法兰盘钻孔夹具三维设计说明书

1、浙江工业大学博士学位论文毕业设计说明书课题名称： 车床法兰盘工艺规程与钻孔专用夹具三维设计 学生姓名 汪校明 学 号 110104111322 所在学院 浙江机电职业技术学院 专 业 机械制造与自动化 班 级 机制1113 指导教师 方刚强 起讫时间：2014 年3 月25 日2014 年5 月16 日29浙江机电职业技术学院毕业设计说明书课题名称车床法兰盘工艺规程与钻孔专用夹具三维设计摘 要我的毕业设计的课题是 车床法兰盘工艺规程及专用夹具的三维设计，主要内容如下：首先，对零件进行分析，主要是零件作用的分析和工艺分析，通过零件分析可以了解零件的基本情况，而工艺分析可以知道零件的加工表面和加工

2、要求。根据零件图提出的加工要求，确定毛坯的制造形式和尺寸的确定。第二步，进行基面的选择，确定加工过程中的粗基准和精基准。根据选好的基准，制订工艺路线，通常制订两种以上的工艺路线，通过工艺方案的比较与分析，再选择可以使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证的一种工序。第三步，根据已经选定的工序路线，确定每一步的切削用量及基本工时，并选择合适的机床和刀具。对于粗加工，还要校核机床功率。最后，设计第三道工序钻法兰盘孔的夹具。先提出设计问题，再进行分析，用pore软件进行设计三维实体，然后把设计的过程整理为说明书。关键词：机械设计；加工工艺；夹具设计；Pro/E Wildfire目

3、 录摘 要I第1章 绪论11.1 引言11.2 主要机械结构分析21.3 切削力及夹紧力计算21.4 定位误差分析41.5 夹具设计及操作的简要说明4第2章 结构设计52.1 设置工作目录52.1.1新建文件夹52.1.2设置工作目录52.2 法兰盘夹具的造型设计52.2.1新建零件52.2.2创建底座结构52.2.3 拉伸造型操作172.2.4 拉伸造型操作282.2.5 拉伸造型操作392.2.5 拉伸造型操作4102.2.6 拉伸造型操作5112.2.7 拉伸造型操作6132.2.8 拉伸造型操作7153.1建立圆角163.1.1 建立圆角操作1163.1.2 建立圆角操作2174.1创

4、建孔184.1.1 创建孔操作1184.1.2 创建孔操作2194.1.3 创建孔操作3204.1.4 创建孔操作4224.1.5 创建孔操作5234.1.6 创建孔操作6245.1完成法兰盘钻孔专用夹具的设计与绘图25参 考 文 献27致 谢28第1章 绪论1.1 引言Pro/E是美国PTC公司于1989年推出的三维CAD/CAM系统，历经多年的发展与推广，已成为当今世界上最流行的高端CAD/CAM软件，其全新的设计理念已成为CAD领域的新标准。Pro/E模块众多，功能涵盖产品的三维设计与装配、工程图自动生成、结构分析、运动仿真、动画制作、模具设计、钣金设计、数控加工、管道设计、产品数据管理

5、等，广泛应用于机械、电子、航天航空、汽车、模具、工业产品造型、家用电器、玩具等设计生产领域。目前，Pro/E已成为机械、模具、日用产品设计、工业设计等行业技术人员的必备技能，熟练使用该软件成为迎取职场竞争的有力保证。在我们现在使用的Pro/E Wildfire版本增加了一些新的特性：图标版风格的用户界面摒弃了以前烦琐不便记忆的瀑布式菜单结构，在设计时，能方便的找到各功能键；功能的全新组合，将设计过程中操作相近，但结果不同的设计工具进行重组，这样是用户很容易在不同工具之间切换，同时还可以加深对这些操作之间异同的理解；直接建模一直是Pro/E重点强化的一个功能，其核心思想是设计中直接操作模型与之交

6、互，包括对模型的选取、修改和重新定义等，在该版本中增加了对模型的事实时全局变形，包括在各方位上以等比例或不等比例缩放模型，自由平移和旋转模型就，还可以对模型进行实时翘曲、伸展、弯曲和扭曲等操作。Pro/ENGINEER是业界领先的CAD/CAM/CAE标准软件。现在，Pro/ENGINEER的交互式曲面设计扩展功能(ISDX)的推出，标志着PTC已将直观的自由形状曲面处理建模工具集成到世界最优秀的建模软件中。这种独特的设计功能允许设计人员和工程师利用强大的参数化建模工具来建立自由形状曲面。直观的建模环境能让客户采用一种清晰的过程方法来完成设计，从而在提高效率的同时，减少了产品开发时间和费用。1

7、.2 主要机械结构分析 法兰盘钻孔专用夹具是一个支架类零件，总长184mm.总宽140mm.总高130mm.与定位心轴配合尺寸12mm；两个6的锥销孔，与钻模板配合用来压住法兰盘。2个M8的螺孔深度18mm也是用来和钻模板一起固定法兰盘的，3个M6的通螺孔。前后两个U型槽用来固定夹具，长12mm宽10mm圆角R6，实际宽就是16mm。主要加工尺寸就是这些。本夹具主要用来钻4mm孔及扩6mm的孔，此孔的形位公差和表面要求均不高，无特殊要求，且加工此孔时mm 孔的外端面及20孔的内表面和90圆柱面上的两平行平面都已加工出来，可用来作为此工序的定位面。因此在本道工序，在保证提高劳动生产率，降低劳动强

8、度的同时可以设计选用比较简单的夹具。1.3 切削力及夹紧力计算刀具：高速钢钻头 D=4mm由机械制造工艺设计手册 可查得 切削扭矩 M=轴向力 F=切削功率 Pm=2M·n·10(kw)式中： C=225.63 x=1.9 y=0.8 C=558.6x=1 y=0.8 d=4或6 k=0.87 k=0.9f=0.13 n=2012或1426所以当钻4mm孔时有 M=225.63x4x1.9x0.13x0.87x10=0.291(N·m) F=558.60x4x1x0.13x0.9=393.15(N) Pm=2x0.291x2012x10=3.676(kw) 同理扩

9、6孔mm时有 M=225.63x6x1.9x0.13x0.87x10=0.439(N·m) F=558.60x6x1x0.13x0.9=589.73(N) Pm=2x0.439x1426x10=3.931(kw)如上所述，本设计采用螺旋夹紧机构，即由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构。螺旋夹紧机构不公结构简单、容易制造，而且由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长升角又小，所以螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都很大，是手动夹紧中用得最多的一种夹紧机构。根据夹紧状态下螺杆的受力情况和力矩平衡条件 FL= F= 式中 F夹紧力(N) F作用力(N) L作用力臂(mm) d螺杆直径

10、 螺纹升角 螺纹处摩擦角. 螺杆端部与工件间的摩擦角. 螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm)所以有F= =3405.6N显然 F=3405.6N>589.73=F故本夹具可安全工作。 1.4 定位误差分析夹具的主要定位元件为一短心轴限制了两个自由度,另一端面限制3个自由度和一个平面限制一个自由度,达到了完全定位,又因零件对形位公差及尺寸公差均要求不高.故定位误差在此可忽略。1.5 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。但由于本夹具是钻床夹具，夹具尺寸不能很大，如果采用机动夹紧

11、，夹具势必过于复杂和庞大，本夹具为了提高生产率和降低生产成本，考虑简单、经济、实用,采用螺旋夹紧机构,操作非常简单,先拧下夹紧螺母,再按定位要求放上零件,再拧紧螺母达到夹紧要求即可钻孔.以上动作可重复。第2章 结构设计2.1 设置工作目录2.1.1新建文件夹在电脑硬盘分区（如D盘）中建立一个名为“法兰盘夹具”的文件夹。2.1.2设置工作目录启动Pro/E程序后，点击菜单栏上的【文件】【设置工作目录】。在弹出的“选取工作目录”对话框中的查找范围下拉菜单中找到刚刚建立的“法兰盘钻孔夹具设计”文件夹，并点击该对话框的【确定】按钮，完成“Pro/E工作文件夹”的选取。2.2 法兰盘夹具的造型设计2.2

12、.1新建零件1）选择【文件】/【新建】命令或者单击工具栏中的按钮，在弹出的【新建】对话框中的【类型】选项组中选取【零件】选项2）在【子类型】选项组中选取【实体】选项，同时取消【使用缺省模板】选项中的选中状态，表示不采用系统的默认模板。最后在【名称】文本框中输入文件名jiaju。 单击【确定】按钮后，系统弹出【新文件选项】对话框，在【模板】选项组中选择mmns_part_solid选项，表示将要建立的实体零件采用毫米（mm）、牛顿（N）、秒（s）单位制。3）单击对话框中的【确定】按钮后就进入了Pro/E系统的零件模块。2.2.2创建底座结构1) 单击拉伸按钮，打开拉伸工具控制板。2）在界面上长按

13、鼠标右键，选择定义内部草绘，出来下图1-1界面，点击【草绘】随便选一平面作为草绘平面。图1-13）点击绘制如图1-2所示的长方形长180mm、宽140mm，点击确认，厚度130mm。（就是高度130mm）最后确认如图1-3所示。 图1-2图1-32.2.3 拉伸造型操作1 1) 单击拉伸按钮，打开拉伸工具控制板。2）在界面上长按鼠标右键，选择定义内部草绘，点击【草绘】选择FRONT平面作为草绘平面。3）利用草绘工具画出如下图1-4所示图形，点击确认图形。图1-44）在拉伸至所有曲面相交选项中选择，然后点击移除材料选项，最后点击，出现如图1-5所示图形。图1-52.2.4 拉伸造型操作21） 单

14、击拉伸按钮，打开拉伸工具控制板。2）在界面上长按鼠标右键，选择定义内部草绘，点击【草绘】选择FRONT平面作为草绘平面。3）利用草绘工具画出如下图1-6所示图形，点击确认图形。图1-64）在拉伸至所有曲面相交选项中选择，然后点击移除材料选项，最后点击，出现如图1-7所示图形。图1-72.2.5 拉伸造型操作31） 单击拉伸按钮，打开拉伸工具控制板。2）在界面上长按鼠标右键，选择定义内部草绘，点击【草绘】选择RIGHT平面作为草绘平面。3）利用草绘工具画出如下图1-8所示图形，点击确认图形。图1-84）在拉伸至所有曲面相交选项中选择，然后点击移除材料选项，最后点击，出现如图1-9所示图形。图1-

15、92.2.5 拉伸造型操作41） 单击拉伸按钮，打开拉伸工具控制板。2）在界面上长按鼠标右键，选择定义内部草绘，点击【草绘】选择如图1-10平面作为草绘平面。图1-103）利用草绘工具画出如下图1-11所示图形，点击确认图形。图1-114）在拉伸至所有曲面相交选项中选择，然后点击移除材料选项，最后点击，出现如图1-12所示图形。图1-122.2.6 拉伸造型操作51） 单击拉伸按钮，打开拉伸工具控制板。2）在界面上长按鼠标右键，选择定义内部草绘，点击【草绘】选择如图1-13平面作为草绘平面。3）利用草绘工具画出如下图1-14所示图形，点击确认图形。图1-13图1-144）在拉伸至所有曲面相交选

16、项中选择，然后点击移除材料选项，最后点击，出现如图1-15所示图形。图1-155）如上拉伸造型5一样在夹具的另一边也画出相同的图形，如图1-16所示那样图1-162.2.7 拉伸造型操作61） 单击拉伸按钮，打开拉伸工具控制板。2）在界面上长按鼠标右键，选择定义内部草绘，点击【草绘】选择如图1-13平面作为草绘平面。3）利用草绘工具画出如下图1-17所示图形，图形大小R6mm中心点距离参照10mm，左右边相同，然后点击确认图形。图1-174）在拉伸至所有曲面相交选项中选择，然后点击移除材料选项，最后点击，出现如图1-18所示图形。图1-182.2.8 拉伸造型操作71） 单击拉伸按钮，打开拉伸

17、工具控制板。2）在界面上长按鼠标右键，选择定义内部草绘，点击【草绘】选择如图1-19平面作为草绘平面。图1-193）利用草绘工具画出如下图1-20所示图形，然后点击确认图形。图1-204）在拉伸至所有曲面相交选项中选择，然后点击移除材料选项，最后点击，出现如图1-21所示图形图1-213.1建立圆角3.1.1 建立圆角操作11）单击倒圆角，打开倒圆角工具面板。2）把鼠标移到需要倒园角的边上，点击该边，如图2-1所示。图2-1（3）倒圆角半径选择为R5mm，然后点击确认图形。3.1.2 建立圆角操作21）单击倒圆角，打开倒圆角工具面板。2）把鼠标移到需要倒园角的边上，点击该边，如图2-2所示。图

18、2-2（3）倒圆角半径选择为R3mm，然后点击确认图形。4.1创建孔4.1.1 创建孔操作11）单击孔工具，打开孔创建面板。2）点击普通孔编辑工具，孔直径选择12，孔深打通。然后选择【放置】偏移参照，选两条边作为参照确定孔的距里，下边距离80mm，右边距离70mm，如图4-1所示。3）最后点击，出现如图4-2所示图形。 图4-1 图4-2 4.1.2 创建孔操作21）单击孔工具，打开孔创建面板。2）点击螺孔编辑工具，螺孔类型为ISO，直径选择M6x.75，孔深打通。然后选择【放置】偏移参照，选两条边作为参照确定孔的距里，上边距离25mm，左边距离70mm，如图4-3所示。图4-33）点击确认创

19、建，然后阵列工具，选择以4.1.1创建的孔的轴（此轴为A-1，下面都是这么表示此轴）为旋转中心，数量为3个，角度为120°，再次点击确认创建，出现如下图4-4所示图形。图4-4 4.1.3 创建孔操作31）单击孔工具，打开孔创建面板。2）点击普通孔编辑工具，点击草绘定义钻孔轮廓，再点击，利用草绘工具编辑出如图4-4所以图形，图形为封闭图形，需要创建一个旋转轴，点击完成图形的创建，然后选择【放置】偏移参照，选一条边一个轴（A-1轴）作为参照确定孔的距里，下边距离12mm，距离轴距离13mm，如图4-5所示。3）最后点击，出现如图4-6所示图形。（该孔轴表示为A-6，下面都是如此表示)

20、图4-5图4-4图4-6 4.1.4 创建孔操作4参照4.1.3 创建孔操作3，第一步和第二步，然后选择【放置】偏移参照，选两根轴（A-1轴和A-6轴）作为参照确定孔的距里，距离A-1轴边距离13mm，距离A-6轴距离18mm，如图4-7所示。最后点击，完成孔创建。图4-74.1.5 创建孔操作51）单击孔工具，打开孔创建面板。2）点击螺孔编辑工具，螺孔类型为ISO，直径选择M8x1.25，孔深18mm。然后选择【放置】偏移参照，选两根轴（A-1轴和A-6轴）作为参照确定孔的距里，距离A-1轴边距离13mm，距离A-6轴距离18mm，如图4-8所示。图4-83）最后点击，出现如图4-9所示图形

21、图4-94.1.6 创建孔操作6参照4.1.5 创建孔操作5，第一步和第二步，然后选择【放置】偏移参照，选一边和一轴（A-1轴）作为参照确定孔的距里，距离A-1轴边距离13mm，下边距离12mm，如图4-10所示。最后点击，完成孔创建。图4-10 5.1完成法兰盘钻孔专用夹具的设计与绘图 5.1到此为止我们就完成了该法兰盘的专用钻孔家具的三维画图，最后完成后的三维实体如下图5-1，图5-2所示。图5-1 图5-2参 考 文 献1 Pro/Engineer Wildfire 4.0中文版模具设计与制造实用教程 周惠兰主编 化学工业出版社 2011年6月北京第1版2 Pro/Engineer Wildfire 3.0 案例精讲 肖乾 杨迎新主编 中国电力出版社 2008年8月北京第1版3 杨黎明机械零件设计手册M北京：国防工业出版社，1993 4 徐灏机械设计手册M北京：机械工业出版社，19915 李云机械制造工艺及设备设计指导手册M北京：机械工业出版社，19966 胡家秀简明机械零件设计实用手册M北京