车床夹具的虚拟设计与装配

车床夹具的虚拟设计与装配摘要：本设计是车床夹具的虚拟设计与装配，以轴承座零件加工中的车外圆和端面为例设计一套弯板式车床夹具，以连杆加工中的车小头孔外圆和端面为例设计一套花盘式车床夹具。在车床夹具的设计过程中，对车床夹具的整体结构、定位原理、以及各功能部件构成和各零部件的几何形状进行了详细的分析。然后又在proe中对设计好的车床夹具的所以零部件进行了实体建模，建模之后又在proe中进行装配，并在装配的过程中检查零件之间是否存在空间的干涉，若有可以及时的对零件的几何形状进行修改与完善。最后以最逼真，最直观的动画形式演示夹具的装配过程。关键词：车床夹具，实体建模，装配。IVirtualdesignandassemblyoflathefixtureAbstract：Thisdesignisthevirtualdesignandassemblyofthelathefixture,taketruningandendfaceintheprocessingofbearingseatpartsasanexampletodesignasetofcurvedplatelathefixture,takeconnectingrodprocessingmachiningheadandendsurfaceasanexampledesignaflowerdisclathefixture.Inthedesignofthelathefixture,theoverallstructure,positioningprinciple,andthegeometryofthestructureandthefunctionalcomponentsofthevariouscomponentswereanalyzedindetail.Thenthesolidmodelingofallpartsofthefixtureofthelathebuiltinproe,afterthemodeling,assemblyinproeandcheckitiftherewasinterferencebetweentheparts,soyoucanmodifyandimprovethegeometryoftheparttimely.Finally,themostvividandmostintuitiveanimationformtodemonstratetheassemblyprocessofthefixture.Keywords:Lathefixture,Solidmodeling,Assembly.II目录1绪论.11.1选题的背景及其意义.11.2国内外的研究情况.21.2.1国外研究发展现状.21.2.2国内研究发展现状.31.3本课题所研究的内容.32虚拟设计与装配.52.1虚拟设计与装配的定义.52.1.1虚拟设计定义.52.1.2虚拟装配定义.52.2虚拟设计与装配的特点.52.2.1虚拟设计特点.52.2.2虚拟装配特点.63车床夹具的虚拟设计流程.83.1车床夹具的分类及其特点.83.2弯板式车床夹具的虚拟设计流程.83.2.1选择零件.83.2.2绘制零件体的二维图.93.2.3绘制零件体的三维造型图.93.2.4轴承座加工工序安排.103.2.5车22外圆和两端面的夹具设计.103.3花盘式车床夹具的虚拟设计流程.143.3.1选择零件.143.3.2绘制零件体的二维图.143.3.3绘制零件体的三维造型图.143.3.4连杆加工工序安排.153.3.5车小头孔25的外圆及端面的夹具设计.154车床夹具的虚拟装配与动画.224.1虚拟装配.22III4.1.1弯板式车床夹具的虚拟装配.224.1.2花盘式车床夹具的虚拟装配.244.2夹具虚拟装配动画制作.255结论和展望.26参考文献.27致谢.28附录.2901绪论1.1选题的背景及其意义随着现代科学技术、多媒体网络技术以及计算机电子技术的飞速发展与应用，这些先进的发展使得现在的制造业以及教育事业等多方面事业的环境都发生了翻天覆地的巨大变化，而就在此时，无论是产品的设计还是其他技术的应用等的课题的研究都成为了众多研究所以及研究机构的热点研究方向。与此同时，新出现的一门科学技术“虚拟现实技术”是一种高新的科学技术，如今它已经发展成一门包括图像处理技术、计算机仿真技术、精密传感机构、人工智能网络并行处理等领域的综合性学科。就目前的情况，虚拟现实技术已经涉及到多个方面的领域，比如工业仿真、航空航天、医学培训、房地产的设计、以及教育培训机构等方面。虚拟现实技术是计算机的应用，它是利用计算机的算术技术生成一个三维的虚拟环境，在这个三维的虚拟环境中，它能为设计者提供近乎真实的感觉（包括视觉、触觉、听觉、味觉、鳴觉）体验。令设计者犹如身临其境般的在虚拟环境中感觉事物，事物的特征、事物的行为等。虚拟现实技术的发展，从本质上真实的改变了人们的生活方式和工作方式，使人们可以真正的劳逸结合，愉快地工作。达到人们在享受环境中工作，在工作过程中得到享受。于此同时。在机械行业中，虚拟现实的技术应用真正的为设计者起了大作用，提高了设计者的工作效率，为设计者已经生产商节约了大量的工业原料和人力资源。传统的机械设计工作时，首先想出机械产品的设计过程，设计出产品的各个零部件，然后根据设计要求以及加工工序逐个的加工出全部的真实零件的实体零件来，最后老老实实的根据装配工艺要求，把零部件装配起来，形成一个完整完美的装配体。在传统的设计者设计的过程中，在完成装配的时候中，很多时候会可能会出现各零部件之间的相互干涉的问题，很多地方与设计者的目标不符合等情况。把虚拟现实技术应用到机械社设计行业中来，让设计者在未制造之前就在虚拟环境中看到了自己的产品，与真实的产品一模一样。虚拟装配技术是虚拟现实技术在机械行业中最典型的应用，它包括两部分，虚拟设计和虚拟装配。在机械中，首先需要设计者使用三维的建模软件proe、3Dmax、solidwooks等软件，建立零部件的虚拟实体模型，然后在虚拟的环境中进行所以零部件的装配。设计者犹如在真实的实验研究室或工1厂里装配实体零部件一般，还可以对装配过程进行实时的操控，还可以观察在装配过程中是否发生干涉情况，及时发现在零件模型形状、装配工序过程中的不当等问题，同时就可以进行修改，这样一来可以简化设计流程，缩短设计时间，提高了产品的设计和生产效率，也提高了生产企业的经济效益。1.2国内外的研究情况虚拟现实技术（VirtualReality，简称VR技术），是在上个世纪末才出现的一门高端的科学信息技术，它是一门综合性很高的科学技术，它包括了计算机的图形学技术、数字图像处理技术、人工智能技术、多媒体技术、传感器、网络以及并行处理技术等多个信息技术综合起来的一门独特的先进的科学技术，它是人们创建和体验虚拟世界的前提条件，它的出现大大的丰富了人们的工作环境，并且也在很大程度上提升了计算机的应用，使得计算机的应用更加广泛。目前，全世界的所以发达国家和处于发展中的国家都在研究虚拟现实系统，但是发达国家处于该技术的前沿领域，而那些发展中的国家和那些欠发达的国家还是处于落后水平或者是处于刚刚起步阶段。由于虚拟现实技术的发展速度也是及其的迅速，可以说是飞速发展。但是实际上，基于虚拟现实系统的开发与研究主主要是包括两大类型：一时虚拟现实系统自身这一种，另外就它的应用。在国外，有好多国家在虚拟现实系统研究方面做得是非常好的比如发达的美国、日本、德国、韩国、英国等国力强大的国家。在我国，虚拟现实系统研究比较先进的也是那些比较知名的大学比如北京航空航天大学、浙江大学、中科院、国防科技大学等知名大学，这些大学在这方面的研究都是起步比较早，相对的研究成果也是比较多的，他们的研究成果也代表了中国在该方面的研究成果。1.2.1国外研究发展现状国外的研究中，最具有代表性的就是最发达的国家美国，美国是虚拟现实技术的起源，不同的国家，研究重点和方向也是有点区别的，美国研究的重点是感知、用户界面、后台软件和硬件等方面。比较出名的是美国的宇航局(NASA)的Ames实验室开发的HMD，此系统是将VPL的数据手套工程化。使其成为可用性较高的产2品。NASA的Ames正在实施“虚拟行星探索(VPE)”实验计划。德国工业工程研究所虚拟现实实验室较早地研究基于虚拟现实的装配规划系统。加拿大大学在虚拟装配中引入仿生智能，使用仿生神经网络进行装配序列规划，最终生成机器人指令，并进行评价和优化。Kuehne和Oliver建立了一个简单的虚拟装配系统，可以通过导入CAD模型装配层次结构来产生装配顺序，但它没有碰撞干涉检测和触觉反馈。英国的高级机器人研究有限公司(ARRL)关于远程实现的研究内容主要包括VR技术重构问题。日本主要研究建立VR知识库，在虚拟现实游戏方面的研究也发展迅速。京都的先进电子通信研究(ATR)所正在幵发一套系统，它能用图像处理来识别手势和面部表情，并把它们作为系统输入；富士通实验室有限公司正在研究虚拟生物与VR环境的相互作用，他们还在研究虚拟现实中的手势识别，已经幵发了一套神经网络姿势识别系统。本奈良尖端技术研究生院的教授千原国宏设计了一种嗅觉模拟器，只要把虚拟场景中的物体拉到鼻尖上一闻，装置就会在鼻尖处放出对应物体的味道，使虚拟现实技术在嗅觉领域有了新的突破。1.2.2国内研究发展现状由于我国是发展中国家，在虚拟现实技术研究刚刚起步的阶段，我国的国情关系，那会我国还没有进行研究的机构，所以我国的虚拟现实的研究和应用起步是很晚的，而且由于虚拟现实技术的研究和应用所需的硬件和经济实力成本都是非常高的，所以国内的很大研究机构也都是在进行理论的探索，而没有付诸于实践。但目前国家已经对该项高端而又先进技术有了高度重视，在经济和政策上给研究机构很大的扶持。在最近几年来，国内很多研究机构和高校科研人员已开始对虚拟现实技术展开了广泛并深入的研究，也取得了一定的成果并得到了初步应用。例如北京航空航天大学是比较最早的进行VR研究，它在研究的过程中指出了目前我国在虚拟装配技术领域存在的几个问题，主要是很多部件之间的层次关系分的不是很清楚很明了，零件的装配路径太单一，不能从多个方向同时进行，或者是单个方面一直进行，装配过程比较混乱，在涉及检测和检验的时候，长发生那些动态和静态的干涉情况，在装配之前没有很准确的数据表明等。最近几年，Virtools作为强大的虚拟现实幵发平台，在国内的用发展势头较好，在产品设计、市场营销、CRM应用、多媒体设计及3D游戏幵发等方面得到了广泛3的应用。纵观多年来的发展历程，VR技术的未来发展仍将遵循“低成本、高性能”的原则，在软件、硬件的发展基础上，向动态环境建模、新型交互设备的研制、实时三维图像生成和显示、智能化语虚拟现实建模以及大型网络分布式虚拟现实应用这几个主要方向发展。1.3本课题所研究的内容本课题在车床夹具及虚拟设计现实的基本理论基础上,并且结合三维建模技术,主要对车床夹具的虚拟设计与装配行研究,主要研究内容如下:(1)以两套车床夹具的虚拟设计为实例分析搜集车床夹具和夹具设计相关的资料，选择两个比较简单又有代表性的零件轴承座和连杆，编制其简单的加工工序，然后设计其中在车床上车削加工某道工序的夹具，设计一套弯板式车床夹具和一套花盘式车床夹具。(2)应用三维实体建模技术利用proe的三维建模，建立两套车床夹具体三维实体模型，在虚拟环境中进行两套车夹具体各零件的实体建模，完成各个零件的三维实体建模，给人以实体的感觉。（3）完成装配过程零件的装配是在proe的组件模块中进行的，将零件通过一定的约束关系和相互配合关系的操作，完成车床夹具的装配过程，并制作装配过程动画。42虚拟设计与装配2.1虚拟设计与装配的定义2.1.1虚拟设计定义虚拟设计技术是由多学科先进知识形成的综合系统技术，其本质是以计算机支持的仿真技术为前提，在产品设计阶段，实时地并行地模拟出产品开发全过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性、产品的可维护性和可拆卸性等，从而提高产品设计的一次成功率。它也有利于更有效更经济灵活地组织制造生产，使工厂和车间的设计与布局更合理更有效，以达到产品的开发周期及成本的最小化、产品设计质量最优化、生产效率的最高化。2.1.2虚拟装配的定义虚拟装配是机械产品虚拟设计和虚拟制造过程中非常重要的一个环节，它是在机械产品的零件模型建立完成之后，通过对机械产品的结构和功能的分析，划分出产品部件、组件、零件的层级模型，并根据产品技术要求等条件，考虑到各零件具体几何形状，进行装配工艺规程规划和装配顺序设计，然后在虚拟环境中进行零件的装配，在装配过程中通过静态和动态干涉检验及时发现零件模型形状和装配工艺的不足之处再加以适当修改，直至形成完善的产品装配。2.2虚拟设计与装配的特点2.2.1虚拟设计特点虚拟设计的意思是设计者在一个不存在的环境中进行设计，也就是所谓的虚拟环境，此环境的优点是设计者可以采用多种不同的交互手段在所谓的虚拟环境中进行参数化的模型建立与修改。就“设计”这两个字的意思和意义而言，以前传统的设计，都是设计者们针对物理原型(或概念模型)展开的设计，然而虚拟设计是所以参与设计的工作人员都是围5绕虚拟原型展开的，只要设计者的那些虚拟原理能够达到设计所要求的设计方案与目的，则根据虚拟设计所生产出来的真实产品一定能达到设计要求。就“虚拟”这两个字的意思和意义而言，传统的设计人员都是在图纸上用手工绘制图纸，在图纸上用线条、线框描绘出概念设计，然而在虚拟设计中是所有参与设计的工作人员在虚拟环境中随时进行交互、实时、可视化地对虚拟原理进行修改，反复的进行改进，还有一个好处是随时修改，修改后立刻就可以看到结果，一个完整的虚拟设计系统，就应该包括三个部分，也可以说是三个功能，首先必须要有一个3D用户界面，其次还应该有个选择参数的机构、最后还需要有一个数据传送机制。（1）3D界面是指可以在此界面中看到三维的图形还可以随意旋转等，而不是用2D鼠标或者键盘等工具作为交互手段，而是用更为方便好用的手势、声音、3D虚拟菜单以及球标和触摸屏幕等多种奇特的方式方法进行交互。（2）选择参数化的设计是设计者可以应用各种交互方式选择出或者激活某个模型，在虚拟的环境中把所需要的模型导入，直接进行数据修改，改成需要的大小，在数据修改完成后，在虚拟的环境中就会和实体一样的模型就出现在你眼前。让你实体感受，提前看产品的样子和外观。（3）数据传送机制模型就是一个可以相互传送数据的模型，数据传送机制模型修改后就可以把所生成的数据直接传送到和需要的虚拟环境协同工作的其他软件比如CADCAM等软件系统中。但是有的时候也需要把数据从CADCAM等软件中返回传输到虚拟环境中来，在这种虚拟设计系统环境中必须包含一个独立而且完整的CADCAM系统，为虚拟设计中的虚拟环境提供建模造型的功能。有的时候，在虚拟环境中所修改完成的模型还需要在返回到CADCAM的系统中进行准确精确地处理和图形输出。因此，把这种双向数据传送机制加载在虚拟设系统中是需要的，也是必要的。2.2.2虚拟装配特点虚拟装配是在传统的机械制造业中先进科学技术的重要应用与实践，它和传统的机械装配过程相比有很多好处，而传统的机械装配不仅浪费工业原料、而且还需要大量的人工劳动、传统的机械装配需要先生产出零件体零件来需要的周期相当的长，产品的生产效率也很低。虚拟装配有很多有点，如下所列：6直观性强在虚拟环境中建立的零件虚拟实体模型可以全方位的观察装配，可以与现实装配一样的观察装配过程，比如装配过程中是否有静态干涉和动态干涉、在观察零部件的几何形状是否合理、是否需要修改、装配的工艺安排是否合理，不合理的地方可以随时的调整，在虚拟环境中观察装配过程很方便，而且还可以方便的检查零件装配的可靠性，结构方面是否需要调整等。生产效率高应用虚拟装配设计生产技术，大大的缩短了传统的装配过程中大部分零部件的生产时间，从而提高了在生产完成后，后期零部件的修改与装配工艺等的工作效率。使的大大的缩短了产品的设计生产周期，这样下来就可以大大的降低生产成本，达到更高的利益，使的生产效率也是很高的。经济效益高传统的机械装配是需要很长的时间的，而虚拟装配就剩去了机样的制造加工环节，同时也不需要使用原材料，更重要的是省去了大量的人力劳动成本，省下大量的经济成本。有的时候有些零件长的奇形怪状，形状特别复杂，如果要先制造个样机，就会需要很大的成本包括（人工成本、原材料成本和加工所需的机床成本等），若使用虚拟装配，就省去了这些所以的成本，大大的提高了企业的经济效益。73车床夹具的虚拟设计流程车床夹具就是车床上所使用的一种辅助装备，它是用来准确地确定工件与刀具的相对位置，即将工件定位与夹紧，用来完成加工所需要的相对运动。因此车床夹具是用以使工件定位和夹紧的车床附加装置。3.1车床夹具的分类及其特点1.车床夹具的类型与典型结构根据工件的定位基准和夹具本身的结构特点，车床夹具可分为以下四类；1)以工件外圆表面定位的车床夹具，如各类夹盘和夹头。2)以工件内圆表面定位的车床夹具，如各类心轴。3)以工件顶尖孔定位的车床夹具，如顶尖、拔盘等。4)用于加工非回转体的车床夹具，如各类弯板式、花盘式车床夹具。当工件定位表面为单一圆柱表面或与待加工表面相垂直的平面时，可采用各种通用车床夹具如自定心卡盘、单东卡盘、顶尖或花盘等。当工件定位面较为复杂或有其他特殊要求时，应设计专用车床夹具。2车床夹具设计要点（1）车床夹具总体结构车床夹具大多安装在机床主轴上，并与主轴一起作回转运动。为保证夹具工作稳定，夹具结构应该尽量紧凑，重心应该尽量靠近主轴端，且夹具（连同工件）轴向尺寸不宜过大，一般应小于其径向尺寸。对于弯板式车床夹具和偏重的车床夹具，应很好地进行平衡。通常可采用加平衡块（配重）的方法进行平衡。为保证安全，夹具上所有元件或机构不应超出夹具体的外廓，必要时可加防护罩。此外，要求车床夹具的夹紧机构更能提供足够的夹紧力，且有可靠的自锁性，以保证工件在切削过程中不会松动。（2）夹具与机床的联接车床夹具与机床主轴的联接方式取决于主轴轴端的结构及具体的体积和精度要求。常见的联接方式有夹具体以长锥柄安装在主轴孔内、夹具体以端面和圆孔在主轴上定位以及一种过定位（以端面和短锥面定位）。83.2弯板式车床夹具的虚拟设计流程3.2.1选择零件弯板式车床夹具主要是用来加工非回转体的零件在车床上的加工的一种辅助装置，固需要选择一种有外圆加工并且是非回转体的零件。因此选择一个比较有代表性又比较简单的零件（轴承座）。3.2.2绘制零件体的二维图在计算机上利用AutoCAD画出轴承座零件的三视图，此软件可以精确地保证三视图之间的长对正、宽相等、高平齐关系。图3.1轴承座零件的CAD图3.2.3绘制零件体的三维造型图在计算机上应用Pro/ENGINEEP（proe）软件画出轴承座零件的三维造型图，给人以真实效果，感觉就像是实体零件出现在眼前。让我们更真实更具体的观察零件，弥补因根据二维图想象三维造型带来的不足与缺陷。9图3.2轴承座零件的三维造型图3.2.4轴承座加工工序安排：工序1铸造工序2粗铣轴承座底面工序3铣出轴承座底面的宽槽工序4钻2X6的孔工序5钻14的孔工序6粗铰14的孔达到要求尺寸工序7精铣轴承座下底面工序8粗车22的外圆和两端面工序9精车22的外圆和两端面工序10检验工序11入库3.2.5车22外圆和两端面的夹具设计（1）问题的提出夹具的种类繁多，有通用夹具、组合夹具和专用夹具等等，本夹具是用来粗车10和精车22的外圆和两端面的。由于此零件是非回转体零件，加工精度要求也比较高，为了尽量减少误差。选择下底面作为主要基准，在刀具的选择上则选择硬质合金90度的车刀进行车削加工。（2）定位方式和定位基准的选择此道工序是在车床上加工22外圆和两端面的，因此需要按完全定位来设计夹具，则需要限制6个自由度，并且尽量遵守基准重合原则，以此来减少误差，从而达到要求的加工精度。所以选择工件以底面和两孔定位，用两个压板来夹紧，来实现定位加工。（3）夹紧力的计算在夹紧力的计算时，通常是将夹具和工件看成是一个刚性系统，首先必须遵循夹紧力的选择原则。本工序是车削加工过程中切削力为圆周切削分力，因此在计算夹紧力的时候可以不计算径向切削分力和轴向切削分力，为保证夹紧的可靠性，应将理论夹紧力乘上安全系数作为工件加工时所需要的夹紧力。及F需=KFW式中F需为实际所需夹紧力（N）；FW为理论夹紧力（N）；K为安全系数。螺旋可以视为绕在圆柱体上的斜楔，因此可以用斜楔夹紧力的计算公式直接导出螺旋夹紧力的计算公式(31)210tantan2rdLFXj式中FJ为沿螺旋轴向作用的夹紧力（N）;Fx为作用在扳手上的力（N）；L为作用力的力臂（mm）；d0为螺纹中经（mm）；为螺纹升角（o）；1为螺纹副的当量摩擦角（0）；2为螺杆（或螺母）端部与工件（或压板）之间的当量摩擦角（0）；r1为螺杆（或螺母）端部与工件（或压板）之间的当量摩擦半径（mm）。11查手册及应用的螺栓标准的K=2，FX=100，L=15，d0=5,=27.30,1=300。查附录以及计算的2=300，r1=3计算的F需=533N由于是由夹紧压板夹紧，在用六角螺栓夹紧。（4）定位误差分析此车床夹具定位是用已经加工好的面和符合要求的孔来定位的，故定位误差在要求的误差范围内，此设计符合要求，这套夹具设计合理。（5）夹具体的组成零件夹具体夹具体一般是在夹具设计中最大最复杂的基础元件，在夹具体上，既要安放组成该夹具所需要的各种组成元件，机构，装置，并且还需要考虑便于装卸工件和在车床上的安装固定。图3.3夹具体的三维截图弯板弯板一般主要用于零部件的检测和机械加工中的装夹。有时候用于检验工件的90角，有时候也用于维修设备时，检验零部件相关表面的相互垂直度，还常用于钳工划线。此设计，弯板是用于机械加12工中零件的装夹的，用来支撑定位面的。图3.4弯板的三维截图测量圆柱测量圆柱是用来测量所加工零件的辅助元件，利用测量圆柱可以方便准确的测量和保证端面之间的轴向尺寸。图3.5测量圆柱的三维截图压板压板是用来压住零件体的，用夹紧机构来把压板固定夹紧，从而实现零件体在车床夹具上的安装，此压板上还有两个圆柱体是用来定位使用的。图3.6压板的三维截图平衡块平衡块是在车床夹具体上安装的的配重部件，平衡块的作用在于使夹具体在高速旋转下保持动平衡，从而加工出精度较高的零件来。图3.7平衡块的三维截图螺栓13螺栓的作用有链接和紧固的作用，在此车床夹具的设计中，用到两种螺栓，这里种螺栓起到两个作用，链接和紧固的作用。图3.8螺栓和螺母的三维截图3.3花盘式车床夹具的虚拟设计流程3.3.1选择零件花盘式车床夹具也是主要用来加工非回转体的零件在车床上的加工的一种辅助装置，固需要选择一种有外圆加工并且是非回转体的零件。因此选择一个比较有代表性又比较简单的零件（连杆零件）。3.3.2绘制零件体的二维图在计算机上利用AutoCAD画出连杆零件的三视图，此软件可以精确地保证三视图之间的长对正、宽相等、高平齐关系。14图3.9连杆零件的CAD图3.3.3绘制零件体的三维造型图在计算机上应用Pro/ENGINEEP（proe）软件画出连杆零件的三维造型图，给人以真实效果，感觉就像是实体零件出现在眼前。让我们更真实更具体的观察零件，弥补因根据二维图想象三维造型带来的不足与缺陷。图3.10连杆零件的三维造型图3.3.4连杆加工工序安排：15工序1铸造工序2粗铣两端面工序3铣连杆体两端面工序4钻15的小头孔工序5粗铰15小大头孔工序6扩36的大头孔工序7铰36的大头孔到要求精度工序8车大头孔端60的外圆及端面工序9车小头孔端25的外圆及端面工序10钳工加工圆角工序11检验工序12入库3.3.5车小头孔25的外圆及端面的夹具设计（1）问题的提出由于连杆也是一种非回转体零件，本工序是车小头孔外圆和端面的，在车床上车非回转体零件的外圆和端面时需要设计一套夹具，本夹具是用来粗车和精车小头孔25的外圆和两端面的。为了尽量减少误差选择以加工好的大头孔为主要基准，在刀具的选择上则选择硬质合金90度的车刀进行车削加工。（2）定位方式和定位基准的选择此道工序是在车床上加工小头孔25的外圆和两端面的，因此需要按完全定位来设计夹具，则需要限制6个自由度，并且尽量遵守基准重合原则，以此来减少误差，从而达到要求的加工精度。所以选择工件以已经加工好的大头孔（4点）、端面（1点）和小头外圆（1点）、定位，通过移动的V形块来定位，并同时夹紧，来加工。（3）夹紧力的计算这一套夹具和上一套夹具相似度很大，夹紧方面也差不多，故在夹紧力的计算的时候，也是把夹具和工件看成是一个刚性系统。此工序是车削加工过程中切削力为圆周切削分力，因此在计算夹紧力的时候可以不计算径向切削分力和轴向切削分力，为保证夹紧的可靠性，应将理论夹紧力乘上安全系数作为工件加工时所需要的夹紧力。及16F需=KFW式中F需为实际所需夹紧力（N）；FW为理论夹紧力（N）；K为安全系数。螺旋可以视为绕在圆柱体上的斜楔，因此可以用斜楔夹紧力的计算公式直接导出螺旋夹紧力的计算公式（32）10tantan2rdLFXj式中FJ为沿螺旋轴向作用的夹紧力（N）;Fx为作用在扳手上的力（N）；L为作用力的力臂（mm）；d0为螺纹中经（mm）；为螺纹升角（o）；1为螺纹副的当量摩擦角（0）；2为螺杆（或螺母）端部与工件（或压板）之间的当量摩擦角（0）；r1为螺杆（或螺母）端部与工件（或压板）之间的当量摩擦半径（mm）。查手册及应用的螺栓标准的K=2.5，FX=200，L=40，d0=7,=27.30,1=300。查附录以及计算的2=300，r1=0计算的F需=3668N由于是V形块固定螺旋机构压紧，故此夹紧机构可靠。（4）定位误差分析此套车床夹具的定位，主要是大头孔的加工精度，在此道工序之前，大头孔已经加工到要求的精度，在有可以膨胀的账套，来用它的弹性和螺栓来在压紧的同时让弹性账套膨胀，此夹紧机构合理，并且夹紧可靠，误差很小，符合要求。（5）夹具体的组成零件夹具体夹具体一般是在夹具设计中最大最复杂的基础元件，在夹具体上，既要安放组成该夹具所需要的各种组成元件，机构，装置，并且还需要考虑便于装卸工件和在车床上的安装固定。此夹具是车床夹具，还需要考虑在车床上的安装，因为此夹具17比较小，选择通过过度盘来和车床链接在一起，因此需要在车床夹具体上留下四个孔，通过螺栓来和夹具体连接，这样就能加工车精度比较高，缩短加工时间等的好处。图3.11夹具体的三维截图定位凸台定位凸台，就是形状是个凸台，作为定位来的，安装在夹具体上确定零件安装的位置使用的。18图3.12定位凸台的三维截图弹性胀套弹性胀套是一个在某个方向上有一定德尔弹性，用来准确的定位此连杆的位置的。图3.13弹性帐套的三维截图锥套锥套的样子就是个椎体，和弹性帐套配合使用的，锥套使弹性账套在有弹性的19方向膨胀，来准确定位连杆的大头孔中心的位置的。图3.14锥套的三维截图活动V形块V形块是用来定位的，形状就是个V字型，此车床夹具设计中用到的是活动的V形块，也是作为定位来使用的。20图3.15活动V形块的三维截图调节螺栓调节螺栓，顾名思义就是一个能调节的螺栓，螺栓头不是普通的六角形状，有它自己的特点，此调节螺栓有移动V形块和压紧的作用，具体样子如下图所示。图3.16调节螺栓的三维截图标准螺栓螺栓的作用有链接和紧固的作用，在此车床夹具的设计中，用到两种螺栓，起到链接和紧固的作用，在夹具与车床链接的过程中也用到了螺栓。21图3.17螺栓和螺母的三维截图4车床夹具的虚拟装配与动画4.1虚拟装配虚拟装配是在虚拟设计完成后的又一项步骤，在虚拟现实科学技术这一项科学技术中，包括虚拟设计与虚拟装配两个方面。在机械行业中，虚拟现实技术应用及其的广泛。在机械行业中，虚拟装配是产品的虚拟设计和虚拟制造过程中特别重要的一个环节，也是最难的一个环节，它是在所以的设计完成后，在三维虚拟环境中把所以的零部件都实体建模以后才能完成的，它是通过对机械产品的特征分析之后，划分出产品部件、组件、零件的层级模型，还需要根据所设计的产品的技术要求等条件，在进行装配工艺的规程设计和装配顺序的安排，最后在虚拟的三维环境中进行装配，然而在装配的过程中也能发现一些问题，比如有没有一些静态或者是动态的干涉、零件的模型是否有缺陷、装配的工艺安排是否有不合理之处等。通过装配可以发现设计中没有考虑周全的问题，可以再加以适当的修改，直到最后形成完善的产品装配。224.1.1弯板式车床夹具的虚拟装配前一章已经把弯板式车床夹具各个零件的三维模型已经建好了，现在是按照先前安排好的装配顺序进行合理的装配，在proe的三维装配中建立各个零部件之间的约束关系，根据装配顺序和约束要求进行装配，在装配的过程中在进行合适的修改（包括零件之间是否有干涉，零件的几何特征是否合理等）图4.1弯板式车床夹具装配图23在完成装配图后，还不能很生动的演示夹具的装配过程和装配顺序，所以在制作一个夹具的爆炸图。爆炸图中能看出夹具体中各个零部件的装配先后顺序，让清楚明了的看见夹具的装配过程。所谓爆炸图，就是我们在日常生活中经常需要购买的各种各样的日常生活用品，几乎所以的商品中都有使用说明书，差不多所以的说明书中都有装配示意图，装配示意图是图解的方法说明各构件的。一般来说这个拥有立体感的分解说明图就是个最为简单的爆炸图。说的具体点就是轴测装配的示意图。就目前的情况而言，工程图样几乎只有工程技术人员能看懂，外行就很少有人看得懂了。在这种情况下，国家也制定了国家标准并作了相应规定，要求工业产品的使用说明书中的产品结构优先采用立体图示。可以说爆炸图就是立体装配图。图4.2弯板式车床夹具的爆炸图244.1.2花盘式车床夹具的虚拟装配前一章已经把花盘式车床夹具各个零件的三维模型已经建好了，和上一节一样，对各个零部件进行检查一下，然后进行装配。装配要求和过程同上。在proe中截出夹具体的三维图，为了便于观察和了解，对于不同的零部件用不同的颜色加以区分，给人以醒目的感觉。图4.3花盘式车床夹具的装配图上一节已经介绍了爆炸图的定义和意义，这节也将上面的装配图分解成爆炸图，应用正确的分解方式分解出来，让分