【正文】 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（ 論文 ） 論文題目： 開(kāi)合螺母夾具設(shè)計(jì) — 三維建模 系 部： 機(jī)械工程系 專(zhuān) 業(yè)： 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí)： 機(jī)計(jì) 101 學(xué)生姓名： 張石磊 學(xué) 號(hào)： 100115145 指導(dǎo)教師： 王 偉 2021 年 1 月 8 日河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 夾具是機(jī)械制造廠(chǎng)里使用的一種工藝裝備，分為機(jī)床夾具、焊接夾具、裝配夾具及檢驗(yàn)夾具等。各種金屬切削機(jī)床上用于裝夾工件的工藝裝備，稱(chēng)機(jī)床夾具，如車(chē)床上使用的三爪自定心卡盤(pán) 、銑床上使用的平口虎鉗等。 對(duì)工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為了保證加工要求，首先要使工件相對(duì)于刀具及機(jī)床有正確的位置，并使這個(gè)位置在加工過(guò)程中不因外力的影響而變動(dòng)。為此，在進(jìn)行機(jī)械加工前，先要將工件裝夾好。工件的裝夾方法有兩種：一種是工件直接裝夾在機(jī)床的工作臺(tái)或花盤(pán)上；另一種是工件裝夾在夾具上。采用第一種方法裝夾工件時(shí)，一般要先按圖樣要求在工件表面劃線(xiàn)，劃出加工表面的尺寸和位置，裝夾時(shí)用劃針或百分表找正后再夾緊。這種方法無(wú)需專(zhuān)用裝備，但效率低，一般用語(yǔ)單件和小批生產(chǎn)。批量較大時(shí)，大多用夾具裝夾工件。用夾具 裝夾工件有下列優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 能穩(wěn)定地保證工件的加工精度，用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對(duì)于刀具及機(jī)床的位置精度由夾具保證，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。 （ 2） 能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要?jiǎng)澗€(xiàn)找正，可顯著的減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可使用高效夾緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 （ 3） 能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍 ，更加有效的使用機(jī)床。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 第一章 緒論 ???????? ?????????????? ??? ?? 1 1． 1 引言 ?????????????????????? ?? ??? 1 1． 2 制造業(yè)信息化的發(fā)展 ??????????????? ?? ??? 1 1． 3 PROE 軟件模塊簡(jiǎn)介 ??????????????? ??? ?? 1 1． 4 本論文的研究目的、意義 ???????????? ??? ??? 3 第二章 平面圖紙及計(jì)算過(guò)程 ?????????????? ???? ?? 4 2． 1 明確設(shè)計(jì)任務(wù)與收集設(shè)計(jì)資料 ???????????? ?? ?? 4 2． 2 擬定夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草 圖 ?????????? ?? ?? 5 2． 2． 1確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置 ? ??????? ? 5 2． 2． 2夾具類(lèi)型的確定 ?????????????????? 6 確定 工件的夾緊方案及設(shè)計(jì)夾緊裝置 ????? ?? ??? 7 2． 2． 4夾具與機(jī)床的連接方式及安裝基面 ?? ??? ???? 11 2． 2． 5夾具的平衡 ???????????? ? ??????? 12 2． 2． 6對(duì)夾具總體結(jié)構(gòu)的要求 ????? ???????? ?? 13 2． 2． 7繪制夾具草圖，并標(biāo)注尺寸、公差及技術(shù)要求? ? ??? 13 2． 3 夾具的精度分析 ????????????????????? 14 第三章 成型設(shè)計(jì)及裝配 ????????????????????? 17 3． 1過(guò)渡盤(pán)的三維造型設(shè)計(jì) ??????????????????? 17 3． 2開(kāi)合螺母的三維造型設(shè)計(jì) ?????????????????? 18 3． 3夾具體的三維造型設(shè)計(jì) ??????????????????? 21 3． 4總裝配圖與分解圖 ????????????????????? 24 總結(jié) ?????????????????????????????? 25 參 考文獻(xiàn) ????????????????????????????? 26 附件 ??????????????????????????????? 27 致謝 ……………………………….……………………..…………… ...…...… … ....26 參考文獻(xiàn) ………………………….…………………..……..……………… … .…….. 26 附錄 ………………………….…………………..……..……………… ……… .…… ..28 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 緒 論 引言 夾具作為制造企業(yè)中重要的基礎(chǔ)工藝裝備，廣泛應(yīng)用于加工、檢 測(cè)和裝配等制造過(guò)程中。作為生產(chǎn)準(zhǔn)備的重要組成部分，夾具設(shè)計(jì)的效率直接影響到制造的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和產(chǎn)品成本。一般來(lái)說(shuō)，夾具設(shè)計(jì)過(guò)程不僅需要大量的有關(guān)零件設(shè)計(jì)、工藝和加工的數(shù)據(jù)，同時(shí)還需要設(shè)計(jì)人員具有很豐富的領(lǐng)域知識(shí)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 制造業(yè)信息化的發(fā)展 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)快速生產(chǎn)準(zhǔn)備的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)（ CAFD）技術(shù)成為國(guó)際上競(jìng)相研究的熱點(diǎn)，它已經(jīng)越來(lái)越多的取代傳統(tǒng)的手工夾具設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)相比，計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)有著無(wú)可比擬的優(yōu)越性： 設(shè)計(jì)者從繁瑣的勞動(dòng)中解放出來(lái)，提高了設(shè)計(jì)的效率和 設(shè)計(jì)質(zhì)量，使設(shè)計(jì)者把更多的注意力放在創(chuàng)新性開(kāi)發(fā)上面； 可以把夾具設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和智慧存入計(jì)算機(jī)，構(gòu)成專(zhuān)家系統(tǒng)，有利于夾具設(shè)計(jì)技術(shù)的繼承和發(fā)展； 由于計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)采用了統(tǒng)一的系統(tǒng)程序，可以獲得相對(duì)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)與優(yōu)化結(jié)果，有利于實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)的“三化”，即通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。 PROE 軟件模塊簡(jiǎn)介 PRO/E 的最新版本為 PRO/，它可運(yùn)行于 Windows/NT 和 UNIX 平臺(tái)上，共有六大主模塊： （ 1）工業(yè)設(shè)計(jì) (CAID)模塊 工業(yè)設(shè)計(jì)模塊主要用于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行幾 何設(shè)計(jì)，以前，在零件未制造出時(shí)，是無(wú)法觀(guān)看零件形狀的，只能通過(guò)二維平面圖進(jìn)行想象?，F(xiàn)在，用 3DS 可以生成實(shí)體模型，但用 3DS生成的模型在工程實(shí)際中是“中看不中用”。用 PRO/E 生成的實(shí)體建模，不僅中看，而且相當(dāng)管用。事實(shí)上， PRO/E 后階段的各個(gè)工作數(shù)據(jù)的產(chǎn)生都要依賴(lài)于實(shí)體建模所生成的數(shù)據(jù)。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 包括： PRO/3DPAINT(3D 建模 )、 PRO/ANIMATE(動(dòng)畫(huà)模擬 )、 PRO/DESIGNER(概念設(shè)計(jì) )、 PRO/NETWORKANIMATOR(網(wǎng)絡(luò)動(dòng)畫(huà)合成 )、 PRO/PERSPECTASKETCH（圖片轉(zhuǎn)三維模型）、 PRO/PHOTORENDER(圖片渲染 )幾個(gè)子模塊。 （ 2）機(jī)械設(shè)計(jì) (CAD)模塊 機(jī)械設(shè)計(jì)模塊是一個(gè)高效的三維機(jī)械設(shè)計(jì)工具，它可繪制任意復(fù)雜形狀的零件。在實(shí)際中存在大量形狀不規(guī)則的物體表面，如圖 1 中的摩托車(chē)輪轱，這些稱(chēng)為自由曲面。隨著人們生活水平的提高，對(duì)曲面產(chǎn)品的需求將會(huì)大大增加。用 PRO/E 生成曲面僅需 2 步～ 3 步操作。 PRO/E 生成曲面的方法有：拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、掃掠、網(wǎng)格、點(diǎn)陣等。由于生成曲面的方法較多，因此 PRO/E 可以迅速建立任何復(fù)雜曲面。 它既能作為高性能系統(tǒng)獨(dú) 立使用，又能與其它實(shí)體建模模塊結(jié)合起來(lái)使用，它支持 GB、 ANSI、 ISO和 JIS 等標(biāo)準(zhǔn)。包括： PRO/ASSEMBLY（實(shí)體裝配）、 PRO/CABLING（電路設(shè)計(jì)）、 PRO/PIPING（彎管鋪設(shè)）、 PRO/REPORT（應(yīng)用數(shù)據(jù)圖形顯示）、PRO/SCANTOOLS（物理模型數(shù)字化）、 PRO/SURFACE（曲面設(shè)計(jì)）、 PRO/WELDING（焊接設(shè)計(jì)） （ 3）功能仿真 (CAE)模塊 功能仿真 (CAE)模塊主要進(jìn)行有限元分析。我們中國(guó)有句古話(huà)：“畫(huà)虎畫(huà)皮難畫(huà)骨，知人知面不知心”。主要是講事物內(nèi) 在特征很難把握。機(jī)械零件的內(nèi)部變化情況是難以知曉的。有限元仿真使我們有了一雙慧眼，能“看到”零件內(nèi)部的受力狀態(tài)。利用該功能，在滿(mǎn)足零件受力要求的基礎(chǔ)上，便可充分優(yōu)化零件的設(shè)計(jì)。著名的可口可樂(lè)公司，利用有限元仿真，分析其飲料瓶，結(jié)果使瓶體質(zhì)量減輕了近 20％，而其功能絲毫不受影響，僅此一項(xiàng)就取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益。 包括： PRO/FEM~POST（有限元分析）、 PRO/MECHANICA CUSTOMLOADS（自定義載荷輸入）、 PRO/MECHANICA EQUATIONS（第三方仿真程序連接）、 PRO/MECHANICA MOTION（指定環(huán)境下的裝配體運(yùn)動(dòng)分析）、 PRO/MECHANICA THERMAL（熱分析）、PRO/MECHANICA TIRE MODEL（車(chē)輪動(dòng)力仿真）、 PRO/MECHANICA VIBRATION（震動(dòng)分析）、 PRO/MESH （有限元網(wǎng)格劃分）。 （ 4）制造 (CAM)模塊 在機(jī)械行業(yè)中用到的 CAM 制造模塊中的功能是 NC Machining(數(shù)控加工 )。說(shuō)到數(shù)控功能，就不能不提八十年代著名的“東芝事件”。當(dāng)時(shí)，蘇聯(lián)從日本東芝公河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 司引進(jìn)了一套五座標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控軟件 CAMMAX，加工出高精度、低噪聲的潛艇推進(jìn)器，從而使西方的反潛系統(tǒng)完全失效，損失慘重。東芝公司因違反“巴統(tǒng)”協(xié)議，擅自出口高技術(shù)，受到了嚴(yán)厲的制裁。在這一事件中出盡風(fēng)頭的 CAMMAX 軟件就是一種數(shù)控模塊。 PRO/ES 的數(shù)控模塊包括： PRO/CASTING（鑄造模具設(shè)計(jì)）、 PRO/MFG（電加工）、PRO/MOLDESIGN（塑料模具設(shè)計(jì)）、 PRO/NCCHECK（ NC 仿真）、 PRO/NCPOST（ CNC 程序生成）、 PRO/SHEETMETAL（鈑金設(shè)計(jì)）。 （ 5）數(shù)據(jù)管理 (PDM)模塊 PRO/E 的數(shù) 據(jù)管理模塊就像一位保健醫(yī)生，它在計(jì)算機(jī)上對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行測(cè)試仿真，找出造成產(chǎn)品各種故障的原因，幫助你對(duì)癥下藥，排除產(chǎn)品故障，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。它就像 PRO/E 家庭的一個(gè)大管家，將觸角伸到每一個(gè)任務(wù)模塊。并自動(dòng)跟蹤你創(chuàng)建的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括你存貯在模型文件或庫(kù)中零件的數(shù)據(jù)。這個(gè)管家通過(guò)一定的機(jī)制，保證了所有數(shù)據(jù)的安全及存取方便。 （ 6）數(shù)據(jù)交換 (Geometry Translator)模塊 在實(shí)際中還存在一些別的 CAD 系統(tǒng)，如 UGⅡ、 EUCLID、 CIMATRTON、 MDT 等，由于它們門(mén)戶(hù)有別，所以自己的數(shù) 據(jù)都難以被對(duì)方所識(shí)別。但在實(shí)際工作中，往往需要接受別的 CAD 數(shù)據(jù)。這時(shí)幾何數(shù)據(jù)交換模塊就會(huì)發(fā)揮作用。 PRO/E 中幾何數(shù)據(jù)交換模塊有好幾個(gè)，如： PRO/CAT（ PRO/E 和 CATIA 的數(shù)據(jù)交換）、PRO/CDT（二維工程圖接口）、 PRO/DATA FOR PDGS（ PRO/E 和福特汽車(chē)設(shè)計(jì)軟件的接口）、 PRO/DEVELOP（ PRO/E 軟件開(kāi)發(fā)）、 PRO/DRAW（二維數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)輸入）、PRO/INTERFACE（工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式擴(kuò)充）、 PRO/INTERFACE FOR STEP（ STEP/ISO10303 數(shù)據(jù)和 PRO/E 交換）、 PRO/LEGACY（線(xiàn)架 /曲面維護(hù)）、PRO/LIBRARYACCESS（ PRO/E 模型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)入）、 PRO/POLT（ HPGL/POSTSCRIPTA 數(shù)據(jù)輸出） 本論文的研究目的、意義 多年來(lái)，機(jī)械制造過(guò)程中把設(shè)計(jì)藍(lán)圖比喻成工程師的語(yǔ)言，對(duì)于機(jī)床專(zhuān)用夾具而言，也總是利用眾多視圖的不同投影來(lái)描繪，采用標(biāo)注各種線(xiàn)條和符號(hào)繪圖，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且一旦理解有誤或形體表現(xiàn)，將會(huì)影響產(chǎn)品的制造和質(zhì)量。 采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法，零件的造型如同車(chē)間中加工零件的過(guò)程一樣，設(shè)河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 計(jì) 完成以后，零件就“加工”出來(lái)了，這樣不需要很強(qiáng)的空間想象力就可以設(shè)計(jì)出產(chǎn)品的真實(shí)三維模型，經(jīng)過(guò)虛擬裝配，可清楚地檢驗(yàn)出產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性 .空間布置是否干涉等問(wèn)題。造型結(jié)束后，將設(shè)計(jì)模型投影到二維圖紙空間，就可自動(dòng)生成工程圖紙的三視圖 .軸側(cè)圖 .剖視圖等，大大方便了設(shè)計(jì)過(guò)程，形象直觀(guān)易于接受，從而達(dá)到更快地設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品。 本課題在探討機(jī)床專(zhuān)用夾具的基本知識(shí)和基本理論的同時(shí)，研究如何利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具以及如何對(duì)專(zhuān)用夾具進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，形成專(zhuān)用夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 第二章