【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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 夾具中的相關(guān)附件的設(shè)計(jì)過(guò)程 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。 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、銷釘、滑動(dòng)軸、圓柱、平面、球、焊接、軸承、常規(guī)、 6DOF 10 種連接類型。利用這些連接類型可以實(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。 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“類型”選項(xiàng)中選取【組件】，在“子類型”里選取【設(shè)計(jì)】，并在該窗口中取消“使用缺省模板”，新建文件的名稱默認(rèn)或自己確定均可，本例使用默認(rèn)名稱，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，所以約束類型應(yīng)選取如圖所示的“缺省”類型，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)。 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)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) 。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。 夾具的爆炸圖 圖 39 工序二夾具爆炸圖 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)“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。 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。 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“?！敝羞x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)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 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)動(dòng)仿真。 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。 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)老師胡志剛老師的熱心指導(dǎo)和幫助，胡老師具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和較高的理論水平，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中胡老師在設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法上給予我以充分的指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝！同時(shí)對(duì)于大學(xué)五年來(lái)關(guān)心過(guò)、指導(dǎo)過(guò)、給予我以幫助的老師一并表示感謝。非常感謝學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和老師給我提供了這次良好的深入學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)和寬松的環(huán)境條件。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不但使我能夠?qū)⒋髮W(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識(shí)再次回顧學(xué)習(xí)，而且也使我學(xué)到了專業(yè)領(lǐng)域中一些前沿的知識(shí)。非 常感謝在本次設(shè)計(jì)中曾給予我耐心指導(dǎo)和親切關(guān)懷的老師