【文章內(nèi)容簡介】 件有夾具體、芯軸、軸套、襯套、齒輪軸、調(diào)整螺母、防護(hù)套、螺母、分度盤、上卡塊、下卡塊、螺栓、定位銷、空心軸、銅套、螺堵、定位螺釘?shù)确菢?biāo)準(zhǔn)專用件，其余的如螺釘、墊片、銷、柱銷、拉桿、手把等標(biāo)準(zhǔn)件直接從標(biāo)準(zhǔn)庫中調(diào)取。 單個零件的三維實體造型所運(yùn)用到的 Pro/E 的基礎(chǔ) 實體特征有：拉伸特征、旋轉(zhuǎn)特征、掃描特征、混合特征、孔特征、可特征、倒圓角特征、倒角特征、拔模特征、特征復(fù)制等。 下面介紹生成簡單三維實體所用的拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和混合等基本操作方法和技巧。拉伸特征是將一個用草圖描述的輪廓或橫斷面沿垂直于橫截面方向延伸一段距離后所生成的特征。草圖、拉伸方向和拉伸長度是拉伸特征的 3 要素。旋轉(zhuǎn)特征是草圖輪廓或橫斷面，繞旋轉(zhuǎn)中心線轉(zhuǎn)動掃過的軌跡所形成的特征。其中，草圖輪廓、旋轉(zhuǎn)中心線和旋轉(zhuǎn)角度構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)特征的 3 要素。掃描特征是由一組草圖輪廓或橫斷面，沿某一路徑掃掠所形成的特 征。掃描路徑和掃描輪廓是掃描特征的必備要素。混合特征是一組空間輪廓按一定的順序，在輪廓之間進(jìn)行過渡生成的特征。混合特征的生成必須具備兩個或兩個以上的輪廓，其中輪廓可以是草圖也可以是其它特征的面，甚至可以是一個點。簡單三維實體的建模方法一般可以歸納為： 1）由基本體素產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)幾何體特征 (方塊、圓柱、圓管、圓錐、球等特征 )； 2）由滿足約束條件的截面輪廓二維草圖經(jīng)過拉伸 /旋轉(zhuǎn)生成三維特征； 3）沿路徑配置的二維幾何圖形經(jīng)掃描 /蒙掠生成曲面實體特征； 4）結(jié)合以上 3 種方法，利用三維實體特征間的布爾運(yùn)算 (交 /并 /差 )生成新的實體。 建模中參數(shù)的約束有兩種形式：一是幾何約束，包括相互平行、相互垂直、相互同心、相互共線和等長等，幾何約束是確定要素之間的幾何關(guān)系，這種約束 安 徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 11 頁 關(guān)系（具有參數(shù)化性）在后面的設(shè)計中是保持不變的；二是尺寸約束，包括長、寬、高、角度、半徑，距離等，這種約束用于確定要素之間的尺寸大小和相對距離 [8]。 但在實際建模過程中，簡單特征可能通過以上任一種方法完成；但對復(fù)雜特征，常規(guī)的特征操作已難以滿足設(shè)計的要求，這時可以采用參數(shù)和關(guān)系式等輔助工具和環(huán)形折彎、唇、螺旋掃描等高級特征功能。盡管機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式千差萬別，用途和工作原理也各不相同；但在計算機(jī)上進(jìn)行三維實體建模還是有一些規(guī)律可循，特別是復(fù)雜三維實體的建模方法。 復(fù)雜三維實體的建模過程一般為：零件結(jié)構(gòu)分析 — 特征分解 — 基準(zhǔn)體系分析— 創(chuàng)建基本特征 — 創(chuàng)建附加特征。 以下分別是夾具體、分度盤、定位銷、齒輪軸、芯軸、錐套、拉桿、螺母的單個零件造型 [9,10]。 圖 21 夾具體 圖 22 分度盤 圖 23 定位銷 圖 24 齒輪軸 安 徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 12 頁 圖 25 芯軸 圖 26 錐套 圖 27 拉桿 圖 28 螺母 2. 夾具的總體結(jié)構(gòu)造型 本夾具綜合考慮銑床夾具設(shè)計中所涉及的問題及各種注意事項，結(jié)合夾具的設(shè)計要求進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，圖 29和圖 210是夾具結(jié)構(gòu)的示意圖，其主要零件為分度盤。 圖 29 銑八方夾具主視圖 安 徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 13 頁 圖 210 銑八 方夾具左視圖 銑八方夾具整體結(jié)構(gòu)示意圖 （圖 2圖 210） 2 8.下卡塊 圖 211 為分度盤的平面圖， 2個Φ 6的通孔是用來與錐套定位的，其定位可以保證分度盤與錐套的軸中心線重合從而保證兩者的同軸度； M12 的通孔用來安裝手把，以便轉(zhuǎn)動分度盤；兩個沉孔可用螺釘將分度盤與錐 套固定；而 8個錐孔則是用于銑八方的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，每個錐孔代表要加工的一個平面，當(dāng)加工完一個平面時，只需轉(zhuǎn)動分度盤使定位銷嵌入下一個錐孔，依次加工，直至加工完工件的八個平面。 安 徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 14 頁 圖 211 分度盤示意圖 由銑八方夾具的整體結(jié)構(gòu)示意圖可以看到，在加工完一個面時，通過調(diào)整將錐套處于松動狀態(tài)，通過 6轉(zhuǎn)動齒輪軸 16，經(jīng)由齒輪軸 16 與定位銷 5 的嚙合部分帶動定位銷 5壓入盲孔中并擰緊螺釘 17（將定位銷固定在盲孔內(nèi)），同時轉(zhuǎn)動分度盤使下一個錐孔對準(zhǔn)定位銷 5，在反向擰動手把 11，在盲孔中彈簧的作用力下將定位銷潛入錐孔，使工件處 于新的加工位置。同時依次擰緊調(diào)整螺母、螺母（使拉桿處于拉緊狀態(tài)）；再次擰動手把 11，在螺栓 12的作用下拉近上卡塊 10與下卡塊 8 的距離；最后將定位螺釘 13擰緊。此夾具中運(yùn)用到錐度芯軸定位，其原理為利用錐套的彈性變形，當(dāng)錐套在受到軸向力（當(dāng)擰動螺母帶動拉桿使芯軸受到徑向力，同時有錐度的芯軸也受到軸向力的作用）的作用時，其與徑向為4號錐度夾角的斜邊產(chǎn)生變形使其外徑變大，內(nèi)孔變小，同時消除了銅套內(nèi)孔與錐套外徑、錐套內(nèi)孔與芯軸的間隙，形成無間隙配合，從而消除了夾具體的定位誤差。使用時，由于錐套的內(nèi)外徑與銅套、芯軸有間 隙，安裝方便：拆卸時，只需松開螺母，錐套在沒有軸向力的作用時，可自動回彈到原尺寸，這樣即可輕松取出零件。這種定位芯軸由于消除了定位誤差，其定位可靠，用于加工中能夠嚴(yán)格保證零件的同軸度要求。 銑床夾具的裝配 在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計工作中，設(shè)計師首先繪制裝配圖，然后根據(jù)裝配圖拆畫零 安 徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 15 頁 件圖。 Pro/E 中裝配體的設(shè)計是從組成裝配體的單個零件的三維設(shè)計開始。完成了組成裝配體的各個零件設(shè)計后，將設(shè)計的零件按設(shè)計要求的約束條件或連接方式裝配在一起才能形成一個完整的產(chǎn)品或機(jī)構(gòu)裝置。裝配是產(chǎn)品生命周期中的重要環(huán)節(jié)，是根據(jù)確定 的精度標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，將一組零散的零件通過合理的工藝流程及各種必要的方式聯(lián)結(jié)組合起來，使之成為產(chǎn)品的過程；是影響產(chǎn)品性能、質(zhì)量、開發(fā)周期和成本的主要因素之一 [11]。在 Pro/E 的裝配模式下選兩個有裝配關(guān)系的零件，以默認(rèn)位置在裝配環(huán)境里，利用 Pro/E 提供的約束形式（如匹配、共面、旋轉(zhuǎn)曲面共軸及曲面相切等）進(jìn)行裝配。三維裝配形象、直觀，可實現(xiàn)“爆炸”和動畫，用以指導(dǎo)裝配現(xiàn)場操作，比較直觀，易于理解。 裝配過程中要將某元件在空間內(nèi)定位，必須限制其在 X、 Y、 Z三個軸向的平移和旋轉(zhuǎn)。元件的組裝過程就是一個將元件用 約束條件在空間限位的過程。不同的組裝模型需要的約束條件不同，完成一個元件的完全定位需要同時滿足幾種約束條件。 元件常用的多種約束類型分別是 :自動、匹配、對齊、插入、坐標(biāo)系、相切、線上點、曲面上的點、曲面上的線和缺省。 創(chuàng)建元件同時要考慮到：從一個基本元件開始創(chuàng)建組件；將第一個零件或子組件裝配在缺省組件基準(zhǔn)上。然而第一個元件裝配完成后，一般處于完全約束狀態(tài)，因此第一個零件最好是固定件。 以銑八方夾具為例，由于此夾具零部件較多，因此選取幾個較為典型的零件來進(jìn)行裝配介紹。 裝配第一個零件 創(chuàng)建組件的第一步是輸入基 準(zhǔn)元件并自動將其零件坐標(biāo)系對齊組件的坐標(biāo)系。 【文件】 ?【新建】?！靶陆ā睂υ捒虼蜷_。 “類型”字段中選取【組件】并輸入組件名稱“ zhuangpei”。不使用缺省模板。 【確定】。在彈出的“新文件選項”對話框中選擇公制模板mmns_asm_design，單擊【確定】進(jìn)入零件設(shè)計界面。 【將原件添加到組件】命令，在彈出的“打開”對話框中選取“ ”文件。 “自動”約束集列表中單擊【缺省】約束集，以將元件裝配到缺省約束 安 徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 16 頁 位置。此約束將零件坐標(biāo)系與組件坐標(biāo)系對齊并且此時 會看到零件的 Front、 Right 和 Top 零件基準(zhǔn)平面與它們各自的組件基準(zhǔn)平面對齊，如圖 212 所示?！盃顟B(tài)”行指示基礎(chǔ)元件已完全約束。 。并繼續(xù)裝配。 圖 212 坐標(biāo)系、基準(zhǔn)平面約束對齊 裝配第二個零件：單擊【將原件添加到組件】命令，在彈出的“打開”對話框中選取“ ”文件；單擊【放置】，在“約束類型”中選擇【對齊】，在“偏移”中選擇【重合】，然后選取兩個零件的兩個軸 A_4 與 A_59，如圖 213 所示；單擊【新建約束】 ?【匹配】 ?【重合】 ?選取需要匹 配的兩個面 F5 和 F12，如圖 214 所示；接受并保存組件。 圖 213 軸約束對齊 圖 214 曲面約束匹配重合 依次進(jìn)行裝配，裝配過程中可對零件視圖操作：按下 CTRL 和 ALT 鍵，并按 安 徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 17 頁 下鼠標(biāo)中鍵，可以轉(zhuǎn)動剛調(diào)入的零件進(jìn)行查看；按下 CTRL 和 ALT 鍵，并按下鼠標(biāo)右鍵，可以移動剛調(diào)入的零件進(jìn)行查看；選擇構(gòu)成約束的元素時，可按下鼠標(biāo)右鍵進(jìn)行不同元素的切換。應(yīng)用上面的零件移動方法將零件移動到合適的位置，然后定義約束，則系統(tǒng)智能選擇的約束類型更加合 適，裝配可能更合理。 以下是完成裝配后的模型，如圖 21圖 216所示。 圖 215 夾具裝配圖一 圖 216 夾具裝配圖二 銑床夾具的動畫仿真 [12] Pro/ E 動畫功能 (Animation)是 Pro/ E 的一種讓組件運(yùn)動起來的技術(shù) ,用戶可以在不設(shè)定運(yùn)動副的情況下 ,通過運(yùn)動性質(zhì)的指定 ,仿造動畫影片的制作過程 ,一步步快拍產(chǎn)生關(guān)鍵幀 ,最后連續(xù)播放這些關(guān)鍵幀制造影像。在動作過程中 ,及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計不合理的結(jié)構(gòu)、部件干涉的地方、動作不協(xié)調(diào)的部位 ,保證產(chǎn) 品的裝配關(guān)系、產(chǎn)品的運(yùn)動間隙、產(chǎn)品理論尺寸的正確性 ,提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量 ,減少不必要的設(shè)計協(xié)調(diào)、設(shè)計反復(fù)時間 ,極大地縮短產(chǎn)品設(shè)計周期 [13]。 本夾具為靜態(tài)機(jī)構(gòu)，因此可通過動畫的形式清晰地展示夾具的組裝過程及各零件之間的相互配合。以下為銑八方夾具動畫的制作過程。 首先打開裝配文件（重新用連接的方法裝配），單擊【應(yīng)用程序】 ?【動畫】? 按鈕 ?重命名為 xibafangjiajv_donghua?【關(guān)閉】 ? 按鈕 ?【每個主體一個零件】 ?ground?【編輯】 ?選擇 ?【確定】 ? 【拖動封裝元件 】 ?調(diào)整好夾具零件位置（注意順序） ?點擊 【拍下當(dāng)前配置的快照】 ?重復(fù)以上步驟，依次抓取快照 ?將最后一個零件拖出來并拍照 ? 【創(chuàng)建新關(guān)鍵幀序列】 ?以相反的順序插入關(guān)鍵幀 ?【工具】 ?【時間域】 ?修改一下時間 ?【應(yīng)用】 ?【確定】 ? 【啟動動畫】 ? 【回放】 ?【捕捉】 ?【確定】即可得到夾具的裝配動畫。部分步驟如下圖所示： 安 徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 18 頁 圖 217 創(chuàng)建主體零件 圖 218 定義動畫時域 圖 219 拍下當(dāng)前配置快照 圖 220 反序插入關(guān)鍵幀 圖 221 設(shè)置好時間域后的狀態(tài) 安 徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 第 19 頁 第三章 利用 Pro/E 進(jìn)行夾具若干零件特征的自動化設(shè)計 銑床夾具分度盤的自動化設(shè)計 自動化設(shè)計是一種使用重要幾何參數(shù)快速構(gòu)造和修改幾何模型的造型方法，采用參數(shù)化模型通過調(diào)整參數(shù)來修改和控制幾何形狀從而自動實現(xiàn)產(chǎn)品的精確造型。與傳統(tǒng)設(shè)計方法相比 ,其最大的不同在于它存儲了設(shè)計的整個過程 ,能設(shè)計出一族而不是單一的產(chǎn)品模型。這種設(shè)計能夠使工程設(shè)計人員不需要考慮細(xì)節(jié)而能盡快草擬出零件圖 ,并可以通過變動 某些約束參數(shù)而不必運(yùn)行產(chǎn)品設(shè)計的全過程來更新設(shè)計 [14]。因此它大大簡化了用戶生成和修改零件模型的操作 ,提高了設(shè)計效率 ,縮短了設(shè)計周期 ,并為初始設(shè)計、產(chǎn)品模型的修改、多方案比較和動態(tài)