基于proe的车床夹具设计与仿真毕业论文

基于proe的车床夹具设计与仿真毕业论文内容摘要：

图 20 拉伸槽结构 在夹具体上设计出放置夹紧元件的槽，槽的尺寸效果图如下图 21 所示： 图 21 添加压紧槽 在夹具体上设计出压紧元件中的螺纹孔，效果图如下图 22 所示 图 22 压紧螺纹孔 夹具中的相关附件的设计过程 压紧垫块的设计 图 23 压紧垫块 压紧垫块的相关尺寸没有严格的标准，它在夹紧工件的过程中起到传递力的作用，所以它只要与工件和压紧螺栓的接触表面光洁平整，在装夹工件过程中方便装拆即可。 压紧螺栓的设计 图 24 压紧螺栓 压紧螺栓与夹具体中的螺纹孔相配合，并通过压紧垫块传力起到对工件的压紧固定作用。 5. 夹具的装配过程及其爆炸图 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、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。 本例后面还要做机构仿真，所以在此用连接方式装配 [8]。 装配体的分解状态也叫爆炸状态，就是将装配体中的各零部件沿着直线或坐标轴移动或旋转，使各个零件从装配体中分解出来。 装配体的爆炸图对于表达各元件的相对位置十分有帮助，因此，常常用于表达装 配体的装配过程、装配体的构成。 工序二和工序三中的夹具体的装配过程及其爆炸图 打开 pro/e 软件，单击【文件】菜单项下的【新建】命令，会出现下图25 所示的新建窗口： 图 25 新建窗口 在新建窗口的“类型”选项中选取【组件】，在“子类型”里选取【设计】，并在该窗口中取消“使用缺省模板”，新建文件的名称默认或自己确定均可，本例使用默认名称，单击【确定】即可。 会弹出以下所示的窗口： 图 26 选择装配模 板 在“新文件选项”窗口中的模板中要选取公制模板，即窗口中被点选的红色选项，使用公制模板所有尺寸的单位都是 mm,比较符合我们的习惯。 最后单击【确定】进入装配界面。 在装配界面里，依次单击【插入】、【元件】、【装配】命令，系统会弹出下图 27 所示的窗口： 图 27 添加首个零件 在“打开”窗口中的左侧列有所有的装配零件供选取，由于是装配第一个零件，所以应该选取装配体的主体零件，单击“预览”可以显示所选对象，本例中选取预览中所呈现的夹具主体零件。 最后单击【打开】命令进 入下一步操作： 图 28 设置缺省约束 由于装配的是第一个元件，所以约束类型应选取如图所示的“缺省”类型，单击窗口中【√】确定装配关系。 再次依次单击【插入】、【元件】、【装配】命令，装配第二个零件，即夹具的定位元件，如下图 29 所示： 图 29 装配第二个零件 由于定位元件与夹具体的位置是固定装配关系，所以应选取约束条件装配，如图所示选取“用户定义”中的“对齐”约束，对齐参照分别选取定位元件和夹具体的中心轴线，状态 显示为：部分约束，说明定位元件在夹具体中的位置不固定，需要继续添加约束。 打开【放置】对话框，单击“新建约束”在约束类型中仍然选取【对齐】约束，约束参照分别选取两零件中的螺孔中心线，如下图 30所示： 图 30 对齐约束 装配状态为：部分约束，继续添加约束。 单击【新建约束】，在约束类型中选取【匹配】约束，分别选取两零件的一个端面作为约束参照。 装配效果如下图 图 31 完成约束 装配状态显示为：完全约束，说明 定位元件在夹具体中的位置已经确定，不必添加约束即可。 单击【√】确认。 由于添加约束的步骤基本一致，故在以后的装配过程不再赘述，只说明约束类型和约束参照。 装配连接螺钉，用以连接定位元件和夹具体。 装配约束类型为“对齐”和“匹配”，其中对齐参照为螺钉中心轴线和螺孔中心轴线，匹配参照分别为定位元件和螺钉帽相互接触的面。 装配效果如下图32 所示： 图 32 装配螺钉 将装配的螺钉进行轴阵列，其效果图如下： 图 33 阵列螺钉 装配被加工零件 ，因为零件在夹具中的位置不是固定的，可进行装拆，所以要用连接条件进行装配，以便后期的机构仿真。 被加工的零件与夹具的连接条件选用“滑动杆”连接，装配效果如下图 34 所示： 图 34 装配工件 装配压紧垫块，压紧垫块在夹具体中是可装拆的，所以采用连接条件进行装配，仍采用“滑动杆”连接条件。 装配压紧垫块并将其轴阵列。 图 35 装配垫块 装配夹紧元件即夹紧螺栓，夹紧螺栓是可装拆的，采用“圆柱连接”，装配螺栓并将其阵列。 图 36 阵列压紧螺栓 由于装配过程基本一致，所以工序五和工序六的装配过程就不再赘述，这里仅给出工序五和工序六的装配效果图。 左图 37 工序五的夹具 左图 38 工序六中的夹具 注意：工序五和工序六钻出来的两个孔是有位置要求的，必须保证两孔的中心距为 18mm，上下偏差分别为正负。 通过对比这两幅图片可以帮助我们理解两孔的中心距是如何得到保证的，从而更进一步理解夹具在机加工中对于保证零件加工精的重要性。 夹具的爆炸图 图 39 工序二夹具爆炸图 1 图 40 工序二夹具爆炸图 2 以上两幅图片是工序三中零件安装在在夹具中的爆炸图 图 42 工序五夹具爆炸图 2 图 41 工序五夹具爆炸图 1 工序五中零件安装在在夹具中的爆炸图 图 43 爆炸图 1 图 44 爆炸图 2 工序六中零件安装在在夹具中的爆炸图 6 工程图 Pro/E 拥有强大的工程图生成能力，它允许直接从实体零件按指定标准生成工程图，并且能自动标注，添加各种注释等。 最为重要的是，工程图与实体零件相关，在工程图中修改的尺寸都会在 模型中自动更新 [12]。 在 Pro/E 中建立工程图需要先打开需要建立工程图的三维模型，然后通过“新建”→“绘图”→“确定”命令新建一张空白的工程图纸，此时软件会再打开一个新的窗口。 然后通过“插入”→“绘图视图”→“一般”命令打开“绘图视图”窗口，根据需要调整该视图的显示方式和其它信息建立第一个视图，通常情况下为第一视图。 接下来就可以利用“投影”“详图”“辅助”“旋转”等命令建立其它视图了，并可以方便的建立剖视图。 在 Pro/E 的工程图环境里建立好三视图转化可以把其转化为 AutoCAD 格式的工程图，以方便在 AutoCAD 中进行修改和尺寸。 图 45 工序三中夹具体的工程图 7 动态机构设计与仿真 机构设计是 pro/e 的一个应用模块，其功能是对组件产品进行结构运动分析及仿真，以确保组件在进行机构运动时没有零件干涉的现象，并确认零件的运动达到预期的结果。 此外，机构设计的模块并可在机构运动时对重力、摩擦力、力矩、弹簧等有关“力”的元素及元件进行动力学分析。 进入机构模块 在【应用程序】主菜单中选取【机构】选项，进入机构仿真界面，如图 46 图 46 仿真界面 机构模块的界面中，在给各个仿真元件添加伺服电机之前，为了在模拟仿真时使各个仿真元件能够精确到达指定的位置，我们可以打开“拖动”窗口，使用【点拖动】命令，并且打开【快照】选项下的【约束】对话框，如下图所示： 图 47 拖动窗口 在上图 46 所示的界面中，“约束”对话框中提供了以下几种约束方式，我们可以根据需要选择。 约束的方式依次是：对齐两个图元、匹配两个图元、定向两个曲面、运动轴约束、主体 主体锁定约束、启用 /禁用连接等约束。 利用这些约束可以使仿真元件精确定 位，从而保证机构仿真的精确性，更加接近实际。 本例中仅用到对齐两个图元和匹配两个图元约束，各仿真元件定位效果如上图所示。 给各个仿真元件添加伺服电机 单击【插入】菜单项下的【伺服电动机】选项系统会弹出“伺服电动机定义”对话框： 图 48 定义伺服电机 图 49 几何参照 选取“几何”项可以定义要添加伺服电机的仿真元件和元件运动的参照，是对应的仿真元件沿着某个方向移动。 添加被加工零件的伺服电机，选取“几何”项，依次 选取被加工零件和运动参照，如下图所示： 图 50 定义伺服电机 如图中所示，紫色箭头表示仿真元件的运动方向，通过单击“反向”按钮可以调整元件运动方向。 之后单击【轮廓】按钮，定义伺服电动机的相关参数，如下图所示： 图 51 定义电机速度 在“轮廓”项下的“规范”选项下可以选择伺服电机带动元件涌动的位置、速度、和加速度。 本例中选择速度选项，在“模”中选择“常数”常数值为20mm/s。 单击确定，被加工零件的伺服电机添加完毕。 紧接着添加压紧元件的伺服电机 ，由于其步骤与添加被加工零件的伺服电机的步骤一致，在此不再赘述。 添加压紧螺钉的旋转伺服电机，单击【插入】菜单下的【伺服电机】命令，系统会弹出如下菜单： 图 52 添加伺服电机 弹出该窗口的同时系统会提示“选取一个运动轴”在此选取压紧螺钉的旋转轴放置伺服电机，该旋转轴是在装配时利用连接条件生成的，该轴可以确定螺栓的旋转运动及旋转方向。 图 53 定义伺服电机 在“轮廓”选项下定义电机的旋转速度为每秒 180 度。 单击 确定即可。 利用上述添加伺服电机的方法，我们依次添加 8 台伺服电机，这 8 台伺服电机可以完成工件的装夹和加工过程。 添加步骤内容较多，加之添加步骤又是大同小异，故不再逐个描述 定义分析 在机构界面中，单击【分析】菜单下的【机构分析】命令，系统会弹出“分析定义”窗口，如图所示： 图 54 设定时间 图 55 分配时间 在“分析定义”的“优先选项”中指示开始时间 0 和终止时间 60，“类型”选项中点选“位置”，其它默认即可。 在右侧图中的“电动机”选项依次设置各个电动机 的运行时间区域，如该图所示的时间设置。 单击【运行】按钮，即可开始运动仿真。 运行结果回放及捕获 在机构窗口中单击【分析】菜单中的【回放】命令，系统会弹出如下所示的菜单： 图 56 回放窗口 在“回放”窗口中单击【播放当前结果集】按钮，系统会自动弹出“动画”窗口，如下图 56 所示： 图 57 动画窗口 在“动画”窗口中可以对仿真运动进行回放，可以通过调节相关按钮进顺序播放或者倒放，以及调节播放速度的快慢等。 对 动画进行录像剪辑 在“动画”窗口中单击【捕获】按钮，系统会弹出如下窗口： 图 58 捕获窗口 在“捕获”窗口中可以设置相关参数，单击【浏览】可以更改录像名称集保存地址。 单击“确定“即可开始录像。 8 结束语 本文在夹具的实体建模过程中实现了完全的参数化设计，这为夹具的尺寸的修改和后续开发带来了极大的便利。 Pro/E 是基于单一数据库的大型设计软件，参数与参数之间的关系构成了 Pro/E 设计的灵魂，对 Pro/E 的高级设计起着重要的作用 [15]。 需要注意的是：程序中的参数一般要赋予合适的初值，如不赋初值 ，将会引起在给模型添加参数时不能成功，因此我们要养好良好的设计习惯。 致谢 本次毕业设计得到了我的指导老师胡志刚老师的热心指导和帮助，胡老师具有丰富的实践经验和较高的理论水平，在整个设计过程中胡老师在设计思路和设计方法上给予我以充分的指导，在此表示衷心的感谢。 同时对于大学五年来关心过、指导过、给予我以帮助的老师一并表示感谢。 非常感谢学院领导和老师给我提供了这次良好的深入学习的机会和宽松的环境条件。 通过这次毕业设计，不但使我能够将大学期间所学的专业知识再次回顾学习，而且也使我学到了专业领域中一些前沿的知识。 非 常感谢在本次设计中曾给予我耐心指导和亲切关怀的老师。