基于Proe软件的机用虎钳设计.docx
- 文档编号:4100796
- 上传时间:2022-11-27
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:914.68KB
基于Proe软件的机用虎钳设计.docx
《基于Proe软件的机用虎钳设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于Proe软件的机用虎钳设计.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
基于Proe软件的机用虎钳设计
摘要
机械设计是工科高等学校机械类、机电类等专业必修的一门技术基础实践课。
随着计算机技术的飞速发展和数字化设计技术的日益普及应用,传统的手工机械设计已落后于时代。
机用虎钳是常见的夹具之一,其结构和装配是设计及教学的难点。
Pro/e是优秀的CAD的软件之一,它可以精确的建立各种复杂的实际仿真模型,如何利用它分析台虎钳建模装配渲染及工程图输出。
本文以机用虎钳为例,介绍了在使用Pro/e软件完成机用台虎钳装配体设计的基础上,利用其自带的机构作仿真动画,实现机用虎钳的虚拟装配及运动仿真。
仿真结果直观、生动、形象,可以方便地用于多媒体教学,激发学习兴趣,便于学生理解知识,收到良好的教学效果,阐述了在机械设计中引入计算机辅助三维设计技术的重要意义,同时也为机械类专业虚拟教学模型的制作提供了思路。
同时通过对磨床机用虎钳三维造型,可以提高自我的Pro/e三维造型的能力,加深了对模具设计的理解,从本质上提高了自我软件应用能力。
运用软件的编程功能,对典型零件的编程,可以提高自己对数控加工工艺的理解和对机床夹具的了解和认识,包括机床的选择、刀具的选择、切削用量的选择等等。
因此,本课题的研究不仅运用到Pro/e的三维造型和编程,而且让我对零件设计和加工工艺认识提高了一个等级。
关键词Pro/e磨床机用虎钳三维造型机床夹具运动仿真
第一章绪论
随着科技不断的发展,使机械工业得到了很大的提高,特别是近年来机械工业领域正向着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展。
随着机械工业的发展,其他各工业部门都想着高深度迈进,机械工业的发展日趋重要。
机械工业是国民经济的支柱产业,现代机械制造技术是机械工业赖以生存和发展的重要保证。
机械制造工艺是制造机械产品的技巧、方法和程序。
机械制造中,需要的加工顺序、装配工序及检验工序等,使用着大量的夹具,可以提劳动效率,提高加工精度,减少废品,可以扩大机床的工艺范围,改善操作的劳动条件。
因此,夹具是机械制造的一项重要工艺装备。
夹具是一种装夹工件的工艺装备,它广泛地应用于机械制造过程中的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。
在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。
在现代生产中,机床夹具是一种不可缺少的工艺装备,它直接影响着工件的加工精度劳动生产率和产品的制造成本等。
1.1前言
本设计主要研究的是机用虎钳的设计和加工,研究的方法是运用Pro/e的三维造型将各部件造型出来;至于加工方面,先设计好加工工艺包括毛坯的选择、刀具、切削用量、机床等等,然后通过编程软件Pro/e对典型的零件(底座)进行程序的生成.通过对机用虎钳底座各部件的三维造型,可以提高自我的Pro/e三维造型的能力,加深了对零件设计的理解,从本质上提高了自我软件应用能力。
运用软件的编程功能,对典型零件底座的编程,可以提高自己对数控加工工艺的理解,包括机床的选择、刀具的选择、切削用量的选择等等。
因此,本课题的研究不仅运用到Pro/e的三维造型和编程,而且让我对零件的设计与加工工艺的认识提高了一个等级。
本次机用虎钳的设计重点:
1、零件各部件的设计2、零件的造型3、机用虎钳的装配4、典型部件(底座)加工工艺的编制设计的难点:
1、机用虎钳各部件的造型。
部件造型既要满足设计的简单化,又要保证加工的精度与难度。
1.2夹具的概述
在机床上用于装夹工件或引导刀具的装置。
夹具的组成可以分为五部分除此之外还有分度机构和操作元件等。
1定位装置:
工件在夹具中占有正确的位置。
2夹紧装置:
将工件压紧,在加工中不移位。
3对刀、导引元件或装置:
保证刀具相对夹具的定位元件有正确的位置。
4连接元件:
保证夹具在机床上有正确的位置。
5其他装置或元件:
工件加工特殊需要而设置的装置。
6夹具体:
将夹具的所有元件连接成一个整体。
机床夹具按其通用特性划分可分为:
通用夹具、专用夹具、可调夹具、成组夹具、组合夹具、随行夹具。
按所使用的机床划分可分为:
车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、磨床夹具、镗床夹具等。
1.3夹具的作用以及发展
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”。
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,夹具作为机床的一部分,成为机械加工中不可缺少的工艺装备。
现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。
国内外发展趋势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。
第二章零件的分析与介绍
2.1机用虎钳的分析
机用虎钳,又称虎钳。
机用虎钳是用来夹持工件的通用夹具。
装置在工作台上,用以夹稳加工工件,为钳工车间必备工具。
转盘式的钳体可旋转,使工件旋转到合适的工作位置。
机用虎钳的结构是由钳体、底座、导螺母、丝杠、钳口体等组成。
活动钳身通过导轨与固定钳身的导轨作滑动配合。
丝杠装在活动钳身上,可以旋转,但不能轴向移动,并与安装在固定钳身内的丝杠螺母配合。
当摇动手柄使丝杠旋转,就可以带动活动钳身相对于固定钳身作轴向移动,起夹紧或放松的作用。
弹簧借助挡圈和开口销固定在丝杠上,其作用是当放松丝杠时,可使活动钳身及时地退出。
在固定钳身和活动钳身上,各装有钢制钳口,并用螺钉固定。
钳口的工作面上制有交叉的网纹,使工件夹紧后不易产生滑动。
钳口经过热处理淬硬,具有较好的耐磨性。
固定钳身装在转座上,并能绕转座轴心线转动,当转到要求的方向时,扳动夹紧手柄使夹紧螺钉旋紧,便可在夹紧盘的作用下把固定钳身固紧。
转座上有三个螺栓孔,用以与钳台固定。
2.2机用虎钳的部件介绍
机用虎钳一般主要由以下几个部件组成:
1、底座:
用来固定机用虎钳在工作台上;
2、底盘:
用来支掌钳体,并可带动钳体旋转;
3、钳体:
安装在底座上面,用来和支掌活动掌及工件;
4、活动掌:
用来收紧或放松钳身,从而夹紧工件;
5、钳口:
夹紧工件时钳口接触工件的部份,可置换;当夹持要求精度高的工件时可换上软夹口铁;
6、压板:
用来活动掌固定在钳体上;
7、丝杠:
用来连接钳体与活动掌,并带动活动掌作轴向运动;
8、手轮:
安装在丝杠右端,使丝杠作旋转运动;
9、螺栓、螺母:
用来固定虎钳的各部件。
下面是各个零件的大约模型图2-1底座、2-2底盘、2-3钳体、2-4丝杠、2-5手轮、2-6活动撑。
图2-1图2-2
图2-3图2-4
图2-5图2-6
2.3机用虎钳的功用特点以及发展历程
台钳,又称虎钳,机用虎钳。
机用虎钳属于机床夹具的一种,常见规格从75mm到300mm。
机用虎钳的用途:
装置在工作台上,用以夹稳加工工件,为钳工车间和车铣刨磨的必备工具。
转盘式的钳体可旋转,使工件旋转到合适的工作位置。
机用虎钳在钳台上安装时,必须使固定钳身的工作面处于钳台边缘以外,以保证夹持长条形工件时,工件的下端不受钳台边缘的阻碍。
机用虎钳中有两种作用的螺纹:
①螺钉将钳口固定在钳身上、夹紧螺钉旋紧将固定钳身紧固——连接作用;②旋转丝杠,带动活动钳身相对固定钳身移动,将丝杠的转动转变为活动钳身的直线运动,把丝杠的运动传到活动钳身上——传动作用,起传动作用的螺纹是传动螺纹。
圆柱外表面的螺纹是外螺纹,圆孔内表面的螺纹是内螺纹,内外螺纹往往成对出现。
转动机用虎钳手柄,将钳口打开,以后再反方向转动手柄,开始反转一点点时,钳口并没有动,这是为什么?
是传动的内外螺纹间存在间隙,间隙有的大、有的小,是在加工时螺纹尺寸有一定的偏差造成的。
加工零件的尺寸不可能很准确,往往有一个尺寸范围,在这一范围内的尺寸都是可以的。
2.4机用虎钳的工作原理
活动钳身通过导轨与固定钳身配合。
丝杠装在活动钳身上可以旋转但是不能轴向移动另一边与手轮连接,当我们转动手轮带动丝杠转动,因为丝杠和钳身连接,所以带动钳身前后移动,钳身上有装的钳口,钳口是经过淬火淬硬的,以此来完成加紧与定位。
2.5有关机用虎钳的装配与拆卸
图2-7
图2-7所示先旋下螺栓13,取下垫片14,即可卸下底座1。
然后拧下螺钉12四个,即可卸下底盘2。
拔出圆柱销8,拿下手轮9。
再旋下丝杠7,向虎钳右端抽出丝杠。
旋下螺钉3四个,取下两块钳口5。
最后拧下螺钉11四个,卸下两块压板10,取出活动掌6。
如下图2-8所示。
图2-8
第三章Pro/E对设计的优劣及原因
3.1Pro/E软件的概述
在中国也有很多用户直接称之为“破衣”。
1985年,PTC公司成立于美国波士顿,开始参数化建模软件的研究。
1988年,V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。
经过10余年的发展,Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。
目前已经发布了Pro/ENGINEERproewildfire5.0。
PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能,还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。
Pro/ENGINEER还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。
3.2Pro/E的特点和优势
全相关性:
Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的。
这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改,能够扩展到整个设计中,同时自动更新所有的工程文档,包括装配体、设计图纸,以及制造数据。
全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改,却没有任何损失,并使并行工程成为可能,所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。
基于特征的参数化造型:
Pro/ENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。
这些特征是一些普通的机械对象,并且可以按预先设置很容易的进行修改。
例如:
设计特征有弧、圆角、倒角等等,它们对工程人员来说是很熟悉的,因而易于使用。
ProE2001
装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。
通过给这些特征设置参数(不但包括几何尺寸,还包括非几何属性),然后修改参数很容易的进行多次设计叠代,实现产品开发。
数据管理:
加速投放市场,需要在较短的时间内开发更多的产品。
为了实现这种效率,必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。
数据管理模块的开发研制,正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作,由于使用了Pro/ENGINEER独特的全相关性功能,因而使之成为可能。
装配管理:
Pro/ENGINEER的基本结构能够使您利用一些直观的命令,例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来,同时保持设计意图。
高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理,这些装配体中零件的数量不受限制。
易于使用:
菜单以直观的方式联级出现,提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项,同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助,这种形式使得容易学习和使用。
3.3有关Pro/E的发展历程
proe是美国PTC公司旗下的产品Pro/Engineer软件的简称。
Pro/E(Pro/Engineer操作软件)是美国参数技术公司(ParametricTechnologyCorporation,简称PTC)的重要产品。
是一款集CAD/CAM/CAE功能一体化的综合性三维软件,在目前的三维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。
proe最早进入中国市场的版本是proe18版,其后经过十几年的发展和完善,逐渐发行了下列的后续主版本:
Pro/EngineerWildFire
proe2000i1996
proe200i-21998
proe20012000
WildFire2001
WildFire2.02003
WildFire3.02005
WildFire4.02007
WildFire5.02008
第四章机用虎钳零件的造型
4.1底座的三维造型
打开proe点击拉伸工具,拉伸一个长宽各是145厚度为38的方体,随即倒圆角去除材料。
做成如图4-1所示的样子。
图4-1
根据下图4-2在做出底座两边的零件
图4-2
然后染色保存就可以得到我们所需要的零件三维模型。
如图4-3所示。
图4-3
4.2钳体的三维造型
钳体是虎钳上面起着支撑作用的重要组件。
如下图4-4所示拉伸钳体的底面部分,
图4-4
随后作出钳体两边的固定螺杆的支撑架并做出孔以及螺纹,去除底座下面多余的材料生成如图4-5所示的零件模型。
图4-5
4.3钳口的三维造型
钳口是机用虎钳用来和被加工零件相接触与加紧的零件,我们首先点击
上面的拉伸工具来拉伸创建一个如图4-6所示的方体。
图4-6
在拉伸出来的方体上面绘制如图4-7所示的旋转的草绘图样
图4-7
点击确定形成钳口的大致模型,然后再钳口上面做出如图4-8所示的草绘图样。
图4-8
做出如图4-8所示的切口,然后阵列出来就形成了我们所需要要的零件三维造型,如下图4-9所示。
图4-9
4.4活动撑的三维造型
先创建一个96长宽88厚度为32的长方体,随后我们去除材料把活动撑下面的材料去除,在利用孔工具做出中间的通孔和螺纹做出如图4-10所示的零件
图4-10
4.5丝杠的三维造型
在创建的文件里绘制一个如图4-11所示的草绘作为旋转零件的图形
图4-11
以上图的草绘做出丝杠的大致模型,剩下的就是钻孔和绘制螺纹了,因为是机用虎钳的丝杠所以螺纹一般采用梯形螺纹或者方形螺纹,我们先做出螺纹的扫描轨迹,在根据需要输入螺距,下面就是绘制螺纹的截面了我们做一个方形螺纹为例子如图4-12所示
图4-12
绘制好直接点击完成,这样我们的丝杠螺纹就形成了,最后剩下的就是钻孔了,我们可以直接选择拉伸的方式来直接拉伸一个Ø4离丝杠边缘26的位置上的孔,最后倒角点击确定就形成了丝杠的三维造型,如图4-13所示
图4-13
4.6手轮的三维造型
草绘旋转图样,以便于生成手轮的外观模型,我们先绘制如下4-14图的图样生成4-15图的模型
图4-14图4-15
接下来需要的就是去除手轮上的材料,在手轮上绘制去除材料的图样,如下图4-16
图4-16
点击确定,以轴线阵列5个以切除的材料形成我们所需要的手轮,如下图4-17所示
图4-17
以上为机用虎钳的主要零部件的三维造型。
4.7虎钳的装配示意图(见图4-18)
图4-18
第五章机用虎钳的运动与仿真
运动仿真是设计过程中必不可少的一个环节,他是检测我们设计的是否合理进行分析的一个重要步骤,首先我们需要新建一个fz0命名的组件把手轮和丝杠以及圆柱销用刚性连接在一起组成一个部分,在建立一个fz1的组件把钳体为缺省把钳口、M8的螺丝、底盘、底盘钉用刚性连接在一起,在重建一个名为fz2的组件我们把活动撑、压板和螺钉刚性连接在一起,最后建立一个组件把底座和底座螺钉通过刚性连接在一起。
之后我们就可以建立最后一个组件来组装来进行仿真了,新建一个组件fz3以底座为缺省把fz2通过销钉连接在一起,在把fz0通过销钉和fz2连接在一起,最后我们把fz1通过滑动杆和钳体连接在一起,之后我们就可以进行机构仿真了,在装配好的基础上我们就可以在丝杠和活动撑以及底座上装入伺服电动机,之后进行分析就可以让机用虎钳进行运动了。
下面插入机用虎钳的运动图片。
以下图5-1和图5-2是加紧过程过程。
图5-1
图5-2
以下图5-3与5-4是松开过程
图5-3
图5-4
以下图5-5和5-6是旋转过成
图5-5
图5-6
第五章结论
随着CADCAM的技术的发展,传统的夹具设计方式已经不能满足现代制造系统灵活快速的要求,计算机辅助夹具设计正是适应这一要求而产生的,已经成为CIMS系统的关键技术之一。
本论文在对国内外系统广泛研究的基础上,结合中国制造业存在的问题,以实用性,高效性为指导思想,以磨床夹具为例子,构建一个由文字说明夹杂计算机软件造型的设计。
在本文的完成中,我们总结出以前人工手绘图存在的缺陷,运用PROE计算机软件设计来完成完整的三维以及二维的图片。
我们使用proe对所设计的夹具做了一个清楚直观的三维造型设计,三维设计更符合工程设计人员的逻辑思维习惯,从二维到三维的是计算机技术的革命,现在三维软件已经是市场的主流,夹具三维计算机辅助设计更是蓬勃发展,三维夹具设计是必然的结果。
通过这次设计实训,加深了学生对机用虎钳基本理论知识的理解,初步掌握了机用虎钳设计的过程和步骤,提高了实践设计能力,提高了学生发现问题,分析问题,解决问题的能力。
达到了设计实训的目的。
有成功就有失败,由于时间和条件以及本人的技术不足,设计难免会留下很多漏洞,很多先进的技术和经验没有被运用到设计中,并且没有在现实生产中去体验设计存在的缺点,都成为本设计的遗憾。
致谢
经过长时间的忙碌,毕业设计已经接近尾声,在这段时间里为了制作毕业设计,我翻阅了大量有关机械专业的书籍,通过对这些书籍了阅读,不但完成了所做的毕业设计,还使自己的专业知识和独立思考问题的能力有了很大的提高,对自己今后的工作有了许多的帮助。
在做毕业设计期间,经常会出现一些自己从没遇到过的问题,使毕业设计的制作走到了死胡同。
如果没有指导老师的督促和指导,以及同学们的帮助,凭我一个人的力量,想要完成这次毕业设计是很难的。
非常感谢侯云霞老师、侯老师在我大学的最后学习阶段——毕业设计阶段给自己的指导。
同时,感谢所有任课老师和所有同学在这四年来给自己的指导和帮助,是他们教会了我专业知识,教会了我如何学习,教会了我如何做人。
正是由于他们,我才能在各方面取得显著的进步,在此向他们表示我由衷的谢意!
通过这一阶段的努力,我的毕业论文《基于Pro/E软件的机用虎钳设计》终于完成了,在大学阶段,我在学习上和思想上都受益非浅,这除了自身的努力外,与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。
在本论文的写作过程中,我的导师侯云霞老师倾注了大量的心血,从选题到开题报告,从写作提纲,到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题,严格把关,循循善诱,在此我表示衷心感谢。
写作毕业论文是一次再系统学习的过程,毕业论文的完成,同样也意味着新的学习生活的开始。
我将铭记我曾是一名德州职业技术学院的学子,在今后的工作中把德州职业技术学院的优良传统发扬光大。
然后还要感谢和我一起作毕业设计的各位同学,感谢所有的同学们,正是因为有了你们的支持和鼓励,此次毕业设计才会顺利完成。
谨向所有在本文的完成中给予我关怀和帮助而在此无法一一提及的老师、同学和朋友致以诚挚的谢意。
常晓东
2012年12月12日
参考文献
[1]陈立德.机械设计基础.北京:
高等教育出版社,2004.
[2]凯德设计.精通Pro/ENGINEER中文野火版.北京:
中国青年出版社,2007.
[3]诸小丽.CAD/CAM实体造型教程与实训(Pro/ENGINEER版).北京:
北京大学出版社,2009.
[4]丁淑辉.Pro/EngineerWildfire4.0基础设计与实践.北京:
清华大学出版社,2008.
[5]张启光.机械制图与计算机绘图.北京:
中国铁道出版社,2011.
[6]胡仁喜.张乐乐,路纯红.Pro/ENGINEER应用教程[M].北京清华大学出版社,2007
[7]陈国聪.CAD/CAM应用软件—PRO/ENGINEER训练教程[M].北京:
高等教育出版社,2003
[8]邓根清、陈义庄.机械制造基础[M].北京:
中国林业出版社北京希望电子出版2006
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 Proe 软件 虎钳 设计
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)