毕业设计（论文）-基于ProENGINEER铣床夹具设计.doc

河南科技学院2009届本科毕业论文（设计）论文题目：基于Pro/ENGINEER铣床夹具设计学生姓名： 李占卫所在院系： 机电学院所学专业： 机电技术教育导师姓名： 胡志刚完成时间：2009年5 月 20 日毕业论文（设计）任务书题目名称 基于Pro/E铣床夹具的参数化设计学生姓名李占卫所学专业机电技术教育班级051班指导教师姓名胡志刚所学专业机械职称副教授完成期限 2009年1月20日 至 2009年5月20日一、 论文（设计）主要内容及主要技术指标1.主要内容以Pro/E为铣床夹具设计的设计平台，根据铣床夹具构造和类型及设计参数实现铣床夹具的零件设计，零件和部件的装配，工程图样的生成，根据需要可进行运动仿真。2.技术指标（1）关键尺寸参数和类型由设计要求决定，类型应在两种以上；（2）采用自顶向下的设计方法，采用骨架模型的设计模式；（3）工程图样的绘制符合国标，并与符合ansi标准的图样进行比较和分析；（4）类型至少应包括两种以上。二、 毕业论文（设计）的基本要求1.毕业设计（论文）一份：有400字左右的中英文摘要，正文后有15篇左右的参考文献，正文中要引用5篇以上文献，并注明文献出处。论文字数在6000字以上；2.有不少于2000汉字的与本课题有关的外文翻译资料；3.毕业设计总字数在10000字以上；4.Pro/E文件格式的.prt和.asm类型文件；5. 工程图文件三、毕业论文（设计）进度安排1.2009年1月16日-1月20日，下达毕业设计任务书；寒假期间完成外文资料翻译和开题报告。2. 2009年2月18日-3月4日，指导教师审核开题报告和设计方案。3. 2009年3月5日-4月15日，毕业设计单元部分设计。4. 2009年4月16-22日，毕业设计中期检查。5. 2009年4月16-5月13日，装配模型的生成、工程图文件的建立，撰写毕业设计（论文）。 6. 2009年5月14-17日上交毕业论文，指导、评阅教师审查评阅论文，毕业设计答辩资格审查，学生修改整理论文。7. 2009年5月25日，毕业设计（论文）答辩。学生姓名李占卫班级机教051指导教师胡志刚论文（设计）题目基于Pro/ENGINEER铣床夹具设计目前已完成任务到目前为止论文已经完成任务：1进行有关夹紧装置设计研究方面资料的搜集和整理。2 夹紧装置设计整体思路已经形成。3 论文草稿已经完成一部分。是否符合任务书要求进度：是尚需完成的任务到目前为止论文尚未完成的任务：1 阅读了大量与课题有关的资料。2部分零件的建模以及装配。3 论文正文的书写。能否按期完成论文（设计）：根据目前进度能按期完成论文存在问题和解决办法存在问题设计中存在的问题：1资料收集的还不是很够。2 论文的思路还不是很顺畅。拟采取的办法拟采取的办法：1 及时和指导老师沟通，请教老师。2 对Pro/E软件要进一步更深的学习。3 查看有关资料，及时完成论文。指导教师签 字日期年 月 日教学院长（主任）意 见 负责人签字： 年 月 日本科毕业论文（设计）中期进展情况检查表毕业论文（设计）开题报告题目名称：基于PRO/E的铣床夹具的设计学生姓名李占卫专业机电技术教育班级机教051班一、选题的背景及意义市场竞争日益激烈，要求企业快速提供优质、价廉、具有创新性的产品；新技术、新工艺的不断涌现，使产品的功能与结构趋于复杂；随着相关科学及技术的发展，尤其是计算机科学及应用技术的发展，进一步推动了设计方法及设计手段的现代化。现代设计技术中，计算机辅助设计是其它现代设计的基础，其主要内容是利用计算机进行产品的造型、装配、工程图绘制以及相关文档的设计；进行产品渲染、动态显示；对产品进行工程分析等。在机械加工中，除了需要机床、刀具、量具外，成批生产时还要用机床夹具 。它们是工件和机床之间的联接装置。使弓箭相对于机床或刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，所以机床夹具设计是装备设计中一项重要工作，是加工过程中最活跃的因素之一。因此，基于PRO/E的铣床夹具的设计具有重要的现实意义。二、国内外研究现状 计算机辅助设计（CAD）技术是随着计算机及其外围设备，计算机软件的迅速发展而形成的一门新兴技术，是电子信息技术与产业工程技术的结晶。自上个世纪六十年代第一代商业化软件问世以来，CAD技术目前已广泛应用于机械电子、航天、汽车、船舶、轻工、纺织、建筑及工程建设等各个产业领域，已经成为提高劳动生产率和产品质量的重要手段。CAD技术及其应用程度已成为衡量一个国家科技现代化和现代制造业水平的重要标志。随着微型计算机技术的迅速发展，CAD系统已开始从小型计算机向微型计算机转化，从而使CAD技术能在企业中被广泛采用，并产生了巨大的经济效益。机械行业通过应用CAD技术，产品设计周期缩短了，工效提高了。目前国内用上微机开展CAD工作的企业中，绝大多数又是使用的初级平台的国内外软件，实用性，针对性并不高。国外的CAD软件技术发展比较成熟，并且推出了一些应用广泛，功能较强的软件。如：典型交互绘图软件有AUTOCAD、CADKEY、CADPLAN、MUROCAD等，它们均具有二维和三维绘图能力，只是在三维绘图上能力有差别。三维实体造型软件有：PRO/ENGINEER、CATIA、I-DEAS、EUCLTO、SLIDWORKS等到，这些实体建模软件大多采用FORTRAN编写可执行语句在10万50万句之间，软件规模较大，并具有较强的三维几何建模、消隐、渲染及生成阴阳图像的能力。我国CAD软件技术经过多年的研究开发，目前也推出了一批国产化软件。如：天喻CAD系列、CAXA系列、金银花系列等。但较为成熟的商品化软件中多为二维绘图软件。Pro/Engineer系统是美国参数技术公司的产品。PTC公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了机械CAD/CAE/CAM的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准。利用该概念开发出来的第三代机械CAD/CAE/CAM产品Pro/Engineer软件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。 Pro/Engineer系统主要功能如下: (1)真正的全相关性，任何地方的修改都会自动反映到所有相关地方。 (2)具有真正管理并发进程、实现并行工程的能力。 (3)具有强大的装配功能，能够始终保持设计者的设计意图。 (4)容易使用，可以极大地提高设计效率。 Pro/Engineer系统用户界面简洁，概念清晰，符合工程人员的设计思想与习惯。整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型。Pro/Engineer建立在工作站上，系统独立于硬件，便于移植。三、主要研究内容以Pro/E为夹具分度装置设计的设计平台，根据设计参数实现分度装置的零件设计，零件和部件的装配，工程图样的生成，根据需要可进行运动仿真。（1）学习利用Pro/E进行零组件设计、仿真和工程图生成的内容。（2）利用Pro/E软件进行三维造型设计。四、毕业论文（设计）的研究方法或技术路线1.主要研究方法：资料查询类比法，与导师同学讨论法。2.本项目的技术关键：零件的有关数据采集和零件间相互关系的确定。找一个典型的分度装置进行反求测量；运用Pro/E对各零部件作造型设计；采用自下而上的设计方法完成零件到部件再 到分度装置。五、主要参考文献与资料1 杨黎明.机床夹具设计手册M.北京：国防工业出版社，1996 2 吴权威，王净莹. Pro/ENGINEER Wildfire中文版实例教程M. 北京:清华大学出版社，2005（05）3 宁涛，于强.Pro/E机械设计基础教程M. 北京:清华大学出版社，2006 （04）4 林华.工业设计造型基础M.北京:清华大学出版社，2005.5 高峰，王铁，郭志强等. Pro/E平台下的工序图形生成技术J.机械工程师，2006 (02)6 杨青，陈东祥，胡冬梅等. 基于Pro/Engineer的三维零件模型的参数化设计J.机械设计，2006（09）7 范军.基于ProENGINEER的计算机机构运动分析J.四川职业技术学院学报，2006 （03）8 林清安.Pro/ Engineer Wildfire 零件设计M.北京:中国铁道出版社，2005.9 戴庆辉，黄继明等.CAD技术在产品设计中的应用现状J.机床与液压，2006 （01）10 林黎明.CAD技术在机械设计中的应用J.电脑知识与技术，2006（14）11 蒋金云.模具CAD/CAM技术的应用现状及发展趋势J.科技资讯，2006（01）12 曾振祥.工业工程三维造型设计M.北京:化学工业出版社，200513 郑伯学，吴俊海.现代制造环境下的CAD技术J.煤矿机械，2006（09）14 周文超，张信禹，胡亚蓉等.特征造型在模具CAD/CAM中的应用研究J.机电产品开发与创新，2006（02）15 张海燕，姜莉莉，刘作毅等.全柔化CAD技术在制造企业中的应用实例.机床与液压，2006（04）16 林华.工业设计造型基础M.北京:清华大学出版社，2005.17 简琦昭,柳迎春.Pro/ E 工业造型设计M.北京:清华大学出版社，2005.18 张沛颀,裴建昌.Pro/ E 野火版进阶设计M.北京:人民邮电出版社，2004.19 王贤坤.机械CADCAM 技术、应用与开发M.北京：机械工业出版社，200120 宋玉银，蔡复之，张伯鹏.面向并行工程的产品装配模型J.清华大学学报(自然科学版)，1999，39(4)，4952六、指导教师审批意见2009年 月 日摘 要本文以拨叉零件为例，设计出铣键槽工序所用的铣床夹具。夹具在机械加工中占有很重要的地位。而夹具又具有专有性，设计任务多，工作效率低。使用Pro/ENGINEER则可以缩短辅助设计时间、提高劳动效率、降低生产成本。本文就Pro/E软件的参数化的设计方法进行了研究。以Pro/E为铣床夹具设计的设计平台，根据铣床夹具构造和类型及设计参数实现铣床夹具的零件设计，零件和部件的装配，工程图样的生成。本文采用了由顶向下的设计方法，同时对由底向上的设计方法也作了研究，并分析比较了两种设计方法的差别和各自的特点。关键词：拨叉、Pro/E、参数化设计、由顶向下、装配、铣床夹具 Based on pro / e design of the milling fixture AbstractThis article take dials the fork components as an example, designs milling jig which the keyseat working procedure uses. The jig holds the very important status in the machine-finishing. But the jig also has appropriation, the task of design are many, the working efficiency is low. Uses Pro/ENGINEER to be possible to reduce the aided design time, the enhancement labor efficiency, to reduce the production cost. This article has conducted the research on the Pro/E softwares parametrizations design method. Take Pro/E as the milling jig design design platform, realizes milling jigs components design according to the milling jig structure and the type and the design variable, the components and parts assembly, the engineering drawing production. This article used by has gone against the downward design method, simultaneously to has also done the research by the bottom upward design method, and analyzed has compared two kind of design method difference and the respective characteristic.Keywords: fork, Pro / E, the parameters of design, from top-down, assembly, milling fixtureBased on pro / e design of the milling fixture AbstractThis article take dials the fork components as an example, designs milling jig which the keyseat working procedure uses. The jig holds the very important status in the machine-finishing. But the jig also has appropriation, the task of design are many, the working efficiency is low. Uses Pro/ENGINEER to be possible to reduce the aided design time, the enhancement labor efficiency, to reduce the production cost. This article has conducted the research on the Pro/E softwares parametrizations design method. Take Pro/E as the milling jig design design platform, realizes milling jigs components design according to the milling jig structure and the type and the design variable, the components and parts assembly, the engineering drawing production. This article used by has gone against the downward design method, simultaneously to has also done the research by the bottom upward design method, and analyzed has compared two kind of design method difference and the respective characteristic.Keywords: fork, Pro / E, the parameters of design, from top-down, assembly, milling fixture目 录1 绪论12 用PRO/ENGINEER进行夹具实体设计的总体思路23 对工件的实体设计23.1 工件圆柱孔的实体建模33.2 拨叉架的实体建模43.3 槽的实体建模54 设计本道工序所用的专用夹具64.1 Pro/E的标准件库64.2 标准件库的功能目标分析64.3 铣床夹具的基本要求74.4 铣床夹具的设计特点74.5 选择定位基准确定定位元件84.6 确定夹紧装置8 4.7夹具体与定位键94.8夹具体的实体设计94.9 夹具体的主体结构设计104.10 夹具体的螺纹孔、定位销孔的设计104.11 夹具体主要定位装置的结构设计115 装配115.1 装配方法115.2 装配设计思路126 工程图157 结束语20致谢21参考文献221 绪论随着计算机在制造业中的广泛应用, Pro/ENGINEER成为缩短辅助设计时间、提高劳动效率、降低生产成本的重要工具。夹具在机械加工中占有很重要的地位。而夹具又具有专有性，因此夹具的设计就有很多变化，设计任务多，工作效率低。机床夹具Pro/ENGINEER系统是制造工艺技术信息系统的重要组成部分,在机械制造业中占十分重要的地位。Pro/E 软件是美国PTC 公司在1989年推出的产品, 是一个用于产品三维模型设计、加工、分析及绘图的CAD/CAE/CAM软件系统。该软件以使用方便、参数化特征造型和系统的全相关性而著称。PTC 的系列软件实现了工业设计和机械设计上的多项功能, 包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等,提供了最全面、紧密的集成产品开发环境, 已成为我国的一个主CAD/CAM应用软 ，该软件具有如下特点:(1) 参数化实体造型。参数化功能使设计人员对设计修改变得方便易行。(2) 单一数据库的全相关性。Pro /E采用单一数据库,产品的三维模型与二维工程图相互关联,开发过程中任何地方的更改会导致其它相关的相应自动修改,使产品设计、模具设计、加工制造环节数据一致。(3) 基于特征的实体建模。Pro /E采用基于特征的实体建模技术，零件由各个特征经叠加、相交等操作而成，保证了设计的简易与灵活性。本文阐述的Pro/ENGINEER实体设计适于零件和工装设计，通常是指该软件有强大的造型功能进行铣床夹具设计。该夹具用途是在铣床上加工肢体类工件孔和孔系的一种工艺装备,主要目的是保证孔和孔系的位置精度。铣床夹具设计在计算机集成制造系统中起着重要作用，目前夹具自动化设计水平较低，寻求组合夹具装夹设计的自动规划方法成为当前业界必须攻克的难题，夹具构形设计主要有两大类：第一类采用基于规则的方法，将已有的设计经验转化成设计规则，利用过去的经验解决类似问题。例如Trappey教授的启发式搜索方法。第二类采用几何分析的方法，通过求解方程组等途径枚举出所有候选装夹方案，然后根据形封闭和力封闭原则确定装夹方案，例如, Goldberg教授的“完备”的枚举算法。另外，人工智能和专家系统也广泛应用到组合夹具的设计中。然而现有的研究成果本身都存在难以克服的缺陷，基于规则的方法没有求出夹具元件的全部可行装夹位置集合，不可避免地采用可调夹具元件，不能设计出最优的装夹方案；采用枚举方法的算法效率低，而且只适用平面定位基准。并且这些方法大都对规划设计的结果缺少合理的评价规则。然而把Pro/ENGINEER实体设计软件用于铣床夹具设计，一改过去二维设计的传统模式，采用直观的三维模型表达方式，能清楚地描绘更复杂的夹具结构，并能在夹具概念设计和功能设计的同时，并行地进行优化分析和可制造性分析。2 用Pro/ENGINEER 进行夹具实体设计的总体思路本课题的目标就是利用Pro/ENGINEER实体设计软件将这副铣床夹具设计出来。用Pro/ENGINEER 进行夹具实体设计的总体思路是：首先对工件进行实体设计，再逐个地对夹具中的组成元件进行实体设计,最后将其装置装配到夹具体上。其次对组成夹具的各元件进行实体设计是本课题最基本的工作，也是最繁琐的工作，笔者在设计过程中努力探索出简单的设计思路，应用高效率的实体设计工具来简化设计步骤，达到设计目的。第三自顶向下的装配，将产品的主框架作为主组件，并将产品分解为组件和子组件，然后标识主组件元件及其关键特征，最后了解组件内部及组件之间的关系，并绘制产品的装配工程图。下面仅以设计形状较为复杂的被加工工件即拨叉和夹具体为例来说明笔者的设计思路。3 对工件的实体设计图1为拨叉零件。根据工艺规程，在铣槽之前该零件的其它各表面均已加工好。 材料：HT200 图1 拨叉本工序要求是：槽宽16H11mm,槽深8mm。除要保证各孔尺寸精度以外，还需要满足以下技术要求：（1）槽的中心平面与25H7孔轴线的垂直度误差为0.08mm。（2）槽侧面与E面的距离110.2mm。 ( 3) 槽底面与B面平行。 结合图1 零件的结构，用Pro/ENGINEER实体设计软件设计出拨叉零件，用Pro/ENGINEER实体设计软件最终设计出的拨叉零件如图4 所示，我们可以将被加工工件分解为三大实体部分即由圆孔，拨叉架和被加工的槽形成。由于只知道零件图形的工序尺寸，所以实体图形的形成有一定的难度。需要不断的修改尺寸，这样也体现Pro/ENGINEER实体设计软件见图的强大之处，修改尺寸很方便。在见图过程中，保证所铣的槽与圆孔25的轴线的垂直度误差不大于0.08mm，由于尺寸不完整需要不断修改之前拉伸体外形来保证，在经过不断的修改后可以得到较为理想的制图方案。3.1 工件实体建模显然，主实体部分的形状不能用Pro/ENGINEER提供的标准智能图素或高级智能图素直接造型而成3，本设计方案采用了设计环境中“拉伸特征”来生成零件的主体部分。（1）.选择“文件”“新建”命令。（2）.取消“使用缺省模板”的勾选，单击“确定”按钮。图2 拉伸后实体（3）.在“新文件选项”对话框的模板列表中选择mmns-part-solid，单击“确定”按钮，回到“新建”对话框，单击“确定”按钮，即应用公制模板。（4）.选择“插入”“拉伸”命令。（5）.在“拉伸”属性面板中单击生成实体按钮。（6）.在“拉伸”面板中单击“放置”按钮，弹出“草绘”上滑面板，单击其中的“定义”按钮。（7）.弹出“草绘”对话框，指定基准平面TOP为草绘平面，参照为RIGHT，其他选项使用系统缺省值。（8）.单击“草绘”对话框“草绘”按钮，弹出绘图视角“参照”对话框，单击“关闭”按钮，接受系统缺省视角参照，并关闭对话框，进入草绘模式。（9）.绘制如图的草图，然后单击完成草图。（10）.输入拉伸高度80，单击完成特征的创建，如图2所示。3.2 拨叉架的绘制采用设计环境中“拉伸特征”来生成拨叉架实体，由于图形比较简单可以用一次拉伸即可完成。（11）.单击“拉伸”按钮；（12）.在“拉伸”属性面板中单击生成实体；图3 拨叉架（13）. 在“拉伸”面板中单击“放置”按钮，弹出“草绘”上滑面板，单击其中的“定义”按钮。（14）. 弹出“草绘”对话框，指定基准平面RIGHT为草绘平面，其他选项使用系统缺省值。（15）.单击“草绘”对话框“草绘”按钮，弹出绘图视角“参照”对话框，单击“关闭”按钮，接受系统缺省视角参照，并关闭对话框，进入草绘模式。（16）.绘制要拉伸的拨叉架的草图，然后单击完成草图。（17）.输入拉伸高度8，将拉伸类型选择“在各方向上以指定深度一半拉伸草绘平面的两侧”，单击完成特征，效果如图3所示。3.3 生成要加工的槽，槽宽16mm，槽深8mm在绘制过程中，要注意保证保证所铣的槽与圆孔25的轴线的垂直度误差不大于0.08mm。（18）.单击“拉伸”按钮；（19）.在“拉伸”属性面板中单击生成实体；图4 零件实体（20）. 在“拉伸”面板中单击“放置”按钮，弹出“草绘”上滑面板，单击其中的“定义”按钮。（21）. 弹出“草绘”对话框，指定基准平面TOP为草绘平面，其他选项使用系统缺省值。（22）.单击“草绘”对话框“草绘”按钮，弹出绘图视角“参照”对话框，单击“关闭”按钮，接受系统缺省视角参照，并关闭对话框，进入草绘模式。（23）.绘制要剪切去的草图，然后单击完成草图。（24）.单击“去除材料”按钮，将拉伸类型选择“在各方向上以指定深度一半拉伸草绘平面的两侧”，单击完成特征，效果如图4所示。（25）.绘制拨叉下端的凸台的草图，单击“拉伸”命令。输入拉伸高度2mm。单击完成特征。（26）.单击“镜像”命令，选择上一步中所形成的实体。选择top面为参照。单击完成实体的镜像。4 设计本道工序所用的专用夹具4.1 Pro /E的标准件库对机械产品所使用的零部件分析表明，标准零部件的数量约占到60%左右,30%左右的零部件是通过变型设计得到的通用件，而根据客户特殊需求开发的零部件只有10%左右。标准零部件不仅数量多，而且在设计过程中需频繁查阅各种设计手册。据统计，标准零部件的选用及绘制约占全部设计时间的70%左右。在产品设计中，标准零部件的设计是一项费时费力且带有很大重复性的工作，难以应日趋激烈的市场竞争环境。另外，针对目前各三维CAD造型平台进行了许多标准件库方面的研究，但研究的重点基本都放在标准件的信息管理及其使用方面，研究的技术关键也仅在于标准件的信息存取以及零件的参数驱动；而对于标准件的装配、选择、复制、替换、数据匹配等与造型平台密切结合的工具集则研究的很少。但是在实际工程中，特别是在设计方案中使用大量的标准件并且有时还需要更改设计方案的时候，面向标准件的装配工具集合则显得尤其重要，此时设计人员将不再满足于仅仅参数驱动生成零件的传统标准件使用方式14。本文研究的主要目的是,基于Pro /E三维造型平台,根据Pro /E系统特有的参数化建模及装配原理,应用第三方开发工具包Pro /TOOLKIT开发出集成了装配工具的新型标准件库管理系统，使其最大程度地整合实际工程中常用的标准件及其信息，可以支持企业自定义标准以及由标准件衍变而来的通用件，并能加快装配过程。4.2标准件库的功能目标分析任何一个标准件库系统应该具备的基本功能是：用户根据自身需求找到所需标准件，选择标准件规格，再由这些规格及几何参数驱动三维造型系统生成标准件实体模型并进行装配。但本标准件库系统还具备以下重要功能：(1) 提供标准件建库工具及建库向导，并支持企业自定义标准及通用件。(2) 支持网络共享。允许多个用户同时利用该标准件库进行设计或相关资料的查询。(3) 提供全面的标准件信息。用户从标准件库中可以得到的标准件信息应包含几何参数信息以及材料、热处理、表面处理、尺寸偏差等非几何信息及标准件的预览图。(4) 良好的查询及定位功能。用户可以通过关键词快速获得标准件库内符合条件的标准件。(5) 提供收藏夹功能。用户可以将经常使用的标准件纳入收藏夹，以供快速查及使用。(6) 对不同种类的标准件提供对应的装配工具，使其快速地装配到指定位置。(7) 支持对已经装配好的标准件进行尺寸的重新匹配，使其适应设计方案的变化。(8) 支持装配体中标准件的复制与替换，这可分为有选择的和整组的复制与替换来满足不同的更改需求。(9) 提供面向标准件的BOM表生成工具。统计整个装配体中使用标准件的情况,并可将统计数据存入数据库。(10) 提供安全性良好的用户管理。使得标准件库具有良好的安全机制和保护功能，防止外来人员或不具备操作权限的人员对数据库进行非法改动和破坏。4.3铣床夹具的基本要求由于铣削过程不是连续切削，极易产生铣削震动。铣削的加工余量一般比较大，铣削力也比较大且方向是变化的，因此铣床夹具必须满足下列基本要求1：（1）夹具要有足够的刚度和强度；（2）夹具要有足够的夹紧力，夹紧装置自锁性能要好；（3）夹紧力应作用在工件刚度较大的部位上，且作用点和施力方向要恰当；（4）夹具的重心应尽量低，高度与宽度之比应不大于11.25；（5）要有足够的排屑空间。切屑和冷却液能够顺利排出，必要时可设计排屑空。设计时，应在保证加工精度的前提下，综合考虑生产率、经济性和劳动条件等项因素。当生产批量较大时，可采用较先进的结构和动力装置，以提高生产率。而当生产批量较小时，则不能使铣床夹具的成本过高。4.4铣床夹具的设计特点铣床夹具设计工作中，有如下特点：（1）为了调整和确定夹具相对于机床的位置及工件相对于刀具的位置，铣床夹具应设置定位键和对刀装置；（2）两定位键的距离应尽量远一些；（3）加工没有相对位置要求的平面时，不需要设置定位键，但若铣削扭矩较大时，设置定位键可减轻夹紧螺栓的负荷；（4对刀装置应设计在便于对刀的位置，并应在工件的切入一端。4.5选择定位基准确定定位元件基准是指机械零件中或制造过程中用以确定零部件及其几何元件位置的一些点、线、面4。这些作为定位基准的点、线、面即可以是工件与定位元件实际接触的点线面也可以是一些实际并不存在的理论回转中心线，定位基准的选择是制订工艺过程最重要的问题之一，在工艺文件中，每道工序的定位基准已由工艺人员选择，一般说夹具设计人员可以直接引用。但是定位基准和定位方案不仅影响工件的加工精度，而且直接影响夹具设计、制造和使用。因此，夹具设计人员应对设计指定的工件定位进行分析。为符合“基准重合原则”并且使定位稳定可靠，选取25H7孔作为主要定位基准，用长销和支撑钉限制工件五个自由度，另设置一防转档销实现六点定位。此方案中，工件处于过定义状态。但在加工过程中，25H7孔与A面在一次装夹中加工，使25H7孔与A面有较高的垂直度。另外，在对工件施加夹紧力时工件的变形也很小，且定位基准与设计基准重合。因此，此方案还是比较好的。4.6 确定夹紧装置4.6.1 夹紧装置的组成典型的夹紧装置是由力源装置、中间传动机构、夹紧元件与夹紧机构组成。夹紧机构分为自动和手动，对于本文的铣床夹具属于手动夹紧装置来说，夹紧机构是由传动机构（螺栓和螺母）和夹紧元件（压板）组成。以上部分的相互关系，可用图5所示方框图表示。 图5 夹紧装置组成的方框图4.6.2 对夹紧装置的基本要求（1）夹紧装置的结构要简单，制造容易，尽量做到体积小，重量轻，并有足够的强度。（2）夹紧动作要迅速，操作方便，使用安全，应有足够的夹紧行程和装卸的空间。手动时要有一定的自锁作用。4.6.3 夹紧力的确定要确定夹紧装置，首先要确定夹紧力的方向、位置以及夹紧力的大小 。在考虑选择夹紧力的方向时，应考虑以下问题：（1）为确保加工正确可靠，夹紧力应该朝向对工件精度影响最大的定位面。（2）为减少工件形变，夹紧力应当垂直于工件的面积最大的定位面，使单位面积受力最小。（3）为使所需夹紧力尽可能小，可将夹紧力与工件重力、切削力方向重合一致。在考虑夹紧位置时，应考虑以下问题:（1）夹紧力的作用点应不破坏工件的定位，避免产生翻转扭矩。（2）工件受切削力产生的变形和振动应最小，即尽量使夹紧力和切削力作用在定位面的等效受力多边形范围内。基于上述考虑，并结合被加工零件的特点，用螺母与垫圈夹压在工件圆柱的左端面，对着支撑板的夹紧机构可采用钩形压板。这样可以使所设计的夹具结构紧凑，操作方便。4.7 夹具体与定位键为保证夹具在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高度比不大于1.25的原则确定其宽度，并在两端设置耳座。为了使夹具在机床工作台的位置准确及保证槽的中心平面与25H7孔轴线的垂直度要求，夹具体地面应设置定位键，定位键的侧面应与长销的轴心线垂直。4.8 夹具体的实体设计图6 为夹具的夹具体即底座的造型。夹具体是安装夹具上各个装置的基座， 图6 夹具体夹具体的结构设计除保证要有足够的强度、刚度外，底座上各个螺纹孔、定位销孔及安装孔的位置正确与否决定了夹具上定位装置、夹紧装置、导向装置的位置精度，夹具体设计的难点是如何保证各螺纹孔、定位销孔及安装孔在底座上的位置正确。4.9 夹具体主体结构的设计夹具体的结构设计比较简单, 夹具体上大部是标准件可以通过查找具体资料和实际尺寸的方法加以解决, 创建三维实体的首要步骤是分析模型,采用的方法是形体分析法，即将复杂的形体分解成简单的几何体,弄清它们之间的组合关系，确定特征的主次关系。然后开始建模，模型的创建是一个由粗至精的过程，首先创建一个毛坯模型，再确定各个特征之间的正确关系，最后完成细节设计。应用Pro/E实体造型软件功能十分强大，方便。完成所有夹具体是的图形，为以后装配打下基础。 4.10 夹具体各螺纹孔、定位销孔及安装孔的设计夹具体上各螺纹孔、定位销孔及安装孔要标准化，因为在机械工业中，标准化以其独特的优点被广泛地应用在产品的各个部分上。随着企业生产中标准件的更新换代，以及新产品的开发，企业中标准件的品种、规格还将扩大。所以就必须建立一个Pro /E的标准件库。夹具体上各螺纹孔、定位销孔及安装孔的位置一定要与所安装的元件相对应,以保证夹具上各装置的相互位置精度，这是非常关键的。如何做到这一点呢? 方法如下:标准孔是依照标准螺钉的尺寸来建立孔，共有ISO、UNC、UFN三种形型式，也可以要求更改标准尺寸。在特征上建立标准孔如下：1.在工程特征工具栏中，单击孔的按钮，会出现控制面板，然后单击孔按钮，接着选择孔的形式为ISO，然后选择螺纹的大小。2.移动鼠标指针到绘图区，在欲钻孔的面单击鼠标左键，接着选择设置选项，出现设置面板后，在放置类型下拉表中选择“线性”选项，调整孔在平面中的正确位置。按照这个方法依次类推，便得到了安装定位销的螺纹孔。4.11 夹具的主要定位结构的设计本文中所设计的夹具对圆柱孔的的定位采用圆柱定位心轴精心定位。圆柱定位心轴装拆方便，并且定位精度也能满足要求。在Pro/E中，用“旋转”命令，即可完成该实体的设计。效果图如图7所示。 图7 定位心轴5. 装配5.1 装配方法创建专用夹具的所有部件之后，可开始进行装配。装配前，应正确分析各个部件在整机中的位置、作用，以及相关部件之间的装配关系、运动关系，以保证装配后的整机定位可靠、运动灵活、互不发生干涉。装配是在Pro/E 的组件模块中完成的。由于各部件之间的装配关系不同,Pro/E 提供了不同的装配形式20。如果装配件与被装配件之间没有相对运动，装配时应使用“放置”选项板定义彼此之间的约束关系；否则，在装配时应使用“连接”选项板来定义它们之间的连接关系和约束关系。在装配过程中，如果按照设定的约束关系并没有使被装配件处于“正常的工作位置”，可使用“拖动”选项板上的“平移”、“旋转”等工具对被装配件进行调整，直至符合要求为止。在Pro/E 中,组件模块提供了“匹配”、“对齐”、“插入”和“坐标系”等多种约束类型和“刚性联接”、“销联接”、“滑动联接”、“平面联接”、“球联接”等多种连接形式。在具体操作中，正确地选择并使用这些约束类型和连接形式，对能否成功地实现镗孔专用夹具的虚拟装配至关重要。为此，镗床支架、支承板和底座之间一律采用“销联接”。一般情况下，采用的联接形式不同，接下来所需定义的约束类型也不同。只有当被装配件处于完全约束时，被装配件才可能具有确定的运动“ 联接”才会有效。5.2 装配设计思路a. 选择装配基准件。夹具的装配基准件应为夹具体，因为夹具体是连接夹具上所有元件的基体，夹具上的一些表面和定位孔决定了夹具上各元件的位置，因而也决定了夹具的加工精度。装配的顺序如下表所示：表1 装配顺序表装配顺序序号零件名称12螺钉1夹具体13挡销2基座114定位心轴3螺钉15垫圈4双头螺柱16螺母5弹簧17对刀块 6钩形压板18螺钉7压板螺栓19弹簧8垫圈20活动销9螺母21滑柱10支撑板22螺钉11手柄 23定位键螺钉 24定位键b. 在装配基准件上装配夹具各装置。铣床夹具的装配顺序是先将与夹具体直接接触的元件装配在夹具体上，如定位板的装配、定位销的装配等，装配的难点是要保证各元件在夹具体上位置准确，因此装配的方法如下：（1）采用“插入零件/ 装配”插入要装配的元件插入定位销，激活销的轴线，利用轴线重合将定位销进行定向和定位，保证定位销应在夹具体确定的位置上。（2）整体装配顺序本文中所设计的夹具按表1中所示的顺序进行安装。（3）利用“紧固件”图素将紧固件分别装在需固定的各元件上，选用时应注意设置好各紧固件的参数。装配的结果如图8所示。图8夹具的装配造型 图9 夹具的分解图装配注意事项：a. 一定要选择好装配基准。装配基准是用以确定某元件在夹具上正确位置的点、线、面, 在Pro/ENGINEER设计环境中要将所装配的元件准确定位在装配位置，一般情况下要应用约束的定向和定位功能来捕捉装配基准件上某一对应点或某一对应边,因为这些点或边决定了一个夹具元件的位置，找准这些具有定位功能的点或边就显得很关键。如：将定位销定位于夹具上，就是先找定位于定位销底部孔的中心线，再利用只显轴线的“找到中心线”，寻找到夹具体上安装定位销的孔的圆中心线来进行定位。b. 为了提高装配效率，在进行“插入零件/ 装配”前，可在另一Pro/ENGINEER的图形文件中先形成一些装配组件，以便在总装中直接插入装配组件，如本课题中在支架设计环境中先把镗套装到支架上，再在装配环境中插入支架组件。c. 要充分利用设计树进行编辑。在进行总装时，设计树显示出了当前环境中的所有装配零部件，利用设计树我们可以快速查看装配中零件数量，很方便地选择装配环境中的某个零件，很容易地对这个零件进行编辑，并改变这些零件的属性。例如:在选择紧固螺钉时，当发现螺钉的直径有误时，可在设计树中查找这个螺钉，然后在另一个窗口打开此零件，便可修改这个螺钉的有关参数，由于Pro/ENGINEER是一个数据库所以改变零件参数组件就跟着改变。d. 实时修改装配时所发现的夹具元件的结构错误。装配是实体设计中的最后一个环节，也是检验以前各夹具元件结构设计是否合理的一个环节，装配后形成的夹具不仅可以准确地反映出夹具上各元件间的位置，而且通过干涉检查可以检验各个夹具元件结构设计是否合理、精确，如果发现某个元件有错误，不管是在零件设计环境，还是在装配设计环境，只要修改有错误的元件结构，则在两个环境里的同一个元件同时得到修改，因为这两个环境是相互关联的。如：在夹具体上添加了一个安装基面后，总装环境中的夹具体同时也添加了一个安装基面。完成支架壳体专用夹具所有部件的装配后，进行干涉检查，确认无误后，保存文件。完成铣拨叉槽的专用夹具三维实体模型如图8所示。6 工程图由于我国工程图大部分使用AutoCAD绘制，所以本文是在Pro/E中自动生成工程图，然后导入到AutoCAD中进行标注尺寸和建立标题拦。在生成工程图之前，先要对文件属性进行设置，以便符合国家标准。在导入AutoCAD前我们必须完成两个工作，具体步骤如下：6.1 设置CNS标准的模板文件中国标准CNS是以第一角法来投影视图，而Pro/E默认的是模板则是以第三角法方式投影，如果要在Pro/E自动生产CNS标准的三视角，必须先更改投影方式。以更改A4模板投影为例，其操作方法如下（打开D:yingyongproeWildfire 2.0templatesa0_drawing.drw）。（1）从菜单选择“文件”“属性”命令。（2）出现菜单管理器后，选择“绘图选项”命令，如图10所示。图10 菜单管理器（3）出现“选项”对话框后，单击按钮，如图11所示。图11 选项（4）出现“打开”对话框后，在“查找范围”下拉到列表选择Pro/E安装文件夹下的text文件夹，接着选择cns_cn.dtl文件，然后单击“打开”按钮，如图12所示。图12 “打开”对话框（5）回到“选项”对话框后，单击“确定”按钮。（6）回到Pro/E的工作窗口后，单击按钮，完成模板的设置。6.2 将文件输出至AutoCAD2004将文件输出至AutoCAD2004的操作如下（打开范例文件drw0001.drw）。（1）从菜单选择“文件”“保存副本”命令，如图13所示。图13（2）出现“保存副本”对话框后，在“查找范围”下拉表框选择文件要存放的文件夹，接着在“类型”下拉表框选择DWG(*dwg)选项，然后单击“确定”，如图14。图14 保存副本（3）出现“DWG的输出环境”对话框后，单击“确定”按钮，如图15所示。 图15 DWG的输出环境接着只要在AutoCAD打开该文件，即可对其进行尺寸标注等修改。6.3 夹具体的工程图主