基于proe的车床夹具的三维设计与仿真

本科毕业设计（论文）摘 要本课题以车床夹具的设计过程为学习平台，通过查找和收集相关材料和数据，翻阅 和学习相关材料，借助于 pro/e 这个三维设计软件，在学习中设计，在 设计中学习。本课题着重研究了零件的加工工艺， 车床 夹具的外形结构， 车床夹具的装夹和拆卸以及车床夹具的关键尺寸。本课题主要的设计项目是，利用参数化设计夹具的相关零件，利用 约束关系和条件关系装配和分析夹具体，用工程图表达夹具零件的内部结构，通 过夹具的运动仿真来模拟装夹过程。本课题以设计出精度高、效率高、使用方便、结构精简的夹具为设计目标。关键词: 车床夹具, 实体建模, 工程图, 装配图, 运动仿真1Based on the pro / e lathe fixture designAbstractLathe fixture of the subject to the design process for the learning platform. Through the search and collection of related materials and data related to reading and learning materials, through the use of pro / e of the three-dimensional design software, in the study design, in the design of learning. Focused on the subject machining process, the shape lathe fixture structure, lathe clamping fixture and the demolition of the key size lathe fixture. The main design issue is the use of parametric design of the fixture-related parts, the relationship between the use of constraints and conditions of the assembly and analysis of the relationship between a specific folder, using engineering drawings to express the internal structure of fixture components,Simulation of the movement through the fixture to simulate the process of clamping. This issue in order to design high-precision, high efficiency, easy to use, streamlined structure for the design of the target fixture.Key words： lathe fixtures, solid modeling, engineering drawings, assembly drawings, motion simulation2目 录1 绪论 .12 设计任务 .13 设计理念 .23.1 概念设计 .23.2 本课题研究的零件及其工艺设计 .44 夹具的实体建模 .64.1 在被加工零件各个工序中，本课题所涉及的相关工序中的关 键尺寸 .64.2 工序二和工序三的夹具设计过程 .74.3 工序五中夹具体的参数化设计 .104.4 工序六中的夹具体设计 .124.5 夹具中的相关附件的设计过程 .135. 夹具的装配过程及其 爆炸图 .145.1 工序二和工序三中的夹具体的装配过程及其爆炸图 .155.2 夹具的爆炸图 .216 工程图 .237 动态机构设计与仿 真 .247.1 进入机构模块 .247.2 给各个仿真元件添加伺服电机 .267.3 定义分析 .287.4 运行结果回放及捕获 .297.5 对动画进行录像剪辑 .298 结束语 .30致谢 .30参考文献 .3031 绪论当前三维设计技术已经达到了一个很高的境界 ,它能为产品开发人员提供更先进的设计方法和设计手段 ,具有形象生动、 直观明了、 快速响应等设计特点 ,其开发过程很符合设计人员的设计思维 1。三维 开发平台的出现和完善 ,为增强企业的开发能力、 提高 设计效率和产品质量 ,提供了强有力的技术支持。三维开发技术的应用和推广 ,可谓是传统的机械设计的一次革命;三维立体设计逐步替代传统的二维平面是必然的趋势目前 ,市面上可供选择的软件有很多 ,主要包括高端的 Pro /Engineer, I - DEAS, UG, CATI A 和中端的 Solidworks, SolidEdge 等 3D 设计软件 2。这些软件的一个共性就是它 们都具备了尺寸参数驱动技术以及虚拟装配技术;尤其是高端的 3D 设计软件还具备了智能化、 集成化、 并行化、 模块化、 相关性等特点，这些技术一般都能满足用户设计的各项诸如设计、 计算分析、 制造、 虚拟装配、 干涉检查、 有限元分析、 运动分析等高级 CAD 的需求 4。Pro/Engineer 系统是美国参数技 术公司（PTC ）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，开发出来的第三代机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 3。Pro/Engineer 采用技术指标 化设计、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改 变模型。 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。2 设计任务机床夹具作为一种重要的加工工具，其种类和型号比较繁多，传统的开发过程繁琐、 效率低下、 绘图 量大， Pro/E 作为一款高效快捷的 CAD/CAM 软件，克服了以上的不足之处，大大提高设计人员的开发速度，本文将着重就 Pro/E 的实体建模、虚拟装配、机构仿真等功能通过对机床夹具的开发来进行深入和全面的研究。设计 的具体要求为：4（1）实现零件的参数化设计。（2）零件和部件的装配。（3）工程图样的生成。（4）运动仿真。3 设计理念使用 Pro/E 软件进行虚拟产品设计总的来说有俩种 设计方法，它们分别是由底向上的产品设计和自顶向下的产品设计。由底向上的的产品设计就是先设计好产品的各个零部件，然后再把各个零部件逐一装配成完整产品的设计方法。由底向上的设计方法是一种比较简单、低级的方法，其设计思路比较 清楚， 设计原理也容易被广大用户接受，但是其 设计理念还不够先进，设计方法不 够灵活， 还不能完全适 应现代设计的基本要求。 这种方法主要应用于一些已经比较成熟的产品的设计过程，可以获得比较高的设计效率 5。由顶向下的装配设计与由底向上的设计方法正好相反。设计时，首先从整体上勾画出产品的整体结构关系或创建装配体的二维零件布局关系图，然后再根据这些关系或布局逐一设计出产品的零件模型。在现实的虚拟产品设计中，往往都是先设计出整个产品的外在概念和功能概念后，逐步对产品进行设计上的细化直至单个零件 5。由顶向下的产品设计方法因其设计方法灵活和修改容易等优点，深受设计者喜爱。同 时这种设计方法 对设计者的要求较高， 设计 者不仅要熟练掌握 Pro/E的各种应用技巧，而且要对产 品有完整的构思。本文将分别采用此俩种方法进行机床夹具的设计。3.1 概念设计概念设计是根据夹具的功能和尺寸要求，进行产品功能创造、功能分解以及功能和子功能的结构设计；进行满足功能和结构要求的工作原理求解和进行实现功能结构的工作原理载体方案的构思和系统化设计。概念设计的过程是一个发散思维和创新设计的过程，是一个求解实现功能的，满足各种技术和经济指标的，可能存在的各种方案并最终确定综合最优方案的过程 7。3.1.1 机床夹具的分类及功能分析5机床夹具的一般可按专门化程度、使用的机床和夹紧动力源进行分类。（1）按专门化程度分类：通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三抓自定心卡盘和四抓卡 盘， 铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等都是通用夹具。这类夹具一般由专业化工厂生产，作为机床附件提供给用户，其特点是适 应性广，但生 产效率低，主要适用于但见小批量生产中。专用夹具 专用夹具是专为某一工件的某道工序而专门设计生产的夹具，其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计 制作周期较长，制造费用也较高。当产品 变更时，夹具将无法使用，只使用与产品固定且批量较大的生产中。通用可调夹具和成组夹具 其特点事夹具的部分元件可以更 换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。成组夹具适用于相似零件的成组加工，与通用可调夹具相比，加工对 象的针对性明确。组合夹具 组合夹具是指按零件的将要求，由一套事先制造好的 标准元件和部件组装而成的夹具，其特点是灵活多变、通用性强、制造周期短、元件可反复使用，特别适用于新产 品的是试制和单件小批生产。随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具，与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。（2）按适用的机床分类按所适用的机床不同，夹具可分为车床夹具、 铣床夹具、 钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮夹具和其它机床夹具等。（3）按夹紧动力源分类根据夹具所采用的夹紧动力源不同，夹具可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力 夹具、真空夹具等。（4） 机床夹具的功用稳定保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对与刀具及机床的位置精度有夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。减少辅助工时，提高劳动生产效率使用夹具装夹工件无需划线找正，可显著减少辅助工时，方便快捷；可提供工件的刚性，使用较大的切削用量；可实现多件、多工位同时装夹，可采用高效夹紧机构，提高劳动生产率。扩大机床的使用范围，实现一机多能6根据加工机床的成形运动，辅以不同类型的夹具，可扩大机床的工艺范围。综上所述，机床夹具使机械加工工艺系统的一个重要组成部分。3.1.2 机床夹具的组成定位元件（定位装置） 定位元件与工件的定位基面相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置。夹紧元件（夹紧装置）夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，使工件在加工过程中保持在夹具中的既定位置。对刀与导引元件 用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件，如对刀块。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件称为导引元件。夹具体 夹具体是用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成 为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、 对定，使 夹具相对机床具有确定的位置。其它元件及装置 有些 夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不可的，但是任何夹具都必须有定位元件和夹紧装置，他们是保证工件加工精度的关键，目的是使工件定准、夹 牢3.2 本课题研究的零件及其工艺设计图 1 本课题所研究的加工零件该产品是汽车空调零件，名称是喷气嘴，由 3A21 铝型材加工而成。该零件加工工序如下：工序一：锯床下料，保证总长尺寸为 39mm。工序二：在车床上车光一端面。工序三：在车床上车光另一端面，保证总长为 38mm,上下偏差是正负 0.1mm.工序四：在铣床上铣出台阶面，分别保证距两端面的尺寸为 16mm 和 23mm.工序五：在车床上钻出直径为 10mm 深度为 33.5mm 的平面上的孔。工序六：在车床上钻出 M8 的螺纹基准孔。要保证该孔的中心线与工序五中7孔的中心线距离为 18mm，上下偏差为正负 0.1mm.工序七：在铣床上钻出弧面上直径为 10mm 的孔，保证孔中心线与各边距离，并保证该孔与工序五中的孔相通。工序八：在车床上镗工序五中的孔，保证孔深为 12mm,所镗孔直径为15.45mm，上下偏差为正 0.12 和 0.05。工序九：在攻丝机上加工 M8 螺纹3.2.1 本课题所涉及的加工工序及夹具工序二：在车床上车光一端面工序三：在车床上车光另一端面，保证总长为 38mm,上下偏差是正负0.1mm.图 2 工序二和工序三中的夹具工序五：在车床上钻出直径为 10mm 深度为 33.5mm 的平面上的孔。图 3 工序五中的夹具工序六：在车床上钻出 M8 的螺纹基准孔。要保证该孔的中心线与工序五中孔的中心线距离为 18mm，上下偏差为正负 0.1mm.8图 4 工序六中的夹具4 夹具的实体建模4.1 在被加工零件各个工序中，本课题所涉及的相关工序中的关键尺寸图 5 被加工零件的总宽为 38mm9图 6 被加工零件中工序五和工序六所加工的两个孔的中心距为 18mm4.2 工序二和工序三的夹具设计过程利用三维软件 pro/e 设计夹具体，过程如下：.打开 pro/e 零件设计界面，点击【拉伸】命令符号依次点击【设置】、【定义】命令，选择 FRONT 面为草 绘平面，单击【草绘】命令，在草绘界面中绘出夹具体的轮廓尺寸。如下图所示：10图 7 草绘绘出此图 7，在草绘界面中单击【】确认，随即出 现下图图 8 拉伸零件在上图 8 所示的界面中选择“对称拉伸” 项， 输入拉伸值为 35mm。单击该界面中的【】确认，即完成了 夹具体的轮廓设计。在夹具体上设计夹紧元件的放置槽，采用【拉伸】命令项，选择“ 去除材料”选项，依次 单击【设置】、【定义】命令，在 “草绘”对话 框中选取夹具体的一个端面为“草绘平面 ”，单击【草绘】，在草绘界面中绘出槽的相关尺寸，如下图 9 所示：11图 9 草绘界面单击【】确认，出现下图所示的界面图 10 拉伸界面在此图所示的界面中选择“对称拉伸” 选项， 输入拉伸值为 100，原则上将夹具体上的槽打通即可。完成槽结构的夹具体如下下图 11 所示：12图 11 槽结构利用【阵列】工具将槽结构阵列，选择轴阵列，效果如下图所示：图 12 阵列槽结构利用拉伸命令在夹具体的径向方向做出螺纹孔，并将螺纹孔阵列，阵列出的螺纹孔应与槽结构相对应，其效果图如下图所示：图 13 阵列螺孔13.在夹具体上设计出定位用于安装定位元件的定位槽和用于固定定位元件的螺纹孔，其效果图如下 图所示：图 14 螺钉孔4.3 工序五中夹具体的参数化设计该工序中的夹具体轮廓设计过程与上相似，不再重复。在夹具体中设计定位装置，其设计尺寸如下图所示：图 15 草绘槽结构14此处应注意的细节是，因为设计本夹具体是为了钻出直径为 10mm 的孔，且必须保证该孔与下一道工序中所钻的孔的中心距是 18mm，所以本图中尺为 12mm 尺寸是一个关键尺寸。另外，由于钻 出的孔是上下对称，所以本夹具体中的定位槽的关键部位也要上下对称。其效果图见图 16 所示：图 16 拉伸槽结构在夹具体上设计出放置夹紧元件的槽，槽的尺寸效果图如下图 17 所示：图 17 添加压紧槽在夹具体上设计出压紧元件中的螺纹孔，效果图如下图 18 所示：15图 18 压紧螺孔4.4 工序六中的夹具体设计该工序中的夹具体轮廓设计过程与上相似，不再重复。在夹具体中设计定位装置，其设计尺寸如下图所示：图 19 草绘槽结构此处应注意的细节是，因为设计本夹具体是为了钻出直径为 6.7mm 的螺纹基孔，且必须保证该孔与上一道工序中所钻的孔的中心距是 18mm，所以本图中尺寸为 12mm 和 8mm 的尺寸是两个关键尺寸。另外，由于钻出的孔是上下对称，所以本夹具体中的定位槽的关键部位也要上下对称。其效果图如下图 20 所示16图 20 拉伸槽结构在夹具体上设计出放置夹紧元件的槽，槽的尺寸效果图如下图 21 所示：图 21 添加压紧槽在夹具体上设计出压紧元件中的螺纹孔，效果图如下图 22 所示17图 22 压紧螺纹孔4.5 夹具中的相关附件的设计过程4.5.1 压紧垫块的设计图 23 压紧垫块压紧垫块的相关尺寸没有严格的标准，它在夹紧工件的过程中起到传递力的作用，所以它只要与工件和压紧螺栓的接触表面光洁平整，在装夹工件过程中方便装拆即可。4.5.2 压紧螺栓的设计18图 24 压紧螺栓压紧螺栓与夹具体中的螺纹孔相配合，并通过压紧垫块传力起到对工件的压紧固定作用。5. 夹具的装配过程及其爆炸图在 Pro/E 中，装配是通 过定义参与装配的各个零件之 间的装配约束来实现的。简而言之零件之间的装配约束关系就是实际工作环境中零件之间的装配关系在虚拟设计环境中的反映。因此合理的定义零件之间的装配约束关系是产品虚拟装配的关键，也是产品后续开发的关键 9。Pro/E 提供了匹配、对齐、插入、坐标系、相切、线上点、曲面上的点、曲面上的边、自动 9 种约束方式。利用着 9 中约束方式可以对零件进行装配，如果想 让某些零件装配后可以模拟运动仿真，那么就要对这些零件进行连接装配，Pro/E 提供了刚性、销钉、滑动轴、 圆柱、平面、球、 焊接、轴 承、常规、6DOF 10 种连接类型。利用这些连接类型可以实现机构之间的模拟运动仿真。本例后面还要做机构仿真，所以在此用连接方式装配 8。装配体的分解状态也叫爆炸状态，就是将装配体中的各零部件沿着直线或坐标轴移动或旋转，使各个零件从装配体中分解出来。装配体的爆炸图对于表达各元件的相对位置十分有帮助，因此，常常用于表达装配体的装配过程、装配体19的构成。5.1 工序二和工序三中的夹具体的装配过程及其爆炸图打开 pro/e 软件，单击【文件】菜单项下的【新建】命令，会出现下图 25 所示的新建窗口：图 25 新建窗口在新建窗口的“ 类型” 选项 中选取【组件】，在 “子类型 ”里选取【设计】，并在该窗口中取消“ 使用缺省模板 ”，新建文件的名称默认或自己确定均可，本例使用默认名称， 单击【确定】即可。会弹出以下所示的窗口：图 26 选择装配模板在“新文件选项 ”窗口中的模板中要 选取公制模板，即窗口中被点 选的红色选项，使用公制模板所有尺寸的单位都是 mm,比较符合我们的习惯。最后单击【确20定】进入装配界面。在装配界面里，依次单击【插入】、 【元件】、【装配】命令，系统会弹出下图 27 所示的窗口：图 27 添加首个零件在“打开”窗口中的左侧列有所有的装配零件供 选取，由于是装配第一个零件，所以应该选取装配体的主体零件，单击“预览”可以显示所选对象，本例中选取预览中所呈现的夹具主体零件。最后单击【打开】命令进入下一步操作：图 28 设置缺省约束由于装配的是第一个元件，所以约束类型应选取如图所示的“ 缺省”类型，单击窗口中【】确定装配关系。再次依次单击【插入】、【元件】、 【装配】命令，装配第21二个零件，即夹具的定位元件，如下图 29 所示：图 29 装配第二个零件由于定位元件与夹具体的位置是固定装配关系，所以应选取约束条件装配，如图所示选取“ 用户定义”中的“对齐”约束，对齐参照分别选取定位元件和夹具体的中心轴线，状态显示为：部分约束， 说明定位元件在 夹具体中的位置不固定，需要继续添加约束。打开【放置 】对话框， 单击“新建约束” 在约束类型中仍然选取【对齐】约束，约束参照分别选 取两零件中的螺孔中心线，如下图 30 所示：图 30 对齐约束装配状态为：部分约束，继续添加约束。 单击【新建约束】，在 约束类型中选取【匹配】约束，分别选取两零件的一个端面作为约束参照。装配效果如下图22图 31 完成约束装配状态显示为：完全约束，说明定位元件在夹具体中的位置已经确定，不必添加约束即可。单击【 】确认。由于添加约束的步骤基本一致，故在以后的装配过程不再赘述，只说明约束类型和约束参照。装配连接螺钉，用以连接定位元件和夹具体。装配约束类型为“ 对齐” 和 “匹配”，其中对齐参照为螺钉中心轴线和螺孔中心轴线，匹配参照分别为定位元件和螺钉帽相互接触的面。装配效果如下图 32 所示：图 32 装配螺钉将装配的螺钉进行轴阵列，其效果图如下：23图 33 阵列螺钉装配被加工零件，因为零件在夹具中的位置不是固定的，可进行装拆，所以要用连接条件进行装配，以便后期的机构仿真。被加工的零件与夹具的连接条件选用“滑动杆 ”连接，装配效果如下图 34 所示：图 34 装配工件装配压紧垫块，压紧垫块在夹具体中是可装拆的，所以采用连接条件进行装配，仍采用“ 滑动杆”连接条件。装配压紧垫块并将其轴阵列。24图 35 装配垫块装配夹紧元件即夹紧螺栓，夹紧螺栓是可装拆的，采用“ 圆柱连接”，装配螺栓并将其阵列。图 36 阵列压紧螺栓由于装配过程基本一致，所以工序五和工序六的装配过程就不再赘述，这里仅给出工序五和工序六的装配效果图。左图 37 工序五的夹具25左图 38 工序六中的夹具注意：工序五和工序六钻出来的两个孔是有位置要求的，必须保证两孔的中心距为 18mm，上下偏差分别为正负 0.1mm。通 过对比这两幅图片可以帮助我们理解两孔的中心距是如何得到保证的，从而更进一步理解夹具在机加工中对于保证零件加工精的重要性。5.2 夹具的爆炸图图 39 工序二夹具爆炸图 1图 40 工序二夹具爆炸图 2以上两幅图片是工序三中零件安装在在夹具中的爆炸图26图 42 工序五夹具爆炸图 2图 41 工序五夹具爆炸图 1工序五中零件安装在在夹具中的爆炸图图 43 爆炸图 1 图 44 爆炸图 2工序六中零件安装在在夹具中的爆炸图276 工程图Pro/E 拥有强大的工程图生成能力，它允 许直接从实 体零件按指定标准生成工程图，并且能自动标注，添加各种注释等。最为重要的是，工程图与实体零件相关，在工程图中修改的尺寸都会在模型中自动更新 12。在 Pro/E 中建立工程图需要先打开需要建立工程图 的三维模型，然后通过“新建”“绘图 ”“确定” 命令新建一张空白的工程图纸，此时软件会再打开一个新的窗口。然后通过“插入”“ 绘图视图”“一般”命令打开“ 绘图视图”窗口，根据需要调整该视图的显示方式和其它信息建立第一个视图，通常情况下为第一视图。 接下来就可以利用 “投影”“ 详图”“辅助”“旋转” 等命令建立其它视图了，并可以方便的建立剖视图。在 Pro/E 的工程图环境里建立好三 视图转化可以把其转化为 AutoCAD 格式的工程图，以方便在 AutoCAD 中进行修改和尺寸。图 45 工序三中夹具体的工程图287 动态机构设计与仿真机构设计是 pro/e 的一个应用模块，其功能是对组件产品进行结构运动分析及仿真，以确保组件在进行机构运动时没有零件干涉的现象，并确认零件的运动达到预期的结果。此外，机构设计的模块并可在机构运 动时对重力、摩擦力、力矩、弹簧等有关“ 力”的元素及元件进行动力学分析。297.1 进入机构模块在【应用程序】主菜单中选取【机构】选项，进入机构仿真界面，如图 46图 46 仿真界面 机构模块的界面中，在给各个仿真元件添加伺服电机之前，为了在模拟仿真时使各个仿真元件能够精确到达指定的位置，我们可以打开“ 拖动”窗口，使用【点拖动】命令，并且打开【 快照】选项下的【约束】对话框，如下图所示：图 47 拖动窗口在上图 46 所示的界面中，“约束”对话框中提供了以下几种约束方式，我们可以根据需要选择。约束的方式依次是：对齐两个图元、匹配两个图元、定向两个曲面、运 动轴约束、主体-主体 锁定约束、启用/禁用连接等约束。利用这些约束可以使仿真元件精确30定位，从而保证机构仿真的精确性，更加接近 实际。本例中仅用到对齐两个图元和匹配两个图元约束，各仿真元件定位效果如上图所示。7.2 给各个仿真元件添加伺服电机单击【插入】菜单项下的【伺服电动机】选项系统会弹出“伺服电动机定义” 对话框：图 48 定义伺服电机 图 49 几何参照选取“几何”项可以定义要添加伺服 电机的仿真元件和元件运 动的参照，是对应的仿真元件沿着某个方向移动。添加被加工零件的伺服电机，选取“几何”项，依次选取被加工零件和运动参照，如下图所示：图 50 定义伺服电机31如图中所示，紫色箭头表示仿真元件的运动方向，通过单击“ 反向”按钮可以调整元件运动方向。之后单击 【轮廓】按钮，定 义伺服 电动机的相关参数，如下 图所示：图 51 定义电机速度在“轮廓”项下的“规范”选项下可以选择伺服电 机带动元件涌动的位置、速度、和加速度。本例中选择速度选项，在 “模” 中选择“常数 ”常数值为 20mm/s。单击确定，被加工零件的伺服电机添加完毕。紧接着添加压紧元件的伺服电机，由于其步骤与添加被加工零件的伺服电机的步骤一致，在此不再赘述。添加压紧螺钉的旋转伺服电机，单击【插入】菜单下的【伺服电机】命令，系统会弹出如下菜单：32图 52 添加伺服电机弹出该窗口的同时系统会提示“选取一个运动轴” 在此 选取压紧螺钉的旋转轴放置伺服电机，该旋转轴 是在装配时利用连接条件生成的，该轴可以确定螺栓的旋转运动及旋转方向。图 53 定义伺服电机在“轮廓”选项下定义电机的旋 转速度为每秒 180 度。单击确定即可。利用上述添加伺服电机的方法，我们依次添加 8 台伺服电机，这 8 台伺服电33机可以完成工件的装夹和加工过程。添加步骤内容较多，加之添加步骤又是大同小异，故不再逐个描述7.3 定义分析在机构界面中，单击【分析】菜单下的【机构分析】命令，系统会弹出“ 分析定义”窗口，如图所示：图 54 设定时间 图 55 分配时间在“分析定义 ”的“优先选项”中指示开始时间 0 和终 止时间 60，“类型”选项中点选“位置”，其它默认即可。在右侧图中的“电动机 ”选项依次设置各个电动机的运行时间区域，如该图所示的 时间设置。 单击【运行 】按钮，即可开始运 动仿真。7.4 运行结果回放及捕获在机构窗口中单击【分析】菜单中的【回放】命令，系统会弹出如下所示的菜单：34图 56 回放窗口在“回放”窗口中单击【播放当前 结果集】按钮，系统会自动弹出“动画” 窗口，如下图 56 所示：图 57 动画窗口在“动画”窗口中可以对仿真运 动进行回放，可以通过调节相关按钮进顺序播放或者倒放，以及调节播放速度的快慢等。7.5 对动画进行录像剪辑在“动画”窗口中单击【捕获 】按钮，系 统会弹出如下窗口：图 58 捕获窗口在“捕获”窗口中可以设置相关参数，单击【浏览】可以更改录像名称集保存地址。单击 “确定“ 即可开始录像。8 结束语本文在夹具的实体建模过程中实现了完全的参数化设计，这为夹具的尺寸的修改和后续开发带来了极大的便利。Pro/E 是基于 单一数据库的大型设计软件，参数与参数之间的关系构成了 Pro/E 设计的灵魂，对 Pro/E 的高级设计起着重要的作用 15。需要注意的是：程序中的参数一般要赋予合适的初值，如不赋初值，将35会引起在给模型添加参数时不能成功，因此我们要养好良好的设计习惯。致谢本次毕业设计得到了我的指导老师胡志刚老师的热心指导和帮助，胡老师具有丰富的实践经验和较高的理论水平，在整个设计过程中胡老师在设计思路和设计方法上给予我以充分的指导，在此表示衷心的感谢！同时对于大学五年来关心过、指导过、给予我以帮助的老师一并表示感 谢。非常感 谢学院领导和老师给我提供了这次良好的深入学习的机会和宽松的环境条件。通过这次毕业设计，不但使我能够将大学期 间所学的专业知识再次回顾学习，而且也使我学到了专业领域中一些前沿的知识。非常感谢在本次设计中曾给予我耐心指导和亲切关怀的老师及帮助过我的同学，正是由于他们的帮助和鼓励才使我能够在毕业设计过程中克服种种困难，最 终顺利完成论文，他 们 的学识和为人也深深地影响着我。在此，我再次向曾直接给予我多次指导的导师 表示最忠诚的敬意！参考文献1 朱金波.Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 工业产品设计完全掌握M.北京：兵器工业出版社.2007.32 李翔鹏.Pro/ ENGINEER Wildfire 3.0 高级实例M.北京：中国 铁道出版社.2006.123 Pro/ENGINEER Wildfire 2.0 产品设计实例详解M.北京：中国 铁道出版社.2006.34 林清安. Pro/ENGINEER 野火 3.0 中文版动态机构设计与仿真M.北京:电子工业出版社.2007.35 陈英. 轻松跟我学 Pro/E Wild fire 2.0 中文版M.北京:电子工业出版社.2006.66 林清安.Pro/ Engineer Wildfire 零件设计M.北京: 中国铁道出版社，2005.77 简琦昭,柳迎春.Pro/ E 工业造型设计M.北京: 清华大学出版社，2005.48 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，2006.99 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，2006.910 蒋金云.模具 CAD/CAM 技术的应用现状及发展趋势J.科技资讯，2006.111 林 华.工业设计造型基础M.北京: 清华大学出版社，2005.12 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，200413 朱新云，顾寄南.基于 Pro/E 三维模型的参数化设计技术J.中国制造业信息化，2006.314 林黎明.CAD 技术在机械设计中的应用J.电脑知识与技术， 2006.415 曾振祥.工业工程三维造型设计M.北京:化学工业出版社，200516 郑伯学，吴俊海.现代制造环境下的 CAD 技术J.煤矿机械，2006.936英文文献：机械设计理论机械设计是一门通过设计新产品或者改进老产品来满足人类需求的应用技术科学。它涉及工程技术的各个领域，主要研究 产品的尺寸、形状和详细结构的基本构思，还要研究产品在制造、销售和使用等方面的 问题。进行各种机械设计工作的人员通常被称为设计人员或者机械设计工程师。机械设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创造性，还必须在机械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造工艺学等方面具有深厚的基础知识。 如前所诉，机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、 发现和科技知识本身并不一定能给人类带来好处，只有当它们被应用在产品上才能产生效益。因而，应该认识到在一个特定的产品进行设计 之前，必 须先确定人们是否需要这种产品。应当把机械设计看成是机械设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统分析和制定产品的制造工艺学的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据和公式更为重要。仅仅 使用数据和公式是不足以在一个好的设计中做出所需的全部决定的。另一方面，应该认真精确的进行所有运算。例如，即使将一个小数点的位置放错，也会使正确的设计变成错误的。一个好的设计人员应该勇于提出新的想法，而且愿意承担一定的风险，当新的方法不适用时，就使用原来的方法。因此，设计人员必须要有耐心，因为 所花费的时间和努力并不能保证带来成功。一个全新的设计，要求屏弃许多陈旧的，为人们所熟知的方法。由于 许多人墨守成规， 这样做并不是一件容易的事。一位机械设计师应该不断地探索改进现有的产品的方法，在此过程中应该认真选择原有的、经过验证的设计原理，将其与未经过验证的新 观念结合起来。新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生，只有当这些缺陷和问题被解决之后，才能体现出新 产品的优越性。因此，一个性能 优越的产品诞生的同时，也伴随着较高的风险。应该强调的是，如果 设计 本身不要求采用全新的方法，就没有必要仅仅为了变革的目的而采用新方法。在设计的初始阶段，应该允许设计人员充分发挥创造性，不受各种约束。即使产生了许多不切实际的想法，也会在设计的早期，即绘制图纸之前被改正掉。只有这样，才不致于堵塞创 新的思路。通常，要提出几套 设计方案，然后加以比较。很有可能在最后选定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。设计人员的基本职37责是努力使机器来适应人们。这并不是一项容易的工作，因为实际上并不存在着一个对所有人来说都是最优的操作范围和操作过程。另一个重要问题，设计工程师必须能够同其他有关人员进行交流和磋商。在开始阶段， 设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和磋商，并得到批准。这一般是通过口头讨论，草 图和文字材料进行的。 为 了进行有效的交流 ，需要解决下列问题：（1） 所设计的这个产品是否真正为人们所需要？（2） 此产品与其他公司的现有同类产品相比有无竞争能力？（3） 生产这种产品是否经济？（4） 产品的维修是否方便？（5） 产品有无销路？是否可以盈利？ 只有时间能对上述问题给出正确答案。但是， 产品的 设计、制造和销售只能在对上述问题的初步肯定答案的基础上进行。设计工程师还应该通过零件图和装配图，与制造部门一起对 最终设计方案进行磋商。通常 ，在制造过程中会出现某个问题。可能会要求对某个零件尺寸或公差作一些更改，使零件的生产变 得容易。但是，工程上的更改必 须要经过设计人员批准，以保证不会损伤产品的功能。有时，在产品的装配 时或者装箱外运前的试验中才发现设计中的某种缺陷。这些事例恰好说明了设计是一个动态过程。总是存在着更好的方法来完成设计工作，设计人员应该不断努力，寻找这些更好的方法。近些年来，工程材料的选择已经显得重要。此外，选择过 程应该是一个对材料的连续不断的重新评价过程。新材料不断出现，而一些原有的材料的能够获得的数量可能会减少。环境污 染、材料的回收利用、工人的健康及安全等方面 经常会对材料选择附加新的限制条件。为了减轻重量或者节约能源，可能会要求使用不同的材料。来自国内和国际竞争、 对产品维修保养方便性要求的提高和顾客的反馈等方面的压力，都会促使人们对材料进行重新评价。由于材料选用不当造成的产品责任诉讼，已经产生了深刻的影响。此外，材料与材料加工之间的相互依赖关系已经被人们认识得更清楚。因此，为了能在合理的成本和确保质量的前提下获得满意的结果，设计工程 师的制造工程师都必须认真仔细地选择、确定和使用材料。制造任何产品的第一步工作都是设计。设计通常可以分为几个明确的阶段：（a）初步设计 ；（b）功能设计 ；（c）生产设计。在初步设计阶段，设计者着重考虑产品应该具有的功能。通常要 设想和考虑几个方案，然后决定这种思想是否可行；如果可行，则应该对其中一个或几个方案作进一步的改进。在此阶段，关于材料38选择唯一要考虑的问题是：是否有性能符合要求的材料可供选择；如果没有的话，是否有较大的把握在成本和时间都允许的限度内研制出一种新材料。在功能设计和工程设计阶段，要做出一个切实可行的设计。在这个阶段要绘制出相当完整的图纸，选择 并确定各种零件的材料。通常要制造出样机或者实物模型，并对其进行试验，评价产品的功能、可靠性、外观和维修保养性等。虽然这种试验可能会表明，在产品 进入到生产阶段之前， 应该 更换某些材料，但是， 绝对不能将这一点作为不认真选择材料的借口。应该结合产品的功能，认真仔细地考虑产品的外观、成本和可靠性。一个很有成就的公司在制造所有的样机时，所选用的材料应该和其生产中使用的材料相同，并尽可能使用同样的制造技术。这样对公司是很有好处的。功能完备的样机如果不能根据预期的销售量经济地制造出来，或者是样机与正式生 产的装置在质量和可靠性方面有很大不同，则这种样机就没有多大的价值。设计 工程师最好能在这一阶段完全完成材料的分析、选择和确定工作，而不是将其留到生产设计阶段去做。因为，在生 产设计阶段材料的更换是由其他人进行的， 这些人对产品的所有功能的了解不如设计工程师。在生产设计阶段中，与材料有关的主要问题是应该把材料完全确定下来，使它们与现有的设备相适应，能 够利用现有设备经济地进行加工，而且材料的数量能够比较容易保证供应。在制造过程中，不可避免地会出现对使用中的材料做一些更改的情况。经验表明，可采用某些便宜材料作为替代品。然而，在大多数情况下，在进行生产以后改换材料要比在开始生产前改换材料所花费的代价要高。在设计阶段做好材料选择工作，可以避免多数 这样的情况。在生 产制造开始后出现了可供使用的新材料是更换材料的最常见的原因。当然，这些新材料可能降低成本、改 进产品的性能。但是，必须对新材料进行认真的评价，以确保其所有性能都满足要求。应当记住，新材料的性能和可靠性很少像现有材料那样为人们所了解。大部分的产品失效和产品责任事故案件是由于在选用新材料作为替代材料之前，没有真正了解它们的长期使用性能而引起的。产品的责任诉讼迫使设计人员和公司在选择材料时，采用最好的程序。在材料过程中，五个最常见的问题为：（a）不了解或者不会使用关于材料 应用方面的最新最好的信息资料；(b)未能 预见和考虑擦黑年品可能的合理用途（如有可能，设计人员还应进一步预测和考虑由于产品使用方法不当造成的后果。在近年来的许多产品责任诉讼案件中，由于错误地使用产品而受到伤害的原告控告生产厂家，并且赢得判决）；(c)所使用的材料的数据不全或是有