学位论文—基于proe的机床夹具设计论文设计论文.doc

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1、 安徽工贸职业技术学院毕业论文(设计) Anhui Vocactional & Technical College of Industry & Trade毕 业 论 文基于Pro/E的机床夹具设计Machine tool fixture design based on Pro/E毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过

2、贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集

3、体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日毕业论文（毕业设计）任务书学生姓名专业年级毕业论文（毕业设计）题目：

4、毕业论文（毕业设计）目的、要求：毕业论文（毕业设计）的主要内容：指导教师评语：指导教师（签名）：年月日填写说明：1.此表由指导教师填写，必须用蓝、黑色墨水书写；字迹必须清晰工整。2.将此表装订在毕业论文（设计）的第一页。基于Pro/E的机床夹具设计摘要 ：由于铣床夹具的结构复杂且精度要求较高，而且铣床夹具的传统设计效率低，在传统的设计中，原有的集合模型是设计者利用固定的尺寸值得到的，零件结构形状不能灵活的改变，一旦零件尺寸发生变化，必须重新绘制其对应的几何模型，以至于工程师们不得不花费大量的时间进行几乎相同的公式计算，这样在铣床夹具设计的相似性设计上消耗了大量的人力物力。铣床夹具的数字化设计是

5、提高设计精度及效率的有效途径。本论文正是针对上述问题，利用Pro/E软件的建模功能建立三维模型；然后应用Pro/E软件的运动仿真、参数化设计和数控加工功能，使得铣床夹具的设计直观、快捷、高效。该技术在机械工程、化工设备、汽车制造等很多领域有很强的实用性和推广价值。关键词：Pro/E，铣床夹具，数字化设计Machine tool fixture design based on Pro/EABSTRACT :Due to the complicated structure and milling fixture higher accuracy, and milling machine fixtur

6、e in low efficiency, the traditional design of traditional design, the original collection model is the size of the designer using fixed parts structure, worth the change, flexible shape cannot change once parts size, must redraw its corresponding geometric model that engineers have to spend a lot o

7、f time on the formula is almost the same, and in the milling machine for fixture design similarity design consumes vast quantities of manpower. Milling fixture digital design is to improve the design precision and efficiency in an effective way.This thesis is in view of the above questions, Pro/E so

8、ftware using 3d model; modeling functions. Then apply the Pro/E motion simulation software, parameterized design and NC machining function makes milling fixture design direct-viewing, fast and efficient. This technology in mechanical engineering, chemical equipment, automobile manufacture and so on

9、many domains have strong practicability and popularize value. Key words: Pro/E, milling fixture, digital designII目 录摘要（中文） 摘要（英文） 引言 1第一章 设计理念11.1 夹具概念设计 11.1.1 专用夹具及其设计概述 11.1.2 夹具的发展概况及现状 31.1.3 夹具的分类及组成 31.1.4 现代夹具的发展方向 61.2 数字化制造简介 61.2.1 数字化是制造技术创新的手段 61.2.2 Pro/E软件的数字化造型功能 8第二章 铣床夹具的造型及动画仿真 10

10、2.1 铣床夹具零件的三维造型 102.2 铣床夹具的装配 152.3铣床夹具的动画仿真 17第三章 利用Pro/E进行夹具若干零件特征的自动化设计 193.1 铣床夹具分度盘的自动化设计 19第四章 利用Pro/E进行夹具若干零件的数控加工 224.1 Pro/E NC简介 224.2 定位键的数控加工 22结论 27致谢 28参考文献 29引言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

11、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，CATIA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。Pro/Engineer系统是美国参数

12、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，开发出来第三代机CAD/CAECAM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。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。第一章 设计理念1.1 夹具

13、概念设计1.1.1 专用夹具及其设计概述1. 明确设计任务与收集设计资料2拟定夹具结构方案与绘制夹具草图1) 确定工件的定位方案，设计定位装置。 2) 确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。3) 确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。4) 确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件及安装基面。5) 确定和设计其它装置及元件的结构型式，如分度装置、预定位装置及吊装元件等。 6)确定夹具体的结构型式及夹具在机床上的安装方式。7) 绘制夹具草图，并标注尺寸、公差及技术要求。 3进行必要的分析计算工件的加工精度较高时，应进行工件加工精度分析。有动力装置的夹具，需计算夹紧力。当有几种夹具方案时，可进行经济分析

14、，选用经济效益较高的方案。4审查方案与改进设计夹具草图画出后，应征求有关人员的意见，并送有关部门审查，然后根据他们的意见对夹具方案作进一步修改。5绘制夹具装配总图夹具的总装配图应按国家制图标准绘制。绘图比例尽量采用1：1。主视图按夹具面对操作者的方向绘制。总图应把夹具的工作原理、各种装置的结构及其相互关系表达清楚。夹具总图的绘制次序如下：1)用双点划线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上。在总图中，工件可看作透明体，不遮挡后面夹具上的线条。2)依次绘出定位装置、夹紧装置、对刀或导向装置、其它装置、夹具体及连接元件和安装基面。3)标注必要的尺寸、公差和技术要求

15、。 4)编制夹具明细表及标题栏。6.绘制夹具零件图夹具中的非标准零件均要画零件图，并按夹具总图的要求，确定零件的尺寸、公差及技术要求。1.1.2 夹具的发展概况及现状夹具虽然是机床的附加装置，但是他在生产中起到的作用却很大，应用十分广泛。因此，我国广大机械工人和技术人员，历来把机床夹具的设计和改进，作为技术革新和改造的一个重要举措。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1。安装在车床上的夹具多数情况下都是采用通用夹具，如三爪卡盘、四爪卡盘等。当加工一些特殊工件，采用通用夹具无法安装时

16、，必须设计专用夹具。安装在机床上的夹具根据其安装的位置分为两个基本类型：安装在车床主轴上的夹具和安装在车床床鞍上的夹具。1.1.3 夹具的分类及组成1. 夹具的分类随着机械制造业的发展，机床夹具的种类也在不断的增加，出现了许多的新型的夹具，如果想要对所有的夹具加以分析，那是不可能的。为了便于研究各种夹具的特性，找出规律性的东西，从而运用这些规律有必要将夹具加以分类如图1-1所示：图1-1铣床夹具的分类1）通用夹具是指已经标准化的、可用于一定范围内加工不同工件的夹具。如三爪自定心或四爪单动卡盘、机用虎钳、回转工作台、万能分度头、磁力工作台等。这类夹具以作为机床附件，可以充分发挥机床技术性能和扩大

17、工艺范围。不论何种生产类型，都被广泛利用。2）专用夹具在使用夹具装夹工件时，有找正和不找正之分。在使用专为工件的某道工序时，一般能够直接装夹工件而无须划线和找正，他成为机床的一种附加装备，在加工中起到机床、工件、刀具之间的桥梁作用，我们称之为专用夹具，专用夹具的设计和制造是机械加工中的一项重要的技术准备工作。3）通用可调与成组夹具这两类夹具结构相似。其共同点是:在加工完一种工件后，经过调整或更换个别元件，即可加工形状相似、尺寸相近或加工工艺相似的多种工件。在当前多品种小批量生产条件下，这两类夹具是改革工艺装备设计的一个发展方向。4）组合夹具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先准备好的

18、通用的标准元件和部件组合成的夹具。这种夹具用完后可以拆御存放，还可多次反复使用，具有组装迅速，周期短的特点，故特别适用于多品种小批生产或新产品试制1。2. 夹具的组成由于各种专用夹具装夹的工件是各不相同的，所以夹具结构也各种各样。尽管新的夹具层出不穷，但是他们的工作原理基本相似.，我们在认识一定的数量的夹具之后，加以概括，找出他们的内在联系和共性，以便于尚未研究过的各种夹具进行研究。由此可以得出一般夹具共有的如下组成元件和装置:1）定位元件和装置它的作用是确定工件在夹具中的加工位置。2）夹紧装置这种装置包括夹紧元件或组合和动力源。其作用是将工件压紧夹牢，保证工件的定位在加工中不因受外力而产生位

19、移，同时防止或减少振动。3）确定夹具位置的元件 其作用是确定夹具在机床上的安装位置，从而保证工件与机床之间的正确加工位置。4）对刀导向装置 用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的饿元件称为对刀导向元件。5）其他装置 有些夹具还设有分度装置、上下料装置、工件顶出装置等。6）夹具体 他是夹具的基本件和骨架，上述各类元件或装置都安装在夹具体上，使之成为一个夹具整体。他们的基面一般都和机床工作台或花盘相联结。 上述六个组成部分，并非每套机床夹具都必须全部具备。但是一般说来，定位装置、夹紧装置和夹具体则是夹具的基本部分。机床夹具的组成部分与工件、机床、刀具之间的联系，可以从图1-2看出，该图为正确设计夹具

20、提供了思考问题的线索:例如定位、夹紧装置直接与工件有关，故在设计时必须掌握与工件形状、尺寸、技术要求等有关资料;在设计对刀导相元件时，应考虑加工所用刀具的类型、结构和尺寸等;设计确认夹具在机床上位置的元件时，则应依据机床工作台或主轴端部的结构形式和尺寸等 图1-2 机床夹具组成示意图1.1.4 现代夹具的发展方向随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。它的发展方向主要表现为“四化”。1.标准化 完善的标准化，不仅指现有夹具零部件(包括毛坯及半成品)的标准，而且应有各种

21、类型夹具结构的标准(如果用可调夹具标准、组合夹具标准、自动线夹具标准等)。同时应对专用夹具零部件，实行统一的标准化、系列化，以便使用一部分的零部件，能在各类夹具实现通用化。无疑这“三化”是夹具发展的基础工作，有此基础，就有可能组织夹具零件、传动装置甚至整套的夹具的专业化定点生产，使原来单体生产的夹具，转变为专业化生产，以保证质量，降低成本，缩短生产周期。2.可调化、组合化 当前机床发展的两个主要发展方面，一是要把专门用于某一特定工序的专用夹具，扩大其运用范围，使能用于同一类零件的加工，并实现快速调整；二是要改变专用夹具当工件或工艺一有修改就得报废的间题，使夹具能够重复利用，实现组合化的原则，用

22、少数元件能满足多中需要。特别是随着数控车床等的大量出现，如何使用可调化或组合化夹具来适应这种机床的需要，成为当前机床夹具的又一重要发展方向。3.精密化 由于机械产品加工精度日益提高，高精度机床的大量涌现，势必要求机床夹具也相对精密。4.高效自动化为了实现机械加工过程自动化，以改善劳动条件，提高生产率，降低加工成本，不仅是生产流水线、自动线的需要，而且对多品种、小中批量生产同样可以考虑采用合适的高效自动化夹具，以获得良好的效益。1.2 数字化制造简介1.2.1 数字化是制造技术创新的手段人类技术文明史进入了信息时代，计算机软硬件的飞速发展给信息的普及、应用提供了技术手段。面对21世纪的制造技术创

23、新，数字化是主要手段。数字化的核心是离散化，如何将自然界的连续物理现象、模糊的不确定现象，以及人的经验与技能等离散化，进而实现数字化，是技术创新成败、优劣的关键问题。继计算几何、计算力学问世之后，计算切削工学、计算制造、数字化制造、新型材料零件数字化设计与制造等陆续被提出，明显地看出数字化是技术创新的重要手段。为了充分发挥计算机辅助技术在技术创新中的作用，需要对领域主导知识进一步实现数字化处理。例如：制造过程的物理量（力、热、声、振动、速度、误差等）的数字化模型，它们是伴随制造过程的几何量而产生的，如何将两者的数字化量及相互关系融合到计算机系统中，尚有大量工作要做；利用社会学、心理学、人体机构

24、与行为科学等，更好的发挥人在企业中的作用，利用计算机仿真与人机界面技术模拟企业环境，研究人的最佳工作状态，重视人们的满足感与舒适感，这些都有大量数字化问题。计算机网络为数字化信息的传递、为实现“光速贸易”提供了技术手段。重要的是数字化全部信息，不仅要数字化技术信息，也要数字化评估信息，以便在信息冗余的当今能选择到有用的信息，还要数字化滤掉干扰信息和伪假信息，保证数字化信息畅通无误。计算机网络也为实现全球化制造、给予网络的制造提供了物理保证，这不仅有利于参与市场竞争，促进设备资源的共享，更有利于快速获得制造技术信息，激发创新灵感，是实现数字化制造的重要保证。为了改善数字化在技术创新中的作用，要求

25、计算机工具尽可能早地进入工程过程中，以允许更广泛地探讨和多方案地信息化选择；要求人机界面向自然化接口过渡，以加快信息的流畅交换；要求计算机在实现自复位工程辅助作用时，由被动变成主动，即计算机能主动向操作人员建议有关方案并传送相关信息。随着电子技术、信息技术和计算机技术的发展，推动了制造技术向更深层次的发展，自20世纪50年代以来，NC（Numerical Control）、CNC（Computer Numerical Control）、DNC（Distributed Numerical Control）、FMC、CAD（Computer Aided Design）、CAM（Computer A

26、ided Manufacturing）、CAPP（Computer Aided Press Planning）等新的制造技术相继出现。在机械制造领域中，全球化经济的形成对产品的质量、产品更新换代的速度以及产品的生产周期都提出了越来越高的要求。这也要求必须采用先进的设计制造技术才能符合时代的要求。计算机技术和机械设计制造技术相结合、渗透，就产生了计算机辅助设计与辅助制造（Computer Aided Design and Manufacturing）技术，简称CAD/CAM5。数字化改变了社会，改变了制造，改变了制造技术。从手工业使用图板到计算机二维绘图和NC加工，从三维设计到数字样机，由数字化

27、工艺过程设计到数字化制造、虚拟制造，从CAD应用到数字化企业（Digital Enterprise）的发展，是传统的制造发生了质的改革。数字化程度已经成为衡量设计制造技术水平的重要标志。实践表明，数字化技术是缩短产品研制周期、降低研制成本、提高产品质量的有效途径，是建立现代产品快速研制系统的基础6。1.2.2 Pro/E软件的数字化造型功能7Pro/Engineer操作软件（以下简称Pro/E）是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品，从它刚一面世，就以其先进的参数化设计、基于特征设计的实体造型而深受用户的欢迎。在目前的三维

28、造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。此外，Pro/E一开始就建立在工作站上，使系统独立于硬件，便于移植；该系统用户界面简洁，概念清晰，符合工程人员的设计思想与习惯。Pro/E整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型，能将整个设计至生产过程集中在一起，他一共有20多个模块供用户选择，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。给予以上原因，Pro/E在最近几年已经成为三维机械设计领域里最富有魅力的系统。Pro/E系统主要功能如下：1.参数化设计和特征功能

29、 Pro/E是采用参数化设计的、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去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。2.单一数据库 Pro/E是建立在统一基层的数据库上，不像一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户都在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反映在整个设计过程中的相关环节上。例如，一旦工程样图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工

30、程图如有任何改变，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得每一件产品的设计过程紧密结合起来。这一优点使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。Pro/E软件功能包括参数化功能定义，实体零件及组装造型，三维上色实体或线框造型、完整工程图产生及不同视图。Pro/E是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同设计专用功能来实现，其中包括:筋(ribs) ,槽(slots)、倒角(chamfers)、和抽空(shells)等。采用这种手段建立形体，更自然、更直观。其他优势如下:1) 无可匹敌的几何创建功能提供了优良的产品差异性和可制造性； 2)

31、 完全集成的应用程序可让您在一个应用程序中完成从概念设计到制造的所有工作； 3) 自动将设计变更传播到所有下游交付件的能力可让您满怀信心地进行设计； 4) 完整的虚拟仿真功能可让您提升产品性能和超越产品质量目标； 5) 自动生成相关的刀具设计、装配指令和机器代码，最大限度地提高生产效率。总之，Pro/E系统的参数化功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不像其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其他相关的特征也会自动修正。这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。造型不但可以在屏幕上显示，还可以传送到绘图机上或一些支持Posts

32、cript格式的彩色打印机。Pro/E还可输出三维和二维图形给予其他应用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这些都是通过标准数据交换格式来实现的，用户更可以配上Pro/E软件的其它模块或自行利用C语言编程，以增强软件的设计功能。第二章 铣床夹具的造型及动画仿真2.1 铣床夹具零件的三维造型1. 夹具体及非标准件的造型本节研究的是铣八方专用夹具，需要利用Pro/E的三维实体建模技术将每个非标准件的绘制出来。夹具中除定位、夹紧、对刀、导向和连接元件等大量应用各种标准件, 通常还使用少量非标准专用件, 其中最主要的零件是夹具体。此铣八方专用夹具所涉及的零件有夹具体、芯轴、轴套、衬套、齿轮轴、调整螺母、

33、防护套、螺母、分度盘、上卡块、下卡块、螺栓、定位销、空心轴、铜套、螺堵、定位螺钉等非标准专用件，其余的如螺钉、垫片、销、柱销、拉杆、手把等标准件直接从标准库中调取。单个零件的三维实体造型所运用到的Pro/E的基础实体特征有：拉伸特征、旋转特征、扫描特征、混合特征、孔特征、可特征、倒圆角特征、倒角特征、拔模特征、特征复制等。下面介绍生成简单三维实体所用的拉伸、旋转、扫描和混合等基本操作方法和技巧。拉伸特征是将一个用草图描述的轮廓或横断面沿垂直于横截面方向延伸一段距离后所生成的特征。草图、拉伸方向和拉伸长度是拉伸特征的 3 要素。旋转特征是草图轮廓或横断面，绕旋转中心线转动扫过的轨迹所形成的特征。

34、其中，草图轮廓、旋转中心线和旋转角度构成了旋转特征的 3 要素。扫描特征是由一组草图轮廓或横断面，沿某一路径扫掠所形成的特征。扫描路径和扫描轮廓是扫描特征的必备要素。混合特征是一组空间轮廓按一定的顺序，在轮廓之间进行过渡生成的特征。混合特征的生成必须具备两个或两个以上的轮廓，其中轮廓可以是草图也可以是其它特征的面，甚至可以是一个点。简单三维实体的建模方法一般可以归纳为：1）由基本体素产生标准几何体特征(方块、圆柱、圆管、圆锥、球等特征)；2）由满足约束条件的截面轮廓二维草图经过拉伸/旋转生成三维特征；3）沿路径配置的二维几何图形经扫描/蒙掠生成曲面实体特征；4）结合以上3种方法，利用三维实体特

35、征间的布尔运算(交/并/差)生成新的实体。建模中参数的约束有两种形式：一是几何约束，包括相互平行、相互垂直、相互同心、相互共线和等长等，几何约束是确定要素之间的几何关系，这种约束关系（具有参数化性）在后面的设计中是保持不变的；二是尺寸约束，包括长、宽、高、角度、半径，距离等，这种约束用于确定要素之间的尺寸大小和相对距离8。但在实际建模过程中，简单特征可能通过以上任一种方法完成；但对复杂特征，常规的特征操作已难以满足设计的要求，这时可以采用参数和关系式等辅助工具和环形折弯、唇、螺旋扫描等高级特征功能。尽管机械产品的结构形式千差万别，用途和工作原理也各不相同；但在计算机上进行三维实体建模还是有一些

36、规律可循，特别是复杂三维实体的建模方法。复杂三维实体的建模过程一般为：零件结构分析特征分解基准体系分析创建基本特征创建附加特征。以下分别是夹具体、分度盘、定位销、齿轮轴、芯轴、锥套、拉杆、螺母的单个零件造型9,10。 图2-1 夹具体 图2-2 分度盘 图2-3 定位销 图2-4 齿轮轴 图2-5 芯轴 图2-6 锥套 图2-7 拉杆 图2-8 螺母2. 夹具的总体结构造型本夹具综合考虑铣床夹具设计中所涉及的问题及各种注意事项，结合夹具的设计要求进行总体结构设计，图2-9和图2-10是夹具结构的示意图，其主要零件为分度盘。图2-9 铣八方夹具主视图图2-10 铣八方夹具左视图铣八方夹具整体结构

37、示意图（图2-9、图2-10）1.分度盘 2.手把2 3.拉杆 4.锥套 5.定位销 6.手把 7.夹具体 8.下卡块 9.芯轴 10.上卡块 11.手把 12.螺栓 13.定位螺钉 14.柱销 15.螺钉二 16.齿轮轴 17.螺钉图2-11为分度盘的平面图，2个6的通孔是用来与锥套定位的，其定位可以保证分度盘与锥套的轴中心线重合从而保证两者的同轴度；M12的通孔用来安装手把，以便转动分度盘；两个沉孔可用螺钉将分度盘与锥套固定；而8个锥孔则是用于铣八方的关键结构，每个锥孔代表要加工的一个平面，当加工完一个平面时，只需转动分度盘使定位销嵌入下一个锥孔，依次加工，直至加工完工件的八个平面。图2-

38、11 分度盘示意图由铣八方夹具的整体结构示意图可以看到，在加工完一个面时，通过调整将锥套处于松动状态，通过6转动齿轮轴16，经由齿轮轴16与定位销5的啮合部分带动定位销5压入盲孔中并拧紧螺钉17（将定位销固定在盲孔内），同时转动分度盘使下一个锥孔对准定位销5，在反向拧动手把11，在盲孔中弹簧的作用力下将定位销潜入锥孔，使工件处于新的加工位置。同时依次拧紧调整螺母、螺母（使拉杆处于拉紧状态）；再次拧动手把11，在螺栓12的作用下拉近上卡块10与下卡块8的距离；最后将定位螺钉13拧紧。此夹具中运用到锥度芯轴定位，其原理为利用锥套的弹性变形，当锥套在受到轴向力（当拧动螺母带动拉杆使芯轴受到径向力，同

39、时有锥度的芯轴也受到轴向力的作用）的作用时，其与径向为4号锥度夹角的斜边产生变形使其外径变大，内孔变小，同时消除了铜套内孔与锥套外径、锥套内孔与芯轴的间隙，形成无间隙配合，从而消除了夹具体的定位误差。使用时，由于锥套的内外径与铜套、芯轴有间隙，安装方便：拆卸时，只需松开螺母，锥套在没有轴向力的作用时，可自动回弹到原尺寸，这样即可轻松取出零件。这种定位芯轴由于消除了定位误差，其定位可靠，用于加工中能够严格保证零件的同轴度要求。2.2 铣床夹具的装配在传统的机械设计工作中，设计师首先绘制装配图，然后根据装配图拆画零件图。Pro/E中装配体的设计是从组成装配体的单个零件的三维设计开始。完成了组成装配

40、体的各个零件设计后，将设计的零件按设计要求的约束条件或连接方式装配在一起才能形成一个完整的产品或机构装置。装配是产品生命周期中的重要环节，是根据确定的精度标准和技术要求，将一组零散的零件通过合理的工艺流程及各种必要的方式联结组合起来，使之成为产品的过程；是影响产品性能、质量、开发周期和成本的主要因素之一11。在Pro/E的装配模式下选两个有装配关系的零件，以默认位置在装配环境里，利用Pro/E提供的约束形式（如匹配、共面、旋转曲面共轴及曲面相切等）进行装配。三维装配形象、直观，可实现“爆炸”和动画，用以指导装配现场操作，比较直观，易于理解。装配过程中要将某元件在空间内定位，必须限制其在X、Y、

41、Z三个轴向的平移和旋转。元件的组装过程就是一个将元件用约束条件在空间限位的过程。不同的组装模型需要的约束条件不同，完成一个元件的完全定位需要同时满足几种约束条件。元件常用的多种约束类型分别是:自动、匹配、对齐、插入、坐标系、相切、线上点、曲面上的点、曲面上的线和缺省。创建元件同时要考虑到：从一个基本元件开始创建组件；将第一个零件或子组件装配在缺省组件基准上。然而第一个元件装配完成后，一般处于完全约束状态，因此第一个零件最好是固定件。以铣八方夹具为例，由于此夹具零部件较多，因此选取几个较为典型的零件来进行装配介绍。装配第一个零件创建组件的第一步是输入基准元件并自动将其零件坐标系对齐组件的坐标系。

42、1.单击【文件】【新建】。“新建”对话框打开。2.在“类型”字段中选取【组件】并输入组件名称“zhuangpei”。不使用缺省模板。3.单击【确定】。在弹出的“新文件选项”对话框中选择公制模板mmns_asm_design，单击【确定】进入零件设计界面。4.单击【将原件添加到组件】命令，在弹出的“打开”对话框中选取“ti.part”文件。5.在“自动”约束集列表中单击【缺省】约束集，以将元件装配到缺省约束位置。此约束将零件坐标系与组件坐标系对齐并且此时会看到零件的Front、 Right和Top零件基准平面与它们各自的组件基准平面对齐，如图2-12所示。“状态”行指示基础元件已完全约束。6.接

43、受并保存组件。并继续装配。图2-12 坐标系、基准平面约束对齐装配第二个零件：单击【将原件添加到组件】命令，在弹出的“打开”对话框中选取“dingweijian.part”文件；单击【放置】，在“约束类型”中选择【对齐】，在“偏移”中选择【重合】，然后选取两个零件的两个轴A_4 与A_59，如图2-13所示；单击【新建约束】【匹配】【重合】选取需要匹配的两个面F5和F12，如图2-14所示；接受并保存组件。图2-13 轴约束对齐 图2-14 曲面约束匹配重合依次进行装配，装配过程中可对零件视图操作：按下CTRL和ALT键，并按下鼠标中键，可以转动刚调入的零件进行查看；按下CTRL和ALT键，并

44、按下鼠标右键，可以移动刚调入的零件进行查看；选择构成约束的元素时，可按下鼠标右键进行不同元素的切换。应用上面的零件移动方法将零件移动到合适的位置，然后定义约束，则系统智能选择的约束类型更加合适，装配可能更合理。以下是完成装配后的模型，如图2-15、图2-16所示。 图2-15 夹具装配图一 图2-16 夹具装配图二2.3 铣床夹具的动画仿真12Pro/ E动画功能 (Animation)是Pro/ E的一种让组件运动起来的技术,用户可以在不设定运动副的情况下,通过运动性质的指定,仿造动画影片的制作过程,一步步快拍产生关键帧,最后连续播放这些关键帧制造影像。在动作过程中,及时发现设计不合理的结构、部件干涉的地方、动作不协调的部位,保证产品的装配关系、产品的运动间隙、产品理论尺寸的正确性,提高产品的设计质量,减少不必要的设计协调、设计反复时间,极大地缩短产品设计周期13。本夹具为静态机构，因此可通过动画的形式清晰地展示夹具的组装过程及各零件之间的相互配合。以