机电控制工程系毕业设计（论文）
PRO/PHOTORENDER(图片渲染)几个子模块。 （2）机械设计(CAD)模块
机械设计模块是一个高效的三维机械设计工具，它可绘制任意复杂形状的零件。在实际中存在大量形状不规则的物体表面，如图1中的摩托车轮轱，这些称为自由曲面。随着人们生活水平的提高，对曲面产品的需求将会大大增加。用 PRO/E生成曲面仅需2步～3步操作。PRO/E生成曲面的方法有：拉伸、旋转、放样、扫掠、网格、点阵等。由于生成曲面的方法较多，因此PRO/E可以迅速建立任何复杂曲面。
它既能作为高性能系统独立使用，又能与其它实体建模模块结合起来使用，它支持GB、ANSI、ISO和JIS等标准。包括：PRO/ASSEMBLY（实体装配）、PRO/CABLING（电路设计）、PRO/PIPING（弯管铺设）、PRO/REPORT（应用数据图形显示）、PRO/SCAN-TOOLS（物理模型数字化）、PRO/SURFACE（曲面设计）、PRO/WELDING（焊接设计） （3）功能仿真(CAE)模块
功能仿真(CAE)模块主要进行有限元分析。我们中国有句古话：“画虎画皮难画骨，知人知面不知心”。主要是讲事物内在特征很难把握。机械零件的内部变化情况是难以知晓的。有限元仿真使我们有了一双慧眼，能“看到”零件内部的受力状态。利用该功能，在满足零件受力要求的基础上，便可充分优化零件的设计。著名的可口可乐公司，利用有限元仿真，分析其饮料瓶，结果使瓶体质量减轻了近20％，而其功能丝毫不受影响，仅此一项就取得了极大的经济效益。
包括：PRO/FEM~POST（有限元分析）、PRO/MECHANICA CUSTOMLOADS（自定义载荷输入）、PRO/MECHANICA EQUATIONS（第三方仿真程序连接）、PRO/MECHANICA MOTION（指定环境下的装配体运动分析）、PRO/MECHANICA THERMAL（热分析）、PRO/MECHANICA TIRE MODEL（车轮动力仿真）、PRO/MECHANICA VIBRATION（震动分析）、PRO/MESH （有限元网格划分）。
（4）制造(CAM)模块
在机械行业中用到的 CAM制造模块中的功能是NC Machining(数控加工)。说到数控功能，就不能不提八十年代著名的“东芝事件”。当时，苏联从日本东芝公司引进了一套五座标数控系统及数控软件CAMMAX，加工出高精度、低噪声的潜艇推进器，从而使西方的反潜系统完全失效，损失惨重。东芝公司因违反“巴统”协议，擅自出口高技术，受到了严厉的制裁。在这一事件中出尽风头的CAMMAX软件就是一种数控模块。 PRO/ES的数控模块包括：PRO/CASTING（铸造模具设计）、PRO/MFG（电加工）、PRO/MOLDESIGN（塑料模具设计）、PRO/NC-CHECK（NC仿真）、PRO/NCPOST（CNC程序生
第 6 页 共 39 页
机电控制工程系毕业设计（论文）
成）、PRO/SHEETMETAL（钣金设计）。 （5）数据管理(PDM)模块
PRO/E的数据管理模块就像一位保健医生，它在计算机上对产品性能进行测试仿真，找出造成产品各种故障的原因，帮助你对症下药，排除产品故障，改进产品设计。它就像PRO/E家庭的一个大管家，将触角伸到每一个任务模块。并自动跟踪你创建的数据，这些数据包括你存贮在模型文件或库中零件的数据。这个管家通过一定的机制，保证了所有数据的安全及存取方便。
（6）数据交换(Geometry Translator)模块
在实际中还存在一些别的CAD系统，如UGⅡ、EUCLID、CIMATRTON、MDT等，由于它们门户有别，所以自己的数据都难以被对方所识别。但在实际工作中，往往需要接受别的CAD数据。这时几何数据交换模块就会发挥作用。
PRO/E中几何数据交换模块有好几个，如：PRO/CAT（PRO/E和CATIA的数据交换）、PRO/CDT（二维工程图接口）、PRO/DATA FOR PDGS（PRO/E和福特汽车设计软件的接口）、PRO/DEVELOP（PRO/E软件开发）、PRO/DRAW（二维数据库数据输入）、PRO/INTERFACE（工业标准数据交换格式扩充）、PRO/INTERFACE FOR STEP（STEP/ISO10303数据和PRO/E交换）、PRO/LEGACY（线架/曲面维护）、PRO/LIBRARYACCESS（PRO/E模型数据库进入）、PRO/POLT（HPGL/POSTSCRIPTA数据输出）
1.4 本论文的研究目的、意义
多年来，机械制造过程中把设计蓝图比喻成工程师的语言，对于机床专用夹具而言，也总是利用众多视图的不同投影来描绘，采用标注各种线条和符号绘图，不仅费时费力，而且一旦理解有误或形体表现，将会影响产品的制造和质量。
采用计算机辅助设计方法，零件的造型如同车间中加工零件的过程一样，设计完成以后，零件就“加工”出来了，这样不需要很强的空间想象力就可以设计出产品的真实三维模型，经过虚拟装配，可清楚地检验出产品结构的合理性.空间布置是否干涉等问题。造型结束后，将设计模型投影到二维图纸空间，就可自动生成工程图纸的三视图.轴侧图.剖视图等，大大方便了设计过程，形象直观易于接受，从而达到更快地设计机械产品。
本课题在探讨机床专用夹具的基本知识和基本理论的同时，研究如何利用计算机图形学采用计算机辅助设计专用夹具以及如何对专用夹具进行可视化设计，形成专用夹具计算机辅助设计系统。
第 7 页 共 39 页
机电控制工程系毕业设计（论文）
第二章 平 面 图 纸 及 设 计 过 程
图2-1所示为一开合螺母车削工序图，工件的燕尾面和两个φ120+0.019mm孔已经加工，两孔距离为38±0.1mm，φ400+0.027mm孔经过粗加工。本道工序为精镗φ400+0.027mm孔及车端面。加工要求是：
（1） φ400+0.027mm孔轴线至燕尾面C的距离为45±0.05 mm； （2） φ400+0.027mm孔轴线与C面的平行度为0.05 mm； （3） 加工孔轴线与φ120+0.019mm孔的距离为8±0.05 mm。 （4） φ400+0.027mm的孔轴线对两B面的对称面的垂直度为0.05mm 试设计本道工序所用的专用夹具。
图2-1 开合螺母车削工序图
2．1 明确设计任务与收集设计资料
1) 工件的结构特点及材料
开合螺母由上下两个半螺母组成，装在溜板箱体后壁的燕尾形导轨中，可上下移动。上下半螺母的背面各装有一个圆销，其伸出端分别嵌在槽盘的两条曲线槽中。扳动手柄，经轴使槽盘逆时针转动时，曲线槽迫使两圆销互相靠近，带动上下半螺母合拢，与丝杠啮合，刀架便由丝杠螺母经溜板箱传动进给。槽盘顺时针转动时，曲线槽通过迫使圆销使两半螺母相互分离，与丝杠脱开啮合，刀架便停止进给。开合螺母的材料为45钢
2) 确定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基准和夹紧表面及所用的机床、
第 8 页 共 39 页
机电控制工程系毕业设计（论文）
刀具、量具等
表2-1:加工表面、加工要求、加工余量、定位基准和夹紧表面及机床 （1）加工表面： （2）加工要求： φ400+0.027mm孔和两个端面 a.φ400+0.027mm孔轴线至燕尾面C的距离为45±0.05 mm； b.φ400+0.027mm孔轴线与C面的平行度为0.05 mm； c.加工孔轴线与φ120+0.019mm孔的距离为8±0.05 mm （3）加工余量： 精镗φ400+0.027mm孔的工序余量为0.5mm； 车端面的工序余量为1 mm。 （4）定位基准： 主要加工表面φ400+0.027mm孔的定位基准为燕尾底面C和 φ120+0.019mm孔轴心线 （5）夹紧表面： （6）所需机床： 燕尾面B和C C620车床 2．2 拟定夹具结构方案与绘制夹具草图
2．2．1 确定工件的定位方案，设计定位装置。
定位就是使同一工序中的一批工件都能在夹具中占据正确的位置。它的基本任务有以下三项：
（1）从理论上讲就是如何使同一批工件在夹具中占据正确的位置。 （2）选择或设计合理的定位方案及定位装置。
（3）保证有足够的定位精度。即工件在夹具中虽有一定的误差，但仍能保证工件 的加工误差。
它的基本原理是六点定位规则，即用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的规则。但实际中还存在着过定位和欠定位。其中欠定位保证不了加工精度，所以是绝不允许发生的，而过定位由于夹具上的定位元件同时重复限制了工件的一个或几个自由度，将造成工件定位不稳定，降低了加工精度；使工件或定位元件产生变形，甚至无法安装和加工，故应尽量避免采用。
根据本工序的加工要求，不仅要镗孔，还要加工两个平面，因此工件必须完全定位，即六点定位原则。按照加工要求，工件的定位方案分析如下：
（1）φ400+0.027mm孔轴线至燕尾面C的距离为45±0.05 mm；400+0.027mm孔轴线与C面的平行度为0.05 mm。
加工φ400+0.027mm孔的工序基准为燕尾底面C，根据基准重合原理，应以燕尾底面C
第 9 页 共 39 页
机电控制工程系毕业设计（论文）
为定位基准，则限位基准为固定支承板8和活动支承板10上与燕尾底面C接触的平面。燕尾底面C限制Z转动、Y移动、X移动三个自由度；燕尾面B限制Z转动、X移动二个自由度。即工件用燕尾面B和C在固定支承板8和活动支承板10上定位（两板高度相等），限制了Z转动、Z移动、Y转动、X转动、X移动五个自由度。 （2）加工孔轴线与φ120+0.019mm孔的距离为8±0.05 mm。
φ400+0.027mm孔轴心线的另一定位元件是活动菱形销9，根据基准重合原理，应以φ120+0.019mm孔轴心线为定位基准，则限位基准为φ120+0.019mm孔轴心线，即φ120+0.019mm孔与活动菱形销9配合，限制Y向转动自由度。 表2-2:工件的定位及应限制的自由度：
定位元件 支承板8、10 限位基准 支承板8、10 的平面 活动菱形销9 活动菱形销9 的轴心线 定位基准 燕尾底面C 燕尾面B φ120+0.019mm 孔轴心线 工件装卸时，可从上方推开活动支承板10将工件插入，靠弹簧力使工件靠紧固定支承板8，并略推移工件使活动菱形销9弹入定位孔φ120+0.019mm内。 2．2．2 夹具类型的确定
由于开合螺母以燕尾面C为主要定位基准，且在车床上加工，而工件的形状与尺寸决定了它不适宜于采用心轴类、卡盘类或花盘类夹具，只能采用角铁式车床加工。
夹具体呈角铁状的车床夹具称为角铁式车床夹具，其结构不对称，用于加工壳体、支承座、杠杆、接头等零件上的回转面和端面。具体适用于以下两种情况：
（1）工件的主要定位基准是平面，要求被加工表面的轴线对定位基准面保持一定的位置关系（平行或成一定角度）。这时夹具的平面定位元件必须相应地设置在与车床主轴轴线相平行或成一定角度的位置上。
（2）工件定位基准虽然不是与被加工表面的轴线平行或成一定角度的平面，但由于工件外形的限制，不适于采用卡盘式夹具，而必须采用半圆孔或V形块定位件的情况。
考虑车床夹具的特点和工件的加工表面，本工序应有两次安装，当孔和一个端面加工完毕后，应松开压板，将工件回转180度，重新定位夹紧，再加工另一端面。
第 10 页 共 39 页
限制 自由度 Z转动、Y移动、X转动 Y转动、X移动 Z移动