法兰盘钻孔夹具三维设计说明书解读

扁5沂江假电猫缶以中厚植ZHEJIANG INSTITUTE OF MECHANICAL & ELECTRI CAL ENGINEERING毕业设计说明书课题名称：车床法兰盘工艺规程与钻孔专用夹具三维设计学生姓名汪校明学号110104111322所在学院 浙江机电职业技术学院专业机械制造与自动化班 级 机制1113指导教师方刚强起讫时间：2014 年 3月 25日 2014 年 5月 16日浙江机电职业技术学院毕业设计说明书课题名称车床法兰盘工艺规程与钻孔专用夹具三维设计摘要我的毕业设计的课题是车床法兰盘工艺规程及专用夹具的三维设计，主要 内容如下：首先，对零件进行分析，主要是零件作用的分析和工艺分析，通过零件分 析可以了解零件的基本情况，而工艺分析可以知道零件的加工表面和加工要求。 根据零件图提出的加工要求，确定毛坯的制造形式和尺寸的确定。第二步，进行基面的选择，确定加工过程中的粗基准和精基准。根据选好 的基准，制订工艺路线，通常制订两种以上的工艺路线，通过工艺方案的比较 与分析，再选择可以使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到 合理的保证的一种工序。第三步，根据已经选定的工序路线，确定每一步的切削用量及基本工时， 并选择合适的机床和刀具。对于粗加工，还要校核机床功率。最后，设计第三道工序一钻法兰盘孔的夹具。先提出设计问题，再进行分 析，用pore软件进行设计三维实体，然后把设计的过程整理为说明书。关键词：机械设计；加工工艺；夹具设计； Pro/E WildfireI浙江机电职业技术学院毕业设计说明书目 录摘 要 I第1章绪论 11.1 引言 11.2 主要机械结构分析 21.3 切削力及夹紧力计算 21.4 定位误差分析 41.5 夹具设计及操作的简要说明 4第2章结构设计 52.1 设置工作目录 52.1.1 新建文件夹 52.1.2 设置工作目录 52.2 法兰盘夹具的造型设计 52.2.1 新建零件 52.2.2 创建底座结构 5拉伸造型操作1 72.2.3 拉伸造型操作2 8拉伸造型操作3 92.2.4 拉伸造型操作4 102.2.5 拉伸造型操作5 112.2.6 拉伸造型操作6 132.2.7 拉伸造型操作7 153.1 建立圆角 163.1.1 建立圆角操作1 163.1.2 建立圆角操作2 174.1 创建孔 184.1.1 创建孔操作1 184.1.2 创建孔操作2 194.1.3 创建孔操作3 204.1.4 创建孔操作4 224.1.5 创建孔操作5 234.1.6 创建孔操作6 245.1完成法兰盘钻孔专用夹具的设计与绘图 25参考文献 27致 ft 28i浙江机电职业技术学院毕业设计说明书第1章绪论1.1 引言Pro/E是美国PT偿司于1989年推出的三维CAD/CA陈统，历经多年的发 展与推广，已成为当今世界上最流行的高端 CAD/CAMC件，其全新的设计理念 已成为CA而域的新标准。Pro/E模块众多，功能涵盖产品的三维设计与装配、 工程图自动生成、结构分析、运动仿真、动画制作、模具设计、钺金设计、数 控加工、管道设计、产品数据管理等，广泛应用于机械、电子、航天航空、汽 车、模具、工业产品造型、家用电器、玩具等设计生产领域。目前， Pro/E已 成为机械、模具、日用产品设计、工业设计等行业技术人员的必备技能，熟练 使用该软件成为迎取职场竞争的有力保证。在我们现在使用的Pro/E Wildfire 版本增加了一些新的特性：图标版风格 的用户界面摒弃了以前烦琐不便记忆的瀑布式菜单结构，在设计时，能方便的 找到各功能键；功能的全新组合，将设计过程中操作相近，但结果不同的设计 工具进行重组，这样是用户很容易在不同工具之间切换，同时还可以加深对这 些操作之间异同的理解；直接建模一直是Pro/E重点强化的一个功能，其核心思想是设计中直接操作模型与之交互， 包括对模型的选取、修改和重新定义等， 在该版本中增加了对模型的事实时全局变形，包括在各方位上以等比例或不等 比例缩放模型，自由平移和旋转模型就，还可以对模型进行实时翘曲、伸展、 弯曲和扭曲等操作。Pro/ENGINEE/业界领先的 CAD/CAM/CAE准软件。现在，Pro/ENGINEER 的交互式曲面设计扩展功能（ISDX）的推出，标志着PTC已将直观的自由形状曲 面处理建模工具集成到世界最优秀的建模软件中。这种独特的设计功能允许设 计人员和工程师利用强大的参数化建模工具来建立自由形状曲面。直观的建模 环境能让客户采用一种清晰的过程方法来完成设计，从而在提高效率的同时， 减少了产品开发时间和费用。211.2 主要机械结构分析法兰盘钻孔专用夹具是一个支架类零件，总长184mmc总宽140mmc总高130mm与定位心轴配合尺寸 12709mm两个6的锥销孔，与钻模板配合用 来压住法兰盘。2个M8的螺孔深度18mmi是用来和钻模板一起固定法兰盘的， 3个M6的通螺孔。前后两个U型槽用来固定夹具，长12mnjg 10mnH角R6,实 际宽就是16mm主要加工尺寸就是这些。本夹具主要用来钻 4mmfL及扩6mm 的孔，此孔的形位公差和表面要求均不高，无特殊要求，且加工此孔时00.045459。17 mm孔的外端面及 200 孔的内表面和 90圆柱面上的两平行平面 都已加工出来，可用来作为此工序的定位面。因此在本道工序，在保证提高劳 动生产率，降低劳动强度的同时可以设计选用比较简单的夹具。1.3 切削力及夹紧力计算刀具：高速钢钻头 D=4mm由机械制造工艺设计手册可查得切削扭矩 M= Cmd0xmf ymkm10J3(N m)轴向力 F= CFd0XF f yFkp(N)切削功率 Pm=2 ttM n 101kw)式中：C m=225.63x m=1.9Ym=0.8CF =558.6x F =1y f =0.8d 0 =4 或 6km=(HB190产=0.87kF =0.9 f=0.13n=2012 或 1426所以当钻4mmi时有M=225.63x4x1.9x0.13 0.8x0.87x10，=0.291(N - m)F=558.60x4x1x0.130.8 x0.9=393.15(N)Pm=2 兀 x0.291x2012x10=3.676(kw)同理扩6孔mnm寸有M=225.63x6x1.9x0.13 0.8x0.87x10 工=0.439(N - m)F=558.60x6x1x0.130.8x0.9=589.73(N)_ _ _3Pm=2 兀 x0.439x1426x10 =3.931(kw)如上所述，本设计采用螺旋夹紧机构，即由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件 组成的夹紧机构。螺旋夹紧机构不公结构简单、容易制造，而且由于缠绕在螺钉表面的螺旋线 很长开角又小，所以螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都很大，是 手动夹紧中用得最多的一种夹紧机构。根据夹紧状态下螺杆的受力情况和力矩平衡条件FqL=F：.FrFq LFj=Qtg(：1)，tg 22式中 F j 夹紧力(N)Fq 作用力(N)L作用力臂(mm)d0螺杆直径a 螺纹升角1螺纹处摩擦角.2螺杆端部与工件间的摩擦角.FqL螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm）所以有Fj =200x30d10tg (:二1)*tg 2 tg(8 5 ) 578tg62260001.761=3405.6N显然 F J =3405.6N589.73=F故本夹具可安全工作。1.4 定位误差分析夹具的主要定位元件为一短心轴限制了两个自由度 ，另一端面限制3个自由 度和一个平面限制一个自由度，达到了完全定位，又因零件对形位公差及尺寸公 差均要求不高.故定位误差在此可忽略。1.5 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于 机动夹紧而不采用手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。 但由于本火 具是钻床夹具，夹具尺寸不能很大，如果采用机动夹紧，夹具势必过于复杂和庞 大，本夹具为了提高生产率和降低生产成本，考虑简单、经济、实用 ，采用螺旋 夹紧机构，操作非常简单，先拧下夹紧螺母，再按定位要求放上零件，冉拧紧螺母 达到火紧要求即可钻孔.以上动作可重复。第2章结构设计2.1 设置工作目录2.1.1 新建文件夹在电脑硬盘分区（如D盘）中建立一个名为“法兰盘夹具”的文件夹。2.1.2 设置工作目录启动Pro/E程序后，点击菜单栏上的【文件】一【设置工作目录】。在弹 出的“选取工作目录”对话框中的查找范围下拉菜单中找到刚刚建立的“法 兰盘钻孔夹具设计”文件夹，并点击该对话框的【确定】按钮，完成“ Pro/E 工作文件夹”的选取。2.2 法兰盘夹具的造型设计2.2.1 新建零件1）选择【文件】/【新建】命令或者单击工具栏中的 L按钮，在弹出的【新建】对话框中的【类型】选项组中选取【零件】选项2）在【子类型】选项组中选取【实体】选项，同时取消【使用缺省模板】选项 中的选中状态，表示不采用系统的默认模板。最后在【名称】文本框中输入文 件名jiaju o单击【确定】按钮后，系统弹出【新文件选项】对话框，在【模板】选项组中选择mmns_part_solid选项，表示将要建立的实体零件采用毫米 （mm、牛顿（N）、 秒（s）单位制。3）单击对话框中的【确定】按钮后就进入了Pro/E系统的零件模块。2.2.2 创建底座结构1）单击I拉伸按钮，打开拉伸工具控制板2）在界面上长按鼠标右键，选择定义内部草绘，出来下图1-1界面，点击【草 告】随便选一平面作为草绘平面。图1-13）点击口绘制如图1-2所示的长方形长180mm宽140mm点击 “ 确认，厚度130mm （就是高度130mm最后确认如图1-3所示。图1-2图1-32.2.3 拉伸造型操作11）单击1拉伸按钮，打开拉伸工具控制板。2）在界面上长按鼠标右键，选择定义内部草绘，点击【草绘】选择FRONT平面作为草绘平面。3）利用草绘工具画出如下图1-4所示图形，点击 3确认图形。图1-44）在拉伸至所有曲面相交选项中选择 三七;然后点击移除材料选项, 最后点击 ，出现如图1-5所示图形。图1-52.2.4 拉伸造型操作21）单击拉伸按钮，打开拉伸工具控制板。2）在界面上长按鼠标右键，选择定义内部草绘，点击【草绘】选择 FRONT 平面作为草绘平面。3）利用草绘工具画出如下图1-6所示图形，点击 上确认图形。图1-64）在拉伸至所有曲面相交选项中选择H移除材料选项,最后点击图1-7,出现如图1-7所示图形。2.2.5 拉伸造型操作31）单击(J1拉伸按钮，打开拉伸工具控制板。RIGHT2）在界面上长按鼠标右键，选择定义内部草绘，点击【草绘】选择 平面作为草绘平面。图1-83）利用草绘工具画出如下图1-8所示图形，点击 力确认图形。4）在拉伸至所有曲面相交选项中选择,然后点击 H移除材料选项,图1-9,出现如图1-9所示图形。图 1-10最后点击2.2.5 拉伸造型操作41）单击 于 拉伸按钮，打开拉伸工具控制板。2）在界面上长按鼠标右键，选择定义内部草绘，点击【草绘】选择如图1-10 平面作为草绘平面。3）利用草绘工具画出如下图1-11所示图形，点击”确认图形；usooFPT.CSrS.DEF1 r图 1-114）在拉伸至所有曲面相交选项中选择,然后点击 乙移除材料选项,最后点击,出现如图1-12所示图形。图 1-122.2.6 拉伸造型操作5n1）单击1拉伸按钮，打开拉伸工具控制板。2）在界面上长按鼠标右键，选择定义内部草绘，点击【草绘】选择如图1-13 平面作为草绘平面。3）利用草绘工具画出如下图1-14所示图形，点击”确认图形。图 1-13图 1-144）在拉伸至所有曲面相交选项中选择,然后点击乙移除材料选项,最后点击“，出现如图1-15所示图形。图 1-155）如上拉伸造型5一样在夹具的另一边也画出相同的图形，如图 1-16所示 那样图 1-162.2.7 拉伸造型操作6口1）单击1拉伸按钮，打开拉伸工具控制板。2）在界面上长按鼠标右键，选择定义内部草绘，点击【草绘】选择如图1-13 平面作为草绘平面。3）利用草绘工具画出如下图1-17所示图形，图形大小R6mW心点距离参照10mm左右边相同，然后点击 ”确认图形。图 1-174）在拉伸至所有曲面相交选项中选择,然后点击移除材料选项,最后点击图 1-18,出现如图1-18所示图形。2.2.8 拉伸造型操作71）单击口拉伸按钮，打开拉伸工具控制板。2）在界面上长按鼠标右键，选择定义内部草绘，点击【草绘】选择如图1-19 平面作为草绘平面。图 1-193）利用草绘工具画出如下图1-20所示图形，然后点击 ”确认图形图 1-204）在拉伸至所有曲面相交选项中选择,然后点击 臼移除材料选项,最后点击,出现如图1-21所示图形图 1-213.1 建立圆角3.1.1 建立圆角操作11）单击 倒圆角，打开倒圆角工具面板。2）把鼠标移到需要倒园角的边上，点击该边，如图 2-1所示图2-1(3)倒圆角半径选择为R5mm然后点击”确认图形。3.1.2 建立圆角操作21)单击倒圆角，打开倒圆角工具面板。2)把鼠标移到需要倒园角的边上，点击该边，如图 2-2所示图2-2（3）倒圆角半径选择为R3mm然后点击/确认图形4.1创建孔4.1.1创建孔操作11）单击一孔工具，打开孔创建面板。u2）点击一普通孔编辑工具，孔直径选择 12,孔深打通。然后选择【放 置】偏移参照，选两条边作为参照确定孔的距里，下边距离80mm右边距离70mm 如图4-1所示。3）最后点击“，出现如图4-2所示图形。图4-24.1.2 创建孔操作21）单击孔工具，打开孔创建面板。2）点击更螺孔编辑工具，螺孔类型为ISO,直径选择M6x.75,孔深打通。然后选择【放置】偏移参照，选两条边作为参照确定孔的距里，上边距离25mm 左边距离70mm如图4-3所示。图4-33）点击匕确认创建，然后阵列工具，选择以4.1.1创建的孔的轴（此轴为A-1,下面都是这么表示此轴）为旋转中心，数量为 3个，角度为120再次点击确认创建，出现如下图4-4所示图形图4-44.1.3 创建孔操作3TT1）单击孔工具，打开孔创建面板。2）点击一普通孔编辑工具，点击整L绘定义钻孔轮廓，再点击送三 利 用草绘工具编辑出如图4-4所以图形，图形为封闭图形，需要创建一个旋转轴， 点击完成图形的创建，然后选择【放置】偏移参照，选一条边一个轴（A-1轴）作为参照确定孔的距里，下边距离12mm距离轴距离13mm如图4-5所示。3）最后点击出现如图4-6所示图形。（Ig孔轴表示为 A-6,下面都是 如此表示）浙江机电职业技术学院毕业设计说明书22图4-5图4-4,4浙江机电职业技术学院毕业设计说明书图4-64.1.4 创建孔操作4参照4.1.3创建孔操作3,第一步和第二步，然后选择 【放置】偏移参照， 选两根轴（A-1轴和A-6轴）作为参照确定孔的距里，距离A-1轴边距离13mm 距离A-6轴距离18mm如图4-7所示。最后点击与，完成孔创建。图4-74.1.5 创建孔操作5lT1）单击孔工具，打开孔创建面板2）点击螺孔编辑工具，螺孔类型为ISO,直径选择M8x1.25,孔深18mm 然后选择【放置】偏移参照，选两根轴（A-1轴和A-6轴）作为参照确定孔的 距里，距离 A-1轴边距离13mm距离A-6轴距离18mm如图4-8所示。图4-83）最后点击与，出现如图4-9所示图形图4-94.1.6 创建孔操作6参照4.1.5创建孔操作5,第一步和第二步，然后选择 【放置】偏移参照， 选一边和一轴（A-1轴）作为参照确定孔的距里，距离 A-1轴边距离13mm下边距离12mm如图4-10所小。最后点击1 ,完成孔创建。图 4-10三维画5.1完成法兰盘钻孔专用夹具的设计与绘图5.1到此为止我们就完成了该法兰盘的专用钻孔家具的PORE29图，最后完成后的三维实体如下图5-1 ,图5-2所示图5-1图5-2参考文献1 Pro/Engineer Wildfire 4.0中文版模具设计与制造实用教程周惠兰主编 化学工业出版社2011年6月北京第1版2 Pro/Engineer Wildfire 3.0案例精讲肖乾杨迎新主编中国电力出版社 2008年8月北京第1版3杨黎明.机械零件设计手册MT .北京：国防工业出版社，1993.4徐激.机械设计手册 .北京：机械工业出版社，1991.5李云.机械制造工艺及设备设计指导手册 M .北京：机械工业出版社，1996.6胡家秀.简明机械零件设计实用手册.北京：机械工业出版社，1999.7邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程 M .吉林：机械工业出版社，2004.8王光斗，王春福.机床夹具设计手册.上海：上海科学技术出版社，1988.9薛源顺.机床夹具设计M .北京：机械工业出版社，2001.10李益民.机械制造工艺设计简明手册MT .北京：机械工业出版社，1994.11张耀宸.机械加工工艺设计实用手册 M .北京：航空工业出版社，1993.12机械加工工艺师手册13机械零件设计手册14机床夹具设计图册15上Internet网查找相关的设计资料，获得的最新信息与权威资料。致 谢毕业设计是对大学三年所学知识与能力的综合应用和检测，是每一个合格 的大学生的必经过程，也是一个重要的实践性教学环节。本次毕业设计，不仅 培养了我们正确的设计思想；也同时让我们掌握了工程设计的一般程序和方法， 以及锻炼了我们综合运用知识能力。在本次设计过程中，我们大量阅读了各种 技术资料及设计手册，认真探讨了机械领域内的各种基本问题。因此，本次设 计不仅加强了对自己所学专业课程的理解和认识，而且也对自己的知识面进行 了拓宽。止匕外，本次设计在绘图的过程中，使用了 AUTOCADPRO-E等二维和 三维绘图软件，并同时进行了手工绘图，这些都不同程度地使我们学到了更多 的知识，进一步提高了我们绘图识图的能力。在本次毕业设计中，我得到方刚强老师的耐心指导，细心教诲，并在设计过程 中及时的给我解答疑难，让我在本次毕业设计中得到了自己能力上的长进和知 识上的飞跃，这对我的将来都会有深远的影响。并且，在设计过程中还有其他 同学的热忱帮助，在此表示由衷的感谢！由于本人知识有限，实际经验更加不足，因此我的设计还存在着很多的不足 之处，敬请各位老师指正，本人将不胜感激！