【正文】 gineer 軟件能將設(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過(guò)程集成到一起，讓所有的用戶能夠同時(shí)進(jìn)行同一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造工作，即實(shí)現(xiàn)所謂的并行工程 [3]。 Pro/Engineer 系統(tǒng)用戶界面簡(jiǎn)潔，概念清晰，符合工程人員的設(shè)計(jì)思想與習(xí)慣。 2 設(shè)計(jì)任務(wù) 機(jī)床夾具作為一種重要的加工工具， 其種類和型號(hào)比較繁多，傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程繁瑣、 效率低下、 繪圖量大， Pro/E 作為一款高效快捷的 CAD/CAM 軟件，克服了以上的不足之處，大大提高設(shè)計(jì)人員的開(kāi)發(fā)速度，本文將著重就 Pro/E 的實(shí)體建模、虛擬裝配、機(jī)構(gòu)仿真等功能通過(guò)對(duì)機(jī)床夾具的開(kāi)發(fā)來(lái)進(jìn)行深入和全面的研究。 （ 2）零件和部件的裝配。 （ 4）運(yùn)動(dòng)仿真。 由底 向上的的產(chǎn)品設(shè)計(jì)就是先設(shè)計(jì)好產(chǎn)品的各個(gè)零部件，然后再把各個(gè)零部件逐一裝配成完整產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法。這種方法主要應(yīng)用于一些已經(jīng)比較成熟的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程，可以獲得比較高的設(shè)計(jì)效率 [5]。設(shè)計(jì)時(shí)，首先從整體上勾畫(huà)出產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)關(guān)系或創(chuàng)建裝配體的二維零件布局關(guān)系圖，然后再根據(jù)這些關(guān)系或布局逐一設(shè)計(jì) 出產(chǎn)品的零件模型。 由頂向下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法因其設(shè)計(jì)方法靈活和修改容易等優(yōu)點(diǎn)，深受設(shè)計(jì)者喜愛(ài)。 本文將分別采用此倆種方法進(jìn)行機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)的過(guò)程是一個(gè)發(fā)散思維和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過(guò)程，是一個(gè)求解實(shí)現(xiàn)功能的，滿足各種技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的，可能存在的各種方案并最終確定綜合最優(yōu)方案的過(guò)程 [7]。 （ 1）按專門(mén)化程度分類： 通用夾具 通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。這類夾具一般由專業(yè)化工廠 生產(chǎn)，作為機(jī)床附件提供給用戶，其特點(diǎn)是適應(yīng)性廣，但生產(chǎn)效率低，主要適用于但見(jiàn)小批量生產(chǎn)中。當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，夾具將無(wú)法使用，只使用與產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。成組夾具適用于相似零件的成組加工，與通用可調(diào)夾具相比，加工對(duì)象的針對(duì)性明確 。 隨行夾具 隨行夾具是一種在自動(dòng)線上使用的夾具，與工件成為一體沿 著自動(dòng)線從一個(gè)工位移到下一個(gè)工位，進(jìn)行不同工序的加工。 （ 3）按夾緊動(dòng)力源分類 根據(jù)夾具所采用的夾緊動(dòng)力源不同，夾 具可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液 壓夾具、氣液夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具等。 減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率 使用夾具裝夾工件無(wú)需劃線找正，可顯著減少輔助工時(shí)，方便快捷；可提 供工件的剛性，使用較大的切削用量；可實(shí)現(xiàn)多件、多工位同時(shí)裝夾，可采用高 效夾緊機(jī)構(gòu)，提高勞動(dòng)生產(chǎn) 率。 綜上所述，機(jī)床夾具使機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。 夾緊元件（夾緊裝置）夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，使工件在加工過(guò)程中保持在夾具中的既定位置。用于確定刀具位置并導(dǎo)引刀具進(jìn)行加工的元件稱為導(dǎo)引元件。它與機(jī)床有關(guān)部件進(jìn)行連接、對(duì)定，使夾具相對(duì)機(jī)床具有確定的位置。 以上這些組成部分，并不是對(duì)每種機(jī)床夾具都是缺一不可的，但是任何夾具都必須有定位元件和夾緊裝置，他們是保證工件加工精度的關(guān)鍵，目的是使工件定準(zhǔn)、夾牢 本課題研究的零件及其工藝設(shè)計(jì) 圖 1 本課題所研究的加工零件 該產(chǎn)品是汽車空調(diào)零件，名稱 是噴氣嘴，由 3A21 鋁型材加工而成。 工序二：在車床上車光一端面。 工序六：在車床上鉆出 M8 的螺紋基準(zhǔn)孔。 工序八：在車床上鏜工序五中的孔，保證孔深為 12mm,所鏜孔直徑為，上下偏。 圖 3 工序五中的夾具 工序六：在車床上鉆出 M8 的螺紋基準(zhǔn)孔。如下圖所示： 圖 7 草繪 繪出此圖 7，在草繪界面中單擊【√】確認(rèn)，隨即出現(xiàn)下圖 圖 8 拉伸零件 在上圖 8 所示的界面中選擇“對(duì)稱拉伸”項(xiàng)，輸入拉伸值為 35mm。 在夾具體上設(shè)計(jì)夾緊元件的放置槽，采用【拉伸】命令項(xiàng)，選擇“去除材料”選項(xiàng)，依次單擊【設(shè)置】、【定義】命令，在“草繪”對(duì)話框中選取夾具體的一個(gè)端 面為“草繪平面”，單擊【草繪】，在草繪界面中繪出槽的相關(guān)尺寸，如下圖 9 所示： 圖 9 草繪界面 單擊【√】確認(rèn)，出現(xiàn)下圖所示的界面 圖 10 拉伸界面 在此圖所示的界面中選擇“對(duì)稱拉伸”選項(xiàng)，輸入拉伸值為 100，原則上將夾具體上的槽打通即可。 在夾具體中設(shè)計(jì)定位裝置，其設(shè)計(jì)尺寸如下圖所示： 圖 15 草繪槽結(jié)構(gòu) 此處應(yīng)注意的細(xì)節(jié)是，因?yàn)樵O(shè)計(jì)本夾具體是為了鉆出直徑為 10mm 的孔，且必須保證該孔與下一道工序中所鉆的孔的中心距是 18mm，所以本圖中尺為 12mm尺寸是一個(gè)關(guān)鍵尺寸。其效果圖見(jiàn)圖 16 所示： 圖 16 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 17 所示： 圖 17 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 18 所 示： 圖 18 壓緊螺孔 工序六中的夾具體設(shè)計(jì) 該工序中的夾具體輪廓設(shè)計(jì)過(guò)程與上相似，不再重復(fù)。另外，由于鉆出的孔是上下對(duì)稱，所以本夾具體中的定位槽的關(guān)鍵部位也要上下對(duì)稱。 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。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。 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。 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)。 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。最后單擊【確定】進(jìn)入裝配界面。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。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。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。 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。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。 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。 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) 。 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。 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。 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。 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。 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。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。 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)。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。單擊確定，被加工零件的伺服電機(jī)添加完畢。 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。單擊 確定即可。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。單擊【運(yùn)行】按鈕，即可開(kāi)始運(yùn)動(dòng)仿真。 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。 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。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。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。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)懷的老師及幫助過(guò)我的同學(xué)，正是由于他們的幫助和鼓勵(lì)才使我能夠在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中克服種種困難，最終順利完成論文，他們的學(xué)識(shí)和為人也深深地影響著我。39。39。39。39。 b functional design。 If is feasible, then should makes the further improvement to or several plans. In this stage, the question which only must consider about the choice of material is: Whether has the performance to conform to the request material to be possible to supply the cho