基于PROE的車(chē)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(gè)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(guò)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(guò)程135. 夾具的裝配過(guò)程及其爆炸圖145.1 工序二和工序三中的夾具體的裝配過(guò)程及其爆炸圖155.2 夾具的爆炸圖216 工程圖237 動(dòng)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(gè)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(duì)動(dòng)畫(huà)進(jìn)行錄像剪輯298 結(jié)束語(yǔ)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(gè)很高的境界 ,它能為產(chǎn)品開(kāi)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(dòng)、 直觀明了、 快速響應(yīng)等設(shè)計(jì)特點(diǎn) ,其開(kāi)發(fā)過(guò)程很符合設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思維1。三維開(kāi)發(fā)平臺(tái)的出現(xiàn)和完善 ,為增強(qiáng)企業(yè)的開(kāi)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(kāi)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(shì)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(gè)共性就是它們都具備了尺寸參數(shù)驅(qū)動(dòng)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(dòng)分析等高級(jí) cad的需求4。pro/engineer系統(tǒng)是美國(guó)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(kù)、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念，開(kāi)發(fā)出來(lái)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(guò)程集成到一起，讓所有的用戶能夠同時(shí)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(huà)草圖，輕易改變模型。pro/engineer系統(tǒng)用戶界面簡(jiǎn)潔，概念清晰，符合工程人員的設(shè)計(jì)思想與習(xí)慣。整個(gè)系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)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(lèi)和型號(hào)比較繁多，傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)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(kāi)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(guò)對(duì)機(jī)床夾具的開(kāi)發(fā)來(lái)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(dòng)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(lái)說(shuō)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(gè)零部件，然后再把各個(gè)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(jiǎn)單、低級(jí)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(guò)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(shí)，首先從整體上勾畫(huà)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(gè)產(chǎn)品的外在概念和功能概念后，逐步對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)上的細(xì)化直至單個(gè)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(ài)。同時(shí)這種設(shè)計(jì)方法對(duì)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(duì)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(guò)程是一個(gè)發(fā)散思維和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過(guò)程，是一個(gè)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(guò)程7。3.1.1 機(jī)床夾具的分類(lèi)及功能分析機(jī)床夾具的一般可按專(zhuān)門(mén)化程度、使用的機(jī)床和夾緊動(dòng)力源進(jìn)行分類(lèi)。（1）按專(zhuān)門(mén)化程度分類(lèi)：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(chē)床上三抓自定心卡盤(pán)和四抓卡盤(pán)，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等都是通用夾具

8、。這類(lèi)夾具一般由專(zhuān)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(jiàn)小批量生產(chǎn)中。專(zhuān)用夾具 專(zhuān)用夾具是專(zhuān)為某一工件的某道工序而專(zhuān)門(mén)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(zhǎng)，制造費(fèi)用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，夾具將無(wú)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(duì)象的針對(duì)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(dòng)線上使用的夾具，與工件成為一體沿著自動(dòng)線從一個(gè)工位移到下一個(gè)工位，進(jìn)行不同工序的加工。（2）按適用的機(jī)床分類(lèi) 按所適用的機(jī)床不同，夾具可分為車(chē)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(dòng)力源分類(lèi)根據(jù)夾具所采用的夾緊動(dòng)力源不同，夾具可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動(dòng)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(shí)，工件相對(duì)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(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率 使用夾具裝夾工件無(wú)需劃線找正，可顯著減少輔助工時(shí)，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(shí)裝夾，可采用高 效夾緊機(jī)構(gòu)，提高勞動(dòng)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(dòng)，輔以不同類(lèi)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(gè)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(guò)程中保持在夾

11、具中的既定位置。對(duì)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(chēng)為對(duì)刀元件，如對(duì)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(chēng)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(gè)整體的基礎(chǔ)件。它與機(jī)床有關(guān)部件進(jìn)行連接、對(duì)定，使夾具相對(duì)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(duì)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(chē)空調(diào)零件，名稱(chēng)

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(zhǎng)尺寸為39mm。工序二：在車(chē)床上車(chē)光一端面。工序三：在車(chē)床上車(chē)光另一端面，保證總長(zhǎng)為38mm,上下偏差是正負(fù)0.1mm.工序四：在銑床上銑出臺(tái)階面，分別保證距兩端面的尺寸為16mm和23mm.工序五：在車(chē)床上鉆出直徑為10mm深度為33.5mm的平面上的孔。工序六：在車(chē)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(chē)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(chē)床上車(chē)光一端面 工序三：在車(chē)床上車(chē)光另一端面，保證總長(zhǎng)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(chē)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(chē)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(gè)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(gè)孔的中心距為18mm4.2 工序二和工序三的夾具設(shè)計(jì)過(guò)程利用三維軟件pro/e設(shè)計(jì)夾具體，過(guò)程如下：.打開(kāi)pro/e零件設(shè)計(jì)界面，點(diǎn)擊【拉伸】命令符號(hào)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(duì)稱(chēng)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(duì)話框中選取夾具體的一個(gè)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(duì)稱(chēng)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(duì)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(guò)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(gè)關(guān)鍵尺寸。另外，由于鉆出的孔是上下對(duì)稱(chēng)，所以本夾具體中的定位槽的關(guān)鍵部位也要上下對(duì)稱(chēng)。其效果圖見(jiàn)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(guò)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(gè)關(guān)鍵尺寸。另外，由于鉆出的孔是上下對(duì)稱(chēng)，所以本夾具體中的定位槽的關(guān)鍵部位也要上下對(duì)稱(chēng)。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(guò)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(méi)有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，它在夾緊工件的過(guò)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(guò)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(guò)壓緊墊塊傳力起到對(duì)工件的壓緊固定作用。5. 夾具的裝配過(guò)程及其爆炸圖 在pro/e中，裝配是通過(guò)定義參與裝配的各個(gè)零件之間的裝配約束來(lái)實(shí)現(xiàn)的。簡(jiǎn)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(kāi)發(fā)的關(guān)鍵9。pro/e提供了匹配、對(duì)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(dòng)9種約束方式。利用著9中約束方式可以對(duì)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(dòng)仿真，那么就要對(duì)這些零件進(jìn)行連接裝配，pro/e提供了剛性、銷(xiāo)釘、滑動(dòng)軸、圓柱、平面、球、焊接、軸承、常規(guī)、6dof 10種連接類(lèi)型。利用這些連接類(lèi)型可以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)之間的模擬運(yùn)動(dòng)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(dòng)或旋轉(zhuǎn)，使各個(gè)零件從裝配體中分

20、解出來(lái)。裝配體的爆炸圖對(duì)于表達(dá)各元件的相對(duì)位置十分有幫助，因此，常常用于表達(dá)裝配體的裝配過(guò)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(guò)程及其爆炸圖 打開(kāi)pro/e軟件，單擊【文件】菜單項(xiàng)下的【新建】命令，會(huì)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(lèi)型”選項(xiàng)中選取【組件】，在“子類(lèi)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(chēng)默認(rèn)或自己確定均可，本例使用默認(rèn)名稱(chēng)，單擊【確定】即可。會(huì)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(huì)彈出下圖27所示的窗口： 圖27 添加首個(gè)零件在“打開(kāi)”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(gè)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(duì)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(kāi)】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(gè)元件，所以約束類(lèi)型應(yīng)選取如圖所示的“缺省”類(lèi)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(gè)零件，即夾具的定位元件，如下圖29所示： 圖29 裝配第二個(gè)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(duì)齊”約束，對(duì)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(shuō)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(kāi)【放置】對(duì)話框，單擊“新建約束”在約束類(lèi)型中仍然選取【對(duì)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(duì)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(lèi)型中選取【匹配】約束，分別選取兩零件的一個(gè)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(shuō)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(guò)程不再贅述，只說(shuō)明約束類(lèi)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(lèi)型為“對(duì)齊”和“匹配”，其中對(duì)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(dòng)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(dòng)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(guò)程基本一致，所以工序五和工序六的裝配過(guò)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(lái)的兩個(gè)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(guò)對(duì)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(duì)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(dòng)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(huì)在模型中自動(dòng)更新12。在pro/e中建立工程圖需要先打開(kāi)需要建立工程圖的三維模型，然后通過(guò)“新建”“繪圖”“確定”命令新建一張空白的工程圖紙，此時(shí)軟件會(huì)再打開(kāi)一個(gè)新的窗口。然后通過(guò)“

26、插入”“繪圖視圖”“一般”命令打開(kāi)“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(gè)視圖，通常情況下為第一視圖。 接下來(lái)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(dòng)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(gè)應(yīng)用模塊，其功能是對(duì)組件產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及仿真，以確保組件在進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)沒(méi)有零件干涉的現(xiàn)象，并確認(rèn)零件的運(yùn)動(dòng)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(dòng)時(shí)對(duì)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(dòng)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(gè)仿真元件添加伺服電機(jī)之前，為了在模擬仿真時(shí)使各個(gè)仿真元件能夠精確到達(dá)指定的位置，我們可以打開(kāi)“拖動(dòng)”窗口，使用【點(diǎn)拖動(dòng)】命令，并且打開(kāi)【快照】選項(xiàng)下的【約束】對(duì)話框，如下圖所示： 圖47 拖動(dòng)窗口在上圖46所示的界面中，“約束”對(duì)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(duì)齊兩個(gè)圖元、匹配兩個(gè)圖元、定向兩個(gè)曲面、運(yùn)動(dòng)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(duì)齊兩個(gè)圖元和匹配兩個(gè)圖元約束，各仿真元件定位效果如上圖所示。7.2 給各個(gè)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(dòng)機(jī)】選項(xiàng)系統(tǒng)會(huì)彈出“伺服電動(dòng)機(jī)定義”對(duì)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(dòng)的參照，是對(duì)應(yīng)的仿真元件沿著某個(gè)方向移動(dòng)。 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(dòng)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(dòng)方向，通過(guò)單擊“反向”按鈕可以調(diào)整元件運(yùn)動(dòng)方向。之后單擊【輪廓】按鈕，定

29、義伺服電動(dòng)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(dòng)元件涌動(dòng)的位置、速度、和加速度。本例中選擇速度選項(xiàng)，在“模”中選擇“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(huì)彈出如下菜單： 圖52 添加伺服電機(jī)彈出該窗口的同時(shí)系統(tǒng)會(huì)提示“選取一個(gè)運(yùn)動(dòng)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(shí)利用連接條件生成的，該軸可以確定螺栓的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)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(tái)伺服電機(jī)，這8臺(tái)伺服電機(jī)可以完成工件的裝夾和加工過(guò)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(gè)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(huì)彈出“分析定義”窗口，如圖所示： 圖54設(shè)定時(shí)間 圖55分配時(shí)間在“分析定義”的“優(yōu)先選項(xiàng)”中指示開(kāi)始時(shí)間0和終止時(shí)間60，“類(lèi)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(dòng)機(jī)”選項(xiàng)依次設(shè)置各個(gè)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間區(qū)域，如該圖所示的時(shí)間設(shè)置。單擊【運(yùn)行】按鈕，即可開(kāi)始運(yùn)

31、動(dòng)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(huì)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(huì)自動(dòng)彈出“動(dòng)畫(huà)”窗口，如下圖56所示： 圖57動(dòng)畫(huà)窗口在“動(dòng)畫(huà)”窗口中可以對(duì)仿真運(yùn)動(dòng)進(jìn)行回放，可以通過(guò)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(duì)動(dòng)畫(huà)進(jìn)行錄像剪輯在“動(dòng)畫(huà)”窗口中單擊【捕獲】按鈕，系統(tǒng)會(huì)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(chēng)集保存地址。單擊“確定“即可開(kāi)始錄像。8 結(jié)束語(yǔ)本文在夾具的實(shí)體建模過(guò)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(kāi)發(fā)帶來(lái)了極大的便利。pro/e是基于單一數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)pro/e的高級(jí)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(huì)引起在給模型添加參數(shù)時(shí)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)