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目錄1緒論錯誤!未定義書簽。2用PRO/ENGINEER進行夾具實體設計的總體思路23對工件的實體設計錯誤!未定義書簽。3.1工件圓柱孔的實體建模.33.2撥叉架的實體建模.43.3槽的實體建模.54設計本道工序所用的專用夾具64.1Pro/E的標準件庫.64.2標準件庫的功能目標分析.64.3銑床夾具的基本要求.74.4銑床夾具的設計特點.74.5選擇定位基準確定定位元件.84.6確定夾緊裝置.84.7夾具體與定位鍵94.8夾具體的實體設計94.9夾具體的主體結構設計104.10夾具體的螺紋孔、定位銷孔的設計.104.11夾具體主要定位裝置的結構設計.115裝配.115.1裝配方法.115.2裝配設計思路.126工程圖.157結束語20致謝21參考文獻221緒論隨著計算機在制造業(yè)中的廣泛應用,Pro/ENGINEER成為縮短輔助設計時間、提高勞動效率、降低生產(chǎn)成本的重要工具。夾具在機械加工中占有很重要的地位。而夾具又具有專有性,因此夾具的設計就有很多變化,設計任務多,工作效率低。機床夾具Pro/ENGINEER系統(tǒng)是制造工藝技術信息系統(tǒng)的重要組成部分,在機械制造業(yè)中占十分重要的地位。Pro/E軟件是美國PTC公司在1989年推出的產(chǎn)品,是一個用于產(chǎn)品三維模型設計、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)的全相關性而著稱。PTC的系列軟件實現(xiàn)了工業(yè)設計和機械設計上的多項功能,包括對大型裝配體的管理、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)品開發(fā)環(huán)境,已成為我國的一個主CAD/CAM應用軟,該軟件具有如下特點:(1)參數(shù)化實體造型。參數(shù)化功能使設計人員對設計修改變得方便易行。(2)單一數(shù)據(jù)庫的全相關性。Pro/E采用單一數(shù)據(jù)庫,產(chǎn)品的三維模型與二維工程圖相互關聯(lián),開發(fā)過程中任何地方的更改會導致其它相關的相應自動修改,使產(chǎn)品設計、模具設計、加工制造環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)一致。(3)基于特征的實體建模。Pro/E采用基于特征的實體建模技術,零件由各個特征經(jīng)疊加、相交等操作而成,保證了設計的簡易與靈活性。本文闡述的Pro/ENGINEER實體設計適于零件和工裝設計,通常是指該軟件有強大的造型功能進行銑床夾具設計。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。銑床夾具設計在計算機集成制造系統(tǒng)中起著重要作用,目前夾具自動化設計水平較低,尋求組合夾具裝夾設計的自動規(guī)劃方法成為當前業(yè)界必須攻克的難題,夾具構形設計主要有兩大類:第一類采用基于規(guī)則的方法,將已有的設計經(jīng)驗轉(zhuǎn)化成設計規(guī)則,利用過去的經(jīng)驗解決類似問題。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)也廣泛應用到組合夾具的設計中。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,不能設計出最優(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。并且這些方法大都對規(guī)劃設計的結果缺少合理的評價規(guī)則。然而把Pro/ENGINEER實體設計軟件用于銑床夾具設計,一改過去二維設計的傳統(tǒng)模式,采用直觀的三維模型表達方式,能清楚地描繪更復雜的夾具結構,并能在夾具概念設計和功能設計的同時,并行地進行優(yōu)化分析和可制造性分析。2用Pro/ENGINEER進行夾具實體設計的總體思路本課題的目標就是利用Pro/ENGINEER實體設計軟件將這副銑床夾具設計出來。用Pro/ENGINEER進行夾具實體設計的總體思路是:首先對工件進行實體設計,再逐個地對夾具中的組成元件進行實體設計,最后將其裝置裝配到夾具體上。其次對組成夾具的各元件進行實體設計是本課題最基本的工作,也是最繁瑣的工作,筆者在設計過程中努力探索出簡單的設計思路,應用高效率的實體設計工具來簡化設計步驟,達到設計目的。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,然后標識主組件元件及其關鍵特征,最后了解組件內(nèi)部及組件之間的關系,并繪制產(chǎn)品的裝配工程圖。下面僅以設計形狀較為復雜的被加工工件即撥叉和夾具體為例來說明筆者的設計思路。3對工件的實體設計圖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)槽側面與E面的距離110.2mm。(3)槽底面與B面平行。結合圖1零件的結構,用Pro/ENGINEER實體設計軟件設計出撥叉零件,用Pro/ENGINEER實體設計軟件最終設計出的撥叉零件如圖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實體設計軟件見圖的強大之處,修改尺寸很方便。在見圖過程中,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保證,在經(jīng)過不斷的修改后可以得到較為理想的制圖方案。3.1工件實體建模顯然,主實體部分的形狀不能用Pro/ENGINEER提供的標準智能圖素或高級智能圖素直接造型而成3,本設計方案采用了設計環(huán)境中“拉伸特征”來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拉伸后實體(3).在“新文件選項”對話框的模板列表中選擇mmns-part-solid,單擊“確定”按鈕,回到“新建”對話框,單擊“確定”按鈕,即應用公制模板。(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”對話框,指定基準平面TOP為草繪平面,參照為RIGHT,其他選項使用系統(tǒng)缺省值。(8).單擊“草繪”對話框“草繪”按鈕,彈出繪圖視角“參照”對話框,單擊“關閉”按鈕,接受系統(tǒng)缺省視角參照,并關閉對話框,進入草繪模式。(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計環(huán)境中“拉伸特征”來生成撥叉架實體,由于圖形比較簡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”對話框,指定基準平面RIGHT為草繪平面,其他選項使用系統(tǒng)缺省值。(15).單擊“草繪”對話框“草繪”按鈕,彈出繪圖視角“參照”對話框,單擊“關閉”按鈕,接受系統(tǒng)缺省視角參照,并關閉對話框,進入草繪模式。(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”,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體;6圖4零件實體(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”對話框,指定基準平面TOP為草繪平面,其他選項使用系統(tǒng)缺省值。(22).單擊“草繪”對話框“草繪”按鈕,彈出繪圖視角“參照”對話框,單擊“關閉”按鈕,接受系統(tǒng)缺省視角參照,并關閉對話框,進入草繪模式。(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”,單擊完成特征,效果如圖4所示。(25).繪制撥叉下端的凸臺的草圖,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體。選擇top面為參照。單擊完成實體的鏡像。4設計本道工序所用的專用夾具4.1Pro/E的標準件庫對機械產(chǎn)品所使用的零部件分析表明,標準零部件的數(shù)量約占到60%左右,30%左右的零部件是通過變型設計得到的通用件,而根據(jù)客戶特殊需求開發(fā)的零部件只有10%左右。標準零部件不僅數(shù)量多,而且在設計過程中需頻繁查閱各種設計手冊。據(jù)統(tǒng)計,標準零部件的選用及繪制約占全部設計時間的70%左右。在產(chǎn)品設計中,標準零部件的設計是一項費時費力且?guī)в泻艽笾貜托缘墓ぷ鳎y以應日趨激烈的市場競爭環(huán)境。另外,針對目前各三維CAD造型平臺進行了許多標準件庫方面的研究,但研究的重點基本都放在標準件的信息管理及其使用方面,研究的技術關鍵也僅在于標準件的信息存取以及零件的參數(shù)驅(qū)動;而對于標準件的裝配、選擇、復制、替換、數(shù)據(jù)匹配等與造型平臺密切結合的工具集則研究的很少。但是在實際工程中,特別是在設計方案中使用大量的標準件并且有時還需要更改設計方案的時候,面向標準件的裝配工具集合則顯得尤其重要,此時設計人員將不再滿足于僅僅參數(shù)驅(qū)動生成零件的傳統(tǒng)標準件使用方式14。本文研究的主要目的是,基于Pro/E三維造型平臺,根據(jù)Pro/E系統(tǒng)特有的參數(shù)化建模及裝配原理,應用第三方開發(fā)工具包Pro/TOOLKIT開發(fā)出集成了裝配工具的新型標準件庫管理系統(tǒng),使其最大程度地整合實際工程中常用的標準件及其信息,可以支持企業(yè)自定義標準以及由標準件衍變而來的通用件,并能加快裝配過程。4.2標準件庫的功能目標分析任何一個標準件庫系統(tǒng)應該具備的基本功能是:用戶根據(jù)自身需求找到所需標準件,選擇標準件規(guī)格,再由這些規(guī)格及幾何參數(shù)驅(qū)動三維造型系統(tǒng)生成標準件實體模型并進行裝配。但本標準件庫系統(tǒng)還具備以下重要功能:(1)提供標準件建庫工具及建庫向?qū)?,并支持企業(yè)自定義標準及通用件。(2)支持網(wǎng)絡共享。允許多個用戶同時利用該標準件庫進行設計或相關資料的查詢。(3)提供全面的標準件信息。用戶從標準件庫中可以得到的標準件信息應包含幾何參數(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準件的預覽圖。(4

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