基于PROE的車床夾具設(shè)計(jì)與仿真

1、目 錄1 緒論12 設(shè)計(jì)任務(wù)13 設(shè)計(jì)理念23.1 概念設(shè)計(jì)23.2本課題研究的零件及其工藝設(shè)計(jì)44 夾具的實(shí)體建模64.1 在被加工零件各個工序中，本課題所涉及的相關(guān)工序中的關(guān)鍵尺寸64.2 工序二和工序三的夾具設(shè)計(jì)過程74.3 工序五中夾具體的參數(shù)化設(shè)計(jì)104.4 工序六中的夾具體設(shè)計(jì)124.5 夾具中的相關(guān)附件的設(shè)計(jì)過程135. 夾具的裝配過程及其爆炸圖145.1 工序二和工序三中的夾具體的裝配過程及其爆炸圖155.2 夾具的爆炸圖216 工程圖237 動態(tài)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真247.1 進(jìn)入機(jī)構(gòu)模塊247.2 給各個仿真元件添加伺服電機(jī)267.3 定義分析287.4 運(yùn)行結(jié)果回放及捕獲297

2、.5 對動畫進(jìn)行錄像剪輯298 結(jié)束語30致謝30參考文獻(xiàn)301 緒論當(dāng)前三維設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了一個很高的境界 ,它能為產(chǎn)品開發(fā)人員提供更先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)手段 ,具有形象生動、 直觀明了、 快速響應(yīng)等設(shè)計(jì)特點(diǎn) ,其開發(fā)過程很符合設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思維1。三維開發(fā)平臺的出現(xiàn)和完善 ,為增強(qiáng)企業(yè)的開發(fā)能力、 提高設(shè)計(jì)效率和產(chǎn)品質(zhì)量 ,提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。三維開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用和推廣 ,可謂是傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)的一次革命;三維立體設(shè)計(jì)逐步替代傳統(tǒng)的二維平面是必然的趨勢目前 ,市面上可供選擇的軟件有很多 ,主要包括高端的 pro /engineer, i - deas, ug, cati a和中端的sol

3、idworks, solidedge等 3d設(shè)計(jì)軟件2。這些軟件的一個共性就是它們都具備了尺寸參數(shù)驅(qū)動技術(shù)以及虛擬裝配技術(shù);尤其是高端的 3d設(shè)計(jì)軟件還具備了智能化、 集成化、 并行化、 模塊化、 相關(guān)性等特點(diǎn)，這些技術(shù)一般都能滿足用戶設(shè)計(jì)的各項(xiàng)諸如設(shè)計(jì)、 計(jì)算分析、 制造、 虛擬裝配、 干涉檢查、 有限元分析、 運(yùn)動分析等高級 cad的需求4。pro/engineer系統(tǒng)是美國參數(shù)技術(shù)公司（ptc）的產(chǎn)品。ptc公司提出的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念，開發(fā)出來的第三代機(jī)cad/cae/cam產(chǎn)品pro/engineer軟件能將設(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過程集成到一起，讓所有的用戶能夠同時進(jìn)行

4、同一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造工作，即實(shí)現(xiàn)所謂的并行工程3。pro/engineer采用技術(shù)指標(biāo)化設(shè)計(jì)、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。pro/engineer系統(tǒng)用戶界面簡潔，概念清晰，符合工程人員的設(shè)計(jì)思想與習(xí)慣。整個系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上，具有完整而統(tǒng)一的模型。2 設(shè)計(jì)任務(wù)機(jī)床夾具作為一種重要的加工工具，其種類和型號比較繁多，傳統(tǒng)的開發(fā)過程繁瑣、 效率低下、 繪圖量大，pro/e作為一款高效快捷的cad/cam軟件，克服了以上的不足之處，大大提高設(shè)計(jì)人員的開發(fā)速度，本文將著重就pro/e的實(shí)體

5、建模、虛擬裝配、機(jī)構(gòu)仿真等功能通過對機(jī)床夾具的開發(fā)來進(jìn)行深入和全面的研究。設(shè)計(jì)的具體要求為： （1）實(shí)現(xiàn)零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)。 （2）零件和部件的裝配。 （3）工程圖樣的生成。 （4）運(yùn)動仿真。3 設(shè)計(jì)理念使用pro/e軟件進(jìn)行虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)總的來說有倆種設(shè)計(jì)方法，它們分別是由底向上的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和自頂向下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。由底向上的的產(chǎn)品設(shè)計(jì)就是先設(shè)計(jì)好產(chǎn)品的各個零部件，然后再把各個零部件逐一裝配成完整產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法。由底向上的設(shè)計(jì)方法是一種比較簡單、低級的方法，其設(shè)計(jì)思路比較清楚，設(shè)計(jì)原理也容易被廣大用戶接受，但是其設(shè)計(jì)理念還不夠先進(jìn)，設(shè)計(jì)方法不夠靈活，還不能完全適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)的基本要求。這種方法主要應(yīng)用于

6、一些已經(jīng)比較成熟的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，可以獲得比較高的設(shè)計(jì)效率5。由頂向下的裝配設(shè)計(jì)與由底向上的設(shè)計(jì)方法正好相反。設(shè)計(jì)時，首先從整體上勾畫出產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)關(guān)系或創(chuàng)建裝配體的二維零件布局關(guān)系圖，然后再根據(jù)這些關(guān)系或布局逐一設(shè)計(jì)出產(chǎn)品的零件模型。在現(xiàn)實(shí)的虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，往往都是先設(shè)計(jì)出整個產(chǎn)品的外在概念和功能概念后，逐步對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)上的細(xì)化直至單個零件5。由頂向下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法因其設(shè)計(jì)方法靈活和修改容易等優(yōu)點(diǎn)，深受設(shè)計(jì)者喜愛。同時這種設(shè)計(jì)方法對設(shè)計(jì)者的要求較高，設(shè)計(jì)者不僅要熟練掌握pro/e的各種應(yīng)用技巧，而且要對產(chǎn)品有完整的構(gòu)思。本文將分別采用此倆種方法進(jìn)行機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)。3.1 概念設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)

7、是根據(jù)夾具的功能和尺寸要求，進(jìn)行產(chǎn)品功能創(chuàng)造、功能分解以及功能和子功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；進(jìn)行滿足功能和結(jié)構(gòu)要求的工作原理求解和進(jìn)行實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的工作原理載體方案的構(gòu)思和系統(tǒng)化設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)的過程是一個發(fā)散思維和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過程，是一個求解實(shí)現(xiàn)功能的，滿足各種技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的，可能存在的各種方案并最終確定綜合最優(yōu)方案的過程7。3.1.1 機(jī)床夾具的分類及功能分析機(jī)床夾具的一般可按專門化程度、使用的機(jī)床和夾緊動力源進(jìn)行分類。（1）按專門化程度分類：通用夾具 通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。例如，車床上三抓自定心卡盤和四抓卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等都是通用夾具

8、。這類夾具一般由專業(yè)化工廠生產(chǎn)，作為機(jī)床附件提供給用戶，其特點(diǎn)是適應(yīng)性廣，但生產(chǎn)效率低，主要適用于但見小批量生產(chǎn)中。專用夾具 專用夾具是專為某一工件的某道工序而專門設(shè)計(jì)生產(chǎn)的夾具，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設(shè)計(jì)制作周期較長，制造費(fèi)用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時，夾具將無法使用，只使用與產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。通用可調(diào)夾具和成組夾具 其特點(diǎn)事夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。成組夾具適用于相似零件的成組加工，與通用可調(diào)夾具相比，加工對象的針對性明確。組合夾具 組合夾具是指按零件的將要求，由一套事先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組

9、裝而成的夾具，其特點(diǎn)是靈活多變、通用性強(qiáng)、制造周期短、元件可反復(fù)使用，特別適用于新產(chǎn)品的是試制和單件小批生產(chǎn)。隨行夾具 隨行夾具是一種在自動線上使用的夾具，與工件成為一體沿著自動線從一個工位移到下一個工位，進(jìn)行不同工序的加工。（2）按適用的機(jī)床分類 按所適用的機(jī)床不同，夾具可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪夾具和其它機(jī)床夾具等。（3）按夾緊動力源分類根據(jù)夾具所采用的夾緊動力源不同，夾具可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等。（4） 機(jī)床夾具的功用 穩(wěn)定保證工件的加工精度 用夾具裝夾工件時，工件相對與刀具及機(jī)床的位置精度有夾具保證，

10、不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。 減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)效率 使用夾具裝夾工件無需劃線找正，可顯著減少輔助工時，方便快捷；可提 供工件的剛性，使用較大的切削用量；可實(shí)現(xiàn)多件、多工位同時裝夾，可采用高 效夾緊機(jī)構(gòu)，提高勞動生產(chǎn)率。 擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能 根據(jù)加工機(jī)床的成形運(yùn)動，輔以不同類型的夾具，可擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。綜上所述，機(jī)床夾具使機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的一個重要組成部分。3.1.2機(jī)床夾具的組成定位元件（定位裝置） 定位元件與工件的定位基面相接觸，用于確定工件在夾具中的正確位置。夾緊元件（夾緊裝置）夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，使工件在加工過程中保持在夾

11、具中的既定位置。對刀與導(dǎo)引元件 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。夾具體 夾具體是用于連接或固定夾具上各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎(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。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，他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3.2本課題研究的零件及其工藝設(shè)計(jì) 圖1 本課題所研究的加工零件該產(chǎn)品是汽車空調(diào)零件，名稱

12、是噴氣嘴，由3a21鋁型材加工而成。該零件加工工序如下：工序一：鋸床下料，保證總長尺寸為39mm。工序二：在車床上車光一端面。工序三：在車床上車光另一端面，保證總長為38mm,上下偏差是正負(fù)0.1mm.工序四：在銑床上銑出臺階面，分別保證距兩端面的尺寸為16mm和23mm.工序五：在車床上鉆出直徑為10mm深度為33.5mm的平面上的孔。工序六：在車床上鉆出m8的螺紋基準(zhǔn)孔。要保證該孔的中心線與工序五中孔的中心線距離為18mm，上下偏差為正負(fù)0.1mm.工序七：在銑床上鉆出弧面上直徑為10mm的孔，保證孔中心線與各邊距離，并保證該孔與工序五中的孔相通。工序八：在車床上鏜工序五中的孔，保證孔深為

13、12mm,所鏜孔直徑為15.45mm，上下偏差為正0.12和0.05。工序九：在攻絲機(jī)上加工m8螺紋3.2.1本課題所涉及的加工工序及夾具 工序二：在車床上車光一端面 工序三：在車床上車光另一端面，保證總長為38mm,上下偏差是正負(fù)0.1mm. 圖2 工序二和工序三中的夾具工序五：在車床上鉆出直徑為10mm深度為33.5mm的平面上的孔。 圖3 工序五中的夾具工序六：在車床上鉆出m8的螺紋基準(zhǔn)孔。要保證該孔的中心線與工序五中孔的中心線距離為18mm，上下偏差為正負(fù)0.1mm. 圖4 工序六中的夾具4 夾具的實(shí)體建模4.1 在被加工零件各個工序中，本課題所涉及的相關(guān)工序中的關(guān)鍵尺寸 圖5 被加工

14、零件的總寬為38mm 圖6 被加工零件中工序五和工序六所加工的兩個孔的中心距為18mm4.2 工序二和工序三的夾具設(shè)計(jì)過程利用三維軟件pro/e設(shè)計(jì)夾具體，過程如下：.打開pro/e零件設(shè)計(jì)界面，點(diǎn)擊【拉伸】命令符號依次點(diǎn)擊【設(shè)置】、【定義】命令，選擇front面為草繪平面，單擊【草繪】命令，在草繪界面中繪出夾具體的輪廓尺寸。如下圖所示： 圖7 草繪繪出此圖7，在草繪界面中單擊【】確認(rèn)，隨即出現(xiàn)下圖 圖8 拉伸零件在上圖8所示的界面中選擇“對稱拉伸”項(xiàng)，輸入拉伸值為35mm。單擊該界面中的【】確認(rèn)，即完成了夾具體的輪廓設(shè)計(jì)。在夾具體上設(shè)計(jì)夾緊元件的放置槽，采用【拉伸】命令項(xiàng)，選擇“去除材料”選

15、項(xiàng)，依次單擊【設(shè)置】、【定義】命令，在“草繪”對話框中選取夾具體的一個端面為“草繪平面”，單擊【草繪】，在草繪界面中繪出槽的相關(guān)尺寸，如下圖9所示： 圖9 草繪界面單擊【】確認(rèn)，出現(xiàn)下圖所示的界面 圖10 拉伸界面在此圖所示的界面中選擇“對稱拉伸”選項(xiàng)，輸入拉伸值為100，原則上將夾具體上的槽打通即可。完成槽結(jié)構(gòu)的夾具體如下下圖11所示： 圖11 槽結(jié)構(gòu)利用【陣列】工具將槽結(jié)構(gòu)陣列，選擇軸陣列，效果如下圖所示： 圖12 陣列槽結(jié)構(gòu)利用拉伸命令在夾具體的徑向方向做出螺紋孔，并將螺紋孔陣列，陣列出的螺紋孔應(yīng)與槽結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，其效果圖如下圖所示： 圖13 陣列螺孔 .在夾具體上設(shè)計(jì)出定位用于安裝定位元

16、件的定位槽和用于固定定位元件的螺紋孔，其效果圖如下圖所示： 圖14 螺釘孔4.3 工序五中夾具體的參數(shù)化設(shè)計(jì) 該工序中的夾具體輪廓設(shè)計(jì)過程與上相似，不再重復(fù)。 在夾具體中設(shè)計(jì)定位裝置，其設(shè)計(jì)尺寸如下圖所示： 圖15 草繪槽結(jié)構(gòu)此處應(yīng)注意的細(xì)節(jié)是，因?yàn)樵O(shè)計(jì)本夾具體是為了鉆出直徑為10mm的孔，且必須保證該孔與下一道工序中所鉆的孔的中心距是18mm，所以本圖中尺為12mm尺寸是一個關(guān)鍵尺寸。另外，由于鉆出的孔是上下對稱，所以本夾具體中的定位槽的關(guān)鍵部位也要上下對稱。其效果圖見圖16所示： 圖16 拉伸槽結(jié)構(gòu)在夾具體上設(shè)計(jì)出放置夾緊元件的槽，槽的尺寸效果圖如下圖17所示： 圖17添加壓緊槽在夾具體上

17、設(shè)計(jì)出壓緊元件中的螺紋孔，效果圖如下圖18所示： 圖18壓緊螺孔4.4 工序六中的夾具體設(shè)計(jì)該工序中的夾具體輪廓設(shè)計(jì)過程與上相似，不再重復(fù)。在夾具體中設(shè)計(jì)定位裝置，其設(shè)計(jì)尺寸如下圖所示： 圖19 草繪槽結(jié)構(gòu)此處應(yīng)注意的細(xì)節(jié)是，因?yàn)樵O(shè)計(jì)本夾具體是為了鉆出直徑為6.7mm的螺紋基孔，且必須保證該孔與上一道工序中所鉆的孔的中心距是18mm，所以本圖中尺寸為12mm和8mm的尺寸是兩個關(guān)鍵尺寸。另外，由于鉆出的孔是上下對稱，所以本夾具體中的定位槽的關(guān)鍵部位也要上下對稱。其效果圖如下圖20所示 圖20 拉伸槽結(jié)構(gòu)在夾具體上設(shè)計(jì)出放置夾緊元件的槽，槽的尺寸效果圖如下圖21所示： 圖21添加壓緊槽在夾具體上

18、設(shè)計(jì)出壓緊元件中的螺紋孔，效果圖如下圖22所示 圖22 壓緊螺紋孔4.5 夾具中的相關(guān)附件的設(shè)計(jì)過程 4.5.1 壓緊墊塊的設(shè)計(jì) 圖23 壓緊墊塊壓緊墊塊的相關(guān)尺寸沒有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，它在夾緊工件的過程中起到傳遞力的作用，所以它只要與工件和壓緊螺栓的接觸表面光潔平整，在裝夾工件過程中方便裝拆即可。4.5.2 壓緊螺栓的設(shè)計(jì) 圖24 壓緊螺栓壓緊螺栓與夾具體中的螺紋孔相配合，并通過壓緊墊塊傳力起到對工件的壓緊固定作用。5. 夾具的裝配過程及其爆炸圖 在pro/e中，裝配是通過定義參與裝配的各個零件之間的裝配約束來實(shí)現(xiàn)的。簡而言之零件之間的裝配約束關(guān)系就是實(shí)際工作環(huán)境中零件之間的裝配關(guān)系在虛擬設(shè)計(jì)環(huán)境

19、中的反映。因此合理的定義零件之間的裝配約束關(guān)系是產(chǎn)品虛擬裝配的關(guān)鍵，也是產(chǎn)品后續(xù)開發(fā)的關(guān)鍵9。pro/e提供了匹配、對齊、插入、坐標(biāo)系、相切、線上點(diǎn)、曲面上的點(diǎn)、曲面上的邊、自動9種約束方式。利用著9中約束方式可以對零件進(jìn)行裝配，如果想讓某些零件裝配后可以模擬運(yùn)動仿真，那么就要對這些零件進(jìn)行連接裝配，pro/e提供了剛性、銷釘、滑動軸、圓柱、平面、球、焊接、軸承、常規(guī)、6dof 10種連接類型。利用這些連接類型可以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)之間的模擬運(yùn)動仿真。本例后面還要做機(jī)構(gòu)仿真，所以在此用連接方式裝配8。裝配體的分解狀態(tài)也叫爆炸狀態(tài)，就是將裝配體中的各零部件沿著直線或坐標(biāo)軸移動或旋轉(zhuǎn)，使各個零件從裝配體中分

20、解出來。裝配體的爆炸圖對于表達(dá)各元件的相對位置十分有幫助，因此，常常用于表達(dá)裝配體的裝配過程、裝配體的構(gòu)成。5.1 工序二和工序三中的夾具體的裝配過程及其爆炸圖 打開pro/e軟件，單擊【文件】菜單項(xiàng)下的【新建】命令，會出現(xiàn)下圖25所示的新建窗口： 圖25 新建窗口在新建窗口的“類型”選項(xiàng)中選取【組件】，在“子類型”里選取【設(shè)計(jì)】，并在該窗口中取消“使用缺省模板”，新建文件的名稱默認(rèn)或自己確定均可，本例使用默認(rèn)名稱，單擊【確定】即可。會彈出以下所示的窗口： 圖26選擇裝配模板在“新文件選項(xiàng)”窗口中的模板中要選取公制模板，即窗口中被點(diǎn)選的紅色選項(xiàng)，使用公制模板所有尺寸的單位都是mm,比較符合我們

21、的習(xí)慣。最后單擊【確定】進(jìn)入裝配界面。在裝配界面里，依次單擊【插入】、【元件】、【裝配】命令，系統(tǒng)會彈出下圖27所示的窗口： 圖27 添加首個零件在“打開”窗口中的左側(cè)列有所有的裝配零件供選取，由于是裝配第一個零件，所以應(yīng)該選取裝配體的主體零件，單擊“預(yù)覽”可以顯示所選對象，本例中選取預(yù)覽中所呈現(xiàn)的夾具主體零件。最后單擊【打開】命令進(jìn)入下一步操作： 圖28設(shè)置缺省約束由于裝配的是第一個元件，所以約束類型應(yīng)選取如圖所示的“缺省”類型，單擊窗口中【】確定裝配關(guān)系。再次依次單擊【插入】、【元件】、【裝配】命令，裝配第二個零件，即夾具的定位元件，如下圖29所示： 圖29 裝配第二個零件由于定位元件與夾

22、具體的位置是固定裝配關(guān)系，所以應(yīng)選取約束條件裝配，如圖所示選取“用戶定義”中的“對齊”約束，對齊參照分別選取定位元件和夾具體的中心軸線，狀態(tài)顯示為：部分約束，說明定位元件在夾具體中的位置不固定，需要繼續(xù)添加約束。打開【放置】對話框，單擊“新建約束”在約束類型中仍然選取【對齊】約束，約束參照分別選取兩零件中的螺孔中心線，如下圖30所示： 圖30對齊約束裝配狀態(tài)為：部分約束，繼續(xù)添加約束。單擊【新建約束】，在約束類型中選取【匹配】約束，分別選取兩零件的一個端面作為約束參照。裝配效果如下圖 圖31完成約束裝配狀態(tài)顯示為：完全約束，說明定位元件在夾具體中的位置已經(jīng)確定，不必添加約束即可。單擊【】確認(rèn)。

23、 由于添加約束的步驟基本一致，故在以后的裝配過程不再贅述，只說明約束類型和約束參照。裝配連接螺釘，用以連接定位元件和夾具體。裝配約束類型為“對齊”和“匹配”，其中對齊參照為螺釘中心軸線和螺孔中心軸線，匹配參照分別為定位元件和螺釘帽相互接觸的面。裝配效果如下圖32所示： 圖32裝配螺釘 將裝配的螺釘進(jìn)行軸陣列，其效果圖如下： 圖33陣列螺釘裝配被加工零件，因?yàn)榱慵趭A具中的位置不是固定的，可進(jìn)行裝拆，所以要用連接條件進(jìn)行裝配，以便后期的機(jī)構(gòu)仿真。被加工的零件與夾具的連接條件選用“滑動桿”連接，裝配效果如下圖34所示： 圖34裝配工件 裝配壓緊墊塊，壓緊墊塊在夾具體中是可裝拆的，所以采用連接條件進(jìn)

24、行裝配，仍采用“滑動桿”連接條件。裝配壓緊墊塊并將其軸陣列。 圖35裝配墊塊裝配夾緊元件即夾緊螺栓，夾緊螺栓是可裝拆的，采用“圓柱連接”，裝配螺栓并將其陣列。 圖36陣列壓緊螺栓 由于裝配過程基本一致，所以工序五和工序六的裝配過程就不再贅述，這里僅給出工序五和工序六的裝配效果圖。 左圖37 工序五的夾具 左圖38工序六中的夾具注意：工序五和工序六鉆出來的兩個孔是有位置要求的，必須保證兩孔的中心距為18mm，上下偏差分別為正負(fù)0.1mm。通過對比這兩幅圖片可以幫助我們理解兩孔的中心距是如何得到保證的，從而更進(jìn)一步理解夾具在機(jī)加工中對于保證零件加工精的重要性。5.2 夾具的爆炸圖 圖39 工序二夾

25、具爆炸圖1 圖40 工序二夾具爆炸圖2以上兩幅圖片是工序三中零件安裝在在夾具中的爆炸圖 圖42工序五夾具爆炸圖2圖41工序五夾具爆炸圖1工序五中零件安裝在在夾具中的爆炸圖 圖43 爆炸圖1 圖44爆炸圖2工序六中零件安裝在在夾具中的爆炸圖6 工程圖pro/e擁有強(qiáng)大的工程圖生成能力，它允許直接從實(shí)體零件按指定標(biāo)準(zhǔn)生成工程圖，并且能自動標(biāo)注，添加各種注釋等。最為重要的是，工程圖與實(shí)體零件相關(guān)，在工程圖中修改的尺寸都會在模型中自動更新12。在pro/e中建立工程圖需要先打開需要建立工程圖的三維模型，然后通過“新建”“繪圖”“確定”命令新建一張空白的工程圖紙，此時軟件會再打開一個新的窗口。然后通過“

26、插入”“繪圖視圖”“一般”命令打開“繪圖視圖”窗口，根據(jù)需要調(diào)整該視圖的顯示方式和其它信息建立第一個視圖，通常情況下為第一視圖。 接下來就可以利用“投影”“詳圖”“輔助”“旋轉(zhuǎn)”等命令建立其它視圖了，并可以方便的建立剖視圖。在pro/e的工程圖環(huán)境里建立好三視圖轉(zhuǎn)化可以把其轉(zhuǎn)化為autocad格式的工程圖，以方便在autocad中進(jìn)行修改和尺寸。 圖45 工序三中夾具體的工程圖 7 動態(tài)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是pro/e的一個應(yīng)用模塊，其功能是對組件產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)運(yùn)動分析及仿真，以確保組件在進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動時沒有零件干涉的現(xiàn)象，并確認(rèn)零件的運(yùn)動達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。此外，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的模塊并可在機(jī)構(gòu)運(yùn)動時對重

27、力、摩擦力、力矩、彈簧等有關(guān)“力”的元素及元件進(jìn)行動力學(xué)分析。7.1 進(jìn)入機(jī)構(gòu)模塊在【應(yīng)用程序】主菜單中選取【機(jī)構(gòu)】選項(xiàng)，進(jìn)入機(jī)構(gòu)仿真界面，如圖46 圖46仿真界面 機(jī)構(gòu)模塊的界面中，在給各個仿真元件添加伺服電機(jī)之前，為了在模擬仿真時使各個仿真元件能夠精確到達(dá)指定的位置，我們可以打開“拖動”窗口，使用【點(diǎn)拖動】命令，并且打開【快照】選項(xiàng)下的【約束】對話框，如下圖所示： 圖47 拖動窗口在上圖46所示的界面中，“約束”對話框中提供了以下幾種約束方式，我們可以根據(jù)需要選擇。約束的方式依次是：對齊兩個圖元、匹配兩個圖元、定向兩個曲面、運(yùn)動軸約束、主體-主體鎖定約束、啟用/禁用連接等約束。利用這些約束

28、可以使仿真元件精確定位，從而保證機(jī)構(gòu)仿真的精確性，更加接近實(shí)際。本例中僅用到對齊兩個圖元和匹配兩個圖元約束，各仿真元件定位效果如上圖所示。7.2 給各個仿真元件添加伺服電機(jī) 單擊【插入】菜單項(xiàng)下的【伺服電動機(jī)】選項(xiàng)系統(tǒng)會彈出“伺服電動機(jī)定義”對話框： 圖48定義伺服電機(jī) 圖49幾何參照選取“幾何”項(xiàng)可以定義要添加伺服電機(jī)的仿真元件和元件運(yùn)動的參照，是對應(yīng)的仿真元件沿著某個方向移動。 添加被加工零件的伺服電機(jī)，選取“幾何”項(xiàng)，依次選取被加工零件和運(yùn)動參照，如下圖所示：圖50 定義伺服電機(jī)如圖中所示，紫色箭頭表示仿真元件的運(yùn)動方向，通過單擊“反向”按鈕可以調(diào)整元件運(yùn)動方向。之后單擊【輪廓】按鈕，定

29、義伺服電動機(jī)的相關(guān)參數(shù)，如下圖所示： 圖51定義電機(jī)速度 在“輪廓”項(xiàng)下的“規(guī)范”選項(xiàng)下可以選擇伺服電機(jī)帶動元件涌動的位置、速度、和加速度。本例中選擇速度選項(xiàng)，在“?！敝羞x擇“常數(shù)”常數(shù)值為20mm/s。單擊確定，被加工零件的伺服電機(jī)添加完畢。 緊接著添加壓緊元件的伺服電機(jī)，由于其步驟與添加被加工零件的伺服電機(jī)的步驟一致，在此不再贅述。 添加壓緊螺釘?shù)男D(zhuǎn)伺服電機(jī)，單擊【插入】菜單下的【伺服電機(jī)】命令，系統(tǒng)會彈出如下菜單： 圖52 添加伺服電機(jī)彈出該窗口的同時系統(tǒng)會提示“選取一個運(yùn)動軸”在此選取壓緊螺釘?shù)男D(zhuǎn)軸放置伺服電機(jī)，該旋轉(zhuǎn)軸是在裝配時利用連接條件生成的，該軸可以確定螺栓的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動及旋轉(zhuǎn)

30、方向。 圖53 定義伺服電機(jī)在“輪廓”選項(xiàng)下定義電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為每秒180度。單擊確定即可。 利用上述添加伺服電機(jī)的方法，我們依次添加8臺伺服電機(jī)，這8臺伺服電機(jī)可以完成工件的裝夾和加工過程。添加步驟內(nèi)容較多，加之添加步驟又是大同小異，故不再逐個描述7.3 定義分析在機(jī)構(gòu)界面中，單擊【分析】菜單下的【機(jī)構(gòu)分析】命令，系統(tǒng)會彈出“分析定義”窗口，如圖所示： 圖54設(shè)定時間 圖55分配時間在“分析定義”的“優(yōu)先選項(xiàng)”中指示開始時間0和終止時間60，“類型”選項(xiàng)中點(diǎn)選“位置”，其它默認(rèn)即可。在右側(cè)圖中的“電動機(jī)”選項(xiàng)依次設(shè)置各個電動機(jī)的運(yùn)行時間區(qū)域，如該圖所示的時間設(shè)置。單擊【運(yùn)行】按鈕，即可開始運(yùn)

31、動仿真。7.4 運(yùn)行結(jié)果回放及捕獲 在機(jī)構(gòu)窗口中單擊【分析】菜單中的【回放】命令，系統(tǒng)會彈出如下所示的菜單： 圖56 回放窗口 在“回放”窗口中單擊【播放當(dāng)前結(jié)果集】按鈕，系統(tǒng)會自動彈出“動畫”窗口，如下圖56所示： 圖57動畫窗口在“動畫”窗口中可以對仿真運(yùn)動進(jìn)行回放，可以通過調(diào)節(jié)相關(guān)按鈕進(jìn)順序播放或者倒放，以及調(diào)節(jié)播放速度的快慢等。7.5 對動畫進(jìn)行錄像剪輯在“動畫”窗口中單擊【捕獲】按鈕，系統(tǒng)會彈出如下窗口： 圖58捕獲窗口在“捕獲”窗口中可以設(shè)置相關(guān)參數(shù)，單擊【瀏覽】可以更改錄像名稱集保存地址。單擊“確定“即可開始錄像。8 結(jié)束語本文在夾具的實(shí)體建模過程中實(shí)現(xiàn)了完全的參數(shù)化設(shè)計(jì)，這為夾具的尺寸的修改和后續(xù)開發(fā)帶來了極大的便利。pro/e是基于單一數(shù)據(jù)庫的大型設(shè)計(jì)軟件，參數(shù)與參數(shù)之間的關(guān)系構(gòu)成了pro/e設(shè)計(jì)的靈魂，對pro/e的高級設(shè)計(jì)起著重要的作用15。需要注意的是：程序中的參數(shù)一般要賦予合適的初值，如不賦初值，將會引起在給模型添加參數(shù)時不能成功，因此我們要養(yǎng)好良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣。致謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到了我的指導(dǎo)老師的熱心指導(dǎo)和幫助，老師具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)