欢迎来到人人文库网! | 帮助中心 人人文库renrendoc.com美如初恋!
人人文库网
首页 人人文库网 > 资源分类 > DOC文档下载

基于UG的车床夹具虚拟设计及运动仿真

  • 资源大小:1.27MB        全文页数:39页
  • 资源格式: DOC        下载权限:游客/注册会员/VIP会员    下载费用:20
游客快捷下载 游客一键下载
会员登录下载
下载资源需要20

邮箱/手机号:
您支付成功后,系统会自动为您创建此邮箱/手机号的账号,密码跟您输入的邮箱/手机号一致,以方便您下次登录下载和查看订单。注:支付完成后需要自己下载文件,并不会自动发送文件哦!

支付方式: 微信支付    支付宝   
验证码:   换一换

友情提示
2、本站资源不支持迅雷下载,请使用浏览器直接下载(不支持QQ浏览器)
3、本站资源下载后的文档和图纸-无水印,预览文档经过压缩,下载后原文更清晰   

基于UG的车床夹具虚拟设计及运动仿真

摘要根据任务书的要求,本次任务主要是针对十字头零件的加工设计两套专用的车床夹具,完成相应的加工要求。主要内容包括加工零件的分析、分析其结构、各部分相关尺寸、加工工艺过程及工序、零件图的绘制、加工各面、孔等内容。具体任务是针对车Φ85外圆和挖Φ24槽设计两套专用车床夹具,确定其定位、夹紧方案和误差、切削力的计算。在此之前,首先要拟定一套高效的加工方案,进行工序及工步的确定,进而根据所选定的方案完善相应的计算和加工工艺卡片,再由所需要求,设计出夹具的尺寸,根据查找的资料,实现理论的设计。在得到理论设计的尺寸和方案之后,利用UG进行三维建模,并对所画的各部件做装配、爆炸及运动仿真等工作,最后,将所有零部件及装配图生产工程图。通过UG的虚拟设计,来说明各部分零件之间的结构和装配关系,同时为了清楚的表示出组装夹具的内部联系,还需要绘制出相应的剖视图,以加深对设计内容的理解和直观感觉。在最后的运动仿真,分析可得到所设计的夹具符合零件要求。关键词车床夹具;UG;虚拟设计;运动仿真ABSTRACTACCORDINGTOTHEREQUIREMENTSOFSPECIFICATIONS,THEMAINTASKISTODESIGNTWOSPECIALLATHEFIXTURESFORMACHININGCROSSHEADPART,TOCOMPLETETHECORRESPONDINGPROCESSINGREQUIREMENTSTHEIMPORTANTTASKSAREANALYSISOFPROCESSINGPARTS,ANALYSISOFITSSTRUCTUREANDTHEPARTIALCORRELATIONDIMENSION,PROCESSTECHNOLOGYANDPROCESS,DRAWINGOFSPAREPARTS,MACHININGOFTHEPARTOFSPACESANDHOLES,ANDSOONTHEPARTICULARTASKSARETODESIGNTWOSPECIALLATHEFIXTURESFORTURNINGTHECIRCLEOFΦ85ANDΦ24,TOMAKESURETHESCHEMEOFPOSITIONINGANDCLAMPING,ANDTOCALCULATETHEERRORANDCUTTINGFORCEFIRSTOFALLISTOACHIEVEHIGHSPEEDANDEFFICIENTPROCESSINGSCHEME,TODETERMINETHEWORKINGPROCEDUREANDSTEP,THENACCORDINGTOTHESELECTEDSCHEMETOCOMPLETETHECORRESPONDINGCOUNTINGANDPROCESSINGCARDS,ACCORDINGTOTHEREQUIREMENTSTODESIGNTHESIZEOFFIXTURES,TOREALIZETHETHEORYDESIGNWHENWEOBTAINTHESIZEOFTHETHEORYDESIGNANDTHESCHEME,WEUSEUGTOCREATETHREEDIMENSIONALMODELINGANDASSEMBLEALLPARTSANDEXPLODEALLPARTSANDMOTIONSIMULATION,ANDSOONALLPARTSANDASSEMBLYDRAWSPRODUCTIONENGINEERINGDRAWINGSWEILLUSTRATETHESTRUCTUREANDASSEMBLYRELATIONBETWEENTHEPARTSBYTHEVIRTUALDESIGNOFUGATTHESAMETIME,WEUSEITTOCLEAROUTTHEINTERNALRELATIONSOFASSEMBLYFIXTUREANDNEEDTODRAWTHESECTIONALVIEWOFTHECORRESPONDINGTOREADERS,WHICHGIVETHEMOSTINTUITIVEFEELFORREADERSATAGLANCEAFTERTHEMOTIONSIMULATION,THEFIXTURESWHICHIDESIGNCANMEETREQUIREMENTSOFPARTSKEYWORDSTURNINGMACHINEFIXTURE;UG;VIRTUALDESIGN;MOTIONSIMULATION目录摘要IABSTRACTII目录V1绪论111本课题研究的目的和意义112国内外研究现状,发展动态113本课题的主要内容22零件的分析及工艺规程设计421零件的功用422零件的工艺分析423确定毛坯的制造形式524基面的选择525制定工艺路线526机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定527确定切削用量及基本工时63夹具设计1531车Φ85外圆的夹具设计15311问题的提出15312定位方式和定位基准的选择15313切削力及夹紧力计算15314定位误差分析16315夹具设计及操作简要说明1632挖Φ24槽的夹具设计18321问题的提出18322定位方式和定位基准的选择18323切削力及夹紧力计算18324定位误差分析19325夹具设计及操作简要说明194运动仿真2541UG的简介2542运动仿真26421专用车床夹具1的运动仿真27422专用车床夹具2的运动仿真305结论与展望3251结论3252不足之处及展望32致谢33参考文献34附录351绪论11本课题研究的目的和意义在现代生产制造中,机床夹具是一种不可或缺的工艺设备,它直接影响着零件的加工精度、生产率和产品的制造成本等,所以机床夹具设计是一项重要的技术工作,它是各机械制造企业新产品投产、老产品改进和工艺更新中的一项重要生产技术准备工作,也是每一个从事机械加工工艺的技术人员必须掌握的基础知识,在机械制造以及生产技术中占有极其重要的地位1。有些零件可以在相应的机床上做粗、精加工,但是在生产中发现,车床可以加工的不仅仅是盘类、轴类零件等对称的零件,它还可以加工一些有特殊要求的孔槽,根据实际需要,利用现有资源,设计组合夹具,减少机床时间,提高经济效益。12国内外研究现状,发展动态夹具最早出现在1787年,至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期,机械制造的精度较低,夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具;第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展,夹具的门类才逐步发展齐全,逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一;第三阶段,即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高,夹具与机床有了紧密结合。在我国,组合机床发展已有28年的历史,其科研和生产都具有相当的基础,应用也已深入到很多行业,是当前机械制造业实现产品更新,进行技术改造,提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。国内传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机电、气压和液压控制运行的,生产的零件批量比较大,大多是大中型箱体类和轴类零件,随着机械工业的迅速发展,现在用它来加工连杆和板件也不少,主要是完成哪些加工呢在加工孔方面钻、扩、铰,都是可以的,同时镗孔以及加工螺纹也比较方便,我们还可以用它来车端面和凸台,在孔内镗各种形状的槽,以及铣削平面和成形面等。综以上所说,组合机床功能广泛,所以被广泛用于机械、轻工等方面。组合机床种类比较多,像单面的、双面的、三面的、卧式的、立式的等。随着人们对机械行业的不断研究探索,柔性组合机床得到大家的喜爱,它的主轴箱是多位的、可换的,上面的编码也是随着夹具和刀具的变动自行更改,这大大提高了生产效率。随着人们生活水平提高,需求也越来越广泛,技术也越来越好,最近几年,组合机床加工中心,机床上面的辅佐机械比如清洗机、装配机、输送线等在这个行业中被使用的很多。组合机床和自动线的技术是比较综合的,它是根据用户特殊要求设计的,设计的过程中要注意以下问题加工工艺的选择,刀具的计算,测量,控制,诊断问题及监控,清洗装配的设计,装配和试漏技术等。我国重工业发展较慢,起点较低,技术要求高的机床很多都是从国外购买的,这其实变相的提高了我们的生产成本。所以我们自己要不断研究发现,研制新产品,争取将我们的机床更多的“柔性”化,满足用户的需求。我们可以从第21届日本国际博览会上看出,来自世界各地10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的先进机床中,复合、多功能、多轴化的控制设备以及超高速和精度较高的装备非常受到大家的欢迎。想要提高机床的速度,关键在于提高主轴转速和进给速度,这次的博览会展示的加工中心,其主轴转速可以达到10000~20000R/MIN;最高的进给速度,可以达到20~60M/MIN;复合、多功能、多轴化控制装配可以提高零件的一体化程度,加工形状的种类也得到提高。多功能于一身大大提高了生产的效率,减少了搬运移动的成本,促进了大生产的发展。更为重要的信息化的应用和推广使得现代机床的自动化程度飞快提高,工人们可以通过电脑或者手机对机床的程序进行远程控制和修改,对正在加工的零件的动态了解的很清楚,可以及时有效地更改加工程序,并且对所有的运算直接电脑进行,相当的方便。同时通过网络对远程设备进行维修和检查,在发现问题之后,在网上交流问题,在线解决并很快的提供售后服务2。组合夹具的工艺装备是标准化的、系列化的,通用程度比较高的,它是由一套预先制好的各种形状不同、规格不同、尺寸不同,具有完全互换性的标准元件组装而成的夹具。它的结构形式可以根据零件的加工要求进行更改,也就是因为它的通用性强、可重复利用率较高的特点,可以满足各种零件的加工需求。使用完毕之后,我们可以对其拆卸、清洗,元部件又可以组合成新的组合夹具,这样免去了高成本的专用夹具的储备,同时也节约了制造零件的工时,降低了生产成本,具有较好的经济效益。所以在现代多品种的制造行业中,组合夹具的应用特别广泛。据专家分析表明,现在的中、小批多品种生产的工件种类占总数的85左右,现代人们的需求要求制造产品经常更新换代。但是,很多大企业已经习惯于大量的传统专用夹具,一般具有中等生产能力的企业。大概有数千甚至万套的专用夹具,种类之繁多,在生产和加工中造成很多的不便;还有一种情况是,在多产品生产的企业中,每隔几年就要更新一大半的夹具,而这些被淘汰的夹具磨损量很小,完全可以继续使用,就被这样浪费了,这是一个资源的重大浪费。所以,近年来,包括数控加工中心,成组技术,柔性制造系统等加工技术的应用对机床夹具提出了以下几个要求(1)能够比较效率地装备新产品的投产,以缩短生产准备的时间,有效地降低生产成本;(2)能装夹一套具有相似特性的工件;(3)能适用于较高精密加工的高精度机床夹具;(4)能适用于现代化制造多元化的新型机床夹具;(5)采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置,减轻劳动强度和提高劳动生产率;(6)提高机床夹具的标准化程度3。13本课题的主要内容(1)了解国内外研究现状和发展动态;(2)对零件进行分析和确定加工工艺规程;(3)对车Φ85外圆进行夹具的定位选择、切削力、夹紧力的计算和并用UG进行三维建模及装配,爆炸;(4)对挖Φ24槽进行夹具的定位选择、切削力、夹紧力的计算和并用UG进行三维建模并生成工程图及装配,爆炸;(5)对车Φ85外圆和挖Φ24槽的专用夹具,用UG进行运动仿真;(6)对所做的设计进行总结,并讨论其不足之处和对未来的展望。2零件的分析及工艺规程设计21零件的功用十字头零件是机械中常见的一种零件,它的应用广泛。虽由于它们功用的不同,该类零件的结构和尺寸存在着一定的差异,但结构上仍有共同特点零件的主要表面为精度要求较高的孔,零件由内孔、外圆、端面等构成。其中,中心孔是连接液压缸的活塞轴,上下两孔是穿导向轴。22零件的工艺分析由零件图21可知,该零件形状较为复杂、外形尺寸不大,可以采用铸造毛坯。由于该零件的两个Φ20孔要求较高,它的表面质量直接影响工作状态,所以对其尺寸要求较高,一般为IT5IT7,粗糙度为80AR,加工时两Φ20孔的同轴度应该控制在001MM,所以要由粗加工半精加工精加工来达到要求。Φ85外圆的尺寸它直接影响孔在空间的位置,加工时可以将其加工精度降低,通过装配来提高精度。而Φ65与Φ55的内孔要求低,可以通过粗加工得到。零件图如图21所示。图21零件图23确定毛坯的制造形式考虑到十字头工作时的作用,要求材料要有很高的强度,并且该零件结构较为复杂,故选用铸造毛坯材料为HT200,硬度190210HB,生产类型为大批量。24基面的选择精基准的选择根据精基准选择原则,选择十字头底面与Φ85外圆作定位基准,因为Φ85外圆柱面,及底面是装配结合面,且十字头底面又是空间位置的设计基准,故选择十字头底面与外圆作定位基准,符合基准重合原则且装夹误差小。粗基准的选择根据粗基准选择原则,以十字头上端面和十字头支撑外圆定位加工出精基准,并且粗基准只能使用一次。25制定工艺路线零件的全部加工表面应安排在一个合理的加工顺序中加工,机械加工工序安排原则为基面先行,先面后孔,先主后次,先粗后精。这样可以用加工好的平面定位再来加工孔,因为孔的精度要求较高,加工难度大,先加工好平面,再以平面为精基准加工孔,这样即能为孔的加工提供稳定可靠的精基准,同时可以使孔的加工余量较为均匀。加工阶段分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段。加工工艺路线如表21所示表21加工工艺路线工序号工序内容工序1铸造、清理工序2热处理时效工序3粗车Φ85外圆工序4粗铣上顶面工序5粗,精铣底平面工序6钻、攻4M6螺纹孔工序7扩Φ20孔工序8铣十字头工序9粗镗Φ65内孔工序10粗镗、精镗2Φ20内孔工序11挖2Φ24环槽工序12精车Φ85外圆工序13去毛刺工序14终检26机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据金属加工工艺及工装设计表110查得毛坯加工余量为2,毛坯尺寸偏差查得为14。零件毛坯图如图22所示。图22零件毛坯图27确定切削用量及基本工时切削用量是指切削速度CV、进给量F或进给速度FV和背吃刀量切削深度PA,三者又称为切削用量三要素。基本工时T是机动时间BT和辅助时间AT的和。其中,机动时间为切削工件的时间,而辅助工时是为保证基本工艺过程的实现,必须进行的各种辅助性操作所消耗的时间,如机械加工工序中装卸工件、进退刀、测量、自检、转换刀架、开停车等。工序1铸造、清理工序2热处理时效工序3粗车Φ85外圆工件材料为HT200铸造,机床选用CA6140,刀具为90硬质合金车刀。1切削用量根据金属加工工艺及工装设计表458确定进给量RMMF/50,MMAP2,SMVC/1671,则理论转速MIN/345262/372485143167110001000RSRDVN21根据金属加工工艺及工装设计表443查得CA6140车床的标准转速MIN/320RNS,所以实际切削速度SMMDNVC/421MIN/4851000320851431000222基本工时T被切削层长度由毛坯可知为MML89,刀具切入长度取MML51,刀具切出长度取MML32,走刀次数1次,则机动时间MIN61050320893521NFLLLTB23根据金属加工工艺及工装设计表4106,得辅助时间MIN261AT。工序4粗铣上顶面工件材料为HT200铸造,机床选用X62W,机床功率75KW。1切削用量根据金属加工工艺及工装设计表476选取刀具为硬质合金端铣刀,材料YG8,MMD63,齿数4Z,RMMF/20,查金属加工工艺及工装设计表475得齿/20MMFZ。根据金属加工工艺及工装设计表479查得MMAP53,MIN/90MVC,由式21可得理论转速MIN/2337851439010001000RDVN按机床标准选取MIN/375RN,所以由式22可得实际切削速度MIN/081001000375851431000MDNVC工作台每分钟进给量375420ZNFFZMMIN/300MM242基本工时T被切削层长度由毛坯可知为MML85,刀具切入长度取MML51,刀具切出长度取MML32,走刀次数1次,由式23可得机动时间MIN310300853521MBFLLLT根据金属加工工艺及工装设计表4106,得辅助时间MIN262AT。工序5粗,精铣底平面(一)粗铣底平面工件材料为HT200铸造,机床选用X62W,机床功率75KW。1切削用量根据金属加工工艺及工装设计表476选取刀具为硬质合金端铣刀,材料YG8,MMD63,齿数4Z,RMMF/20,查金属加工工艺及工装设计表475得齿/20MMFZ。根据金属加工工艺及工装设计表479查得MMAP52,MIN/90MVC,由式21可得理论转速MIN/2337851439010001000RDVN按机床标准选取MIN/375RN,所以由式22可得实际切削速度MIN/081001000375851431000MDNVC由式24可得工作台每分钟进给量375420ZNFFZMMIN/300MM2基本工时T被切削层长度由毛坯可知为MML85,刀具切入长度取MML51,刀具切出长度取MML32,走刀次数1次,则由式23可得机动时间MIN310300853521MBFLLLT根据金属加工工艺及工装设计表4106,得辅助时间MIN262AT。(二)精铣底平面工件材料为HT200铸造,机床选用X62W,机床功率75KW。1切削用量根据金属加工工艺及工装设计表476选取刀具为硬质合金端铣刀,材料YG8,MMD63,齿数4Z,RMMF/150,查金属加工工艺及工装设计表475得齿/20MMFZ。根据金属加工工艺及工装设计表479查得MMAP1,MIN/105MVC,由式21可得理论转速MIN/43938514310510001000RDVN按机床标准选取MIN/475RN,所以由式22可得实际切削速度MIN/781261000475851431000MDNVC由式24可得工作台每分钟进给量475420ZNFFZMMIN/380MM2基本工时T被切削层长度由毛坯可知为MML85,刀具切入长度取MML51,刀具切出长度取MML32,走刀次数1次,则由式23可得机动时间MIN240380853521MBFLLLT根据金属加工工艺及工装设计表4106,得辅助时间MIN262AT。工序6钻、攻4M6螺纹孔工步一钻孔至Φ5工件材料为HT200铸造,机床选用Z3040,刀具为硬质合金YG8直径为Φ5钻头。1切削用量根据金属加工工艺及工装设计表465查得进给量RMMF/250,表466查得MIN/21/350MSMVC,由式21可得理论转速MIN/58133751432110001000RDVN根据金属加工工艺及工装设计表441查得Z3040钻床的标准转速MIN/1250RN,所以由式22可得实际切削速度MIN/625191000125051431000MDNVC2基本工时T被切削层长度为MML15,刀具切入长度取MML51,刀具切出长度取MML32,走刀次数1次,则由式23可得机动时间MIN073602501250153521NFLLLTB根据金属加工工艺及工装设计表4106,得辅助时间MIN551AT。工步二攻M6螺纹孔工件材料为HT200铸造,机床选用Z3040,刀具为硬质合金YG8,M6丝锥。1切削用量根据金属加工工艺及工装设计表465查得进给量RMMF/250,表466查得MIN/21/350MSMVC,由式21可得理论转速MIN/58133751432110001000RDVN根据金属加工工艺及工装设计表441查得Z3040钻床的标准转速MIN/1250RN,所以由式22可得实际切削速度MIN/625191000125051431000MDNVC2基本工时T被切削层长度为MML10,刀具切入长度取MML51,刀具切出长度取MML32,走刀次数1次,则由式23可得机动时间MIN057602501250103521NFLLLTB根据金属加工工艺及工装设计表4106,得辅助时间MIN551AT。工序7扩Φ20孔利用钻头将Φ16MM孔扩大至Φ20MM孔1切削用量根据金属加工工艺及工装设计表467查得RMMF/90,MMAP1,MIN/20MVC,由式21可得理论转速MIN/47318201432010001000RDVN根据金属加工工艺及工装设计表441查得Z3040钻床的标准转速MIN/320RN,所以由式22可得实际切削速度1000320201431000DNVCMIN/09620M2基本工时T被切削层长度为MML85,刀具切入长度取MML51,刀具切出长度取MML32,走刀次数1次,则由式23可得机动时间MIN097090320203521NFLLLTB根据金属加工工艺及工装设计表4106,得辅助时间MIN31AT。工序8铣十字头工件材料为HT200铸造,机床选用X62W,机床功率75KW。1切削用量根据金属加工工艺及工装设计表476选取刀具为硬质合金立铣刀,材料YG8,MMD25,齿数4Z,RMMF/20,查金属加工工艺及工装设计表478得齿/120MMFZ。根据金属加工工艺及工装设计表479查得MMAP2,MIN/90MVC,由式21可得理论转速MIN/491146251439010001000RDVN按机床标准选取MIN/1180RN,所以由式22可得实际切削速度MIN/639210001180251431000MDNVC由式24可得工作台每分钟进给量MIN/9441180420MMZNFFZM2基本工时T被切削层长度为MML70,刀具切入长度取MML51,刀具切出长度取MML32,走刀次数1次,则由式23可得机动时间MIN06601180703521MBFLLLT根据金属加工工艺及工装设计表4106,得辅助时间MIN272AT。工序9粗镗Φ65内孔工件材料为HT200铸造,机床选用T618。1切削用量根据金属加工工艺及工装设计表471选取刀具为硬质合金圆形镗刀,镗杆长度700MM,RMMF/50,MMAP52,表472,MIN/60MVC,由式21可得理论转速MIN/97293651436010001000RDVN按机床标准选取MIN/320RN,所以由式22可得实际切削速度MIN/312651000320651431000MDNVC2基本工时T被切削层长度为MML65,刀具切入长度取MML51,刀具切出长度取MML32,走刀次数1次,则由式23可得机动时间MIN456050320653521NFLLLTB根据金属加工工艺及工装设计表4106,得辅助时间MIN551AT。工序10粗镗、半精镗、精镗2Φ20内孔(一)粗镗Φ20内孔工件材料为HT200铸造,机床选用T618。1切削用量根据金属加工工艺及工装设计表471选取刀具为硬质合金圆形镗刀,镗杆长度400MM,RMMF/50,MMAP2,表472,MIN/60MVC,由式21可得理论转速MIN/414955201436010001000RDVN按机床标准选取MIN/950RN,所以由式22可得实际切削速度MIN/66591000950201431000MDNVC2基本工时T被切削层长度为MML20,刀具切入长度取MML51,刀具切出长度取MML32,走刀次数1次,则由式23可得机动时间MIN0589050950203521NFLLLTB根据金属加工工艺及工装设计表4106,得辅助时间

注意事项

本文(基于UG的车床夹具虚拟设计及运动仿真)为本站会员(机械设计QQ401339828)主动上传,人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知人人文库网(发送邮件至[email protected]或直接QQ联系客服),我们立即给予删除!

温馨提示:如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载,重复下载不扣分。

关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们

网站客服QQ:2846424093    人人文库上传用户QQ群:460291265   

[email protected] 2016-2018  renrendoc.com 网站版权所有   南天在线技术支持

经营许可证编号:苏ICP备12009002号-5