,在機(jī)械制造業(yè)中占十分重要的地位。Pro/E軟件是美國(guó)PTC公司在1989年推出的產(chǎn)品,是一個(gè)用于產(chǎn)品三維模型設(shè)計(jì)、加工、分析及繪圖的CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)。該軟件以使用方便、參數(shù)化特征造型和系統(tǒng)的全相關(guān)性而著稱。PTC的系列軟件實(shí)現(xiàn)了工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)上的多項(xiàng)功能,包括對(duì)大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管2理等,提供了最全面、緊密的集成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境,已成為我國(guó)的一個(gè)主CAD/CAM應(yīng)用軟，該軟件具有如下特點(diǎn):(1)參數(shù)化實(shí)體造型。參數(shù)化功能使設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)修改變得方便易行。(2)單一數(shù)據(jù)庫(kù)的全相關(guān)性。Pro/E采用單一數(shù)據(jù)庫(kù),產(chǎn)品的三維模型與二維工程圖相互關(guān)聯(lián),開(kāi)發(fā)過(guò)程中任何地方的更改會(huì)導(dǎo)致其它相關(guān)的相應(yīng)自動(dòng)修改,使產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、加工制造環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)一致。(3)基于特征的實(shí)體建模。Pro/E采用基于特征的實(shí)體建模技術(shù)，零件由各個(gè)特征經(jīng)疊加、相交等操作而成，保證了設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易與靈活性。本文闡述的Pro/ENGINEER實(shí)體設(shè)計(jì)適于零件和工裝設(shè)計(jì)，通常是指該軟件有強(qiáng)大的造型功能進(jìn)行銑床夾具設(shè)計(jì)。該夾具用途是在銑床上加工肢體類工件孔和孔系的一種工藝裝備,主要目的是保證孔和孔系的位置精度。銑床夾具設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)中起著重要作用，目前夾具自動(dòng)化設(shè)計(jì)水平較低，尋求組合夾具裝夾設(shè)計(jì)的自動(dòng)規(guī)劃方法成為當(dāng)前業(yè)界必須攻克的難題，夾具構(gòu)形設(shè)計(jì)主要有兩大類：第一類采用基于規(guī)則的方法，將已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成設(shè)計(jì)規(guī)則，利用過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)解決類似問(wèn)題。例如Trappey教授的啟發(fā)式搜索方法。第二類采用幾何分析的方法，通過(guò)求解方程組等途徑枚舉出所有候選裝夾方案，然后根據(jù)形封閉和力封閉原則確定裝夾方案，例如,Goldberg教授的“完備”的枚舉算法。另外，人工智能和專家系統(tǒng)也廣泛應(yīng)用到組合夾具的設(shè)計(jì)中。然而現(xiàn)有的研究成果本身都存在難以克服的缺陷，基于規(guī)則的方法沒(méi)有求出夾具元件的全部可行裝夾位置集合，不可避免地采用可調(diào)夾具元件，不能設(shè)計(jì)出最優(yōu)的裝夾方案；采用枚舉方法的算法效率低，而且只適用平面定位基準(zhǔn)。并且這些方法大都對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)的結(jié)果缺少合理的評(píng)價(jià)規(guī)則。然而把Pro/ENGINEER實(shí)體設(shè)計(jì)軟件用于銑床夾具設(shè)計(jì)，一改過(guò)去二維設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)模式，采用直觀的三維模型表達(dá)方式，能清楚地描繪更復(fù)雜的夾具結(jié)構(gòu)，并能在夾具概念設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)的同時(shí)，并行地進(jìn)行優(yōu)化分析和可制造性分析。2用Pro/ENGINEER進(jìn)行夾具實(shí)體設(shè)計(jì)的總體思路本課題的目標(biāo)就是利用Pro/ENGINEER實(shí)體設(shè)計(jì)軟件將這副銑床夾具設(shè)計(jì)出來(lái)。用Pro/ENGINEER進(jìn)行夾具實(shí)體設(shè)計(jì)的總體思路是：首先對(duì)工件進(jìn)行實(shí)體設(shè)計(jì)，再逐個(gè)地對(duì)夾具中的組成元件進(jìn)行實(shí)體設(shè)計(jì),最后將其裝置裝配到夾具體上。其次對(duì)組成夾具的各元件進(jìn)行實(shí)體設(shè)計(jì)是本課題最基本的工作，也是最繁瑣的工作，筆者在設(shè)計(jì)過(guò)程中努力探索出簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)思路，應(yīng)用高效率的實(shí)體設(shè)計(jì)工具來(lái)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)步驟，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。第三自頂向下的裝配，將產(chǎn)品的主框架作為主組件，并將產(chǎn)品分解為組件和子組件，然后標(biāo)識(shí)主組件元件及其關(guān)鍵特征，最后了解組件內(nèi)部及組件之間的關(guān)系，并繪制產(chǎn)品的裝配工程圖。下面僅以設(shè)計(jì)形狀較為復(fù)雜的被加工工件即撥叉和夾具體為例來(lái)說(shuō)明筆者的設(shè)計(jì)思路。3對(duì)工件的實(shí)體設(shè)計(jì)圖1為撥叉零件。根據(jù)工藝規(guī)程，在銑槽之前該零件的其它各表面均已加工好。材料：HT200圖1撥叉本工序要求是：槽寬16H11mm,槽深8mm。除要保證各孔尺寸精度以外，還需要滿足以下技術(shù)要求：（1）槽的中心平面與25H7孔軸線的垂直度誤差為0.08mm。（2）槽側(cè)面與E面的距離110.2mm。(3)槽底面與B面平行。結(jié)合圖1零件的結(jié)構(gòu)，用Pro/ENGINEER實(shí)體設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)出撥叉零件，用Pro/ENGINEER實(shí)體設(shè)計(jì)軟件最終設(shè)計(jì)出的撥叉零件如圖4所示，我們可以將被加工工件分解為三大實(shí)體部分即由圓孔，撥叉架和被加工的槽形成。由于只知道零件圖形的工序尺寸，所以實(shí)體圖形的形成有一定的難度。需要不斷的修改尺寸，這樣也體現(xiàn)Pro/ENGINEER實(shí)體設(shè)計(jì)軟件見(jiàn)圖的強(qiáng)大之處，修改尺寸很方便。在見(jiàn)圖過(guò)程中，保證所銑的槽與圓孔25的軸線的垂直度誤差不大于0.084mm，由于尺寸不完整需要不斷修改之前拉伸體外形來(lái)保證，在經(jīng)過(guò)不斷的修改后可以得到較為理想的制圖方案。3.1工件實(shí)體建模顯然，主實(shí)體部分的形狀不能用Pro/ENGINEER提供的標(biāo)準(zhǔn)智能圖素或高級(jí)智能圖素直接造型而成3，本設(shè)計(jì)方案采用了設(shè)計(jì)環(huán)境中“拉伸特征”來(lái)生成零件的主體部分。（1）.選擇“文件”“新建”命令。（2）.取消“使用缺省模板”的勾選，單擊“確定”按鈕。圖2拉伸后實(shí)體（3）.在“新文件選項(xiàng)”對(duì)話框的模板列表中選擇mmns-part-solid，單擊“確定”按鈕，回到“新建”對(duì)話框，單擊“確定”按鈕，即應(yīng)用公制模板。（4）.選擇“插入”“拉伸”命令。（5）.在“拉伸”屬性面板中單擊生成實(shí)體按鈕。（6）.在“拉伸”面板中單擊“放置”按鈕，彈出“草繪”上滑面板，單擊其中的“定義”按鈕。（7）.彈出“草繪”對(duì)話框，指定基準(zhǔn)平面TOP為草繪平面，參照為RIGHT，其他選項(xiàng)使用系統(tǒng)缺省值。（8）.單擊“草繪”對(duì)話框“草繪”按鈕，彈出繪圖視角“參照”對(duì)話框，單擊“關(guān)閉”按鈕，接受系統(tǒng)缺省視角參照，并關(guān)閉對(duì)話框，進(jìn)入草繪模式。（9）.繪制如圖的草圖，然后單擊完成草圖。（10）.輸入拉伸高度80，單擊完成特征的創(chuàng)建，如圖2所示。3.2撥叉架的繪制采用設(shè)計(jì)環(huán)境中“拉伸特征”來(lái)生成撥叉架實(shí)體，由于圖形比較簡(jiǎn)單可以用一次拉伸即可完成。（11）.單擊“拉伸”按鈕；（12）.在“拉伸”屬性面板中單擊生成實(shí)體；圖3撥叉架（13）.在“拉伸”面板中單擊“放置”按鈕，彈出“草繪”上滑面板，單擊其中的“定義”按鈕。（14）.彈出“草繪”對(duì)話框，指定基準(zhǔn)平面RIGHT為草繪平面，其他選項(xiàng)使用系統(tǒng)缺省值。（15）.單擊“草繪”對(duì)話框“草繪”按鈕，彈出繪圖視角“參照”對(duì)話框，單擊“關(guān)閉”按鈕，接受系統(tǒng)缺省視角參照，并關(guān)閉對(duì)話框，進(jìn)入草繪模式。（16）.繪制要拉伸的撥叉架的草圖，然后單擊完成草圖。（17）.輸入拉伸高度8，將拉伸類型選擇“在各方向上以指定深度一半拉伸草繪平面的兩側(cè)”，單擊完成特征，效果如圖3所示。3.3生成要加工的槽，槽寬16mm，槽深8mm在繪制過(guò)程中，要注意保證保證所銑的槽與圓孔25的軸線的垂直度誤差不大于0.08mm。（18）.單擊“拉伸”按鈕；（19）.在“拉伸”屬性面板中單擊生成實(shí)體；6圖4零件實(shí)體（20）.在“拉伸”面板中單擊“放置”按鈕，彈出“草繪”上滑面板，單擊其中的“定義”按鈕。（21）.彈出“草繪”對(duì)話框，指定基準(zhǔn)平面TOP為草繪平面，其他選項(xiàng)使用系統(tǒng)缺省值。（22）.單擊“草繪”對(duì)話框“草繪”按鈕，彈出繪圖視角“參照”對(duì)話框，單擊“關(guān)閉”按鈕，接受系統(tǒng)缺省視角參照，并關(guān)閉對(duì)話框，進(jìn)入草繪模式。（23）.繪制要剪切去的草圖，然后單擊完成草圖。（24）.單擊“去除材料”按鈕，將拉伸類型選擇“在各方向上以指定深度一半拉伸草繪平面的兩側(cè)”，單擊完成特征，效果如圖4所示。（25）.繪制撥叉下端的凸臺(tái)的草圖，單擊“拉伸”命令。輸入拉伸高度2mm。單擊完成特征。（26）.單擊“鏡像”命令，選擇上一步中所形成的實(shí)體。選擇top面為參照。單擊完成實(shí)體的鏡像。4設(shè)計(jì)本道工序所用的專用夾具4.1Pro/E的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品所使用的零部件分析表明，標(biāo)準(zhǔn)零部件的數(shù)量約占到60%左右,30%左右的零部件是通過(guò)變型設(shè)計(jì)得到的通用件，而根據(jù)客戶特殊需求開(kāi)發(fā)的零部件只有10%左右。標(biāo)準(zhǔn)零部件不僅數(shù)量多，而且在設(shè)計(jì)過(guò)程中需頻繁查閱各種設(shè)計(jì)手冊(cè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)零部件的選用及繪制約占全部設(shè)計(jì)時(shí)間的70%左右。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，標(biāo)準(zhǔn)零部件的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力且?guī)в泻艽笾貜?fù)性的工作，難以應(yīng)日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。另外，針對(duì)目前各三維CAD造型平臺(tái)進(jìn)行了許多標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)方面的研究，但研究的重點(diǎn)基本都放在標(biāo)準(zhǔn)件的信息管理及其使用方面，研究的技術(shù)關(guān)鍵也僅在于標(biāo)準(zhǔn)件的信息存取以及零件的參數(shù)驅(qū)動(dòng)；而對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件的裝配、選擇、復(fù)制、替換、數(shù)據(jù)匹配等與造型平臺(tái)密切結(jié)合的工具集則研究的很少。但是在實(shí)際工程中，特別是在設(shè)計(jì)方案中使用大量的標(biāo)準(zhǔn)件并且有時(shí)還需要更改設(shè)計(jì)方案的時(shí)候，面向標(biāo)準(zhǔn)件的裝配工具集合則顯得尤其重要，此時(shí)設(shè)計(jì)人員將不再滿足于僅僅參數(shù)驅(qū)動(dòng)生成零件的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件使用方式14。本文研究的主要目的是,基于Pro/E三維造型平臺(tái),根據(jù)Pro/E系統(tǒng)特有的參數(shù)化建模及裝配原理,應(yīng)用第三方開(kāi)發(fā)工具包Pro/TOOLKIT開(kāi)發(fā)出集成了裝配工具的新型標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理系統(tǒng)，使其最大程度地整合實(shí)際工程中常用的標(biāo)準(zhǔn)件及其信息，可以支持企業(yè)自定義標(biāo)準(zhǔn)以及由標(biāo)準(zhǔn)件衍變而來(lái)的通用件，并能加快裝配過(guò)程。4.2標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的功能目標(biāo)分析任何一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)該具備的基本功能是：用戶根據(jù)自身需求找到所需標(biāo)準(zhǔn)件，選擇標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格，再由這些規(guī)格及幾何參數(shù)驅(qū)動(dòng)三維造型系統(tǒng)生成標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)體模型并進(jìn)行裝配。但本標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)系統(tǒng)還具備以下重要功能：(1)提供標(biāo)準(zhǔn)件建庫(kù)工具及建庫(kù)向?qū)В⒅С制髽I(yè)自定義標(biāo)準(zhǔn)及通用件。(2)支持網(wǎng)絡(luò)共享。允許多個(gè)用戶同時(shí)利用該標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)或相關(guān)資料的查詢。(3)提供全面的標(biāo)準(zhǔn)件信息。用戶從標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)中可以得到的標(biāo)準(zhǔn)件信息應(yīng)包含幾何參數(shù)信息以及材料、熱處理、表面處理、尺寸偏差等非幾何信息及標(biāo)準(zhǔn)件的預(yù)覽圖。(4