铣床夹具设计及仿真.doc

1、铣床夹具设计及仿真摘 要:本设计完成了连杆铣槽夹具和分度铣床夹具的设计与仿真。根据对要加工零件的结构及相关要素进行分析,设计了两套铣床夹具；连杆铣槽夹具可以同时对多个零件进行加工，分度铣床夹具可以对同一工件的不同工序进行加工，它们更好的提高了生产效率，节省了时间。最后对零件和夹具进行了三维实体建模设计与仿真, 更直观的展示出零件在加工过程中在夹具上的定位与夹紧。关键词：夹具,建模,仿真 The design and simulation of Milling fixtureAbstract: the design completed rod milling indexing milling j

2、igs and fixture design and simulation. According to the parts of the structure to be processed and analyzed relevant elements,designed two milling fixture; rod milling jig can be processed simultaneously on multiple parts, dividing the milling fixture on the same workpiece can be processed in differ

3、ent processes, they are more good to improve production efficiency, saves time. Finally, parts and fixtures for the three-dimensional solid modeling design and simulation, show more intuitive part in the process in the fixture positioning and clamping. Key words: fixture, modeling, simulation 目 录1 前

4、言 1 1.1 铣床研究背景和意义 1 1.2 国内外研究现状 12 计算机仿真技术简介3 2.1 计算机仿真的定义3 2.2 计算机仿真技术的研究现状3 2.3 计算机仿真技术的特点3 2.4 基于Pro/E的三维机械设计与运动仿真4 2.4.1 三维模型的创建4 2.4.2 产品的模拟组装5 2.4.3 产品的运动仿真与分析63 铣床夹具简介7 3.1 铣床夹具的组成7 3.2 铣床夹具在机械加工中的作用7 3.3 铣床夹具的特点8 3.4 铣床夹具的分类8 3.5 铣床夹具的设计要点84 铣床夹具设计实例12 4.1 连杆铣槽夹具12 4.1.1 工件分析12 4.1.2 零件图16 4

5、.1.3 装配过程21 4.2 立式分度铣床夹具25 4.2.1 叶轮铣槽夹具25 4.2.2 零件图26 4.2.3 装配过程285 结论33参考文献34致谢351 前言1.1 铣床研究背景和意义在机械制造过程中，用来固定加工对象，使其固定在正确的位置，以便接受加工，检测的装置都可统称为夹具。广义地说，夹具是一种既能保证产品质量，又能提高工艺加工速度的装备。夹具以其数量和在生产中的地位来说，机床夹具最为重要。铣床夹具是铣床的一种辅助设备，用它来准确地确定工件与刀具的相对位置，以完成加工所需要的相对运动。所以铣床夹具是用以使工件定位和夹紧的附加装置。铣床夹具设计的基本要求有保证工件的加工精度，

6、提高生产率，工艺性好，使用性好，经济性好。夹具从生产到现在，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，这时夹具主要是作为人的单纯辅助工具，使加工过程加速并趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的技能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有密切的关系，所以夹具引起了重视；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，已成为机械加工中不可缺少的工艺装备。21.2 国内外研究现状工业设计是人类社会发展和科学技术进步的产物，从英国莫里斯的“工艺美术运动”，到德国的包豪斯设计革命以及美国的广泛传播与推广，工业

7、设计经过了酝酿，探索，形成，发展百余年的历史沧桑。时至今日，工业设计已成为一门独立的专业学科，并且有一套完整的研究体系。随着数控机床的广泛应用，机床专用夹具在制造企业中发挥了越来越重要的作用，与其相关的设计过程和设计方法等方面的管理技术和相应的计算机辅助技术研究越来越受到国内外学术领域的重视。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。仿真作为一种重要手段通常可以渗透到它们当中去并帮助它们实现集成从而促进了一些先进制造技术的发展。从本质上讲仿真技术就是建立仿真模型和对模型实验的一种技术。

8、计算机仿真过程的实现一般都可由计算机高级语言、仿真语言和仿真软件来完成。典型的仿真软件有仿真环境、仿真语言和程序包三种形式其功能覆盖是不完全相同的。从下到上大体反映了仿真软件的发展过程。现在面向制造系统的仿真出现了一体化支撑软件实现了仿真建模、仿真运行、输出分析的集成环境仿真监控运用了并发执行机制在数据库管理的基础上实现了模型数据、实验数据、仿真结果的统一管理人工智能技术也应用在仿真建模、仿真运行和仿真结果的分析中。此外广义制造系统仿真器的出现实现了对某类制造系统的非语言建模、模型数据驱动等功能。由于系统仿真不断地朝着纵、横方向发展在制造业方面一个比较明显的进展就是“虚拟制造”。2根据虚拟制造

9、的概念整个产品的设计和制造首先在计算机上进行这样可以发现并解决该产品在制造之前可能出现的各种问题。 围绕产品从概念设计到终止使用的整个生命周期再从决策者、设计师、制造商、销售商和用户等全方位地去观察和研究产品仿真技术已显示出它强大的生命力和发展潜力。面向21世纪同其他领域一样制造领域的仿真技术的仿真规模正在不断地扩大仿真功能也在不断地朝智能化、可视化、集成化、并行化、分布交互化的方向发展。32 计算机仿真技术简介2.1 计算机仿真的定义计算机仿真技术（computer simulation technology）即以计算机仿真为手段，利用计算机科学和技术的成果建立被仿真的系统的模型，并在某些实

10、验条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术。它具有高效、安全、受环境条件的约束较少、可改变时间比例尺等优点，已成为分析、设计、运行、评价、培训系统（尤其是复杂系统）的重要工具。52.2 计算机仿真技术的研究现状 计算机仿真技术的发展与计算机的发展是密不可分的。20世纪50年代的计算机仿真大部分是以电子模拟计算机为主机实现的，在部分特殊应用领域内也有以液压机、气压机或阻抗网络作为主要模拟设备的。由于电子模拟计算机的精度较差等缺点，从70年代初开始，数字模拟混合计算机仿真得到发展。从70年代末起，以数字机为主机的各种各样的专用和通用计算机仿真得到了普及和推广。特别是近20年来，随着系统工程与科学的

11、迅速发展，计算机仿真技术也得到了蓬勃发展，并得到了广泛应用。2.3 计算机仿真技术的特点 （1）模型参数可根据要求任意调整、修改和补充。人们可以得到各种可能的仿真效果，为进一步完善研究方案提供了可能。与传统的实物实验相比，具有运行费用低、无风险、方便灵活等优点。 （2）系统模型求解快速。运用计算机仿真，能够在较短的时间内得出仿真运算的结果，为生产实践提供最及时的指导。 （3）仿真运算结果可靠、准确。在机器没有故障的前提下，只要系统模型、仿真模型、仿真程序科学合理，那么计算机的运算结果是准确无误的。 （4）实物、实时仿真直观、逼真。这一特点使它在一些复杂工程系统中例如核电、航天等领域得到了广泛应

12、用。 传统的仿真技术是一个迭代过程，即针对实际系统某一层次的特性（过程），抽象出一个模型，然后假设态势（输入），进行试验，由试验者判读输出结果和验证模型，根据判断的情况反复修改模型和有关的参数，不仅效率低，也存在环境、安全等因素的限制，所以很难达到实验者满意的仿真效果。2.4 基于Pro/E的三维机械设计与运动仿真现代Pro/E技术不再仅仅是代替手工绘图的一种工具,而是包含了产品方案决策、结构设计、性能分析、功能仿真,直至工艺设计的全部过程,由二维绘图发展为今天基于特征的三维参数化和变量化造型技术。使用三维设计技术更能反映实际产品的设计、构造及制造过程,同时利用Pro/E软件对机器或机构进行运

13、动仿真与分析,对设计中可能出现的问题做出预测和改进,有利于实现自动化设计,加快产品更新换代的速度,提高企业市场竞争力。2.4.1 三维模型的创建（1）特征化造型的概念 特征造型是几何造型技术的发展,它对诸如零件形状、尺寸、工艺、功能等相关信息的综合描述更直观和更具工程含义。基于特征的造型系统一般先将大量的标准特征或用户自定义特征存入数据库,在设计阶段调用特征库中的特征作为基本造型单元进行建模,再逐步输入几何信息、工艺信息,建立零件的特征数据模型,并将其存入数据库。基于特征的造型方法大大地提高了设计效率和质量,同时在设计过程中设计人员可方便地进行特征的合法性、相关性检查,便于组织复杂的特征。特征建模过程实际上是一系列特征的累加过程。 在三维建模中主要有以下3种特征: 实体特征它是构建三维模型的基本单元和主要设计对象。实体特征可以是正空间特征（如实体的突出部分）,也可以