毕业设计(论文)基于ProE的拉床夹具设计40905

《毕业设计(论文)基于ProE的拉床夹具设计40905》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计(论文)基于ProE的拉床夹具设计40905（23页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 摘 要由于机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一，为了适应机械工业又好又快发展的需要，作为工业中重要组成部分的齿轮、夹具势必要不断的改革和创新，才能不被淘汰,本设计是基于Pro/E软件应用的齿轮专业夹具设计.在夹具的虚拟设计中,首先分析了夹具的结构和功能,然后根据要加工的齿轮确定了夹具的结构,各组成部分及相关尺寸.由于本工序是加工的齿轮的内孔键槽，因此适宜采用法兰盘、导套、定位销等组成的组合夹具,本设计采用的是由底向上的设计方法.在完成各个零件的建模后, 用Pro/E的虚拟装配功能对零部件进行了装配.关键词:专用夹具,Pro/E,由底向上,装配.BASED ON PRO /

2、 E OF THE BROACHING MACHINE FIXTURE DESIGNABSTRACTA the level of production machinery industry is one of the main signs of a countrys level, in order to adapt to industrial machinery better and faster development needs, as an important industry in the integral part, the gear and fixture will definit

3、ely try to continue the reform and innovation, The design is based on Pro / E software applications professional gear fixture design. In the design of virtual fixture, First, we analyze the structure and function of fixture, And then processed in accordance with the gear necessary to determine the s

4、tructure of the fixture, the size of components and related. As a result of this process is the processing of the inner hole of the gear keyway, Therefore appropriate flange, guided kit composed of pin modular fixture, The design used by the design of bottom-up approach. Upon completion of the vario

5、us parts of the modeling, the use of Pro / E features of the virtual assembly of parts and components for the assembly.sKeywords: Special Fixture,Pro/E, From bottom-up, Assembly.目 录1 绪论12 设计理念22.1 概念设计32.1.1 夹具的分类32.1.2 夹具的组成42.1.3 现代车床夹具的发展方向53 夹具的设计63.1工件加工要求分析63.2 确定夹具类型63.3 拟定定位方案和夹紧元件63.4 夹紧元件的

6、设计73.5导引方案和导引元件的设计73.6夹具整体的设计84 实体建模84.1 法兰盘的建模84.2导套的建模124.3定位块的建模124.4定位销的建模134.5挡板的建模145 夹具体的装配146 结束语18致谢18参考文献191 绪论当前三维设计技术已经达到了一个很高的境界 ,它能为产品开发人员提供更先进的设计方法和设计手段 ,具有形象生动、 直观明了、 快速响应等设计特点 ,其开发过程很符合设计人员的设计思维1。三维开发平台的出现和完善 ,为增强企业的开发能力、 提高设计效率和产品质量 ,提供了强有力的技术支持。三维开发技术的应用和推广 ,可谓是传统的机械设计的一次革命;三维立体设计

7、逐步替代传统的二维平面是必然的趋势目前 ,市面上可供选择的软件有很多 ,主要包括高端的 Pro /Engineer, I - DEAS, UG, CATI A和中端的Solidworks, SolidEdge等 3D设计软件2。这些软件的一个共性就是它们都具备了尺寸参数驱动技术以及虚拟装配技术;尤其是高端的 3D设计软件还具备了智能化、 集成化、 并行化、 模块化、 相关性等特点，这些技术一般都能满足用户设计的各项诸如设计、 计算分析、 制造、 虚拟装配、 干涉检查、 有限元分析、 运动分析等高级 CAD的需求4。Pro/Engineer系统是美国参数技术公司（PTC）的产品。PTC公司提出的

8、单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念，开发出来的第三代机CAD/CAE/CAM产品Pro/Engineer软件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程3。Pro/Engineer采用技术指标化设计、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。Pro/Engineer系统用户界面简洁，概念清晰，符合工程人员的设计思想与习惯。整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型。夹具虽然是机床的附加装置，但是他在生产中起到的作用却很大，应用十

9、分广泛。因此，我国广大机械工人和技术人员，历来把机床夹具的设计和改进，作为技术革新和改造的一个重要举措。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展6。 2 设计理念使用Pro/E软件进行虚拟产品设计总的来说有俩种设计方法，它们分别是由底向上的产品设计和自顶向下的产品设计。由底向上的的产品设计就是先设计好产品的各个零部件，然后再把各个零部件逐一装配成完整产品的设计方法。由底向上的设计方法是一种比较简单、低级的方法，其设计思路比较清楚，设计原理也容易被广大用户接受，但是其设计理念还不够先进，

10、设计方法不够灵活，还不能完全适应现代设计的基本要求。这种方法主要应用于一些已经比较成熟的产品的设计过程，可以获得比较高的设计效率5。由顶向下的装配设计与由底向上的设计方法正好相反。设计时，首先从整体上勾画出产品的整体结构关系或创建装配体的二维零件布局关系图，然后再根据这些关系或布局逐一设计出产品的零件模型。在现实的虚拟产品设计中，往往都是先设计出整个产品的外在概念和功能概念后，逐步对产品进行设计上的细化直至单个零件5。由顶向下的产品设计方法因其设计方法灵活和修改容易等优点，深受设计者喜爱。同时这种设计方法对设计者的要求较高，设计者不仅要熟练掌握Pro/E的各种应用技巧，而且要对产品有完整的构思

11、。本文将分别采用由底向上的设计方法。2.1 概念设计概念设计是根据夹具的功能和尺寸要求，进行产品功能创造、功能分解以及功能和子功能的结构设计；进行满足功能和结构要求的工作原理求解和进行实现功能结构的工作原理载体方案的构思和系统化设计。概念设计的过程是一个发散思维和创新设计的过程，是一个求解实现功能的，满足各种技术和经济指标的，可能存在的各种方案并最终确定综合最优方案的过程7。2.1.1 夹具的分类安装在车床上的夹具多数情况下都是采用通用夹具，如三爪卡盘、四爪卡盘等。当加工一些特殊工件，采用通用夹具无法安装时，必须设计专用夹具。安装在机床上的夹具根据其安装的位置分为两个基本类型：安装在车床主轴上

12、的夹具和安装在车床床鞍上的夹具。随着机械制造业的发展，机床夹具的种类也在不断的增加，出现了许多的新颖的夹具，如果想要对所有的夹具加以分析，那是不可能的。为了便于研究各种夹具的特性，找出规律性的东西，从而运用这些规律有必要将夹具加以分类如下：图1-1 机床夹具的分类通用夹具 是指已经标准化的、可用于一定范围内加工不同工件的夹具。如三爪自定心或四爪单动卡盘、机用虎钳、回转工作台、万能分度头、磁力工作台等。这类夹具以作为机床附件，可以充分发挥机床技术性能和扩大工艺范围。不论何种生产类型，都被广泛利用。专用夹具 在使用夹具装夹工件时，有找正和不找正之分。在使用专为工件的某道工序时，一般能够直接装夹工件

13、而无须划线和找正，他成为机床的一种附加装备，在加工中起到机床、工件、刀具之间的桥梁作用，我们称之为专用夹具。专用夹具的设计和制造是机械加工中的一项重要的技术准备工作。 通用可调与成组夹具 这两类夹具结构相似。其共同点是：在加工完一种工件后，经过调整或更换个别元件，即可加工形状相似、尺寸相近或加工工艺相似的多种工件。在当前多品种小批量生产条件下，这两类夹具是改革工艺装备设计的一个发展方向。组合夹具 是指按某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先准备好的通用的标准元件和部件组合成的夹具。这种夹具用完后可以拆御存放，还可多次反复使用，具有组装迅速，周期短的特点，故特别适用于多品种小批生产或新产品试制

14、6。2.1.2 夹具的组成由于各种专用夹具装夹的工件是各不相同的，所以夹具结构也各种各样。尽管新的夹具层出不穷，但是他们的工作原理基本相似。我们在认识一定的数量的夹具之后，加以概括，找出他们的内在联系和共性，以便于尚未研究过的各种夹具进行研究。由此可以得出一般夹具共有的如下组成元件和装置：定位元件和装置 他的作用是确定工件在夹具中的加工位置。夹紧装置 这种装置包括夹紧元件或组合和动力源。其作用是将工件压紧夹牢，保证工件的定位在加工中不因受外力而产生位移，同时防止或减少振动。确定夹具位置的元件其作用是确定夹具在机床上的饿安装位置，从而保证工件与机床之间的正确加工位置。对刀导向装置定位装置夹紧装置

15、其他装置确定夹具位置元件夹具体对刀换向装置图1-2 机床夹具组成示意图夹具刀具机床工件用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的饿元件称为对刀导向元件。其他装置有些夹具还设有分度装置、上下料装置、工件顶出装置等。夹具体他是夹具的基本件和骨架，上述各类元件或装置都安装在夹具体上，使之成为一个夹具整体。他们的基面一般都和机床工作台或花盘相联结。上述个组成部分，并非每套机床夹具都必须全部具备。但是一般说来，定位装置、夹紧装置和夹具体则是夹具的基本部分。机床夹具的组成部分与工件、机床、刀具之间的联系，可以从图1-2看出，该图为正确设计夹具提供了思考问题的线索：例如定位、夹紧装置直接与工件有关，故在设计时必须

16、掌握与工件形状、尺寸、技术要求等有关资料；在设计对刀导相元件时，应考虑加工所用刀具的类型、结构和尺寸等；设计确认夹具在机床上位置的元件时，则应依据机床工作台或主轴端部的结构形式和尺寸等8。2.1.3 现代车床夹具的发展方向随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。它的发展方向主要表现为“四化”。标准化 完善的标准化，不仅指现有夹具零部件（包括毛坯及半成品）的标准，而且应有各种类型夹具结构的标准（如果用可调夹具标准、组合夹具标准、自动线夹具标准等）。同时应对专用夹具零部件

17、，实行统一的标准化、系列化，以便使用一部分的零部件，能在各类夹具实现通用化。无疑这“三化”是夹具发展的基础工作，有此基础，就有可能组织夹具零件、传动装置甚至整套的夹具的专业化定点生产，使原来单体生产的夹具，转变为专业化生产，以保证质量，降低成本，缩短生产周期。可调化、组合化 当前机床发展的两个主要发展方面，一是要把专门用于某一特定工序的专用夹具，扩大其运用范围，使能用于同一类零件的加工，并实现快速调整；二是要改变专用夹具当工件或工艺一有修改就得报废的问题，使夹具能够重复利用，实现组合化的原则，用少数元件能满足多中需要。特别是随着数控车床等的大量出现，如何使用可调化或组合化夹具来适应这种机床的需

18、要，成为当前机床夹具的又一重要发展方向。精密化 由于机械产品加工精度日益提高，高精度机床的大量涌现，势必要求机床夹具也相对精密。例如精密多齿分度盘、分度精度可以达到；高精度通用定心卡盘可达0.005mm的定心精度。高效自动化 为了实现机械加工过程自动化，以改善劳动条件，提高生产率，降低加工成本，不仅是生产流水线、自动线的需要，而且对多品种、小中批量生产同样可以考虑采用合适的高效自动化夹具，以获得良好的效益6。3 夹具的设计3.1工件加工要求分析 本工序主要以拉刀完成，本工序的加工要求，在齿轮内孔上拉出一个键槽，槽宽为8mm，槽深为33.1mm，表面粗糙度为Ra3.2m。在本工序前，齿轮大圆15

19、3mm，小圆50mm，内孔30mm以及两端面均已加工完毕。本工序采用前面设计的拉刀在L610卧式拉床上加工。3.2 确定夹具类型 由于本工序是加工的齿轮的内孔键槽，因此适宜采用法兰盘、导套、定位销等组成的组合夹具。3.3 拟定定位方案和夹紧元件设计以齿轮大圆mm作为定位基准，再选孔端面作为定位基准，限制工件五个自由度。选取一个mm的圆盘作为夹具的夹具体，使定位销能装配在上面对加工工件进行夹紧，并且在槽内开销孔和螺纹孔。大圆安装在拉床上，主要限制工件一个自由度：X方向的平动自由度。根据尺寸特性选择定位元件如下：导套：根据齿轮的具体尺寸，设计一个外圆分别为45mm、90mm、30mm的台阶状的导套

20、，导套总长140mm，并且使其30mm的端突出圆盘30mm，便于内孔定位工件（齿轮）。具体形状见夹具装配图。其中螺栓夹在圆盘上，再开一个沉头孔，主要用于装入一个销键，使得能够更好的定位，保证尺寸精度。可以限制工件4个自由度：、和。拉刀垫片：设计3个热处理HRC53-40的垫片，垫片上开一个和导套内孔相配合的销孔，用于定位，垫片详细尺寸见零件图。定位块：在工件加工过程中，必须要使工件的位置能够固定，以防止各方向的旋转或移动，从而影响到加工，在定位块上设置6个螺栓孔和一个销孔。螺栓孔主要用于安装内六角螺栓来连接定位块与挡块、定位块与夹具体。其主要起到固定挡块和装配定位削的作用。挡块：为了使设计的夹

21、紧元件定位销能够固定在夹具体上，设计3个夹角为90的V形块。V形块两边长分别为30mm和58mm。在V形块的短边上开一个长度为7mm的槽，主要用于固定定位销。使定位销在夹紧工件（齿轮）时不至于松动，摇摆。3.4 夹紧元件的设计定位销：销本来是用来固定零件之间的相对位置的，本次设计3个定位销的组合，其主要作用是对工件（齿轮）的夹紧，所以把它设计成下端成一个锥度，以便于在齿轮的轮齿之间能更好的夹紧，又不至于夹伤齿轮的轮齿。销主要设计成一个阶梯状，大小分别为mm、mm和6mm。其中mm部分穿梭于挡块之间。手柄：手柄是通过一个mm的圆柱销安装在定位销上的，利用它和定位销的装配来夹紧工件。3.5导引方案

22、和导引元件的设计根据拉床的的工作原理，设计导套和拉刀垫片作为导引元件。主要是将拉刀安放在拉刀垫片上，而拉刀的垫片又是安装在导套的方形槽内，利用导套和垫片的配合使拉刀能够顺利的从导套槽中拉出。3.6夹具整体的设计 当以上各个元件都设计完成后，将各个部分相互组合，在安装在夹具体上，就形成了一个组合夹具。具体详见夹具装配图。 4 实体建模 4.1 法兰盘的建模 新建一空白文档，在“类型”选项组中选择“零件”单选按钮。在其后的 “子类型”选项组中选择“实体”单选按钮，在“名称”文本框中输入文件名，单击“确定”按钮进入零件设计模式。 选择其中一视图，单击“工具”栏选项中的“草绘”按钮，在草绘中把零件的基

23、本形状绘画出来。如图2所示：图2 草绘 完成草绘后，单击工具栏中的“完成”按钮退出草绘。然后单击工具栏中的“拉伸”按钮，在出现的数据选项中填入要填写的参数，然后单击“完成”按钮，即可完成法兰盘建模过程中的第一次拉伸。如图3所示图3 拉伸 在图2的基础上，选择一个面为基准面然后再做草绘。如图4所示：图4 凸台草绘 图3中完成草绘后单击“完成”按钮就退出草绘界面，然后再单击“拉伸”按钮，在参数输入中输入正确的数据，就可以点击“确定”按钮完成凸台图5 凸台拉伸的拉伸。如图5所示。 完成凸台以后，再以凸台上面为基准面草绘，绘制圆盘通孔草图。完成草图以后，单击“完成”按钮。然后单击“拉伸”按钮，选择正确

24、的数据参数，单击“完成”按钮就可以完成圆盘中心孔的造形。如图6所示：图6 中心孔 完成圆盘中心孔后就要在圆盘另一端面开一不通孔用来固定导套。操作步骤如上所述，先完成草绘，然后单击“完成”再运用“拉伸”命令。完成后图7 不通孔如图7所示。完成图6以后，再选则圆盘无凸台一面为基准面做草绘。这次草绘要绘画出3个U形槽和3个放置挡块的方形槽以及装配用的螺钉孔等。完成草绘后再运用“拉伸”命令，依次完成所要求的特征。最后的结果如图8所示：图8 法兰盘4.2导套的建模 新建一空白文档，以后步骤操作步骤和上面大致一样，“草绘”，“拉伸”我在这图9 导套里就不再重复述说。最后做出来的结果如图9所示。4.3定位块

25、的建模操作步骤同上。图10 定位块4.4定位销的建模 步骤同上。图11 定位销4.5挡板的建模图12 挡板5夹具体的装配在Pro/E中，装配是通过定义参与装配的各个零件之间的装配约束来实现的。简而言之零件之间的装配约束关系就是实际工作环境中零件之间的装配关系在虚拟设计环境中的反映。因此合理的定义零件之间的装配约束关系是产品虚拟装配的关键，也是产品后续开发的关键9。Pro/E提供了匹配、对齐、插入、坐标系、相切、线上点、曲面上的点、曲面上的边、自动9种约束方式。利用着9中约束方式可以对零件进行装配，如果想让某些零件装配后可以模拟运动仿真，那么就要对这些零件进行连接装配，Pro/E提供了刚性、销钉

26、、滑动轴、圆柱、平面、球、焊接、轴承、常规、6DOF 10种连接类型。利用这些连接类型可以实现机构之间的模拟运动仿真。因为时间问题，本例不在做机构仿真，所以约束方式比较自由，没有对零件进行全部连接装配。其装配过程如下： 新建一空白文档，出现“新建”对话框，在这个对话框的“类型”中选择“组件”按钮，在“名称”文本框内输入名称，单击“确定”按钮，弹出“新文件选项”对话框，选择mmns_asm_design，单击“确定”按钮，进入绘图界面。 单击工具栏里的“装配”按钮，选择第一个要装配的零件，要求这个零件在设计中尽量是其他零件设计的基准。首先导入法兰盘零件，在参数选择中选择“缺省”，然后单击完成按钮

27、。 单击工具栏中的“装配”按钮，选择第二个要装配的零件。在这一步中，我首先选择了导套的导入。如图14和图15所示：图13 装配1图13为导套导入到作图界面还未和法兰盘装配的图形，图14为导套已经和法兰盘配合后的图。图14 装配2 完成导套的装配后，点击“完成”按钮。再点击“装配”按钮选择下一图15 装配3个需要装配的零件，在这一次装配中，我选择了三个挡块的装配，由于三个挡块属于同一尺寸，只需要对同一挡块在法兰盘的不同地方装配3次就可以了，装配后的图形如图15所示。 装配好挡块以后就需要装配挡板和定位销，与上一步骤中大部分步骤一样，三个挡块和三个定位销属于同一尺寸，只需要对同一个零件装配三次就可

28、图16 夹具体以了。同时，在这一步骤中还完成了螺钉和螺柱的配合。这次装配的完成可以说已经全部完成夹具的装配了，其装配后如图16所示。 完成夹具体的装配后，为了更好体系出夹具的装配效果，也为了更好的理解夹具的工作原理，一般情况要把要加工零件也装配到夹具上。把要加工零件装配到夹具上后，其图形如图17所示：图17 装配体6 结束语本文主要阐述了夹具的设计分析思路和夹具体结构组及其相关数据，在这一项工程中我不但复习巩固了大学四年来所学到的专业知识，还去积极查阅了许多课外资料和学术期刊，丰富了我的理论知识。这次毕业设计的最重要之目的就是要求学会对Pro/E这一软件的熟练操作和应用。在文中我花了大量的篇幅

29、去描述了零件的建模过程和夹具的装配过程，希望能够让大家更多的知道Pro/E。通过这次设计，让我学会运用了Pro/E的一些功能，但是由于时间仓促，没有达到熟练操作的水平，希望以后有机会更好的学习。致谢 本次设计能够顺利的完成，除了自己的努力外，首先应该感谢的是我的辅导老师。就是因为在他的指导下，我的设计才得以如此顺利的完成。由于老师每周都需要花费时间来细致地给我们指导，同时检查进度，分析我们前一周所做的成果，指点出错误和应该注意的地方，使得我们可以在一周一周的设计、修改、在设计的过程中不断的认识自己的不足和改进。在此，我要衷心的感谢他的付出。 其次要感谢的是教会我们知识的老师们。如果没有他们的教

30、导，知识的传授，我的知识将会是非常的薄弱，设计将会做得非常的吃力。谢谢他们。 最后需要感谢的是我的同学们，在我设计的时候他们给予了我鼓励和监督，在一些问题上他们有时会给我一点建议来引导我的思路，使我的设计能够做得更加顺利。参考文献1 朱金波.Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 工业产品设计完全掌握M.北京：兵器工业出版社.2007.32 李翔鹏.Pro/ ENGINEER Wildfire 3.0 高级实例M.北京：中国铁道出版社.2006.123 Pro/ENGINEER Wildfire 2.0产品设计实例详解M.北京：中国铁道出版社.2006.34 林清安. Pro/EN

31、GINEER野火3.0中文版动态机构设计与仿真M.北京：电子工业出版社.2007.35 陈英. 轻松跟我学Pro/E Wild fire 2.0中文版M.北京：电子工业出版社.2006.66 徐憬.机械设计手册M.北京：机械工业出版社.2000.67 简琦昭.柳迎春.Pro/ E 工业造型设计M.北京：清华大学出版社.2005.48 邱宣怀.机械设计第四版M.北京：高等教育出版社.19979 张龙勋.机械制造工艺学课程设计指导书M.北京：机械工业出版社.199310 蒋金云.模具CAD/CAM技术的应用现状及发展趋势J.科技资讯.2006.111 林华.工业设计造型基础M.北京:清华大学出版社.2005.12 张沛颀,裴建昌.Pro/ E 野火版进阶设计M.北京:人民邮电出版社.200413 朱新云，顾寄南.基于Pro/E三维模型的参数化设计技术J.中国制造业信息化.2006.314 林黎明.CAD技术在机械设计中的应用J.电脑知识与技术.2006.415 曾振祥.工业工程三维造型设计M.北京:化学工业出版社.200516 郑伯学，吴俊海.现代制造环境下的CAD技术J.煤矿机械.2006.9夹具附图附图 1 夹具体又侧面附图 2 夹具体左侧面