1、本科毕业论文（20 届）基于 Pro/E 的钻床夹具虚拟设计所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：所呈交的学位设计，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。在完成设计时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日基于 Pro/E 的钻床夹具虚拟设计摘要：由于机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一，为了适应机械工业又好又快发展的需要，作为工业中重要组成部分的夹具，势必要不断的改革和创新，才能不被淘汰。本设计是基于 Pro/E 的软件应用的钻床夹具设计，设
2、计了两套，固定式钻床夹具和盖板式钻床夹具。在夹具的虚拟设计中，首先分析的夹具的结构和功能，然后根据要加工的零件确定了夹具的结构，各组成部分及相关尺寸。在完成各个零件的建模后，用 pro/E 的虚拟装配功能对零件进行了装配。关键字： Pro/E，夹具，虚拟设计 Based On Pro / E of The Drill Jig Virtual DesignAbstract：A the level of production machinery industry is one of the main signs of a countrys level, in order to adapt to i
3、ndustrial machinery better and faster development needs, as an important industry in the integral part, the fixture will definitely try to continue the reform and innovation, The design is based on Pro / E software applications professional Drilljig design. Two type sets of fixed type drill jig and
4、cover board type drill jig.In the design of virtual fixture, First,we analyze the structure and function of fixture, And then processed in accordance with the part necessary to determine the structure of the fixture, the size of components and related. Upon completion of the various parts of the mod
5、eling, the use of Pro / E features of the virtual assembly of parts and components for the assembly.Key words：Pro/E，jig，virtual designI目 录1 前言 .12 设计理念 .32.1 夹具概念设计 .32.1.1 专用夹具及其设计概述 .32.1.2 夹具的发展概况及现状 .32.1.3 夹具的分类及组成 .42.1.4 现代夹具的发展方向 .63 夹具的设计 .73.1 钻床夹具的概括 .73.1.1 钻床夹具的特点 .73.1.2 钻床夹具的设计要点 .73.
6、1.3 确定各表面加工方案 .83.2 设计任务 .94 固定式夹具的设计 .104.1 工件加工要求分析 .104.2 确定夹具的类型 .114.3 拟定定位方案和选择定位元件 .124.3.1 定位方案 .124.3.2 选择定位元件 .124.3.3 定位误差计算 .124.4 确定夹紧方案 .144.5 确定引导元件 .164.6 连接原件的确定 .194.7 夹具精度分析与计算 .194.7.1 定位精度校核 .194.7.2 垂直度校核 .204.8 夹紧机构设计与夹紧计算 .204.8.1 夹紧机构设计 .20II4.8.2 夹紧计算 .214.9 操作过程 .215 盖板式夹具
7、体的设计 .225.1 工件加工要求分析 .225.2 确定夹具的类型 .235.3 拟定定位方案和选择定位元件 .235.4 确定夹紧方案 .265.5 确定引导元件 .265.6 确定钻模盖板 .275.7 盖板式夹具的装配图 .28总结 .29毕业设计心得体会 .30参考文献 .31致谢 .3211 前言虚拟制造技术是以计算机三维建模和方针技术为基础，以虚拟现实技术为支撑的全新的技术，是 CAD/CAM/CAE 等技术的发展，通过对产品的设计、生产过程统一建模，在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验、使用的整个生命周期的模拟和仿真。这样，可以再产品的设计阶段就模拟出产品及其性能和制造
8、过程，优化生产管理和资源规划，以达到产品开发周期和成本的最小化，产品设计质量的最优化和生产效率最高。机床夹具是制造系统的重要组成部分，随着先进制造技术的发展，传统的夹具设计手段已远远不能满足生产需求，必须开发满足设计需要的计算机辅助夹具设计系统，从而简化设计过程，提高设计效率和质量，减少设计人员的重复劳动。Pro/E 是一个全参数化的实体造型软件，不但能进行真实几何形体的造型，还可进行精确的模型分析，运动分析，干涉检查以及工程图生成等，同时还为用户提供了便利的二次开发接口。机床夹具在机械加工中起着重要的作用，他直接影响着机械加工的质量，生产效率和成本，在长期的机床夹具设计过程中需要总结丰富的设
9、计经验，并且，迫切需要一种高效可行的方法来重复利用这些已有的设计经验以提高机床夹具设计的质量和效率2。通过对机床夹具的模拟仿真，可以更加直观的了解机床加工时夹具所起到的作用，更直接的反映出设计者的意图，更易掌握夹具的各个定位和加紧机构的设计。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。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
10、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。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2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，
11、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。32 设计理念2.1 夹具概念设计2.1.1 专用夹具及其设计概述（1）明确设计任务与收集设计资料
12、（2）拟定夹具结构方案与绘制夹具草图 确定工件的定位方案，设计定位装置。 确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。 确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。 确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件及安装基面。 确定和设计其它装置及元件的结构型式。确定夹具体的结构型式及夹具在机床上的安装方式。 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。（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。2.1.2 夹具的发展概况及现状 夹具虽
13、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。 4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3。2.1.3 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 2.1 所示：图 2.1
14、 机床的分类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工艺范围。不论何种生产类型，都被广泛利用。2 专用夹具 5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
15、，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。（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
