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西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)开题报告题目：夹片自动上下料机构的设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 B100214 姓 名 李勇鹏 学 号 B10020415 导 师 姚慧 2013年12月4日1. 毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）题目背景、研究意义：夹片是预应力工程中不可缺少的一个重要零件。在各类桥梁、超重超大构件提升、桥梁转体等领域的工程施工中，都会用到大量的锚具和夹片。在夹片加工过程中，如车削小端面、外锥、内锥、倒角等加工工序时，要把夹片送上数控车床高速旋转的主轴上的胀紧套上。由于车床主轴高速旋转，对手工上料的操作工人存在极大的安全隐患。尤其是随着生产规模的扩大，工人每天劳动8个小时，在这8个小时内，都是在不停的做上料、下料、检测工作，这些工作简单而且不用多大的力气，但都是无休止的重复劳动，要耗费大量的精力，一旦工人疲劳了就可能走神而发生意外事故，安全隐患时刻威胁着操作工人。为此我们设计了夹片车削时的自动上下料机构，以降低工人的劳动强度，提高劳动生产率，同时保障工人的人身安全。国内外相关研究情况：国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势:(1)工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10.3万美元降至97年的6.5万美元。(2)机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化:由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;国外已有模块化装配机器人产品问市。(3)工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化;器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构:大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。(4)机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制;多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。(5)虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。(6)当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。(7)机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前己基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人;其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用，弧焊机器人己应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如:可靠性低于国外产品:机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距;在应用规模上，我国己安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模块化设计，积极推进产业化进程.我国的智能机器人和特种机器人在“863”计划的支持下，也取得了不少成果。其中最为突出的是水下机器人，6000m水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种:在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了一定的发展基础。但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在“十五”后期立于世界先进行列之中。2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施主要研究内容：（1）根据组合机构的运动学原理，设计一个组合机构，应用于夹片自动上下料机构中。预设该自动上下料机构的运动行程为：水平搬运行程为480mm，竖直行程为100mm。（2）应用机械制图的专业知识，绘制该夹片上下料机构的装配图和零件图。拟采用的研究方案：夹片的零件图如图1所示。 图1夹片零件图其加工流程主要经过以下11道工序：下料挤压外锥面钻内孔、铰孔打钢字车小端面、外锥(含槽)、内锥、倒角车内锥攻牙锯开热处理滚砂包装。在完成车削小端面、外锥(含槽)、内锥、倒角等加工工序时，只要把夹片送到数控车床高速旋转的主轴上的胀紧套上即可，操作十分简单。但车床主轴高速旋转，对手工上料的操作工人存在极大的安全隐患。为此我设计了夹片车削时的自动上下料机构，来改善工人的制造环境。整个自动上料机构主要分两部分，手部抓取部分与主体移动部分：手部结构采用最常用的外卡式两指钳爪，夹紧方式用常闭式弹簧夹紧，松开时，用单作用式气缸，此种结构较为简单，制造方便。结构示意图如下图2所示： 图2手部结构图主体移动部分拟采用两种方案：1. 方案一采用气缸的形式来实现平移和上升两个自由度。气缸的原理及结构简单，易于安装维护，对于使用者的要求不高。气缸的动作迅速、反应快，控制系统及执行机构都非常简单，每个气缸只需配置一个电磁阀就可完成气路的切换，进行运动控制，气缸发生故障的概率也比较小，维护简单方便，成本也低。此方案的结构简图如下图3所示：图3方案一主体移动部分机构图2. 方案二采用两组步进电机带动丝杠实现两个方向的自由度。此方案的优点是定位精度高，但是动作缓慢，影响效率，结构复杂，成本也高。此方案结构简图如下图4所示：图4方案二主要体移动部分机构图由于本设计要实现的两个自由度为水平行程480mm，竖直行程100mm。分析发现，水平的行程较大，如若采用电机驱动则耗费时间很长，严重影响工件加工的效率。而竖直行程较短，为了使工件定位精度更高，可采用电机驱动。综合以上两个方案的优缺点，最终选择的方案为水平方向采用气缸驱动，而竖直方向则采用步进电机驱动丝杠实现上升动作。最终方案简图如下图5所示： 图5最终方案主体移动部分结构图3. 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作本课题研究的重点：此设计的重点主要是定位精度，定位精度直接影响到工件的加工精度。另一方面，整个上料机构的一个周期时间也是很重要的方面，直接影响到工件加工的效率。前期已开展工作：查找了大量资料，首先了解了夹片的用途及零件尺寸图，其次对于整个上料机构的方案进行了多方面的研究及对比，最终确定了该机构方案。4. 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）第13周：调研并收集资料，撰写开题报告，进行开题答辩。第46周：确定该机构的设计方案和整体结构。第711周：完成该机构的机构设计计算。第1215周：完成夹片上下料机构的装配图。第1618周：完成论文撰写，准备答辩。5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 6 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日参考文献1 成大先.机械设计手册M.北京:化学工业出版社，2004.2 李书平,韦建军,方强等.夹片冲字自动装置创新设计J.煤矿机械.2009.3（10):113-114.3 肖南峰等编著.工业机器人M.北京:机械工业出版，2011.10-20. 4 徐鸿本.机床夹具设计手册M.辽宁科学技术出版社，2003.5 王少怀.机械设计师手册(上册)M.电子工业出版社，2006.6 李书平,陈岳坪,范聚吉等.夹片自动上下料机构设计J.机械设计与制造，2011.08-08.7 宋旦锋.模块化气动装卸机械手的研究与开发D.南京理工大学，2004.8 詹启贤.自动机械设计M.北京:中国轻工业出版社，1994.9 常淑凤.自动上下料装置的设计与研究M.电脑知识与技术J，2009.10-05.10 孟宪源.现代机构手册M.北京:机械工业出版社，1994.11 刘少丽.浅谈工业机器人手设计J.机电工程技术，2011，(06):45-48.12 赵长明,刘万菊.数控加工工艺及设备M.北京:高等教育出版社，2003.13 范炳炎.数控加工程序编制M.北京:航空工业出版社，1990.14 程立艳.五自由度装卸机械手设计与分析D.西华大学，2012.15 于春.数控机床编程及应用M.北京:高等教育出版社，2001.16 许祥泰,刘艳芳.数控加工编程实用技术M.北京:机械工业出版社，2001.17 French, W. Between Silences: A Voice from China. Atlantic Weekly, 1987-8-15(33).18 Almarza, G.G. Student foreign language teachers knowledge growth . In D.Freeman and J.C.Richards (eds.). Teacher Learning in Language Teaching . New York: Cambridge University Press. 1996. pp.50-78.19 Spivak,G. “Can the Subaltern Speak?”. In C.Nelson & L. Grossberg(eds.). Victory in Limbo: Imigism . Urbana: University of Illinois Press, 1988, pp.271-313毕业设计（论文）任务书院（系）机电信息系专业机械设计制造及其自动化班B100204姓名李勇鹏学号B10020415 1.毕业设计（论文）题目： 夹片自动上下料机构的设计 2.题目背景和意义：夹片大量应用于路桥建设、电站建设、高层建筑、岩石锚固、深基坑支护、超大超重机构提升、顶推、转体等诸多领域的建设和施工。针对某公司夹片生产量大，工人劳动时间长、工作强度大的情况，本课题根据夹片的结构特点，对其车削时的特性进行分析，进而设计一夹片车外锥的自动上下料装置，以实现将工件自动送至车床的主轴进行车削加工，解决夹片某道车削工序自动上下料问题，达到一人多机，缩短加工时间，降低生产成本，减轻劳动强度，保证交货期。 3.设计(论文)的主要内容（理工科含技术指标）： （1）根据组合机构的运动学原理，设计一个组合机构，应用于夹片自动上下料机构中。预设该自动上下料机构的运动行程为：水平搬运行程为480mm，竖直行程为100mm。 （2）应用机械制图的专业知识，绘制该夹片上下料机构的装配图和零件图。 4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）： （1）13周：调研并收集资料；（2）46周：确定该机构的设计方案和整体结构；（3）711周：完成该机构的结构设计计算；（4）1215周：完成夹片上下料机构的装配图；（5）16-18周：完成论文撰写，准备答辩。 5.毕业设计（论文）的工作量要求 毕业设计论文一篇，不少于10000字； 实验（时数）*或实习（天数）： 2周 图纸（幅面和张数）*： 机构装配图，A0图纸（折合）2张； 其他要求： 外文翻译不少于1000字，参考文献中文不少于不少于15篇，外文文献不少于3篇。 指导教师签名： 年 月 日 学生签名： 年 月 日 系（教研室）主任审批： 年 月 日说明：1本表一式二份，一份由学生装订入附件册，一份教师自留。毕I-22 带*项可根据学科特点选填。 摘 要本文详细介绍了运用SolidWorks软件（3D 机械设计软件的标准）进行夹片自动上下料机构的设计。由于SolidWorks软件无论对零件设计，还是对整个机构设计都起了一个模拟仿真的作用，在SolidWorks软件中，我们可以直观，清楚地了解整个设计的外形，运作甚至是材料的分析。借助SolidWorks，将产品更快地投入市场。SolidWorks 提供无与伦比的性能和价值，它是技术创新的领先者，并且还拥有最大的用户群。没有其他CAD 系统可以帮助您快速准确地完成产品设计工作。本文先对SolidWorks软件作出简介，对此三维软件作出一系列的说明，而后对夹片自动上下料机构进行介绍，并结合SolidWorks软件，将二者融会贯通。通过SolidWorks软件设计，从二维的AUTOCAD零件图纸，到三维的SolidWorks整个设备，大大地提高了设计的效果和效率，避免了工程师们在现实中出现的错误，切切实实地展现出三维软件的强大性能。 Abstract This paper introduces the application of SolidWorks software (3D mechanical design software standards) design pressure bar machine soundboard. Because SolidWorks software for both parts design, but also to the whole mechanism design is a simulation function, in the SolidWorks software, we can visually, clearly understand the whole appearance of the design, operation and material analysis.With the help of SolidWorks, bring products to market more quickly. SolidWorks provides incomparable performance and value, it is the leader in technological innovation, and also has the largest user group. No other CAD system can help you quickly and accurately complete the product design work.soundboard to fabricate the soundboard pressure bar machine, soundboard is a very important part for piano, for the study of the machine is very meaningful.This paper first makes a brief introduction on the SolidWorks software, the three-dimensional software to make a series of instructions, and then the various aspects of the introduction on the piano, to let the reader through the understanding of the piano soundboard, recognition of pressure bar machine, combined with SolidWorks software, the two together. Through the SolidWorks software design, AUTOCAD drawing from 2D to 3D, the SolidWorks the equipment, greatly improves the design efficiency, avoid the engineers in the emerging reality of error, so as to show a strong performance of 3D softwareKeywords：SolidWorks；piano；The soundboard；Pressure bar machine 第1章 绪 论1.1 课题研究的背景SolidWorks软件作为现今首屈一指的三维软件之一，凭借友好的界面、完善地装配、仿真等优秀性能。极大地降低了工程师的负担，使工程师更专注于设计，在机械设计上的应用日趋广泛，对整个机械行业的发展与成才有重大的促进作用。但是要掌握好一个工具，需要理论联系实际，不断摸索才能，不断发挥其设计优势。应用Solidworks软件设计“夹片自动上下料机构”正是基于这个考虑进行选题。1.2 课题研究的意义夹片是预应力工程中不可缺少的一个重要零件。在各类桥梁、超重超大构件提升、桥梁转体等领域的工程施工中，都会用到大量的锚具和夹片。在夹片加工过程中，如车削小端面、外锥、内锥、倒角等加工工序时，要把夹片送上数控车床高速旋转的主轴上的胀紧套上。由于车床主轴高速旋转，对手工上料的操作工人存在极大的安全隐患。尤其是随着生产规模的扩大，工人每天劳动8个小时，在这8个小时内，都是在不停的做上料、下料、检测工作，这些工作简单而且不用多大的力气，但都是无休止的重复劳动，要耗费大量的精力，一旦工人疲劳了就可能走神而发生意外事故，安全隐患时刻威胁着操作工人。为此我们设计了夹片车削时的自动上下料机构，以降低工人的劳动强度，提高劳动生产率，同时保障工人的人身安全。国内外相关研究情况：国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势:(1)工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10.3万美元降至97年的6.5万美元。(2)机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化:由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;国外已有模块化装配机器人产品问市。(3)工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化;器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构:大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。(4)机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制;多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。(5)虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。(6)当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。(7)机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前己基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人;其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用，弧焊机器人己应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如:可靠性低于国外产品:机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距;在应用规模上，我国己安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模块化设计，积极推进产业化进程.我国的智能机器人和特种机器人在“863”计划的支持下，也取得了不少成果。其中最为突出的是水下机器人，6000m水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种:在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了一定的发展基础。但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在“十五”后期立于世界先进行列之中。夹片是预应力工程中不可缺少的一个重要零件。在各类桥梁、边坡治理、基坑支护、水电大坝、高层建筑、超重超大构件提升、桥梁转体等领域的工程施工中，都会用到大量的锚具和夹片。外锥（含槽）、内锥、倒角等加在夹片加工过程中，如车削小端面、工工序时，要把夹片送上数控车床高速旋转的主轴上的胀紧套上。由于车床主轴高速旋转，对手工上料的操作工人存在极大的安全隐患。尤其是随着生产规模的扩大，工人每天劳动个小时，在这个小时内，都是在不停地做上料、下料、检测工作，这些工作简单而且不用多大的力气，但都是无休止的重复劳动，要耗费大量的精力，一旦工人疲劳了就可能走神而发生意外事故，安全隐患时刻威胁着操作工人。为此我们设计了夹片车削时的自动上料机构，以降低工人的劳动强度，提高劳动生产率，同时保障工人的人身安全。总体结构及工作原理总体结构夹片的零件图，如图所示。其加工流程主要经过以下道工序：下料挤压外锥面钻内孔、铰孔打钢字车小端面、外锥（含槽）、内锥、倒角车内锥攻牙锯开热处理滚砂包装。在完成车削小端面、外锥（含槽）、内锥、倒角等加工工序时，只要把夹片送到数控车床高速旋转的主轴上的胀紧套上即可，操直线电机推杆作十分简单。但车床主轴高速旋转，对手工上料的操作工人存在极大的安全隐患。为此我们设计了夹片车削时的自动上料机构，来改善工人的制造环境。其基本结构如图所示，整个机构由以下三部分组成：（）动力控制部分：由直线电机及推杆组成，为整侧板、和天轨个装置提供动力控制的部分；（）支撑部分：由底座、组成，为凸轮送料机构及传输架提供可靠支撑；（）传送部分：包括传输架、凸轮送料机构、定位销组件、铰接轴等部件，完成对夹片的动作。1.3 课题研究的内容本论文主要研究运用SolidWorks对夹片自动上下料机构进行设计。在设计过程中，了解SolidWorks的各种功能。1.3.1 SolidWorks设计基础熟悉SolidWorks的工作环境；了解SolidWorks的命令，掌握在SolidWorks工作环境中文件的打开、保存、导入等基本操作，掌握三维建模流程。1.3.2 草图绘制掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高级几何图形的绘制方法；理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约束；熟练应用阵列、实体转换等草图绘制工具；能综合应用各种草图绘制实体和利用草图绘制工具完成草图绘。1.3.3 基准特征-参考几何体的创建清楚明白基于特征的建模方式、参数化思想等概念；灵活运用各种建立基准点的方法；灵活运用各种建立基准轴方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵活运用坐标系的建立方法；能根据建模需要综合应用各种参考几何体。1.3.4 拉伸、旋转、扫描和放样特征建模灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法；掌握扫描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实践能够准确分析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。综合应用扫描、放样、弯曲、镜向、阵列等特征建立各种实体。1.3.5 工程图设计灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖视图，断面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。1.3.6 装配设计灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运用SolidWorks智能装配技术；灵活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能够在装配体中设计子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配方法；灵活运用在装配模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的方法。29第2章 SolidWorks的详细介绍2.1关于SolidWorkSolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁发起，总部位于马萨诸州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内。当初的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从1995年推出第一套SolidWorks三维机械设计软件至今已经拥有位于全球的办事处，并经由300家经销商在全球140个国家进行销售与分销该产品。1997年，Solidworks被法国达索（Dassault Systemes）公司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。2.2 SolidWorks的发展和荣誉SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统。由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名。从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖。其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司。SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。由于使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术。SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。据世界上著名的人才招聘网站检索，与其它3D CAD软件相比，SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这一事实说明了越来越多的工程师和设计者使用SolidWorks三维软件，越来越多的企业需要SolidWorks人才。2.3 Solidworks软件特点Solidworks软件功能强大，易于操作，界面人性化，技术创新，组件繁多是SolidWorks的五大特点。使得SolidWorks三维软件成为目前全球领先的三维CAD解决方案。SolidWorks在设计时能够为用户提供不同的设计方案，通过方案的筛选，工程师能从中选择合适的方案，从而在设计过程中降低设计的错误以及提高产品质量。在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便又通俗易懂的软件之一。它不仅提供如此人性化的系统，同时对每个工程师和设计者，乃至整个机械行业提供了良好的发展基础。2.4本章小结SolidWorks在现今社会阶段逐渐广泛应用，并且SolidWorks公司对中国市场重点开发，日后SolidWorks应用将会更加完善，更加普遍。通过前文对SolidWorks的深入了解后，往后会对SolidWorks进行个别应用的分析，如建模，装配，工程图，力学分析等。3.1夹片自动上下料机构的设计步骤3-1-1 确定设计方案：主体移动部分拟采用两种方案：1. 方案一采用气缸的形式来实现平移和上升两个自由度。气缸的原理及结构简单，易于安装维护，对于使用者的要求不高。气缸的动作迅速、反应快，控制系统及执行机构都非常简单，每个气缸只需配置一个电磁阀就可完成气路的切换，进行运动控制，气缸发生故障的概率也比较小，维护简单方便，成本也低。此方案的结构简图如下图3所示：图3方案一主体移动部分机构图2. 方案二采用两组步进电机带动丝杠实现两个方向的自由度。此方案的优点是定位精度高，但是动作缓慢，影响效率，结构复杂，成本也高。此方案结构简图如下图4所示：图4方案二主要体移动部分机构图由于本设计要实现的两个自由度为水平行程480mm，竖直行程100mm。分析发现，水平的行程较大，如若采用电机驱动则耗费时间很长，严重影响工件加工的效率。而竖直行程较短，为了使工件定位精度更高，可采用电机驱动。综合以上两个方案的优缺点，最终选择的方案为水平方向采用气缸驱动，而竖直方向则采用步进电机驱动丝杠实现上升动作。最终方案简图如下图5所示： 图5最终方案主体移动部分结构图驱动水平位移气缸的选型：1、 通常情况下，驱动气缸动作的气压值一般在0.50.7MPa之间，在这里，我们以P=0.5MPa的数值来计算设计计算，进而对气缸来进行选型。2、 假设滑块、导轨，以及步进电机、安装版，气动手指等等的总重为50KG,那么根据公式可以知道：F=PXS,要想推动重量50KG的物体动作，那么气缸的推力必须大于总重GX与导轨的摩擦力。那么有0.5X3.14xr*r=50x10x0.2=8MM,这里我们选择63缸劲的气缸。2.1 电机和减速器的选择已知整个机构上面的零件的重量，我们取总重量为50Kg，升降床高度范围为100MM，升降速度为12r/min。即：根据本次设计由于为了方便使用，并且要求定位精确可靠，这里我们选择步进电机，具体的电机设计计算如下 2.1.1步进电机设计计算 1、确定运行时间本次设计加速时间 负载速度（m/min）有速度可知每秒上升50mm，2.电机转速 3.负载转矩式中：4.负载惯量上下垂直运动丝杆螺母惯量式中总惯量5.电机转矩启动转矩必须转矩S为安全系数，这里取1.0根据以上得出数据，我们选用步进电机型号为80型，此步进电机电机厂家为南京森宇机电的产品。根据电机的特性曲线以及参数表如下： 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用步进电机电机型号为92BL-4030H1-LK-B，电机额定功率为0.4KW，额定转矩为1.3N.m，最大转矩为2.6N.m，额定转速为 3000r/min。电机大致图如下：外形尺寸92x92x86，电机输出轴径为14mm。2.1.2减速器选择电机转速3000r/min，丝杆运动速度2m/min，由公式总传动比已知需要减速比为1:60左右的减速器，在这里我们选用上海泰一传动设备的蜗轮蜗杆减速器，此种减速器为两端输出的，一头为减速器输入与电机输出连接，另一头为减速器输出与丝杆的伸长端连接。3.2应用Solidworks软件进行夹片自动上下料机构零件图设计3.2.1关于夹片自动上下料机构的建模设计根据夹片自动上下料机构的总装图可知，此机构比较简单，并且动作不复杂，很容易通过SOLIDWORKS软件来建模。 （1）操作步骤如下：首先点击SOLIDWORKS主界面的“新建”图标，如下： 依次点击“拉伸凸台/基体这样滑动板零件我们就很快完成。再来看另外一个较为典型的零件-步进电机安装版的建模：1， 首先我们新建一个文件：2，（4）所有的子零件绘制完后，就需要利用SOLIDWORKS的装配体功能对所有零件装配成装配体，首先第一个插入装配体中的零件为固定不可动的，我们选择框架的方管为固定不动的零件。装配各部零件时需要利用配合菜单命令，主要有选择重合配合、距离配合等将所有子零件装配成框架整体。图 22夹片自动上下料机构4.3应用Solidworks软件进行夹片自动上下料机构指定零件受力分析4.3.1零件受力分析过程实例：4.4本章小结通过工作原理，建模，装配，工程图，力学分析五部分的讲述，对SolidWorks应用和夹片自动上下料机构有了进一步认识，清楚明白了总的设计思路，灵活地运用各SolidWorks命令实现夹片自动上下料机构的设计第3章 三维建模的概述5.1零件图设计要点（根据已有AutocAD图纸，出三维图要点）进行零件建模前，一般应进行深入的特征分析，搞清零件是由那几个特征组成，明确各个特征的形状，他们之间的相对位置和表面连接关系，然后按照特征的主次关系，按一定的顺序进行建模。一个复杂的零件，可能是许多个简单特征经过相互之间的叠加、切除或相交组成。所以零件建模时，特征的生成顺序十分重要，不同的建模过程虽然可以构造出同样的实体零件，但其造型过程及实体的构型结构却直接影响到实体模型的稳定性、可修改性、可理解性及实体模型的应用。尤其在二维图纸上，我们能看到的只是零件的平面图，而内部特征则以虚线给予表示，另外还有零件的相贯线，这表示了各个特征相交时出现线段。在零件的草图绘制过程中，必须要选好第一个草绘平面，这很关键，这个平面决定了往后建模的所用到的命令，简单的说，一个圆柱可以作一个圆形然后拉伸，也可以作一个长方体旋转，虽然他们的结果都一样，但所用的草绘平面和命令就截然不同。如果我们要的是一条轴，那我们就应该选择第二种方法为好了。由于此设计的零件都是比较规则的零件，所用到的命令大部分是拉伸命令和旋转命令，而且很多零件都是拥有对称关系，所以为了节省时间，提高效率，经常会用到镜向特征命令。5.2零件图出工程图要点一张完整的工程图应具备以下4方面的内容。（1） 一组视图：用一组视图（其中包括视图、剖视图、断面图、局部放大图）正确、完整、清晰地表达零件各部分的结构形状。（2） 尺寸：确定零件各部分形状的大小和位置（3） 技术要求：表明零件在制造和检验是应达到的一些要求，如表面粗糙度、尺寸公差、形位公差、材料热处理方式和指标等。（4） 标题栏：注明零件名称、材料、数量、图样比例以及图号等内容。5.3装配图安装要点零件的装配步骤如下：（1） 单击【新建文件】图标，系统显示新建SolidWorks文件对话框，双击该对话框中得装配体选项，即可进入装配体工作模式。（2） 调入第一个零件模型并放置在装配体的原点处，即零件原点与装配体原点重合。（3） 调入一个与第一个零件模型有装配关系的零件模型。分析两个零件之间的装配约束关系，然后选取相应的约束选项进行零件操作。（4） 调入其他与已装配零件有装配关系的零件模型并进行装配。（5） 全部零件装配完毕后，将装配体模型存盘。5.4受力分析要点本次受力分析是运用SolidWorks软件中的SimulationXpress应力分析应用。选择【SimulationXpress】菜单命令，弹出【SimulationXpress】对话框。（1） 【夹具】选项卡：应用约束到模型的面。（2） 【载荷】选项卡：应用力和压力到模型的面。（3） 【材料】选项卡：指定材质到模型。（4） 【运行】选项卡：可以选择使用默认设置进行分析或者更改设置。（5） 【结果】选项卡：根据特定准则优化模型尺寸。使用SimulationXpress完成分析需要以下五个步骤（1） 应用约束。（2） 应用载荷。（3） 定义材质。（4） 分析模型。（5） 查看结果。总 结一、三维软件机械设计总结通过此次设计，又一次提升了运用三维软件的水平，并吸收了不少经验，总结为一下几点。（1） 有零件图纸作图与空想设计作图不同，零件尺寸已经给出，作图时先不考虑尺寸是否真的合适，根据尺寸作出零件的三维图，但到装配时必须要考虑尺寸是否合适，由于AutoCAD图纸效果不好，导致尺寸会有出错，甚至有出现欠定义尺寸，所以，此时必须通过配合后在衡量尺寸，再进行修改，直到满足配合要求。（2） 工具集的确方便了作图，通过选择零件类型，输入数据，就能生成出标准零件，但有时需要用到的零件在工具集上也未必能找到，所以此时要随机应变，