翻转式钻床夹具的设计与虚拟制造(编辑修改稿)

翻转式钻床夹具的设计与虚拟制造(编辑修改稿)内容摘要：

15 第四章：夹具的二维视图 一：螺旋辅助支撑 2 图 螺旋辅助支撑 2 16 二：钻模板 4 图 钻模板 4 17 三：定位销 7 图 定位销 7 18 四：夹具体 8 图 夹具体 8 19 五：钻模板 13 图 钻模板 13 20 第五章：翻转式钻床夹具的三维设计 1：翻转式钻床夹具的零件三维视图 一：螺旋辅助支撑 2 图 螺旋辅助支撑 2 二：钻套 3 图 钻套 3 21 三：钻模板 4 图 钻模板 4 四：定位销 7 图 定位销 7 22 五：夹具体 8 图 夹具体 8 六：螺钉 9 图 螺钉 9 23 七：可调支撑钉 11 图 可调支撑钉 11 八：钻套 12 图 钻套 12 24 九：钻模板 13 图 钻模板 13 2：翻转式钻床夹具装配图的 设计描述 由若干零部件组成的装配单元称为装配体。 不同层次零件的装配存在先后顺序约束，下层零件的装配优先于上层零件的装配，不同子装配体的零件可以并行装配。 产品结构上的层次特性隐含了部分装配顺序信息，因此，采用等级模型更能够体现问题的本质而且可以将整个产品的装配问题简化为对子装配体的分析和求解，降低了问题求解复杂度。 如图 所示翻转式钻床夹具的总装三维图。 25 夹具总装三维图 26 3:CATIA 设计零件的实例 下面我就以翻转式钻床夹具的钻模板 4 为例，叙述一下完成三维实体设计的全过程。 CATIA 强大的零件草图的参数化设计，做出零件的草图（如图 所示） 图 钻模板草图 （如图 所示） 图 拉伸钻模板 27 （如图 所示） 图 草图二 （如图 所示） 图 拉伸切除 28 （如图 所示） 钻模板成型 4：翻转式钻床夹具的装配 （ 1）装配体模型 由若干零部件组成的装 配单元称为装配体。 不同层次零件的装配存在先后顺序约束，下层零件的装配优先于上层零件的装配，不同子装配体的零件可以并行装配。 产品结构上的层次特性隐含了部分装配顺序信息，因此，采用等级模型更能够体现问题的本质而且可以将整个产品的装配问题简化为对子装配体的分析和求解，降低了问题求解复杂度。 （ 2）装配约束关系类型 装配模型除了描述每个零件的信息之外，更重要的是描述零件间的相互关系。 装配体中零部件之间存在的装配关系主要包括产品零部件之间的几何关系和连接关系。 采用面向对象的方法描述产品装配关系，即通过类的继承逐步 细化描述内容。 如图 所示为装配约束关系的类继承关系。 其中，几何约束主要分为以下四类 : 1)位置约束关系，描述了产品中两个零件或部件的几何元素间的相对位置关绻，如贴合、对齐、插入等。 2)连接约束关系，描述了产品零部件几何元素间的直接连接或间接连接关系，连接体之间具有连接介质或连接力。 如螺栓连接、键连接、焊接连接等。 3)配合关系，描述了产品零部件之间配合关系的类型、代码和精度。 4)运动关系，描述了产品零部件之间相对运动和传动关系，如绕轴的旋转等； 位置约束关系从工程设计角度可分为以下几类 : 1)贴合 关系 :要求装配体零部件的两个接触表面的法向矢量方向相反，包括平面－平面接触、平面 — 曲面接触、曲面 — 面而接触。 这种约束关系类型反映了装配自由度约束的程度。 29 2)插入关系 :描述广义孔和广义轴之间的配合关系，要求孔的轴线和轴的轴线重合，它允许两零件间的旋转自由度和沿着零件轴线的平移自由度。 3)对齐关系 :包含对齐和等距对齐，是指装配体零部件之间的重合关系，包括点对齐、线对齐、面对齐及局部坐标系对齐。 面对齐是指两个表面相邻且在同一物理平面上；边对齐是指两条边重合在同一直线上；点对齐是指两个点重合；等距对齐是指两个面 对齐且相邻边平行。 4)定向关系 :描述两元素之间的方向关系，可以是面与面之间、边与边之间的这种关系。 连接约束关系按照连接方法可分为间接连接和直接连接。 1)直接连接 :通过连接力把两个零部件连接起来的一种约束关系，如过盈连接、弹性连接等。 2)间接连接 :通过中间连接件将两个零部件连接起来的一种约束关系，中间连接件被称为连接介质。 螺纹连接、销连接、键连接、铆接等都是典型的间接连接。 30 第六章：翻转式钻床夹具零件的制造 通过数据接口传入实体造型；确定粗加工、半精加工和精加工方案；生成 各加工步骤的刀具轨迹；刀具轨迹仿真；后置输出加工代码。 本节以钻模板 13 为例对其数控加工群过程进行描述。 1：制造工程师实体及毛胚的确定 在 CATIA 实体中选取【文件】→【输出】→【零件】，在“输出文件”对话框中选取制造工程师可读取数据格式保存。 本例中选取 igs 格式。 在 CAXA 制造工程师中打开上述保存文件，如图 所示选取【加工】→【定义毛胚】如图所示，选择参照模型，点取上方“参照模型”按钮。 生成毛皮模型 . 毛坯定义 2：刀具轨迹的拾取 加工前准备工作 （ 1）设定加工刀具 ① 选择【 应用】→【轨迹生成】→【刀具库管理】命令， 弹出刀具库管理对话 框如图 所示。 31 图 刀具库管理 ② 增加铣刀。 单击“增加铣刀”按钮，如图 在对话框中输入铣刀名称。 图 增加铣刀 一般都是以铣刀的直径和刀角半径来表示，刀具名称帽量和工厂中用刀的习惯一致。 刀具名称一般表示形式为“ D10， r3”， D 代表刀具直径， r代表刀角半径。 ③．设定增加的铣刀的参数。 在刀具库管理对话框中键入正确的数值，刀具定义即可完成。 其中的刀刃长度和刃杆长度与仿真有关而与实际加工无关，在实际加工中要正确选择吃刀 量和吃刀深度，以免刀具损坏。 （ 2）后置设置 用户可以增加当前使用的机床，给出机床名，定义适合自己机床的后置格式。 绻 统默认的格式为 FANUC 绻统的格式。 ① 选择【应用】－【后置处理】－【后置设置】命令，弹出后置设置对话框。 ② 增加机床设置。 选择当前机床繻型，如图 所示。 32 图 后置设置 ③ 后置处理设置。 选择“后置处理设置”标签，根据当前的机床，设置各参数。 加工轨迹设置 （ 1）设置“粗加工参数”。 单击【应用】－【轨迹生成】－【等高粗加工】，在 弹出的“粗加工参数表”中设置“粗加 工参数”，如图 所示。 图 粗加工参数 33 （ 2）设置粗加工“铣刀参数”。 如图 所示。 图 铣刀参数设置 （ 3）设置粗加工“切削用量”参数。 如图 所示。 34 图 切削用量 （ 4）确认“进退刀方式”、“下刀方式”、“清根方式”绻统默认值。 按“确定”退出参数设置。 （ 5）按系统提示拾取加工轮廓。 拾取设定加工范围的矩形后单击链搜索箭头；按系统提示“拾取加工曲面”，选中整个实体表面，系统将拾取到的所有曲面变红，然后按鼠标右键结束。 （ 6）生成粗加工刀路轨迹。 系统提示：“正在准备曲 面请稍候”、“处理曲面”等，然后系统就会自动生成粗加工轨迹。 （ 7）与上述步骤类似设置精加工参数得到轨迹 3：轨迹仿真和加工代码的生成 选择刀具轨迹单击【加工】－【轨迹仿真】进入仿真轨迹界面，选择需要加工的轨迹，进行虚拟加工，加工成功后输出代码，单击【加工】－【后置处理】－【生成 G代码】生成如下代码。 (,16:34:) N12S3000M03 35 „„„„„„„„ „„„„„„„„ „„„„„„„„ N988M05 N990M30 最后对以上代码进行校验。 36 第七章：计算机辅助设计 /计算机辅助制造的概括 1： CAD/CAM 技术发展 计算机辅助设计 /计算机辅助制造（ CAD/CAM）技术是先进制造技术的重要组成部分，是计算机技术在工程设计、制造等领域中具有重要影响的高新技术。 CAD/CAM 技术的推广应用有助于电子信息技术改造传统产业，提高企业的活力、竞争能力、 市场应变能力和技术创新能力。 CAD/CAM 软件作为企业信息化基础应用软件，其发展过 程和趋势是从单项技术的应用到各种技术的集成化应用，从单个企业向集团化发展，这不仅是 CAD/CAM 技术和产品的趋势，同时也反映了制造业信息化技术的应用趋势。 CAD/CAM 技术和系统的发展及应用使传统的产品设计方法与生产模式发生了深刻变化，产生了陈套的经济和社会效益。 我国的 CAD/CAM 工作从 20 世纪 70 年代开始以来，经过不断的发展和推广应用，带来了良好的经济效益和社会效益。 少数大型企业已建立起完善的 CAD/CAM 系统，一些中小企业在保证产品质量、提高劳动生产率方面也取得了显著效益。 以“甩图板”为 目标实现绘图设计自动化成为推广应用 CAD/CAM技术的突破口，使其在企业中得到广泛应用。 但是 CAD/CAM 技术并不仅仅局限于绘图自动化，随着计算机技术、网络技术、 CAD/CAM技术等的快速发幕，如何深化推广应用 CAD/CAM 技术并提高 CAD/CAM 应用的层次，成为人们特别关注的问题。 尽管我国开展 CAD/CAM 技术应用工作并不晚，但是从整体上看，国内 CAD/CAM 技术应用的深度和广度与国外先进水平相比还存在很大差距。 作为一种先进手段和工具， CAD/CAM 技术提高了企业的设计和制造能力，但 CAD/CAM 技术并不 能代替人的设计和制造行为、专业技术人员的创造能力和工作经验等。 波音、福特等国外企业 CAD/CAM 技术的良好应用是利益于其应用经验积累和培养出的高素质技术队伍，而国内目前非常缺乏能够同时掌握计算机软、硬件技术又具有丰富专业知识的人才 2： CATIA V5 软件特点 CATIA V5版本是 IBM和达索系统公司长期以来在为数字化企业服务过程中不断探索的结晶。 围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的 CATIA V5 版本，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。 在这个环境中，可以对产品开发过程 的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。 产品整个开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和维护。 CATIA V5 版本具有： 为确保 CATIA 产品系列的发展， CATIA V5 新的体系结构突破传统的设计技术，采用了新一代的技术和标准，可快速地适应企业的业务发展需求，使客户具有更大的竞争优势。 CATIA V5 对于开发过程、功能和硬件平台可以进行灵活的搭配组合，可为 产品开发 37 链中的每个专业成员配置最合理的解决方案。 允许任意配置的解决方案可满足从最小的供货商到最大的跨国公司的需要。 NT 和 UNIX 硬件平台的独立性 CATIA V5 是在 Windows NT 平台和 UNIX 平台上开发完成的，并在所有所支持的硬件平台上具有统一的数据、功能、版本发放日期、操作环境和应用支持。 CATIA V5 在 Windows平台的应用可使设计师更加简便地同办公应用系统共享数据；而 UNIX 平台上 NT风格的用户界面，可使用户在 UNIX 平台上高效地处理复杂的工作。 使用 CATIA V5 结合了显式知识规则的优点，可在设计过程中交互式捕捉设计意图，定义产品的性能和变化。 隐式的经验知识变成了显式的专用知识，提高了设计的自动化程度，降低了设计错误的风险。 CATIA V4 和 V5 具有兼容性，两个系统可并行使用。 对于现有的 CATIA V4 用户， V5年引领他们迈向 NT 世界。 对于新的 CATIA V5 客户，可充分利用 CATIA V4 成熟的后续应用产品，组成一个完整的产品开发环境。 3： AutoCAD 软件的特点 AutoCAD 具有良好的用户界面，通 过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。 它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。 在不断实践的过。