0074-吹风机凸模加工的数控编程及铣轴端槽夹具的设计
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吹风机
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铣轴端槽
夹具
设计
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该方案是吹风机凸模加工的数控编程及铣轴端槽夹具的设计，本次设计主要介绍的是铣轴端槽夹具的设计，铣轴端槽夹具是机床夹具的一种，它主要包括定位支承元件、夹紧装置、连接定向元件、对刀元件或导向元件、其它装置或元件、夹具体 等六部分。
本设计中以机床夹具为例，介绍了夹具的不同分类及铣轴端槽夹具的基本结构和工作原理，并设计了铣轴端槽夹具的结构和其构成零部件的结构及尺寸。另外还用三维制图软件Pro/ENGINEER对的各零部件进行了三维制图和装配并且绘制了零件图和装配图的工程图。除此之外还用UG对吹风机凸模的加工进铣轴端槽夹具行了数控编程。本次设计的铣轴端槽夹具采用传统的设计方案并在其基础上进行了创新与改进，其特点在于结构简单、方便、轻巧其易于制造。
- 内容简介：
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1 F 18， 1， 2005 16024 N F A is in of PI of of as as is of is is by at to be is a of by a M he is in a if In an is 2 is a of of P&M) or FF(is a is on of by of P&M in of of is of ln of P be to as At is on a of to of on is a of a P. an M on V et a M W. Y. Ma . R a an A as is et An is LA et K et 31， to AD in of at is to of 3 as as to of to of in on of of of in of 1 AD is by of of by is,in a of be as a SI(SI is (or . on of in a a be as an a of a a A is in to of a a of AD a of is of to of a a a ai is a on a is of t (u， V)a u at an be to a 4 we is to of be t= 0 be of t f(t) ,to (u ， v )be is to a on ,u ， v ) of u， v)(u，v). 5 It is no be is is a as a of at i on i by of to i. in of be to of t (1) is q . (4) a is t at pi l is r is to h is 6 he of of is by in 1 it it is be In we to .9hh h， h of h1 be a a1，is h， hg is h We a of h， =f(h) we to we an by as he be q.(4) be 2 wo of In is by of AD at (1) is by M It is by as 2 7 (2)to of of AD of M is is by in as 2 c be D of AD of S1 be Sc by M It be 2 a) is b) is c) d) 3 he of is is by M 8 at on in is on a be by a a 9 as a we on of on of in as of a or a 3. 1 he at is as of up of M at on In is by is a be (1)of a or a of of by be a of is as is , as at q1 of k1 an of of c1 is a of 2, to 2 c1 h2 |. In 2 to a l, of c1 is 0. 10 of is of of is a : is a of as is a of as d. to be in he of at of be as a3 of of is b) is c) d) (1) in he of on we (2) n is in a a3 at q4 is at we . is in a 11 a3 at q4 is at . In is in a or as to f a is to a of In dg is =N is 12 of of at be as an of at in of of 4 he of is to if to a of if of a on of of a is to of is by of as in ; If to be it at is as a In is he to of in of in . of in be as a of in z p1=f( o.l an q1 on of a of we q2 at 2 . p2 p3 at q2 of q3 at 3, p2 we an of qi a of as 13 of ( x ( 0 , is as is as is in to at of M in of at in In 5a, is to be to of M is a it be to q.(10), we 14 In of r p4 of we he 11) 13) to be to In to be to of 5 s is a of 0303 An to y in in is as a to 15 on a on a of mm 0-1 of of is l, in l to in to of l, it is to a . of to is as 0. 1 0. l / 0.0 0. 1 16 r is of a z is of of AD of in A of z =15.0 is in i = 1, 2, . , 10) is dg by dm as is of It be by in a to of of 6 he is on of AD of the 1 中国机械工程学报 18， 1， 2005 徐道明 镇沅家 郭东明 重点实验室精密和非传统加工技术应用教育部 ， 大连理工大学 ， 116024 中国大连。 直接自适应切片在理想材料零件的 摘要：一个全新的直接自适应分层的方法，可明显提高零件精度和减少建立时间。班至少有两个阶段都包含在这个操作：得到的切削平面与固体部分和确定的层厚度的交叉轮廓。除了通常的 固体模型切片它的特殊要求，使横截面的轮廓线段尽可能是其中之一 这是提高制造效率，通过自适应地调整方向的一步， 在每个交叉点的步骤的大小来获得优化的咬合高度达到。层厚度的测定可分为两个阶段：基于几何厚度和厚度估计基于验证材料。前一阶段的几何公差过程分为两个部分：各种曲线由圆弧近似，引入了第一部分，和 程的轮廓线之间的偏差和圆弧生成第二部分后一阶段主要是验证估计在前一阶段的层的厚度和确定一个新的必要的话。 关键词：快速原型 理想材料零件 直接自适应切片 表面平面 交叉 行军 0引言 理想材料零件（ 一种新型的材料组分为科学技术发展所需的类。 快速原型制造（ ）技术，或者叫 体无 模成形）技术，是制造的理想材料零件的基本技术。 它是基于的原理制造层的层。与传统制造工艺相比，那些使用 技术目前是耗时的部分依赖，但 在处理具有宽范围的形状零件 具有 柔性 固体部分的切片是一种理想材料零件的基本步骤在制造过程。 阐述了 应用于相关的阶段， 如方向，支持生成，等。 目前，切片是主要处理无数的三角面片逼近的部分，那就是， 于其固有的缺点，这样直接切片的部分模型更是成为一个活跃的研究都可以达到任何灵活的自适应允许割线的高度。此外，也有两种类型的分层策略：均匀分层 自适应切片。与前者相比，后者能用较少的时间完成建设较高的表面精度。 2 . 论一个准确的切片程序 在此基础上， 人，进一步描述了一种更一般的切片过程中的 W. . 自适应切片孵化战略选择。 一种新的方法，称为局部自适应切片技术进行了简要的介绍了贾斯廷 。 一种自适应分层方法在二语习得过程西方公司旗下，三富。 人扩展他们的早期作品，说裁判。 2,3自适应的 另一个全新的直接自适应分层策略提出了由至少两个阶段：得到的交叉轮廓和确定层的厚度。前者主要是处理得到的断面轮廓线段尽可能根据固体部分的几何特征，后者试图确定切片层由轮廓在第一阶段的基础上获得的几何特性和材料设置综合分析的厚度。两者交替进行直至切层在预方向到达的最后部分定义的取向。 1跟踪沿交叉曲线 一般来说，在 型的表面是由平面，圆锥曲线和曲面。 切割零件的实体模型的切割平面问题，事实上，一个 面平面交叉口）从几何问题，这可以被视为一个特殊的情况下（ 面求交问题。 析法和数值方法（主要是推进基于或细分算法）。此外，基于微分几何原理的算法是近年来迅速发展起来的。 平面交叉口之间 和一个参数的表面可以被视为一个扩展 和特殊情况下的交叉参数化的表面和表面之间。 行进中的基础算法计算一个切割平面与一个理想材料零件的 型的参数曲面求交的轮廓，其中一个突出的特点是允许充分利用咬合高度。 让 代表一条直线，在 表面附近的点线，是本线和 我们（ U， V）表示一个曲面的参数变量 u和 个迭代过程可以进行，得到一个真正的交叉点，以满足表达 扩大这种表达，我们可以得到 3 牛顿迭代法求解这组方程 假设 可以得到以下方程 让 T = 0的函数 T），对应点的 我们（ U， V）被认为是最接近的表面上的点，即， 双值（ U， V）的变量对初始值（ U， V）表达的（ U， V）。 毫无疑问，迭代过 程将持续到下 是满意的，其中 是一个预先设定的允许误差，和作为一个结果，真正的交叉点 假定曲率点的 i。那里的步进方向和步长的初步评估是根据曲率 在这种情况下，割线的高度不能满足要求的优化步骤，中间值定理和线 4 性插值的方法将联合应用，得到优化的步进方向和步长。方向的一步，对于点月的大小（见图。 1） 是由方程 4决定 其中一个是切向量之间的夹角，在点 即，估计步长方向；我是估计 的步长； I 圆半径； 图 1 选择下一步 化的步骤 实际的交叉点的部分的表面的步骤是在 而，这并不意味着得到满足预先设定的要求和咬合高度进行优化。优化的步骤的标准可以是多种多样的。在本文中，我们将有咬合高度 H H H ，其中 H 为许用割线高度设定值。 让 1对应，这是小于 H ，而 H对应的夹角银。我们可以构建一个变小时，即功能， = F（ H）。扩大，我们 5 根据表面的连续性假设和中值定理，我们可以通过线性插值的方法获得估计的如 步长可以计算由方程（ 4）与 这个周期将被重复直到咬合高度满足优化咬合高度要求。 2 阶梯效应和遏制的问题 两个主要因素影响几何计算的基础层的厚度和表面加工精度是阶梯效应和遏制的问题。换句话说，基于几何层厚度的允许的牙尖高度主要取决与切片平面在一定高度的原始 型的表面形状。 （ 1） 阶梯效应是由 的特点而形成的。它是由物理参数表示：牙尖高度，如图 2所示。 6 图 2 阶梯效应和遏制风格 （ 2） 安全问题是指包含关系的部分原始 是通过平面的轮廓的讨论，在算法中沉积的策略表示，如图 2所示。 让 M 的形成过程。 它可以从图的情况下看到（一）正公差和案例（ B）是负公差而案例（ c）和（ d）混合公差。 3 基于几何 层厚度估计 对某些层 的层厚度的确定算法的粗糙的流程图如图所示，最大层的厚度是由特定的 7 图 3 层厚度的确定算法流程图 几何基础层厚度计算在任何点上的轮廓线的切片平面是马的最低层的厚度对切片轮廓各点的基础上。 通常，一个逃离曲线由圆弧和直线近似可以被视为一个圆的曲率为零。因此我们可以集中我们的讨论在圆弧误差分析对切片平面的层位于同一纵截面的两个点作为一个自由曲线或圆弧的终点。 差准则 在某点 的误差准则被定义为偏离所建立的轮廓线的层在 正常的曲线在某点上下分层平面。一般说来，误差值是通过允许尖高度代表。 8 偏差的一个综合性的概念，一般可以分为两个部分：（ 1）的圆弧曲线或直线，逼近误差说 。从该层的轮廓线，圆弧的错误，说 。从而，允许的牙尖高度，说 ，由用户，可以全面的价值。它们之间的关系如下图所示 差分析 原来的曲线和逼近圆弧之间的误差是由 ，作为显示在图 4A。假设在两个端点曲率， 2，正常曲线 2。因此，对圆弧 从中心点曲线 第三季度，沿垂直方向的线段 高度误差之间的正常曲线 1有圆弧割线 = | 。 在特殊情况下，例如，正常曲线 弧的曲率为零的 =0。 差 错误的定义是 是相对于 复杂一点：一是圆弧的谎言在一季度的圆，如图 4b；另一个是圆弧跨越一个四分之一圆，位于半圈， 在 图 4们将分别在下面讨论 。 签署了包括交叉曲线 与取向方向两端点的切矢角可以得到，如 4c。签署产品积极结果是相应的案例（ B）而相反的是相应的案例（ C）和（ D） （ 1） 在一个单一的象限圆弧 圆弧半径 图。基于平面几何，我们有 这 9 （ 2）圆弧过象限 在 图 4c，圆弧是在用过量的沉积策略的凸函数。 假设在 们 。 在图 4d,圆弧是缺乏沉积策略的凸函数。 (a)圆弧逼近自由曲线 （ b)在一个单一的 象限圆弧过度沉积 （ c）在圆弧过象限过量沉积 （ d）对电弧在一个象限缺乏沉积 图 4 逼近误差和偏差 假设在 4大于一点 我们有 。 在这种情况下，电弧是在一个缺乏或过量沉积策略具有相同的处理方法如上所述的情况下 图 10 误和层厚度 如果当前层厚度不能满足牙尖高度的要求，降低层的厚度进行估计的一种新的周期。在本文中。当前层厚度的 n = 100和价值的 在某一层的厚度估计将被视为在该层的厚度估计过程的下一点的当前层厚度的初始值。 4 基于材料 层厚度的检验 目的验证的材料是检查是否当前层厚度符合要求，材料制造，如果当前没有获得一个新的层厚度值。具体而言，一个随机选择的空间点上的可用区域低的切片平面某一种物质的区域是用来验证当前层的厚度，而这个过程的初始值是由材料的区域的几何形状确定如第 3节所提到的材料属性；如果当前层厚度不符合材料的要求，该层的厚度逐渐减小直至满足要求；得到的层的厚度在这一点上，然后作为下一次验证过程的初始值；这个周 期将持续到一个预先设定的总数 在本文中，验证过程主要集中在功能梯度材料（功能梯度材料）。 要在取向方向接近的材料的体积百分比曲线圆弧的方法不同于使用第 3节中的方法。在材料区域的某些材料的体积百分比可以被视为在取向方向的高度的函数。 ， F（ 把材料的第一优先为例。从某一点上下分层 1， 延长距离当前层的厚度，我们在高度 22一点 料的体积百分比 3点 3的中间点，分别说在高度 23。 结合三体积 百分比， 3，我们可以从点七的距离与当前层厚度沿导向轴构造一个近似圆弧的体积百分比曲线，如图 5所示。 11 （ a） 圆弧是单调的 （ b）圆弧是非单调 图 5 逼近圆弧曲线的材料 让圆弧的中心是（ 如果（ x（ o） 0，圆弧的定义为5A 条相应的单调而相反的是定义为非单调对应图 5b。每种情况都有不同的解决方式。 差 的 分析 一个必要但不充分的条件下，本文提出验证当前层厚度。三 个主要因素，材料变异性的界限，材料分辨率在逼近圆弧的端点的材料的体积百分比，主要考虑。 在图 5， 代表材料的体积百分比， 备可以存放在实践中较低的切平面的层达到一定高度取向轴。在图 5A 的情况下，下面的关系需要进行测试，验证层厚度 代表这个 材料分辨率。 这个方程的一个充要条件。实际上，它可以简化验证层厚度。从式（ 10），我们有 如图 5b，这些变量测试的关系 12 或者 在 同样，我们有 由式表示的条件。（ 11）和（ 13）是必要但不充分的条件下，可方便地应用于验证层的厚度。在这两个方程，考虑三个主要因素。 不满足这些条件，该层的厚度必须逐渐减少执行另一个周期的验证。 5 例 如图所示，有一个自由曲面主要由两个裁剪曲面的 0303协议如下。在正常的方向为 Y 轴相对的斜面（不绘制在图 6）作为一个切割平面相交的表面。 图 6 自由曲面在笛卡尔 坐标系统 13 有两种主要的误差与切削过程一致的表面上的点对点线距误差和误差咬合高度相关的线段相交的曲线逼近。这两个错误分别是 0 三种不同的算法结果的比较见表 中算法的 法 2表示二进制搜索法和分半步的方向； 3代表算法自适应方法，根据中值定理和线性插值相结合的方法旋转角的变化。 从表 1，它是已知的两个算法，算法 2我很难获得更好的结果。 3使用线性插值算法具有更好的综合效果比算法 1和 2。 材料的设置属性附加到了这部分内容如下。 最低层厚度： 大层厚度： 0。 1毫米 材料认证面积密度： 0。 l 料沉积策略：多余的材料类型： 表面的公差： 内部表面的公差： 材料下公差： 0毫米 材料上公差： 料分辨率： 第一优先的成分的材料分布函数 14 其中 R 是远处的一个空间点远离方向轴， Z 是该点坐标分量；符号“ 味着“绝对值”。零件的 型的起源和材料性能的起源是一致的和定向的矢量是（ 0， 1， 0）在这个例子。 一部分连续的层厚度从 z = 15是在表 2中列出的向上的我（我 = 1， 2， .” 10），是第 i 层； 表的几何特征估计层厚度； 表材料为基础的验证如上所述在层的厚度，这是第 从表 2可以看出，通过自适应分层产生的层的厚度可以在一个相对较大的范围根据综合因素包括曲面的几何特征和零件的材料属性，这无疑可以与均匀切片技术相比减少建造时间。 6 结论 所描述的工作重点是分层制造过程的理想材料零件。直接切片方法直接切片的部分原始 常保持足够的几何信息，优于 此，导致改进的精度。 的算法具有一个突出的特点是充分利用允许的咬合高度。自适应切片也可以改善切削精度和减少建筑时间比较均匀的切片。几何信息是用于预测层的厚度和材料的信息是用来验证层的厚度和确定一个新的必要的话。 该方案是吹风机凸模加工的数控编程及铣轴端槽夹具的设计，本次设计主要介绍的是铣轴端槽夹具的设计，铣轴端槽夹具是机床夹具的一种，它主要包括定位支承元件、夹紧装置、连接定向元件、对刀元件或导向元件、其它装置或元件、夹具体 等六部分。本设计中以机床夹具为例，介绍了夹具的不同分类及铣轴端槽夹具的基本结构和工作原理，并设计了铣轴端槽夹具的结构和其构成零部件的结构及尺寸。另外还用三维制图软件此之外还用次设计的铣轴端槽夹具采用传统的设计方案并在其基础上进行了创新与改进，其特点在于结构简单、方便、轻巧其易于制造。论文名称 : 吹风机凸模加工的数控编程及铣轴端槽夹具的设计 本次论文的框架 1 绪论 2 夹具的简介 3 设计过程中所用软件的功能介绍 4 吹风机凸模加工的数控编程 5 铣轴端槽夹具设计的零件建模 6 铣轴端槽夹具工程图的绘制 7 铣轴端槽夹具的装配过程 8 全文总结 第一章 绪论 在机械加工制造过程中 ,用来固定加工对象 ,使其占有正确的位置 ,以便接受施工、检测的装置 ,都可统称为“夹具”。 我国国内的夹具始于 20世纪 60年代，当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂，和面向航空工业的保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。 从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。 第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上 夹具的发展历程 第三阶段表现为夹具与机床的结合 第二阶段 ,夹具成为人与机床之间的桥梁 夹具的发展方向 夹具是机械加工不可缺少的部件 ,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下 ,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 2 夹具的简介 组合夹具 可调夹具 夹具的分类 成组夹具 通用夹具 专用夹具 自动线夹具 一些通用夹具 夹具的组成 定位支承元件 夹紧装置 连接定向元件 对刀元件或导向元件 其它装置或元件 夹具体 3 设计过程所用软件 吹风机凸模加工的数控编程用 铣轴端槽夹具设计的零件建模用软件 铣轴端槽夹具工程图的绘制用4 吹风机凸模加工的数控编程 吹风机凸模的加工工艺路线 在模具加工中，一般用型腔铣或平面铣进行开粗，如果有区域剩余材料过多，则需要进行二次开粗。 用于精加工由轮廓曲面所形成区域的加工方式。 等高轮廓铣常用于精加工或半精加工模具的型芯和型腔 对零件平面部分进行铣削。 当零件的表面比较复杂时常常使用多刀路清根铣 。 吹风机凸模加工 打开模型文件并进入加工模块，创建机床坐标系，创建刀具 （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 吹风机凸模加工 型腔铣削、轮廓区域铣 吹风机凸模加工 等高轮廓铣、底面壁铣削、多刀路清根铣 5 铣轴端槽夹具的零件建模 铣轴端槽夹具的样图 1 2 支撑套 3 手柄 4 定向键 5 夹具体 6 对刀块 铣轴端槽夹具的机构图中 左 支撑套为定位支承元件，它的定位精度直接影响工件加工的精度， 手柄和右 紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。 定向键用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置。对刀块的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。 工作原理： 定位元件：该夹具使用 以起到对中作用，即通过与工件外圆两侧母线的接触，使工件上的外圆中心线，对中在 样就保证了工件横槽相对于外圆轴心线的对称度。 夹紧机构：该夹具使用偏心圆夹紧机构，偏心圆夹紧机构是一种快速运动的夹紧机构，并且它有自锁的特性。本夹具对夹紧机构的运动行程要求较短，非常适合选用偏心圆夹紧机构。偏心圆夹紧机构，向顺时针方向旋转时，活动 顺时针方向旋转时，活动 件取出。 以下主要介绍五个部分的建模过程分别是：夹具体、 撑套、手柄、垫圈 夹具体建模： 在 草绘 】 中 ,以中心线为基准，绘制长为 2008长方形左宽的中点开始，向右水平绘制长为 142再以坐标（ ）为中心，分别画半径为 4和半径为 6的右半圆，然后将 14*12 【 镜像 】 。然后对整体进行 【 拉伸 】 23长方体正中心左侧 44 草绘 】 ，向右绘制 15*58再一次 【 拉伸 】 48 活动 在正长方体正中心右侧，坐标为（ 29,0）处 【 草绘 】 ，向左绘制 23*50留出 槽宽为5为 2【 拉伸 】 48坐标为（ 29,0）处，以 草绘 】 ，在 20*12【 拉伸 】 3击 【 确定 】 按钮完成构造 。 支撑套建模 在草绘 】 中 ,以中心线为基准， 【 画圆 】 直径为 18后进行 【 拉伸 】 4刚才圆的基准面进行 【 草绘 】 ， 【 画圆 】 直径为 12后进行 【 拉伸 】 6以圆为基准面进行 【 草绘 】 ， 【 画圆 】 直径为 8通 【 孔 】 ，完成支撑套构造 手柄建模 在 【 草绘 】 中 ,以中心线为基准， 【 画圆 】 直径为20后进行 【 拉伸 】 10刚才圆的基准面上，坐标（ ）处进行 【 草绘 】 ， 【 画圆 】 直径为 5通 【 孔 】 ，在刚才圆的基准面上，坐标为（ 42,进行 【 草绘 】 ， 【 画圆 】 直径为 转为球体，用直径为 4垫圈建模 在 草绘 】 中 ,以中心线为基准， 【 画圆 】 直径为 9后进行 【 拉伸 】 2刚才圆的基准面上， 【 画圆 】 直径为 5通 【 孔 】 6 铣轴端槽夹具工程图的绘制 从 【 新建 】 、 【 绘图选项 】 中完成对工程图纸要求的选择，然后进入工程图纸界面，导入事先建模好的实体，将 的默认单位从 【 英寸 】 改为 【 毫米 】 ，紧接着选择插入两个方向（俯视 主视 轴侧任选其二）的投影视图。这样就在 中完成了零件图到工程图的转换。转为工程图后，转存文件到 样在中导出的工程图就能在 下列举夹具体的工程图 7 铣轴端槽夹具装配过程 打开 软件，选择 【 新建 】 【 组件 】 【 使用缺省模板 】 中的 建立好的组件页面中选择【 插入 】 【 元件 】 【 装配 】 ，将之前画好的单体零件放入装配界面中，重复插入、元件、装配的过程加入不同的装配体；在装配时遵循先选择轴对准，再到平面对准，最后到曲面对准的原则通过点击装配件与被装配件的连接部分完成装配过程。在装配位置与要求不一致时可通过改变放置位置，移动装配件和调整属性来使装配过程达到我们所需要的要求。铣轴端槽夹具装配过程图解： 要在机床上使用，只需在夹具体上安装上刀具、定向键和弹簧即可 8 全文总结 本次毕业设计使理论与实际更加接近，不仅加深了对所学知识的理解，而且为将来继续学习深造打下了坚实的基础。这次设计主要内容是吹风机凸模加工的数控编程及铣轴端槽夹具的设计。 这次毕业设计的顺利完成，离不开尊敬的周惠群老师和同学们的帮助。在查阅资料、同学交流及对专业老师的请教中，自己的知识面的到扩展，自主学习能力也得以提高。在这里，非常感谢周老师和同学们。 本科毕业设计论文 题 目 _吹风机凸模加工的数控编程及铣轴端槽夹具的设计 设计 论文 毕业 任务书 一、题目 吹风机凸模加工的数控编程及铣轴端槽夹具的设计 二、 指导思想和目的要求 对几年来所学知识的系统运用和检验，也是走向工作岗位之前的最后一次的过渡性练兵。通过这次毕业设计要求达到以下基本目的： （ 1）巩固、加强、扩大和提高以往所学的有关基础理论和专业知 识； （ 2）培养学生综合运用所学的知识以解决实际工程问题的独立工作能力，并初步掌握机械装备或部件设计的思想、设计程序、设计原则、步骤和方法； （ 3）培养学生使用有关设计规范、手册、参考文献以及分析计算、绘图和编写设计说明书等项能力的基本技能训练； 确设计任务，发挥独立思考能力，创造性地完成设计任务；认真对待设计计算、绘图等工作，在设计中应遵循设计规范，尽量利用国内外先进技术与经验，以使设计成果达到较高的水平；为将来成为一名出色的工程师打下基础； 圆满完成要求的设计内容，成果包括：论文一份（按规范格式），设计图纸一套（纸质版 +电子版） 三、主要技术指标 1、明确用 三维软件技术进行工作的思路和过程。 2、掌握 软件的使用方法。 3、用 件设计一个中等难度的机械实物体。 4、用 用软件系统 完 成吹风机凸模加工的数控编程。 5、撰写论文，阐述自己毕业设计的工作内容。 四、进度和要求 第一阶段：（ 1 2 周）查阅资料，确定设计方案，进行总体设计 ，熟悉 相关 软件，做好准备工作。 第二阶段：（ 3 7 周） 分析工件结构从而设计出夹具，并使用制图软件绘制 图形。 第三阶段：（ 7 - 9 周） 进行 吹风机凸模加工的数控编程 。 第四阶段：（ 9 14 周）整理撰写毕业论文， 对设计进行完善。 第五阶段：（ 6 月）准备论文答辩。 五、主要参考书及参考资料 1 濮良贵，纪名刚机械设计，北京：高等教育出版社， 1996 2 王大康，卢颂峰主编，机械课程设计，北京：北京工业大学出版社， 1998 3 毛振扬等，机械零件课程设计，杭州：浙江大学出版社， 1995 4 哈尔滨工业大学，机械零件设计指导书，北京：人民教育出版社， 1982 5 袭贵义，机械零件设计图册，北京，人民教育出版社， 1981 6 陈铁鸣，新编机械课程设计图册，北京：高等教育出版社， 2003 7 东北工学院编，机械零件设计手册（第二版），北京：冶金工业出版社， 1980（上册） 1982（下册）。 8 王科社，滕启编，机械设计课程设计指导书，北京：北京机械工业学院， 2001 9 周凯勤，机械零件设计手册，第 5 版，北京：高等教育出版社， 2001 10 黄华梁，彭文生，机 械设计基础，第 3 版，北京：高等教育出版社， 2001 11 成大先，机械设计手册，第二版，北京：化学工业出版社， 1994 12 北京化工学院，华南工学院，塑料机械设计，北京：轻工业出版社 I 摘 要 近些年来 ,随着数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统等现代化加工设备的广泛应用 ,使传统的机械加工的制造方法发生了重大变革 ,夹具的功能已经从过去的装夹、定位、引导刀具 ,转变为装夹、定位。而数字化的设备加工功能的扩大化 ,给今后夹具的快速定位、快速装夹提出了更高的要求。 按照不同的分类，夹具可分为多种类，本次设计主要介绍的是铣轴端槽夹具的设计，铣轴端槽夹具是机床夹具的一种，它主要包括定位支承元件、夹紧装置、连接定向元件、对刀元件或导向元件、其它装置或元件、夹具体 等六部分。 本设计介绍了夹具的发展史、国内外的研究动态、研究背景、用途和分类。除此之外，本设计还对铣轴端槽夹具的组成和工作原理进行了详细的介绍。 本次设计采用传统化的设计方法对铣轴端槽夹具的整体结构及其中各个零部件的结构、尺寸进行设计。另外 ,还用三维制图软件 铣轴端槽夹具的各零部件进行了三维 制图和装配并且绘制了零件图和装配图的工程图。除此之外 ,还用 吹风机凸模的加工进行了数控编程。 关键词 ：夹具，零件图，设计，工程图，数控编程 n NC of of a in to be is in is a of a or or of of In a on of of of In on D In NC of G. NC 言 夹具是机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。 夹具的作用是 能稳定地保证工件的加工精度 、 能减少辅助工时，提高劳动生产率 、 能扩大 机床 的使用范围，实现一机多能 。 按专门化程度分类 ,可分为通用夹具，专用夹具 ， 通用可调夹具和成组夹具 ，组合夹具 ，随行夹具 。按使用的机床分类 ，由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。 按夹紧动力源分类 ，根据夹具所采用的夹紧动力源不同，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。 本设计中以机床夹具为例，介绍了夹具的不同分类及铣轴端槽夹具的基本结构和工作原理，并设计了铣轴端槽夹具的结构 和其构成零部件的结构及尺寸。另外还用三维制图软件 的各零部件进行了三维制图和装配并且绘制了零件图和装配图的工程图。除此之外还用 吹风机凸模的加工进铣轴端槽夹具行了数控编程。本次设计的铣轴端槽夹具采用传统的设计方案并在其基础上进行了创新与改进，其特点在于结构简单、方便、轻巧其易于制造。 录 第一章 绪论 . 6 具的发展史 . 6 内机床夹具的发展历史 . 6 外机床夹具发展历史 . 6 内外机床夹具发展现状及研究动态 . 6 题的研究意义 . 7 次设计的简介 . 8 第二章 夹具的简介 . 9 具的用途及分类 . 9 用夹具 . 9 用夹具 . 10 调夹具 . 10 组夹具 . 10 合夹具 . 11 动线夹具 . 11 具 的组成 . 11 具 的工作原理 . 12 章小结 . 13 第三章 设计过程中所用软件的功能介绍 . 14 功能介绍 . 14 件的特点 . 14 主要功能介绍 . 15 G 软件 的介绍 . 15 G 软件 的功能和特点 . 16 功能介绍 . 17 V 主要特性 . 17 能介绍 . 17 章小结 . 18 第四章 吹风机凸模加工的数控编程 . 19 具加工简介 . 19 风机凸模的加工工艺路线 . 19 风机凸模加工 . 19 章小结 . 34 第五章 铣轴端槽夹具设计的零件建模 . 35 具体建模 . 34 型块建模 . 38 撑套建模 . 39 柄建模 . 40 圈建模 . 40 章小结 . 41 第六章 铣轴端槽夹具工程图的绘制 . 42 体零件 工程 图的绘制 . 42 配实体 工程图 的绘制 . 47 第七章 铣轴端槽夹具装配图的绘制 . 48 轴端槽夹具三维装配图 的 制作过程 . 48 章小结 . 51 第八章 全文总结 . 51 参考文献 . 52 致 谢 . 53 毕业设计小结 . 54 附 录 . 55 6 第一章 绪论 具的发展史 在机械加工制造过程 中 ,用来固定加工对象 ,使其占有正确的位置 ,以便接受施工、检测的装置 ,都可统称为“夹具”。 内机床夹具的发展历史 我国国内的夹具始于 20 世纪 60 年代，当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂，和面向航空工业的保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。在当时曾达到全国年产组合夹具元件 800 万件的水平。 20 世纪 80 年代以后，两厂又各自独立开发了适合 床、加工中心的孔系组合夹具系统，不仅满足了我国国内的需求，还出口到美国等国家。当前我国每年尚需进口不少床、加工中心， 而由国外配套孔系夹具，价格非常昂贵，现大都由国内配套，节约了大量外汇。 外机床夹具发展历史 从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心的夹具，通常为机床价格的 1110到 1115，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比 的优势，随着我国加入 制造业全球一体化的趋势，特别是电子商务的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进一步扩大出口良好前景。 内外机床夹具发展现状及研究动态 夹具的发展历程 ,大约可以分为三个阶段 :第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上 ,这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具 ,使得加工过程进一步提高效率和趋于完善 ;第二阶段 ,夹具成为人与机床之间的桥梁 ,夹具的机能发生变化 ,它主要用于工件的定位和夹紧 ;第三阶段表现为夹具与机床的结合 ,夹具 作为机 7 床的一部分 ,成为机械加工中不可缺少的工艺装备 夹具是机械加工不可缺少的部件 ,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下 ,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 34 年就要更新 5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（ 新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： （ 1） 能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； （ 2） 能装夹一组具有相似性特征的工件； （ 3） 能适用于精密加工的高精度机床夹具； （ 4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； （ 5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步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。 题的研究意义 机械制造加工工艺中， 机械夹具用于切削加工时安装工件并使之与机床和刀具间保持正确的相对位置。 它的作用包括保证机械加工质量、提高生产效率、减轻劳动强度、降低对工人技术的过高要求、实现生产过程自动化不可或缺的重要工艺装备等。 机床夹具被广泛用于制造业中，大量专用机床夹具的使用为大批量生产提供了必要条件。目前，一般企业大量采用传统的专用夹具，用于多品种小批量生产的专用夹具。而 铣轴端槽夹具 ，它装置简单，操作方便，加紧安全可靠，它既保证加工精度稳定加工质量，又缩短辅助时间， 提高劳动生产率。在机械加工中应用广泛。 8 次设计的简介 1 V 型块 2 支撑套 3 手柄 4 定向键 5 夹具体 6 对刀块 图 1 本次设计 采用传统的设计方案对 铣轴端槽夹具 的整体结构和各零部件的结构、尺寸、形状进行设计。设计过程中采用三维制图软件 对各零部件的设计草图进行三维绘图、装配，在此过程中对夹具的各零部件的结构、形状、尺寸进行修改、调整，从而完成各零部件和整体结 构的设计。并 运用 导出二维图纸并在 进行了工程图纸的绘作，达到了预期所期望的效果，符合机械加工中的工艺要求！此次通过对 铣轴端槽夹具 的具体设计，使自己达到了识图，审图，绘图，改图，出图的全面要求。 铣轴端槽夹具 的结构如图 1示 。 9 第二章 夹具的简介 具的用途及分类 机床夹具的种类很多，形状千差万别。为了设计、制造和管理的方便，往往按某一属性进行分类。 按 夹具使用的机床分类 :这是专用夹具设计所用的分类方法。按使用的机床分类，可把夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具等。 按夹具动力源来分类 : 按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。为减轻劳动强度和确保安全生产，手动夹具应有扩力机构与自锁性能。常用的机动夹具有气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和离心力夹具等。 本次设计主要 按夹具的通用特性分类 。 按这一分类方法，常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大 类。它反映夹具在不同生产类型中的通用特性，因此是选择夹具的主要依据。 用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。图 特点是适用性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范围内的各种工件。这类夹具已商品化，且成为机床附件。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。一些通 用夹具如下图 210 图 2 用夹具 专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计制造周期较长，随着现代多品种及中、小批生产的发展，专用夹具在适应性和经济性等方面已产生许多问题。 调夹具 可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。它一般又分为通用可调夹具和成组夹具两种。通用可调夹具的通用范围大，适用性广，加工对象不太固定。成组夹具是专门为成组工艺中某组零件设计的，调整范围仅限于本组内的工件。可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。 组夹具 这是在成组加工技术基础上发展起来的一类夹具。它是根据成组加工工艺的 11 原则，针对一组形状相近的零件专门设计的，也是具有通用基础件和可更换调整元件组成的夹具。这类夹具从外形上看它和可调夹具不易区别。但它与可调夹具相比，具有使用对象明确、设计科学合理、结构紧凑、调整方便等优点。 合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹具用毕即可拆卸，留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有可减少专用夹具数量等优点；因此组合夹具在单件、中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济 的夹具。 动线夹具 自动线夹具一般分为两种：一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。 具 的组成 虽然机床夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。将各类夹具中，作用相同的结构或元件加以概括，可得出夹具一般所共有的以下几个组成部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。 （ 1）定位支承元件 定位支承元件的作用是确定工件在夹具中 的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。如图 1示的铣轴端槽夹具中的左 V 形块 1、和支撑套 2。定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。 （ 2）夹紧装置 夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。如图 1的手柄 3 和右 V 形块。 （ 3）连接定向元件 这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置。如图 1的定向键 4。 （ 4）对刀元件或导向元件 这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具 12 在加工前正确位置的元件称为对 刀元件，如图 1的对刀块 6。用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件，如图 2示的快换钻套 1。 1 快换钻套 2 导向套 3 钻模板 4 开口垫圈 5 螺母 6 定位销 7 夹具体 图 2 5）其它装置或元件 根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。 （ 6）夹具体 具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。常用的夹具体为铸件结构、锻造结构、焊接结构 和装配结构，形状有回转体形和底座形等形状。 具 的工作原理 如图 1示为 铣轴端槽夹具 的机构图， 左 V 形块、和支撑套 为 定位支承元件 ，它的 定位精度直接影响工件加工的精度 ， 手柄和右 V 形块 是 夹紧元件 ， 夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。定向键用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置。对刀块的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。 它的工作原理为： 13 定位元件：该夹具使用 V 形块定位元件， V 形块对工件定位时，可以起到对中作用，即通过与工件外圆两侧母 线的接触，使工件上的外圆中心线，对中在 样就保证了工件横槽相对于外圆轴心线的对称度。 夹紧机构：该夹具使用偏心圆夹紧机构，偏心圆夹紧机构是一种快速运动的夹紧机构，并且它有自锁的特性。本夹具对夹紧机构的运动行程要求较短，非常适合选用偏心圆夹紧机构。偏心圆夹紧机构，向逆时针方向旋转时，活动 V 形块夹紧工件，向顺时针方向旋转时，活动 V 形块在弹簧力的作用下松开，工件取出。 章小结 通过本章我们 详细 介绍了夹具的分类和用途以及夹具的组成，同时还对铣轴端槽夹具的结构组成和工作原理做了 初步的说明。 使我们对 铣轴端槽夹具 的设计有了明确的设计要求，知晓了夹具定位装置、夹紧装置和连接装置的作用和设计要点。 14 第三章 设计过程中所用软件的功能介绍 功能介绍 美国 司（ 数技术公司）开发的三维造型设计系统，它以单一数据、参数化、基于特征、全相关性以及工程数据再利用等改变了传统机械设计的观念，为工业产品设计提供完整的解决方案，成为当今世界机械 域的新标准，广泛应用于造型设计、机械设计、模具设计、加工制造、机构分析、有限元分析及关系数据库管理等各个领域。 合式建模工具较之纯参数化的系统更灵活和自由，可以有效利用已有的产品模型数据并充分发挥其在新产品设计中的价值，特别是其自顶向下的设计思路，运用 骨架来传递 和交流设计意图，大大提高了设计效率。 件还提供了强大的装配功能，包括定义不同零部件之间的位置约束关系，生成爆炸视图，进行零部件之间的干涉检查。 件的特点 为一种全参数化的计算机辅助设计系统，主要有以下 5 个特点： 一个实体建模器，允许在三维环境中通过各种造型手段达到设计目的，能够将用户的设计思想以最逼真的模型表现出来。用户能更直接地了解设计的真实性，避免了设计中的点、线、面构成几 何的不足。 一个基于特征的实体建模工具，系统认为特征是组成模型的基本单元，实体模型是通过多个特征的创建完成设计，也就是说实体模型是特征的叠加。 一个全参数化的系统，几何形状和大小都有尺寸参数控制，在产品设计过程中使用的所有尺寸参数与物理参数都存放于单一的数据库 15 中，可随时修改这些尺寸参数并对设计对象进行分析，计算出模型的体积、面积、质量、惯性矩等。特征之间存在着相依的关系，即所谓的“父子”关系，使得某一特征的修改同时会牵动 其他特征的变更。可以运用强大的数学运算方式建立各特征之间的数学关系，使得计算机能自动计算出模型应有的形状和固定位置。 建的三维零件模型以及由此产生的二维工程图、装配部件、模具、仿真加工等，他们之间相互关联，采用单一的数据管理，既可以减少数据的存储量以节约磁盘空间，又可以在任何环节对模型进行修改，同时与模型相关的对象也会自动修改，保证了设计数据的统一性和准确性，也避免了因反复修改而花费大量的时间。 够依据创建的原始模型，通过家族表改 变模型组成对象的数量或尺寸参数，建立系列化的模型，这也是建立国家标准件库的重要手段之一。 主要功能介绍 参数化设计的、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来生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，用户可以任意勾画草图，轻易改变模型，这样就给工程设计人员在设计上提供了很大的简易性和灵活性。 概括起来 要具有以下功能： 1. 零部件的三维建模。 2. 零件图的装配。 3. 工程图的绘制。 4. 工业造型设计。 5. 模具设 计。 6. 数控加工仿真，运动仿真。 结构强度和疲劳分析，塑流分析，热分析，振动分析。 G 软件 的介绍 件是美 司 (简称 发的一套集 能于一体的三维数化软件，是当今世界最先进的计算机辅助设计、 16 分析和制造软件，广泛应用于航空、航天、汽车、轮船、通用机械和电子等工业领域。它为用户的 产品设计 及加工过程提供了数字化造型和验证手段。 它功能强大，可以实现各种复杂实体的建模、工程分析、运动仿真、数控编程等功能。 开发始于 1969 年，它是基于 C 语言开发实现的。 其 软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图等设计功能，而且在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高了设计的可靠性 ;同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。另外它所提供的二次开发语言 UG/G/单易学，实现功能多，便于用户开发专用 统 。 G 针对用户的 虚拟产品设计 和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。在目前的 三 维造型软件领域中占有着重要地位， 为当今世界机械 域的新标准而得到业界的认可和推广。特别是在国内产品设计领域占据重要位置。 G 软件 的功能和特 点 具体来说，该软件具有如下特点： (1) 具有统一的主模型数据库，真正实现了 各模块之间的无数据交换的自由切换，从而实现并行工程。 (2) 采用复合建模技术，可以将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建模与参数化建模融为一体。 (3) 用基于特征 (如孔、凸台、型腔、槽沟、倒角等 )的建模和编辑方法作为实体造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计方法，并能用参数驱动。 (4) 曲面设计采用非均匀有理 B 样条作为基础，可以用多种方法生成复杂的曲面，特别适合于汽车外形设计、汽轮机 叶片设计等复杂曲面造型。 (5) 出图功能强，可以方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能够按 准和国标标准标注尺寸、形位公差和汉字说明等，并能直接对实体做旋转剖、阶梯剖和轴测图挖切等生成各种剖视图，增强了绘制工程图的实用性。 (6) 以 实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。目前著名的 件均以此作为实体造型基础。 17 (7) 提供了界面良好的二次开发工具 能通过高级语言接口，使 图形功能与高级语言的计算功能紧密地结 合起来。 (
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