【文章內容簡介】 圖 20 拉伸槽結構 在夾具體上設計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 在夾具體上設計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 夾具中的相關附件的設計過程 壓緊墊塊的設計 圖 23 壓緊墊塊 壓緊墊塊的相關尺寸沒有嚴格的標準，它在夾緊工件的過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，在裝夾工件過程中方便裝拆即可。 壓緊螺栓的設計 圖 24 壓緊螺栓 壓緊螺栓與夾具體中的螺紋孔相配合，并通過壓緊墊塊傳力起到對工件的壓緊固定作用。 5. 夾具的裝配過程及其爆炸圖 在 Pro/E 中，裝配是通過定義參與裝配的各個零件之間的裝配約束來實現(xiàn)的。簡而言之零件之間的裝配約束關系就是實際工作環(huán)境中零件之間的裝配關系在虛擬設計環(huán)境中的反映。因此合理的定義零件之間的裝配約束關系是產品虛擬裝配的關鍵，也是產品后續(xù)開發(fā)的關鍵 [9]。 Pro/E 提供了匹配、對齊、插入、坐標系、相切、線上點、曲面上的點、曲面上的邊 、自動 9 種約束方式。利用著 9 中約束方式可以對零件進行裝配，如果想讓某些零件裝配后可以模擬運動仿真，那么就要對這些零件進行連接裝配，Pro/E 提供了剛性、銷釘、滑動軸、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現(xiàn)機構之間的模擬運動仿真。本例后面還要做機構仿真，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軸移動或旋轉，使各個零件從裝配體中分解出來。裝配體的爆炸圖對于表達各元件的相對位置十分有幫助，因此，常常用于表達裝 配體的裝配過程、裝配體的構成。 工序二和工序三中的夾具體的裝配過程及其爆炸圖 打開 pro/e 軟件，單擊【文件】菜單項下的【新建】命令，會出現(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”選項中選取【組件】，在“子類型”里選取【設計】，并在該窗口中取消“使用缺省模板”，新建文件的名稱默認或自己確定均可，本例使用默認名稱，單擊【確定】即可。會彈出以下所示的窗口： 圖 26 選擇裝配模 板 在“新文件選項”窗口中的模板中要選取公制模板，即窗口中被點選的紅色選項，使用公制模板所有尺寸的單位都是 mm,比較符合我們的習慣。最后單擊【確定】進入裝配界面。在裝配界面里，依次單擊【插入】、【元件】、【裝配】命令，系統(tǒng)會彈出下圖 27 所示的窗口： 圖 27 添加首個零件 在“打開”窗口中的左側列有所有的裝配零件供選取，由于是裝配第一個零件，所以應該選取裝配體的主體零件，單擊“預覽”可以顯示所選對象，本例中選取預覽中所呈現(xiàn)的夾具主體零件。最后單擊【打開】命令進 入下一步操作： 圖 28 設置缺省約束 由于裝配的是第一個元件，所以約束類型應選取如圖所示的“缺省”類型，單擊窗口中【√】確定裝配關系。再次依次單擊【插入】、【元件】、【裝配】命令，裝配第二個零件，即夾具的定位元件，如下圖 29 所示： 圖 29 裝配第二個零件 由于定位元件與夾具體的位置是固定裝配關系，所以應選取約束條件裝配，如圖所示選取“用戶定義”中的“對齊”約束，對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【放置】對話框，單擊“新建約束”在約束類型中仍然選取【對齊】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，說明 定位元件在夾具體中的位置已經確定，不必添加約束即可。單擊【√】確認。 由于添加約束的步驟基本一致，故在以后的裝配過程不再贅述，只說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“對齊”和“匹配”，其中對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 將裝配的螺釘進行軸陣列，其效果圖如下： 圖 33 陣列螺釘 裝配被加工零件 ，因為零件在夾具中的位置不是固定的，可進行裝拆，所以要用連接條件進行裝配，以便后期的機構仿真。被加工的零件與夾具的連接條件選用“滑動桿”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行裝配，仍采用“滑動桿”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 由于裝配過程基本一致，所以工序五和工序六的裝配過程就不再贅述，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的兩個孔是有位置要求的，必須保證兩孔的中心距為 18mm，上下偏差分別為正負 。通過對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，從而更進一步理解夾具在機加工中對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 擁有強大的工程圖生成能力，它允許直接從實體零件按指定標準生成工程圖，并且能自動標注，添加各種注釋等。最為重要的是，工程圖與實體零件相關，在工程圖中修改的尺寸都會在 模型中自動更新 [12]。 在 Pro/E 中建立工程圖需要先打開需要建立工程圖的三維模型，然后通過“新建”→“繪圖”→“確定”命令新建一張空白的工程圖紙，此時軟件會再打開一個新的窗口。然后通過“插入”→“繪圖視圖”→“一般”命令打開“繪圖視圖”窗口，根據(jù)需要調整該視圖的顯示方式和其它信息建立第一個視圖，通常情況下為第一視圖。 接下來就可以利用“投影”“詳圖”“輔助”“旋轉”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化可以把其轉化為 AutoCAD 格式的工程圖，以方便在 AutoCAD 中進行修改和尺寸。 圖 45 工序三中夾具體的工程圖 7 動態(tài)機構設計與仿真 機構設計是 pro/e 的一個應用模塊，其功能是對組件產品進行結構運動分析及仿真，以確保組件在進行機構運動時沒有零件干涉的現(xiàn)象，并確認零件的運動達到預期的結果。此外，機構設計的模塊并可在機構運動時對重力、摩擦力、力矩、彈簧等有關“力”的元素及元件進行動力學分析。 進入機構模塊 在【應用程序】主菜單中選取【機構】選項，進入機構仿真界面，如圖 46 圖 46 仿真界面 機構模塊的界面中，在給各個仿真元件添加伺服電機之前，為了在模擬仿真時使各個仿真元件能夠精確到達指定的位置，我們可以打開“拖動”窗口，使用【點拖動】命令，并且打開【快照】選項下的【約束】對話框，如下圖所示： 圖 47 拖動窗口 在上圖 46 所示的界面中，“約束”對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：對齊兩個圖元、匹配兩個圖元、定向兩個曲面、運動軸約束、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，從而保證機構仿真的精確性，更加接近實際。本例中僅用到對齊兩個圖元和匹配兩個圖元約束，各仿真元件定位效果如上圖所示。 給各個仿真元件添加伺服電機 單擊【插入】菜單項下的【伺服電動機】選項系統(tǒng)會彈出“伺服電動機定義”對話框： 圖 48 定義伺服電機 圖 49 幾何參照 選取“幾何”項可以定義要添加伺服電機的仿真元件和元件運動的參照，是對應的仿真元件沿著某個方向移動。 添加被加工零件的伺服電機，選取“幾何”項，依次 選取被加工零件和運動參照，如下圖所示： 圖 50 定義伺服電機 如圖中所示，紫色箭頭表示仿真元件的運動方向，通過單擊“反向”按鈕可以調整元件運動方向。之后單擊【輪廓】按鈕，定義伺服電動機的相關參數(shù)，如下圖所示： 圖 51 定義電機速度 在“輪廓”項下的“規(guī)范”選項下可以選擇伺服電機帶動元件涌動的位置、速度、和加速度。本例中選擇速度選項，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添加完畢。 緊接著添加壓緊元件的伺服電機 ，由于其步驟與添加被加工零件的伺服電機的步驟一致，在此不再贅述。 添加壓緊螺釘?shù)男D伺服電機，單擊【插入】菜單下的【伺服電機】命令，系統(tǒng)會彈出如下菜單： 圖 52 添加伺服電機 彈出該窗口的同時系統(tǒng)會提示“選取一個運動軸”在此選取壓緊螺釘?shù)男D軸放置伺服電機，該旋轉軸是在裝配時利用連接條件生成的，該軸可以確定螺栓的旋轉運動及旋轉方向。 圖 53 定義伺服電機 在“輪廓”選項下定義電機的旋轉速度為每秒 180 度。單擊 確定即可。 利用上述添加伺服電機的方法，我們依次添加 8 臺伺服電機，這 8 臺伺服電機可以完成工件的裝夾和加工過程。添加步驟內容較多，加之添加步驟又是大同小異，故不再逐個描述 定義分析 在機構界面中，單擊【分析】菜單下的【機構分析】命令，系統(tǒng)會彈出“分析定義”窗口，如圖所示： 圖 54 設定時間 圖 55 分配時間 在“分析定義”的“優(yōu)先選項”中指示開始時間 0 和終止時間 60，“類型”選項中點選“位置”，其它默認即可。在右側圖中的“電動機”選項依次設置各個電動機 的運行時間區(qū)域，如該圖所示的時間設置。單擊【運行】按鈕，即可開始運動仿真。 運行結果回放及捕獲 在機構窗口中單擊【分析】菜單中的【回放】命令，系統(tǒng)會彈出如下所示的菜單： 圖 56 回放窗口 在“回放”窗口中單擊【播放當前結果集】按鈕，系統(tǒng)會自動彈出“動畫”窗口，如下圖 56 所示： 圖 57 動畫窗口 在“動畫”窗口中可以對仿真運動進行回放，可以通過調節(jié)相關按鈕進順序播放或者倒放，以及調節(jié)播放速度的快慢等。 對 動畫進行錄像剪輯 在“動畫”窗口中單擊【捕獲】按鈕，系統(tǒng)會彈出如下窗口： 圖 58 捕獲窗口 在“捕獲”窗口中可以設置相關參數(shù)，單擊【瀏覽】可以更改錄像名稱集保存地址。單擊“確定“即可開始錄像。 8 結束語 本文在夾具的實體建模過程中實現(xiàn)了完全的參數(shù)化設計，這為夾具的尺寸的修改和后續(xù)開發(fā)帶來了極大的便利。 Pro/E 是基于單一數(shù)據(jù)庫的大型設計軟件，參數(shù)與參數(shù)之間的關系構成了 Pro/E 設計的靈魂，對 Pro/E 的高級設計起著重要的作用 [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 ，將會引起在給模型添加參數(shù)時不能成功，因此我們要養(yǎng)好良好的設計習慣。 致謝 本次畢業(yè)設計得到了我的指導老師胡志剛老師的熱心指導和幫助，胡老師具有豐富的實踐經驗和較高的理論水平，在整個設計過程中胡老師在設計思路和設計方法上給予我以充分的指導，在此表示衷心的感謝！同時對于大學五年來關心過、指導過、給予我以幫助的老師一并表示感謝。非常感謝學院領導和老師給我提供了這次良好的深入學習的機會和寬松的環(huán)境條件。通過這次畢業(yè)設計，不但使我能夠將大學期間所學的專業(yè)知識再次回顧學習，而且也使我學到了專業(yè)領域中一些前沿的知識。非 常感謝在本次設計中曾給予我耐心指導和親切關懷的老師