機械電子工程畢業(yè)論文-萬向可傾式平口鉗的虛擬設計及運動仿真

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　萬向可傾式平口鉗的虛擬設計及運動仿真</p><p><b>　　誠信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導教師的

2、指導下獨立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設計任務書</b></p><p>　　設計題目： 萬向可傾式平口鉗虛擬設計及運動仿真

3、 </p><p><b>　　1．課題意義及目標</b></p><p>　　通過本次畢業(yè)設計，綜合運用所學過的基礎理論知識，深入了解機械產品的設計方案比選，材料選擇及受力分析計算，零件工作圖及裝配圖等方面的設計規(guī)范、計算方法及設計思想等內容，提高自主設計能力和對專業(yè)知識的運用。為畢業(yè)后從事機械電子工程的工作打好基礎。

4、</p><p><b>　　2．主要任務</b></p><p>　　1）查閱資料（包括教材，專著及論文），制定設計方案。要求結構合理，可操作性強。</p><p>　　2）利用三維軟件建立三維模型，完成運動仿真</p><p>　　3）選擇萬向可傾式平口鉗主要部件所需材料，并進行受力分析計算。</p>

5、<p>　　4）繪制所屬部件的零件圖及裝配圖。</p><p><b>　　5) 撰寫畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　3．主要參考資料</b></p><p>　　[1] 楊可楨，程光蘊．機械設計基礎[M]．高等教育出版社；2013.06</p><p>　　[2] 西北工業(yè)

6、大學機械原理及機械零件教研室． 機械原理[M]．高等教育出版社； 2013.08</p><p>　　[3] 機械設計手冊[M]．機械工業(yè)出版社． 2010.05</p><p>　　[4] 林江．工程材料及機械制造基礎[M]，機械工業(yè)出版社； 2013.09</p><p><b>　　4．進度安排</b></p><p&

7、gt;　　審核人： 日期： 年 月 日</p><p>　　萬向可傾式平口鉗的虛擬設計及運動仿真</p><p>　　摘要：機床夾具是機械加工工藝系統(tǒng)的一個重要組成部分。為保證工件某工序的加工要求，必須使工件在機床上相對刀具的切削或成形運動處于準確的位置。在此背景下本課題主要設計一款用于MYA6025萬能工具磨床的萬向平口鉗，在此文主

8、要進行了平口鉗的設計，對CAD、Pro/E進行了簡單介紹，并用CAD畫出了零件的圖，用Pro/E對平口鉗建立了模型并進行了仿真。</p><p>　　關鍵詞：機床夾具，仿真，平口鉗，MYA6025工具磨床</p><p>　　Motion Simulation and Virtual Design of Universal Tiltingvise</p><p>　

9、　Abstract: Fixture is an important part of the machining process of the system. In order to ensure the requirements of workpiece machining process, The cutting or forming motion of the workpiece in a machine tool must be

10、 in an accurate position. In this context, designing an Universal Pliers for MYA6025, it is a universal tool grinder.The design of this article mainly involves design of pliers, and describing the CAD, Pro / E, and using

11、 CAD to draw a diagram of parts, establishing the model and t</p><p>　　Keywords: Fixture, Simulation, Pliers, MTA6025 tool grinder</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1

12、 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題提出的背景1</p><p>　　1.2 本課題在國內外的研究現狀1</p><p>　　1.3 課題研究的內容2</p><p>　　1.4 項目研究的意義2</p><p>　　2 設計方案的擬定2</p><p>

13、;　　2.1 設計要求2</p><p>　　2.2 設計原理與參考2</p><p>　　2.2.1 平口鉗萬向轉動的實現3</p><p>　　2.2.2 精確旋轉的實現4</p><p>　　2.3 典型零部件的設計4</p><p>　　2.3.1 底座的設計5</p><p

14、>　　2.3.2 轉節(jié)的設計6</p><p>　　2.3.3 固定鉗身的設計7</p><p>　　2.3.4 活動鉗身的設計8</p><p>　　2.3.5 螺桿的設計9</p><p>　　3 平口鉗的應用、安裝及注意事項10</p><p>　　3.1平口鉗的應用范圍10</p&g

15、t;<p>　　3.2 平口鉗的安裝10</p><p>　　3.3 裝夾工件注意事項11</p><p>　　4 對萬向可傾式平口鉗建模及仿真11</p><p>　　4.1 計算機仿真的介紹11</p><p>　　4.1.1計算機仿真的概述11</p><p>　　4.1.2 計算機仿真

16、的國內現狀12</p><p>　　4.2 CAD/CAM技術的發(fā)展12</p><p>　　4.2.1 CAD/CAM的基本概念12</p><p>　　4.2.2 CAD的發(fā)展歷程12</p><p>　　4.2.3 CAD的現狀13</p><p>　　4.3 Pro/ENGINEER 軟件介

17、紹13</p><p>　　4.3.1 Pro/ENGINEER的歷史13</p><p>　　4.3.2 Pro/ENGINEER模塊簡介14</p><p>　　4.4 運用Pro/E對平口鉗進行建模16</p><p>　　4.5 運用Pro/E對萬向可傾式平口鉗裝配20</p><p>　　4.

18、6 運用Pro/E對萬向可傾式平口鉗的運動仿真22</p><p><b>　　5裝配工藝26</b></p><p>　　5.1 裝配工藝概述26</p><p>　　5.2 裝配工藝規(guī)程的原則27</p><p>　　5.3 裝配注意事項27</p><p><b>　　總

19、結28</b></p><p><b>　　參考文獻28</b></p><p><b>　　致謝30</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題提出的背景</p><p>　　本項目主要是

20、基于MYA6025萬能工具磨床設計一款萬向可傾式平口鉗，其主要功能是實現工件可繞空間三個相互垂直的軸轉動，使工件一次裝夾就完成多個加工面的加工。目前市場上很少有可以大幅度向任意方向都可以調節(jié)角度的萬向平口鉗，這就制約了生產效率的提高，給工作人員帶來了大的勞動強度，這就要求設計一款使用比較靈活方便的萬向平口鉗，夾具是機床加工不可或缺的部分，在機床向著高速、高效、復合方向發(fā)展的帶動下，夾具正超著高精、模塊、組合的方向發(fā)展。隨著機床的發(fā)展，夾

21、具也在迅猛的發(fā)展，各種夾具日漸增多。</p><p>　　本項目設計的萬向可傾式平口鉗主要實現工件的各個方向轉動等動作提高萬能磨床的靈活性[1]。</p><p>　　1.2 本課題在國內外的研究現狀</p><p>　　磨削是利用磨的方式加工材料，是人類最早學會進行加工工具的生活技能。</p><p>　　隨著磨削技術的發(fā)展，磨床在機床加工

22、中的比例不斷上升，據1997年歐洲機床發(fā)展會的調查數據顯示，25%的企業(yè)認為磨削是他們的主要加工方式，磨床在企業(yè)機床中占42%，1998年通用磨床有1800多種，專用磨床有幾百種。</p><p>　　夾具是機床上裝夾工件的部件，它的作用是是工件相對于刀具有一個正確的位置并且在加工時保持不變。機床夾具的功能主要是1）保證加工質量；2）提高加工效率；3）擴大機床工藝范圍；4）降低工人勞動強度，保證安全。</p

23、><p>　　磨削加工是重要加工工藝，隨著機械產品要求的提高，機床精度、效率等的提高給磨削加工提出了更高的要求。當今磨削技術正朝著高精度、高剛度、自動磨削的方向發(fā)展。因而對機床夾具的要求也不斷提高，就平口鉗來說，目前市場上就有氣動平口鉗、數控柔性平口鉗、精密平口鉗等多種樣式，萬向可傾式平口鉗主要有安裝方便、效率高等優(yōu)點[2]。</p><p>　　1.3 課題研究的內容</p>

24、<p>　　本課題以普通平口鉗為基礎針對MYA6025萬能磨床設計一款萬向可傾式平口鉗，主要完成平口鉗的結構設計、確定工作原理、選取材料、確定尺寸，用三維軟件進行建模并對其運動仿真對機構進行改進，以使工件可以在磨床工作時任意運動一次裝夾就完成多次加工。</p><p>　　1.4 項目研究的意義</p><p>　　本項目的意義在于磨床工作時可以方便的對工件多個表面斜面進行加工，

25、目前市場上的平口鉗大多是固定的不具備調節(jié)方向的功能，有少數可調節(jié)方向的平口鉗存在著調節(jié)角度小得問題，而此平口鉗可以讓使用人員隨意調節(jié)任意角度，提高工作效率擴展磨床的性能提高加工靈活性。</p><p>　　2 設計方案的擬定</p><p><b>　　2.1 設計要求</b></p><p>　　設計一款用于MYA6025萬能磨床的萬向可傾

26、式平口鉗使工件可以任意運動，同時要結構簡單便于工作人員安裝及拆卸，而且要達到一次裝夾就完成多次加工、使用可靠、結構合理、經濟安全、使用方便的要求。</p><p>　　2.2 設計原理與參考</p><p>　　本課題是針對MYA6025萬能磨床設計一款可向任意方向運動的萬向可傾式平口鉗，在機械生產中夾具具有重要的意義，夾具分為通用夾具、專用夾具、通用可調夾具幾大類，夾具的發(fā)展大大提高了機

27、械生產的效率，降低工人的勞動強度，提高國家的整體工業(yè)水平，本課題所設計的萬向可傾式平口鉗屬于通用夾具，此設計的技術要求：根據MYA6025萬能磨床的工作原理及結構設計一款能使工件任意運動的萬向可傾式平口鉗從而提高磨床的工作效率。</p><p>　　根據設計要求確定工作原理為通過空間三個相互垂直的回轉軸使工件可以運動到任意想要的位置，方便磨床對工件的加工[3]。</p><p>　　2.2

28、.1 平口鉗萬向轉動的實現</p><p>　　圖2.1 工作原理圖</p><p>　　圖2.2 空間立體坐標系</p><p>　　圖2.1所示，平口鉗實現萬向轉動是由空間相互垂直的三個軸完成的即軸1、軸2、軸3，三個軸可獨立轉動互不影響，通過三個軸的相互配合運動即可實現平口鉗的萬向運動。同時各個轉節(jié)有足夠的回轉半徑相互之間不影響，而且轉動的時候有一定的

29、位移調節(jié)，當轉動調節(jié)不能滿足位移需求時，可松開螺栓將平口鉗移到合適的地方固定繼續(xù)加工。</p><p>　　例如，要使零件旋轉到第一象限進行加工，如果刀具與加工表面平行則只需松開軸3，鉗身繞軸3旋轉然后擰緊螺栓加工零件，如要加工一定的斜面則松開軸1、2、3將零件移動到任意想要的位置，擰緊螺栓進行加工。</p><p>　　另外調整后的工件是否在加工范圍以內也是一個值得注意的地方，如果不在砂

30、輪加工范圍則需要調整平口鉗的固定位置[4]。</p><p>　　2.2.2 精確旋轉的實現</p><p>　　圖2.3為萬向平口鉗的裝配圖，工件的運動在2.2.1中已經作了詳細的描述，但是加工時對工件位置有精確要求時，則需要有刻度來確定工件的位置。</p><p>　　對于本平口鉗來說工件主要是靠轉節(jié)及底座的配合來運動，在轉節(jié)上標有刻度，工件移動時嚴格按轉節(jié)上的

31、刻度運動。刻度線的劃分：轉節(jié)直徑96mm，在直徑最大處360度等分圓周。</p><p>　　圖2.3 平口鉗的裝配圖主視圖</p><p>　　2.3 典型零部件的設計</p><p>　　本平口鉗的設計共包括5大部分：轉節(jié)、底座、活動鉗身、固定鉗身、螺桿的設計。另外還包括一些螺栓、螺釘等標準件不再進行描述。此外，各部分配合精度要求較高。</p>

32、<p>　　2.3.1 底座的設計</p><p>　　圖2.4 底座零件圖</p><p>　　如圖4所示，底座主要用于機床與整個平口鉗的連接，底座與機床的結合情況直接影響了平口鉗的運動情況，因此底座要結構精密強度適中，同時要便于拆裝[5]。</p><p>　　本平口鉗底座下面有導向槽便于和機床上的導軌配合，保證安裝精度。為了使平口鉗在工作時

33、與機床緊密連接不出現晃動的情況，以及使平口鉗可以方便的拆裝所以在底座兩端設有圓形凹槽，用兩個14mm的螺栓與機床連接。中間有一個通孔，通過一個16mm的螺栓與轉節(jié)連接。底座上表面與孔的中線垂直度誤差0.02mm，保證工件的位置不出現大的偏差.同時為了平口鉗的運動的靈活性，底座與轉節(jié)采用間隙配合[6]。</p><p>　　底座要承受一定的應力，所以材料用HT150，HT150是由鐵、碳、硅的合金，他的鑄造性能好，

34、工藝簡單，不用人工時效，且能承受中等應力，經濟性能較好，適合用來制造底座。</p><p>　　為了讓平口鉗能按一定量運動以完成一些精密的零件加工，在底座上劃有刻度，使其可以和轉節(jié)上的刻度相配合，保證零件加工的精度。</p><p>　　2.3.2 轉節(jié)的設計</p><p>　　圖5所示為轉節(jié)的結構尺寸，轉節(jié)下面的凸臺與底座相連，且有刻度可以按照加工要求與磨床配合

35、精確地加工零件，并且能360度自由轉動，以調整工件位置。其中螺紋部分直徑16mm，長45mm，用螺栓與底座相連，調整工件位置時，松開底座下面的螺栓，轉動轉節(jié)，當工件移動到適當位置時，擰緊螺栓，此時就可對工件進行加工了。</p><p>　　右面直徑32mm的凹槽用于連接另一個結構尺寸完全一樣的轉節(jié)，這兩個一樣的轉節(jié)之間的配合依然是間隙配合，為了降低平口鉗的復雜性，讓螺栓可以通用，因此連接螺栓依然選用16mm，右面

36、轉節(jié)的凹槽與固定鉗身下面的凸臺連接，配合依然是間隙配合。</p><p>　　轉節(jié)的材料選45號鋼，轉節(jié)是平口鉗運動的主要部件，所以耐磨性能要好，同時轉節(jié)是平口鉗重要的支撐部件，所以要有一定的強度，45鋼是一種中碳鋼，具有較好的機械性能，具有較好的切削加工性，對45鋼表面淬火之后既有較好的表面耐磨性，又有較好的機械性能，基于45鋼的一系列優(yōu)點所以轉節(jié)的材料選用45鋼[7]。</p><p>

37、;　　圖2.5 轉節(jié)零件圖</p><p>　　2.3.3 固定鉗身的設計</p><p>　　圖2.6 固定鉗身零件圖</p><p>　　圖2.6所示為平口鉗固定鉗身的設計，材料為HT150.固定鉗身下面的凸臺與轉節(jié)連接，可自由轉動，此處依然為間隙配合，轉節(jié)與固定鉗身的連接依然是16mm螺栓，固定鉗身上方安裝活動鉗身，固定鉗身上表面與活動鉗身配合所以粗糙

38、度要求較高，活動鉗身可在固定鉗身上一定范圍內直線移動，用于夾緊與松開工件，因固定鉗身的鉗口常用來夾工件，所以在鉗身的左側有螺紋孔，用一個M6的沉頭螺釘來把保護板擰緊在固定鉗身上，在平口鉗工作一段時間保護板有損壞時可以方便的對保護板進行更換，以此來保護固定鉗身的鉗口。在固定鉗身的右側有一個直徑10mm的通孔，此孔用來與螺桿配合，旋轉螺桿的時候活動鉗身就回在固定鉗身上移動，從而夾緊與松開工件。</p><p>　　平

39、口鉗的固定鉗口是工件裝夾時的支撐面，所以在對零件進行加工時，平口鉗固定鉗口平面不但要與工作臺垂直且要與主軸平行，鉗口在水平面內的位置可根據工件長度確定，對于較長工件鉗口與進給方向平行，對于較短工件鉗口與進給方向垂直，便于由剛性較好的固定鉗口承受水平分力。固定鉗口的位置由百分表找正。</p><p>　　2.3.4 活動鉗身的設計</p><p>　　圖 2.7 活動鉗身零件圖</

40、p><p>　　如圖2.7所示為活動鉗身的設計，材料為HT150?；顒鱼Q身下表面要與固定鉗身配合因此此表面的粗糙度要求較高，為了在操作平口鉗時減小工作強度，在活動鉗身與固定鉗身之間加入適量的潤滑油，從而輕松地將工人對螺桿的旋轉運動轉變?yōu)榛顒鱼Q身的直線運動。不過這時夾緊工件后要保證不會松動，這就要求螺桿有一定的自鎖能力，關于對螺桿與活動鉗身的自鎖的校核的問題，在下文會有所計算。</p><p>

41、　　活動鉗身上的M12螺紋通過與螺桿相配合進行工件的裝夾，活動鉗身的作用為：通過把手轉動螺桿把螺桿的旋轉運動轉變成活動鉗身的直線運動，從而夾緊與放松工件，活動鉗身下面的槽可以與固定鉗身相配合從而防止活動鉗身左右擺動。</p><p>　　活動鉗身左側有兩個螺紋孔，可用兩個M6的沉頭螺釘將保護板擰緊在活動鉗身上，當保護板損壞時，可以更換保護板，這樣就可以延長平口鉗固定鉗身的使用壽命，活動鉗身下面有一個長30mm高2

42、mm的槽，此槽的主要目的是可以加潤滑油進行潤滑[8]。</p><p>　　2.3.5 螺桿的設計</p><p>　　圖2.8 螺桿零件圖</p><p>　　如圖2.8為螺桿的設計，其作用為連接固定鉗身與活動鉗身，后方可以連接把手，轉動把手時就可以裝夾工件。</p><p>　　該螺桿螺紋為普通螺紋，牙型為梯形，牙型角30度，螺紋牙

43、根允許有較大圓角以減小應力集中。螺紋采用細牙，螺距小升角小自鎖好。平口鉗需夾緊工件需要較好的自鎖性，因此采用細牙普通螺紋。</p><p>　　該螺桿拆裝方便，一般情況手工擰緊即可將工件夾緊，特殊情況可將把手拆下，將一鐵棍插入螺桿后方的螺紋孔利用杠桿將工件夾緊，但須注意夾緊力量要適中不可將工件夾壞，此螺桿具有結構簡單，使用方便，經濟等優(yōu)點。</p><p>　　因為螺桿是平口鉗工作時的重要

44、部件，也是主要的受力元件，因此要對螺桿進行強度校核及自鎖的計算，在對螺桿進行強度校核時，要根據螺桿的受力情況進行計算，在平口鉗中螺桿主要受到扭矩的作用力，因此要對螺桿進行扭矩強度校核。</p><p>　　軸的扭轉強度公式為，式中T為軸所受扭矩單</p><p>　　位為N.mm，P為軸傳遞的功率，d為螺桿截面直徑單位為mm，n為軸的轉數，WT為軸的抗扭截面系數，查閱相關資料許用抗扭切應力

45、為25到45MPa，截面處軸的直徑為12mm由計算可知抗扭切應力為一個小于30的數，所以設計的軸符合要求。</p><p>　　下面計算螺桿的自鎖，</p><p>　　為螺紋中徑處升角，為當量摩擦角， 為螺旋副的當量摩擦系數，查表可知f為0.15，p為螺距查表知為1.5，=arctan（p/3.14d）=2.279，螺紋中徑D2=D-6/8H，H=0.866P，則D2=11.4，則由此數

46、據有下列計算，</p><p>　　=arctan（1.5/3.14x11.4）=2.4，=arctan（0.15/cos2.279）=8.54，則小于，滿足自鎖條件[9]。</p><p>　　3 平口鉗的應用、安裝及注意事項</p><p>　　3.1平口鉗的應用范圍</p><p>　　此平口鉗為針對MYA6025萬能工具磨床設計，常

47、用于裝夾較小的工件，它與磨床配合工作，將此平口鉗裝在磨床工作臺上，夾緊工件就可對工件進行加工了。</p><p>　　轉動把手通過螺桿旋轉帶動活動鉗身直線運動從而夾緊工件，被夾工件尺寸不能超出55mm。</p><p>　　此平口鉗結構簡單功能多樣，可用于加工各種平面、斜面，如周邊縱向磨削，周邊切入磨削，端面縱向磨削等。</p><p>　　3.2 平口鉗的安裝&l

48、t;/p><p>　　平口鉗一般安裝在機床工作臺長寬方向的中間，以方便加工工件，鉗口平面與刀具進給方向平行。對于精度要求不高的零件平口鉗直接裝在底座上即可，對于精度要求高的則須對平口鉗進行校正。</p><p>　　一般情況下對平口鉗進行校正時要用百分表，先將百分表固定在機床上并用百分表測頭盡可能垂直地接觸固定鉗口，然后利用工作臺橫向運動及主軸的上下運動找到鉗口的位置誤差并糾正。</p&

49、gt;<p>　　3.3 裝夾工件注意事項</p><p>　　1）工件被加工面要高出鉗口，否則可墊高。</p><p>　　2）為了使工件夾緊要使工件較平整的面貼緊鉗口。</p><p>　　3）為保護工件及已加工好的面鉗口和工件間要墊銅片。</p><p>　　4）工件剛性較差的要支實工件以免使工件變形。</p>

50、;<p>　　4 對萬向可傾式平口鉗建模及仿真</p><p>　　4.1 計算機仿真的介紹</p><p>　　4.1.1計算機仿真的概述</p><p>　　因為本課題要求運動仿真，因此在此對計算機仿真作一介紹，結合大學四年所學知識選用Pro/E對機構進行運動仿真。計算機仿真就是利用計算機的軟硬件對所設計的系統(tǒng)進行模擬，以此對系統(tǒng)進行分析。高效、安

51、全、受環(huán)境約束較少是他最突出的優(yōu)點，它是分析、設計、運行、評價系統(tǒng)的重要工具。仿真就是對現實環(huán)境的模仿。人們可以在這樣模仿的一個過程中得到自己想要的結果，根據得到的結果人們可以對所設計的模型進行修改從而大大節(jié)省了開發(fā)成本并且提高了生產效率。仿真是一個相對的東西，即使是再逼真的仿真也終究只是仿真，它只能無限的接近真實系統(tǒng)而永遠也代替不了真實系統(tǒng)。</p><p>　　計算機仿真就是利用計算機的軟件與硬件配合，模擬一

52、個比較逼真的環(huán)境，讓系統(tǒng)在這個環(huán)境中模擬運動，分析它的運動數據，設計人員可以利用這個數據對設計的產品進行改進。</p><p>　　仿真技術集成了當代最先進的科學技術，是人類幾千年智慧的集中體現，仿真技術正在不斷的提高人類社會的生產力，為人類在科學技術領域的發(fā)展做出了巨大貢獻。根據計算機仿真的效果，可以將其分為：數值仿真、可視化仿真和虛擬現實仿真。計算機仿真技術由數值仿真到可視化仿真的發(fā)展，使計算機仿真技術更加形

53、象、生動。</p><p>　　在機械方面的計算機仿真的運用主要體現在CAD、Pro/E上[10]。</p><p>　　4.1.2 計算機仿真的國內現狀</p><p>　　由于歷史的種種原因我國在計算機軟件開發(fā)方面起步較晚，因此我國在分析軟件開發(fā)方面實力較弱，同時也影響到了我國CAE技術的發(fā)展。目前在計算機分析軟件方面基本被美國等國家壟斷。我們就以有限元計算分析

54、軟件來看，目前世界上每年市場份額有5億美元左右，并且正在以每年 15%的速度增長。相比之下，我國的計算機軟件水平就比較薄弱了。目前我國一直在進口國外的高科技軟件，這對一個國家來說顯然是不利的，因此我們必須有自己的核心產品，這樣才能在世界上有競爭力。因此我們必須大力開發(fā)自己的計算機分析軟件，只有這樣才能增強我國的綜合國力，增加我國在國際上的競爭力[11]。</p><p>　　4.2 CAD/CAM技術的發(fā)展&l

55、t;/p><p>　　4.2.1 CAD/CAM的基本概念</p><p>　　CAD/CAM（計算機輔助設計制造）技術產生于20世紀50年代的航空和軍事工業(yè)中，隨著計算機軟硬件的發(fā)展計算機輔助設計制造也得到迅猛的發(fā)展。CAD是英文Computer Aided Design 的縮寫。它最開始指的是Computer Aided Drafting ，即計算機輔助繪圖。隨著計算機軟硬件的發(fā)展，人們

56、開始認識到只使用計算機繪圖還不能稱為計算機輔助設計，真正的計算機輔助設計是指整個產品的包括構思、功能設計、機構分析和加工制造等在內的一系列技術。二維設計只是產品設計的一小部分。于是CAD的縮寫由Computer Aided Drafting 改為Computer Aided Design，CAD也由輔助繪圖發(fā)展為整個產品的輔助設計。CAD利用計算機的數據處理和圖文處理功能，幫助設計人員完成繁雜的設計任務，提高工作效率和產品質量[12]。

57、</p><p>　　4.2.2 CAD的發(fā)展歷程</p><p>　　CAD技術經過幾十年的發(fā)展，先后走過大型機、小型機、工作站、微機時代?，F在商業(yè)化的CAD產品已經成熟，新一代的CAD軟件充分吸取了UNIX工作站軟件的精華，如參數驅動、二維與三維雙向相關等這些比較好的技術。經過多年的發(fā)展，CAD產品已經廣泛地應用于機械、電子、航天、化工、建筑等領域。CAD技術的應用極大地提高了企業(yè)的

58、設計效率、優(yōu)化設計方案、減輕技術人員的勞動強度、縮短設計周期，大規(guī)模的提高了生產力，加快推動了社會的發(fā)展。</p><p>　　4.2.3 CAD的現狀</p><p>　　CAD技術在一開始只是被用來代替制圖員手工制圖，但是不能解決如復雜的投影線、運動關系等問題，為解決這些問題提出了參數化的概念，這樣就能通過編寫計算機程序來分析二維圖。但是就目前的人工智能水平來說顯然是不太可能的。因為對

59、于復雜的工程圖而言，一個視圖內部的參數關系的建立已經比較繁瑣，再加上幾個視圖之間的關聯參數就更加困難了。當然，在一些設計參數比較規(guī)范的情況下，二維參數化也有一定效果，但總體上效果不是很好。因此使用三維立體設計解決上述問題就變得理所當然了。隨著科學技術的不斷發(fā)展三維技術已經相當成熟了。</p><p>　　隨著全球化趨勢的日漸加劇，市場競爭更加激烈，產品更新更快。在眾多的CAD/CAM/CAE軟件中，主流軟件種類繁

60、多，Pro/E，UG，SolidWorks 都是優(yōu)秀的產品，其中Pro/E在產品的設計中地位顯赫，它是美國PTC公司的龍頭產品，技術領先，廣泛應用于機械、航空、電子、兵工、航天、紡織等行業(yè)[13]。</p><p>　　4.3 Pro/ENGINEER 軟件介紹</p><p>　　4.3.1 Pro/ENGINEER的歷史</p><p>　　Pro/E是美

61、國參數技術公司（Parametric Technology Corporation，簡稱PTC）出品的一款三維設計軟件，是一款從設計到生產全面覆蓋的機械自動化軟件。</p><p>　　1988年Pro/E軟件誕生于美國波士頓PTC公司，此公司成立于1985年。經過多年的發(fā)展，Pro/E已經成為三維建模軟件中一款功能強大的優(yōu)秀產品。PTC公司提出單一數據庫、參數化、基于特征、全相關的概念改變了機械CAD/CAE/

62、CAM的傳動概念，已經成為當今世界機械設計軟件領域的新標準。</p><p>　　Pro/E只是PTC公司的產品之一，PTC公司的三大代表產品是：</p><p>　　Pro/ENGINEER</p><p>　　Pro/DESIGENER</p><p>　　Pro/MECHANICA.</p><p>　　4.3.

63、2 Pro/ENGINEER模塊簡介</p><p>　　Pro/E提供了目前最全面、集成最緊密的產品開發(fā)環(huán)境。它的技術特點主要有以下兩個方面。</p><p>　?。?）參數化設計和特征功能</p><p>　　Pro/E顯著特點就是在建立系統(tǒng)模型時引入了參數化的概念。用戶可以很方便的隨意修改模型，給設計人員帶來了極大的設計靈活性。</p><

64、;p><b>　　（2）單一數據庫</b></p><p>　　Pro/E建立在統(tǒng)一的數據庫上，傳統(tǒng)的計算機輔助系統(tǒng)一般是建立在多個數據庫之上的。單一的數據庫保證了用戶所建立模型的準確性，也就是說假如在設計過程中發(fā)現有地方需要改動，那么改動一個地方與之相關聯的地方都會自動改正，大大降低設計的繁瑣性。假如裝配圖發(fā)生改動那么改動會同樣的反應在三維建模上。這樣就直接提高了設計效率，使得設計效

65、率更高，成品質量更好，產品能更好地推向市場，增強產品的市場競爭力。</p><p>　　Pro/E的六大主要模塊</p><p>　?。?）工業(yè)設計(CAID)模塊</p><p>　　工業(yè)設計（CAID）模塊主要用于對產品的外觀設計，讓人們可以在產品生產出來以前就知道他的形狀外觀，它類似于現在人們所說的模型。前面畫零件圖時所用到的數據還會用于后期對產品的各種分析中

66、。</p><p>　　此模塊主要包括：Pro/3DPAINT(3D建模)、Pro/ANIMATE(動畫模擬)、Pro/DESIGNER(概念設計)、Pro/NETWORKANIMTOR(網絡動畫合成)、Pro/PERSPECTA-SKETCH(圖片轉三維模型)、Pro/PHOTORENDER(圖片渲染)幾個子模塊。</p><p>　?。?）機械設計（CAD）模塊</p>

67、<p>　　機械設計模塊被用來設計機械的外形等特征，它可以畫出各種形狀的表面實體。在實際生活中存在著大量奇形怪狀的物體，這些物體有著奇怪復雜的表面，如汽車輪轂。隨著科技水平的發(fā)展，人們的需求日益多樣化，技術人員在開發(fā)新產品時越來越多的用到了既奇怪又復雜的曲面。用Pro/E有多種生成曲面的命令如拉伸、掃描等，所以Pro/E可以快速生成復雜曲面。</p><p>　　此模塊既能作為一個單獨的系統(tǒng)獨立使用，又

68、能與其他模塊配合使用。它包括：Pro/ASSEMBLY（實體裝配）、Pro/WELDING、Pro/CABLING（電路設計）、Pro/PIPING（彎管輔助）。Pro/SURFACE。</p><p>　?。?）功能仿真（CAE）模塊</p><p>　　功能仿真（CAE）模塊的作用是對系統(tǒng)進行有限元分析。機械零件的內部情況一般是很難知道的，使用有限元分析可以對零件內部的受力情況進行分析

69、，在此基礎上，可對零件進行優(yōu)化。</p><p>　　此模塊主要包括：Pro/ MECHANICA VIBRATION、Pro/PEM-POST（有限元分析）Pro/ MECHANICA EQUATIONS、Pro/ MECHANICA MOTION、Pro/ MECHANICA THBRATION（熱分析）、Pro/ MECHANICA TIRE MODEL、Pro/MECHANICA CUSTOMLOADS。

70、</p><p>　?。?）制造（CAM）模塊</p><p>　　在機械行業(yè)的數控加工中經常用到CAM制造模塊。Pro/E的數控模塊包括：Pro/CASTING、Pro/MOLDESIGN、Pro/NC-CHECK（NC仿真）、Pro/NCPOST（CNC程序生成）、Pro/SHEETMETAL（鈑金設計）。</p><p>　?。?）數據管理（PDM）模塊<

71、;/p><p>　　此模塊可以在計算機上對產品進行仿真，找到產品存在的問題，讓設計人員改進產品設計。它可以自動跟蹤用戶創(chuàng)建的數據從而保證了所有數據的安全。</p><p>　　（6）數據交換（Geometry Translator）模塊</p><p>　　除Pro/E外還存在著許多其他的計算機輔助設計的軟件，由于他們是不同的開發(fā)人員開發(fā)的，所以他們的數據不能相互識別。

72、但實際工作中，往往需要接受其他系統(tǒng)的數據，這時就要用到幾何交換模塊了。</p><p>　　Pro/E中有多個數據交換模塊，如：Pro/CDT(二維工程圖接口)、Pro/DATA FOR PDGS（Pro/E福特汽車設計軟件的接口）、Pro/DEVELOP（Pro/E軟件開發(fā)）、Pro/DRAW(二維數據庫數據輸入)、Pro/INTERFACE（工業(yè)標準數據交換格式補充）、Pro/INTERFACE FOR ST

73、EP(STEP/ISO10303數據和Pro/E交換)、Pro/LEGACY(線架/曲面維護)、Pro/LIBRARYACCESS (Pro/E模型數據庫進入)、Pro/POLT(HPGL/POSTSCRIPTA數據輸出)。</p><p>　　4.4 運用Pro/E對平口鉗進行建模</p><p>　　分析萬向可傾式平口鉗，主要有：底座、轉節(jié)、活動鉗身、固定鉗身、螺桿幾個機構，另外還需

74、要幾個螺栓連接平口鉗的各個機構。首先對底座進行建模,點擊新建按鈕，彈出如圖4.1所示窗口</p><p>　　圖4.1 新建彈出窗口</p><p>　　點擊零件，然后點擊確定，選擇一個基準面，按草繪進入草繪頁面，先畫一個長寬高分別為240mm、150mm、17mm的長方體，在它的四個角分別倒一個R70的圓角，在它上表面拉伸一個直徑150mm、高為7mm的圓柱，在圓柱上表面拉伸一個直徑

75、96mm高為10mm的圓柱，然后在長方體上長度方向上離中心軸線105mm的地方打兩個直徑14mm的螺紋通孔，在圓柱的上表面打一個直徑16mm的螺紋通孔，和一個直徑32mm高10mm的孔，在長方體下表面打一個直徑100mm深10mm的孔在這個孔的表面上打一個直徑34mm深4mm的孔，最后在長方體下表面添加一個寬5mm深4mm的槽[14]。底座的三維模型如圖4.2所示，</p><p>　　圖4.2 底座的三維模型

76、圖</p><p>　　對轉節(jié)進行建模，選擇一個基準面拉伸一個直徑96mm高30mm的圓柱，在它下表面拉伸一個直徑32mm高10mm的圓柱，在圓柱下表面打一個直徑16mm深為30mm的螺紋孔，選擇一個與之前垂直的基準面拉伸一個直徑96mm高30mm并與前一個圓柱相交的圓柱，在此圓柱下表面打一個直徑32mm深10mm的孔，在此孔表面打一個直徑16mm的螺紋通孔，在大圓柱上表面打一個直徑34mm深5mm的孔。轉節(jié)的三

77、維模型圖如圖4.3所示.</p><p>　　圖4.3 轉節(jié)的三維模型圖</p><p>　　對活動鉗身進行建模，選擇一個基準面拉伸一個長寬高分別為88mm、75mm、33mm的長方體，在前表面打一個直徑12mm深70mm的螺紋孔，孔的軸線離上表面10mm，在后表面打兩個直徑6mm深30mm的螺紋孔，軸線離上表面10mm，離長方體中心軸27mm，在長方體下表面去除一個長寬高分別為68m

78、m、75mm、13mm的長方體，在去除長方體后的表面去除一個長寬高分別為30mm、75mm、2mm的長方體?；顒鱼Q身的三維模型圖如圖4.4所示，</p><p>　　圖4.4 活動鉗身的三維模型圖</p><p>　　對固定鉗身進行三維建模，選擇一個基準面拉伸一個長寬高分別為200mm、68mm、35mm的長方體，去除一個長寬高分別為157mm、68mm、22mm的長方體，使其左端表面離

79、長方體中線72mm，在長方體左端倒角，選擇長方體右表面為基準打一個直徑為10mm的通孔，在長方體左表面打一個直徑6mm的通孔，在長方體下表面拉伸一個直徑96mm高為6mm的圓柱，使其軸線離長方體中線35mm，在圓柱下表面拉伸一個直徑32mm高10mm的圓柱，在此圓柱下表面打一個直徑16mm深23mm的螺紋孔。固定鉗身的三維模型圖如圖4.5所示,</p><p>　　圖4.5 固定鉗身的三維模型圖</p&g

80、t;<p>　　對螺桿進行三維建模，選擇一個基準面拉伸一個直徑22mm高5mm的圓柱，在圓柱上表面拉伸一個直徑12mm高80mm的圓柱，利用螺旋掃描的命令畫出螺紋，在圓柱另一個表面拉伸一個直徑10mm高30mm的圓柱，選擇一個與之前基準平面垂直的基準平面去除一個直徑6mm的螺紋通孔螺桿的三維模型如圖4.6所示，</p><p>　　圖4.6 螺桿的三維模型圖</p><p&g

81、t;　　4.5 運用Pro/E對萬向可傾式平口鉗裝配</p><p>　　對上述幾個模型的裝配步驟如下：點擊新建按鈕，選擇組件，輸入文件名asm0001，把使用缺省模板前的對勾取消掉，點擊確定彈出如圖4.7所示窗口，</p><p>　　圖 4.7 新建裝配體彈出窗口</p><p>　　選擇如圖所示選項，點確定，點擊插入原件裝配，選擇底座出現如圖所示標題欄，&l

82、t;/p><p>　　圖4.8 裝配定義窗口</p><p>　　在自動一欄選擇固定，點擊確定，底座就放置好了，點擊裝配圖標，選擇轉節(jié)，在用戶定義一欄選擇裝配方式為銷釘，點擊轉節(jié)上與底座上要重合的軸，一對約束就設置好了，點擊轉節(jié)與底座上要重合的面，轉節(jié)就裝好了，點擊裝配圖標，選擇轉節(jié)，用同樣的方法將轉節(jié)裝到上一個轉節(jié)，點擊裝配圖標，選擇固定鉗身，在用戶定義一欄選擇裝配方式為銷釘，點擊轉節(jié)與固定

83、鉗身要重合的軸，然后點擊轉節(jié)與固定鉗身要重合的面，這時固定鉗身就裝配好了，點擊裝配圖標，選擇活動鉗身，在用戶定義一欄選擇裝配方式為滑動桿，點擊活動鉗身與固定鉗身要重合的軸，點擊固定鉗身與活動鉗身要重合的面，活動鉗身就裝配好了，最后用同樣的方法把螺桿裝配上去。整個裝配完成，完成的裝配圖如圖4.9所示，</p><p><b>　　圖4.9 裝配圖</b></p><p&g

84、t;　　4.6 運用Pro/E對萬向可傾式平口鉗的運動仿真</p><p>　　對上述裝配體進行運動仿真，點擊應用程序按鈕，出現如圖所示的下拉菜單，</p><p>　　圖 4.10 應用程序下拉窗口</p><p>　　點擊機構，然后點擊插入按鈕，如下圖所示，</p><p>　　圖4.11插入下拉菜單</p><p&g

85、t;　　點擊伺服電動機，出現如下圖所示頁面，</p><p>　　圖4.12伺服電動機窗口</p><p>　　選擇底座與轉節(jié)重合的軸為旋轉軸，點擊輪廓出現如圖的情況，</p><p>　　圖4.13 伺服電動機輪廓窗口</p><p>　　點擊位置按鈕選擇速度，點擊常數按鈕出現下圖所示，</p><p>　　圖4.1

86、4伺服電動機參數窗口</p><p>　　選擇SCCA出現下圖所示</p><p>　　圖4.15伺服電動機定義窗口</p><p>　　在初始角速度一欄填寫100，點擊確定一個伺服電動機就添加好了，同樣的方法添加轉節(jié)與轉節(jié)及轉節(jié)與固定鉗身，螺桿與固定鉗身的伺服電動機，點擊插入伺服電動機，選擇固定鉗身與活動鉗身的滑動桿，初始角速度填寫10，點確定，點擊插入伺服電動機

87、，選擇固定鉗身與活動鉗身的滑動桿，點擊反向，初始角速度10，點確定，伺服電動機就全添加好了。點擊分析機構分析在電動機4運動時間改為開始到5，電動機5改為5到結束，點擊運行。</p><p>　　圖4.16 分析菜單</p><p>　　圖4.17分析定義窗口</p><p>　　下圖為機構運動的視頻截圖[15]，</p><p>　　圖4.1

88、8 運動視頻截圖</p><p><b>　　5裝配工藝</b></p><p>　　一部機器總有壞的時候，壞了就要修理，修理就得拆卸，修理之后又得裝配，拆卸的勞動量占總勞動量的約20%。拆卸方法不正確會對部件造成損壞，而裝配不正確又會影響到機器的正常工作。因此正確的拆裝不僅影響機器的修理，而且會影響到機器以后的工作情況。</p><p>　　

89、5.1 裝配工藝概述</p><p>　　在生產中，按照一定的圖紙及技術要求將經檢驗合格的零件按照一定形式連接起來就是裝配。裝配時若零件本身有技術問題，或者沒有按照要求裝配則一定會影響機器以后的正常工作。一臺裝配質量差的機器一定不能很好的工作，相反零件本身精度不是很高但是經過認真仔細的裝配還是可以很好的工作。因此必須做好裝配這一項重要的工作。</p><p>　　5.2 裝配工藝規(guī)程的原則

90、</p><p>　?。?）以最大的精度裝配保證裝配質量以延長工作壽命。</p><p>　?。?）盡量減少手工裝配以減少工作量。</p><p>　　（3）減少裝配成本，減少裝配占地面積。</p><p>　　5.3 裝配注意事項</p><p>　?。?）活動鉗身能在固定鉗身上自由滑動。</p>&l

91、t;p>　?。?）底座與轉節(jié)、轉節(jié)與轉節(jié)、轉節(jié)與固定鉗身之間能自由轉動。</p><p><b>　　.總結</b></p><p>　　畢業(yè)設計到了這里已經接近尾聲了，我想這次設計對我的鍛煉還是挺大的，剛開始的時候沒有頭緒不知道從哪下手，但到了后來就感覺好多了。本次設計因為要畫很多圖所以又重新學習了CAD、Pro/E，設計時要查閱很多書，因此我對本專業(yè)又加深了

92、理解。以前認為機械設計不是一件很難的事，這次設計讓我對機械設計有了一個新的認識。機械設計沒有最好只有更好，這次畢業(yè)設計讓我明白了機械設計不是嘴上說說那么簡單，需要考慮加工條件加工成本等許多條件。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]機械設計手冊[M]．機械工業(yè)出版社． 2010.05 </p><p>　　[

93、2]成大先.機械設計手冊.化學工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[3]焦建明.使用切削手冊.電子工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[4]李伯民.現代磨削技術[M].機械工業(yè)出版社，2002.6</p><p>　　[5]孫龔壽.磨床精化與改造[M].機械工業(yè)出版社.1987.9</p><p>　　[6]黃云清.公差配合與測量

94、技術[M].機械工業(yè)出版社.2006.6</p><p>　　[7]徐康林.金屬磨削原理磨床[M].機械工業(yè)出版社.1989.8 </p><p>　　[8]西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室．機械原理[M]．高等教育出版社； 2013.08 </p><p>　　[9]楊可楨，程光蘊．機械設計基礎[M]．高等教育出版社；2013.06 </p>&

95、lt;p>　　[10]高秀華，李炎亮，鄧洪超，馮增銘.機械三維動態(tài)設計仿真技術[M].化學工業(yè)出版社，2004 </p><p>　　[11]黃誠駒.CAD/CAM實用技術-Pro/E技術綜合教程[M].華中科技大學出版社，2001 </p><p>　　[12]蔡穎.計算機輔助設計與制造[M].高等教育出版社，2007</p><p>　　[13]張英，

96、龔禮華.現代計算機仿真技術[J].達縣師范高等?？瓶茖W校學報，2000：20~23</p><p>　　[14]Averill M.Law and W.David.David Kelton，Simulation Modeling and Analysis（3）[M].清華大學出版社，2000 </p><p>　　[15]林江．工程材料及機械制造基礎[M]，機械工業(yè)出版社； 2013.9&

97、lt;/p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本次畢業(yè)設計能夠順利完成首先要感謝機械工程系的老師，他們不僅教會我們科學知識而且教會我們作人做事的道理，尤其要感謝在本次設計中給予我大力支持和幫助的張愛榮老師，每次遇到問題時老師不辭辛苦的講解才使我的設計繼續(xù)進行，從收集資料到論文修改占用了老師很多寶貴的時間，在此向張老師表示衷心的感謝，還要感謝一起做畢業(yè)設