1、 西安工业大学北方信息工程学院本科毕业设计(论文)题目：滚齿机床与插齿机床专用夹具设计系 （部）： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化班 级： B060208 学 生： 学 号： B06020816 指导教师： 万宏强 2010 年 4 月滚齿机床与插齿机床专用夹具设计摘 要机床夹具是在金属切削过程中，用以准确的确定工件位置，并将其牢固的夹紧，以接受加工的工艺装备。为了保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻工人的劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，我们提出了本次设计理念。本文针对齿轮在切齿机床上的加工工艺性要求，设计滚齿机床与插齿机床专用夹具，包括滚齿机用塑料心轴夹具、加工
2、大型齿圈用滚齿机夹具、圆锥齿轮铣齿夹具、滚齿液压波形套胀紧夹具、内齿轮插齿夹具、加工轴齿轮用液性塑料夹具等。并配合 CAD、SolidWorks 等辅助设计软件来实现整个设计过程。完成了各套夹具的完整设计过程，包括设计计算、零部件分析和原理分析等，本文设计的夹具，基本上可以满足工程需要，本文使用的设计方法，也可为同类夹具的设计提供参考。关键词 ：SolidWorks；机床夹具；三维建模；标准件库；夹具设计西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）2Design of Gear Hobbing Machine Bed and Dedicated Fxture AbstractMetal cut
3、ting machine tool fixture is in the process to determine the exact location of the workpiece and the clamping firm to accept processing technology and equipment. To ensure the quality of the workpiece processing, improve processing efficiency, reduce labor intensity, full performance and expanding t
4、echnology machine tools. Therefore, we propose in this design.In this paper, Gear Cutting Machine Tools in processing requirements, design bed and Gear hobbing machine fixture, including fixture spindle hobbing machine plastic processing large ring gear with a gear hobbing machine fixture, bevel gea
5、r milling fixtures, corrugated sleeve hydraulic hobbing swelling jig, fixture within the gear shaper, gear axis machining with liquid plastic fixtures. And with the CAD, SolidWorks and other CAD software to implement the whole design process.Efforts over a period of time, basically completed the Tao
6、 complete fixture design process, including design calculation, analysis and principle components analysis.This fixture was designed to basically meet the engineering needs of the design used in this method can also be designed for similar reference fixture.Keywords: SolidWorks; machine fixture; thr
7、ee-dimensional modeling; Standard Parts Library; fixture design西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）3目 录1 绪论.21.1 本课题研究的目的和意义 .21.2 国内外研究的相关情况 .31.3 本课题研究的相关情况 .41.4 本课题的研究方案及方法 .42 加工大型齿圈用滚齿机夹具设计.62.1 夹紧原理简介 .62.2 夹具设计 .63 滚齿液压波形胀紧夹具设计.103.1 夹紧原理简介 .103.2 夹具设计 .104 圆锥齿轮铣齿夹具设计.134.1 夹紧原理简介 .134.2 夹具设计 .135 滚齿机用塑料心
8、轴夹具设计.165.1 夹紧原理简介 .165.2 夹具设计 .166 加工轴齿轮用液性塑料夹具设计.196.1 夹紧原理简介 .196.2 夹具设计 .197 结论.21参考文献.22致 谢.23毕业设计（论文）知识产权声明.24毕业设计（论文）独创性声明.25西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）41 绪论1.1 本课题研究的目的和意义（采用流水线作业原理进行说明）随着计算机技术在工业设计与制造领域的广泛应用，以及交互技术的迅速发展，人们更关心如何方便、容易、快捷地获得满意的模型。现在大多数企业正在为了适应产品周期越来越短暂，更新速度的不断加工，而是用无纸设计，也就是运用计算机设计产
9、品，这样才能跟上市场的需求变换，也是机械行业发展的一种趋势。夹具设计过程中，零部件的标准化、通用化和系列化是提高设计质量、缩短设计周期的有效途径。快速实现夹具设计已成为企业的迫切要求。将计算机辅助设计技术应用到夹具设计的过程是解决这一问题的必然选择。随着计算机技术的发展和应用，计算机辅助夹具设计在理论和应用上都得到了迅速发展,大大提高了夹具的设计效率，缩短了生产准备周期。在产品设计中，大量应用标准件是代表一个国家和企业设计制造水平的重要标志。在产品设计中, 大量应用标准件是代表一个国家和企业设计制造水平的重要标志。在机床夹具设计中, 有大约一半的零件是标准件或非标常用件, 这些零件大多具有相同
10、或相似的外形特征, 只是尺寸规格有所不同 , 如果没有三维标准件库, 将不得不在夹具设计和开发过程中对标准件进行重复建模, 不但耗费设计人员的时间和精力, 延长设计周期, 而且增加了产品的生产制造成本, 所以建立通用的符合国家标准和企业标准的标准件库和典型组合库是提高设计效率的保证, 也是当前制造业信息化的基础研究工作之一。因此利用三维软件如 SolidWorks 建立通用的标准件库和机床夹具零部件库具有极其深远的意义。1.2 国内外研究的相关情况在产品设计中，大量应用标准件是一个国家和企业设计制造水平的重要标志，在机床夹具设计中，有大约 30%70%的零件是标准件或非标常用件，这些零件都具有
11、相同或相似的外形特征，只是尺寸规格有所不同。建立通用的符合国家标准和企业标准的边准件库和典型组合库是提高设计效率和保证，也是当前制造业信息化的基础研究工作之一。若要是大部分工程技术人员在三维软件下进行标准件库的二次开发就必须有编程的能力，显然是不现实的，再者建立的标准件库因其过程复杂，同时生成的标准西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）5件模型特征较多，在使用标准件种类与数量较多的装配体中会影响软件的整体运行速度，所以要根据本行业的需要尽量简化其建模过程，但模型尽量简单，且规格属性还要详实。我国的计算机辅助设计工作从 20 世纪 70 年代开始以来，经过不断地发展和推广应用，取得了良好的
12、经济效益和社会效益。少数大型企业已建立起比较完善的计算机辅助设计系统，一些中小企业在保证产品质量、提高劳动生产效率等方面也取得了显著效益。以“ 甩图板 ”为目标实现绘图设计自动化成为推广应用计算机辅助设计技术的突破口，使其在企业中得到广泛应用。但是计算机辅助设计技术并不仅仅局限于绘图设计自动化，随着计算机技术、网络技术、CAD/CAM 技术等的快速发展，如何深化推广应用计算机辅助设计技术并提高其应用的层次，成为人们特别关注的问题。尽管我国开展计算机辅助设计技术应用工作并不晚，但是从整体上看，国内计算机辅助设计技术应用的深度和广度与国外先进水平相比还存在很大的差距。作为一种先进手段和工具，计算机
13、辅助设计技术提高了企业的设计和制造能力，但计算机辅助设计技术不能代替人的设计和制造行为、专业技术人员的创造能力和制造能力和工作经验等。波音、福特等国外企业计算机辅助设计技术的良好应用是得益于其应用经验积累和培养出的高素质技术队伍，而国内目前非常缺乏能够同时掌握计算机软、硬件技术又具有丰富专业知识的人才。当前国内机械行业内。虽然市场上有诸多机械标准零件的图库，但并不是很能满足需求。一方面，现在的图库基本上都是二维平面图库，但三维软件的迅速发展，平面图库的应用将日趋受限甚至减少。另一方面，虽然一些三维软件也有标准件图库，但多数是普通的机械标准零件图库，并没有一套专门的机床夹具标准零部件的图库。1.
14、3 本课题研究的相关情况1）以机床夹具标准为依据，用 Solidworks 软件完成对机床夹具的标准件三维模型建模工作；2）设计滚齿机用塑料心轴夹具、加工大型齿圈用滚齿机夹具、大齿圈液动滚齿夹具、圆锥齿轮铣齿夹具、滚齿液压波形套胀紧夹具、内齿轮插齿夹具、加工轴齿轮用液性塑料夹具、插内齿圈专用夹具；3）夹具设计时结合已建立的机床夹具标准件的三维模型库进行夹具的设计。4）以机床夹具标准为依据，用 Office Word、Office Excel、Office Access、Solidworks 、Photoshop、AutoCAD 等软件完成，设计滚齿机床和插齿机床专用夹具。西安工业大学北方信息工
15、程学院毕业设计（论文）61.4 本课题的研究方案及方法目前，现有的标准库基本上以世界上使用最多的通用绘图软件 AutoCAD 为开发平台，在 AutoCAD 平台上利用 Autolisp 语言及图标菜单技术进行二次开发，把Autolisp 语言内嵌于 AutoCAD，实现了计算与绘图的统一，建立机床夹具标准件库并在绘制时调出。或者在 SolidWorks、ProE、UG 、Solidedge 等主流三维软件中进行二次开发嵌入标准件库。上述两种方法只是单一的平面图标准件库，或者只是三维实体模型。本次课题则是把这两种方法有机的结合起来，既有规范标准的平面图，又有简单明了的立体图，并附有模型参数，而
16、且还是一个多元化软件系统。它即可依附于SolidWorks 软件进行模型调用，又能单独启动查询系列参数。二维平面图以 AutoCAD 为工具，三维立体图以世界上第一个基于 Windows 的优秀三维设计软件SolidWorks，按照正确的设计关系绘制标准件的模型，当需生成某一规格的标准件时，可根据用户给定的相关约束变量参数值，对已定义好的标准模型的相应约束关系进行修改与求解，使其几何元素和特征的几何或拓扑信息发生改变，并引起相关图形元素及关系的联动，生成所需的零件。依据标准件中的某一规格参数做出模型，运用 Microsoft Access 数据库管理技术，使三维立体模型和这组参数数据关联，并一
17、一对应，生成这种规格的所有参数的全部模型。也就是三维立体模型根据参数数据的改变而改变对应的形状，完成了基于特征造型、可参数化驱动生成零部件的机床夹具三维标准件库。上述过程主要运用了尺寸驱动法，它是指在保持零件结构不变的情况下，将零件的尺寸标注视为变量，给予不同的尺寸值，便能获得一系列结构相同而尺寸不同的相似零件，它允许用户在定义一个典型零件时，不必考虑零件中几何元素的准确位置，而只需保证其拓扑而只需保证其拓扑结构正确，同时进行必要的尺寸参数标注，通过尺寸参数值的变化来生成结构相同而参数不同的零件族，它在零部件的重新生成与修改方面显示出极大的方便性。系统采用尺寸驱动法，不用重复图形的生成过程，程
18、序代码量少，便于获得系列化零件图形。此方法对比有着打破了传统抽象的二维平面图和参数数据关联，是在三维立体模型中更直观的反映不同参数差异的先进之举。二维图和三维图最后均以图片的形式出现在界面，并具有放大效果，方便用户快速浏览界面，查询所需参数，降低了计算机的运行负荷，在必须查看模型实际形状时，开启 SolidWorks 就能调出用户想要参数的模型文件。这样为用户多方面考虑的想法是现有三维软件为数不多的创新点，也是 SolidWorks 二次开发的一次巨大推进。最后运用自己设计出来的二次开发软件从标准库中调出零件并组装出所需的典型夹具。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）72 加工大型齿圈
19、用滚齿机夹具设计2.1 夹紧原理简介本夹具以内孔及端面在斜面定心机构上定心。在压板 4 上装有三个可摆动的压爪 5，压爪 5 的一端通过滑柱 6 压在圆板 7 上，另一端压在盘形压板 2 上，旋紧螺母 3，圆板 7 带动三个长销（或楔块）8 向下移动，将工件定心夹紧；同时盘形压板2 将工件轴向夹紧。松开工件时，借碟形弹簧 1 的作用，是盘形压板 2 和长销 8 向上移动，取下盘形压板 2 即可卸下工件。零件二维图如图 2.1 所示：图 2.1 加工大型齿圈用滚齿机夹具装配模型2.2 夹具设计大量工程经验和实践可知，设计夹具时有以下基本要求：1、满足使用要求，应保证工件装夹时定位可靠、夹紧牢固，
20、并能保证精度要求。良好的结构工艺性，所设计的夹具应便于制造、装配、调整、维修、且便于加工中切屑的清理。2、使用安全省力，操作方便，有利用实现优质、高产、低耗、改善劳动条件。3、应尽量使用标准件、通用件、借用件等，以提高标准化、通用化、系列化的水平，降低生产成本。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）8在基本要求中，由于每个机床的工作方式不同，所以机床夹具又各自具备不同的特点。根据齿轮齿形的形成原理，滚齿机床和插齿机床夹具多为心轴和套筒类结构。这类夹具在设计过程中主要是保整心轴轴线及端面的垂直度要求，套筒内外圆柱面同轴度及对端面和安装基面的位置度要求。同时，保证夹具在机床上安装后定位元件工
21、作面与机床工作台回转轴线同轴度要求，必要时还应设计找正基准。把握好这一点，滚齿机床和插齿机床夹具的设计过程就变的简单多了。本套夹具针对如图 2.2 的大型齿圈设计，采用定心夹紧机构，在实现准确定心的同时达到夹紧工件的目的。2.2 大齿圈模型图定心夹紧机构是利用定位夹紧元件的等速移动或均匀弹性变形的方式，来消除定位尺寸偏差对工件定心或对中的不利影响。因此，其基本类型亦可分为等速移动的定心夹紧机构和均匀弹性变形的夹紧机构。等速移动定心夹紧机构的工作原理如图 2.3 所示：图 2.3 等速移动定心夹紧机构原理图西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）9该种定心夹紧机构可采用左右螺旋机构，楔块滑柱机构，杠杆机构等。本套夹具采用楔块滑柱机构的等速移动达到定心夹紧的目的，属于等速移动定心夹紧机构。先设计夹具体底座，该底座应设计成锥形，保证与楔块的配合，实现等速移动并加紧的目的。如图 2.4 所示。图 2.4 夹具体模型图然后设计夹紧机构的其他零部件，主要零部件如下图 2.5、2.6、2.7、2.8 所示：图 2.5 盘形压板模型图 图 2.6 压爪模型图. 图 2.7 压板模型图 图 2.8 滑柱模型图同时调用已有的标准件，将所有零件进行装配，便可得到加工大型齿圈用滚齿机夹具装配体，如下图 2.9 所示：
