基于proe的法兰盘钻模设计23207.pdf

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1、 本 科 生 毕 业 论 文 基于 Pro/E 的法兰盘钻模设计 昂思函 学 院：系 专 业：测控技术与仪器 班 级：学 号：指导教师：职称（或学位）：副教授 2018 年 12 月 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文（设计），是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学生签名：年 月 日 指导声明 本人指导的 同学的毕业论文（设计）题目大小、难度适当，且符合该同学所学专业的

2、培养目标的要求。本人在指导过程中，通过网上文献搜索及文献比对等方式，对其毕业论文（设计）内容进行了检查，未发现抄袭现象，特此声明。指导教师签名：年 月 日 目录 1 绪论.3 1.1 研究背景及动态.3 1.2 研究现状.5 1.2 研究目的及意义.5 1.2.2 工装设计.6 1.3 本课题的研究任务.7 2.2 机床夹具的分类.9 2.3 机床夹具在机械加工中的应用.10 2.4 本章小结.10 3.1.2 限制工件自由度与加工要求的关系.11 3.1.3 重复定位.12 3.2 定位副及对定位元件的基本要求.13 5.3 确定夹具的结构方案.14 5.3.2 确定分度方法.15 5.3.

3、3 确定夹具的夹紧方案.15 5.4 绘制夹具总装配图.16 5.5 绘制夹具零件图.16 5.5.2 径向孔钻模夹具体的建模.17 5.5.3 钻模板的建模.18 5.5.4 心轴的建模.19 5.5.5 标注零件编号及编制零件明细表.19 致谢：.21 参考文献:.21 1 基于 Pro/E 的法兰盘钻模设计 昂思函（XXXXXX 系 指导教师：XXX）摘要：在工业生产上，管与管之间的接头连接，通常是利用法兰盘来进行实现的，也可以在设备的进出口之间，将设备与设备连接起来。常见的法兰盘具有多种材质的加工技术，且材质的特性，也会根据法兰盘的机械加工工艺水平出现一些差异性。在实际的生产过程中，法

4、兰盘的机械加工，在材质和设计等方面有着不同的要求。文章对法兰盘机械加工工艺和工装设计的内容进行研究，希望可以起到相应的参考作用。在当前的工业生产之中，法兰盘被广泛应用到装备制造、航空航天、船舶生产和国防建设等内容中。法兰盘的机械加工在材质上具有多样化的特点，且在刚度和工艺内容的要求上，也或多或少存在着一些区别。在当前，对于零部件的精度、质量，各个应用行业大都提出了较为严苛的制作要求，这一点在法兰盘的机械加工过程中表现得更为明显。在对法兰盘机械加工的加工工艺和工装设计内容进行研究的过程中，工作人员需要结合其实际的用途，了解不同材质间的特性，尽可能地完善其生产内容，并且在此基础上，对相关环节作出优

5、化，促进技术内容的进步。本课题以车床夹具的设计过程为学习平台，通过查找和收集相关材料和数据，翻阅和学习相关材料，借助于 pro/e 这个三维设计软件，在学习中设计，在设计中学习。本课题着重研究了零件的加工工艺，车床夹具的外形结构，车床夹具的装夹和拆卸以及车床夹具的关键尺寸。本课题主要的设计项目是，利用参数化设计夹具的相关零件，利用约束关系和条件关系装配和分析夹具体，用工程图表达夹具零件的内部结构，通过夹具的运动仿真来模拟装夹过程。本课题以设计出精度高、效率高、使用方便、结构精简的夹具为设计目标。关键词：法兰盘；机械加工；工装设计；实体建模 2 Design of flange drilling

6、 die based on Pro/E AngSihan (advisor of XXXXXX department:XXX)Abstract:in industrial production,pipe and pipe joint connection,usually use flange to achieve,also can be in the import and export of equipment,equipment and equipment connection.The common flange plate has a variety of material process

7、ing technology,and the characteristics of the material,also according to the flange plate mechanical processing technology level appears some differences.In the actual production process,flange machining,material and design and other aspects have different requirements.This paper studies the mechani

8、cal processing technology of flange and the content of tooling design.In the current industrial production,flange is widely used in equipment manufacturing,aerospace,ship production and national defense construction and other content.Flange machining in the material has the characteristics of divers

9、ification,and in the stiffness and process content requirements,there are more or less some differences.At present,for the accuracy and quality of parts,each application industry has put forward more stringent production requirements,which is more obvious in the flange machining process.In the proce

10、ss of research on flange machining process and tooling design content,the staff need to combine its actual use,understand the characteristics of different materials,as far as possible to improve its production content,and on this basis,to optimize the relevant links,promote the progress of technical

11、 content.This topic takes the design process of lathe fixture as the learning platform.By searching and collecting relevant materials and data,browsing and learning relevant materials,and using pro/e,a 3d design software,the subject designs and learns in the process of learning.This topic focuses on

12、 the study of parts processing technology,the appearance of the lathe fixture structure,the clamping and removal of the lathe fixture and the key dimensions of the lathe fixture.The main design project of this topic is to use parameterized design fixture related parts,use constraint relationship and

13、 condition relationship to assemble and analyze concrete clamps,use engineering drawings to express the internal structure of fixture parts,and simulate the clamping process through the movement simulation of clamps.This subject aims at designing fixture with high precision,high efficiency,easy to u

14、se and simple structure.Key words:flange;Mechanical processing;Tooling design;Entity modeling 3 1 绪论 本次设计用基于 Pro/E 的法兰盘钻模设计，能够引导刀具在工件上钻孔（见钻削）或铰孔(见铰削)用的机床夹具。钻模的结构特点是除有工件的定位、夹紧装置外，还有根据被加工孔的位置分布而设置的钻套和钻模板，用以确定刀具的位置，并防止刀具在加工过程中倾斜，从而保证被加工孔的位置精度。1.1 研究背景及动态 近年来，随着工业的快速发展，各类工业物品均为大批量生产，为了能够满足市场的需要，生产的节奏需要快

15、速且高效，所以法兰盘钻模对于法兰盘生产起到了较为关键的作用。结合 Pro/E 软件，我们可以用其对法兰盘钻模进行设计，确保其较好的工业实用信以及精度。套式钻模的钻模板为空心圆柱体,空心圆柱体的独特之处是使套式钻模可与圆柱面完美配合,夹紧元件和定位元件的结构简单,形式灵活且制造周期短,成本低,夹紧钻模的方式灵活,从而使其成为在各种长度和直径的圆柱体或空心圆柱体的外圆柱面上钻削各种排列组合方式的孔和螺纹孔的最佳选择1。在各种长度和直径的圆柱体或空心圆柱体的外圆柱面上沿横截面圆周方向钻削,有较高的位置精度要求且呈多层均匀分布或多层非均匀分布或螺旋均匀分布或螺旋非均匀分布的孔和螺纹孔的方法进行了研究,

16、重点介绍了长度与外径比5 的圆柱体或空心圆柱体。研究发现,目前常见的固定式钻模、回转分度式钻模、移动式钻模、翻转式钻模和盖板式钻模都不是最佳选择,因为它们的钻模板均为长方体,与圆柱面不能完全配合,导致夹紧元件和定位元件的结构复杂,形式单一且制造周期长,成本高,夹紧钻模的方式单一。2套式钻模的钻模板为空心圆柱体,空心圆柱体的独特之处是使套式钻模可与圆柱面完美配合,夹紧元件和定位元件的结构简单,形式灵活且制造周期短,成本低,夹紧钻模的方式灵活,从而使其成为在各种长度和直径的圆柱体或空心圆柱体的外圆柱面上钻削各种排列组合方式的孔和螺纹孔的最佳选择。4 图 1-1 法兰盘的剖面 图 1-2 套式钻模

17、加工法兰盘及端盖类零件通用可调钻模是美国机械加工行业为适应柔性化生产要求而设计并使用的一种新型钻模3。图 1-3钻模铸造原理 5 1.2 研究现状 当前三维设计技术已经达到了一个很高的境界，它能为产品开发的设计和研发提供更为先进的设计手段和研究方法，形象生动又具有较强的直观性，适应了现实设计的需要，其人性化的设计和开发过程很适合涉及人员的思维方式。这种三维方式的开发平台的不断发展,为提高设计效率和增强企业的开发能力、产品质量,有了很好的技术支撑。三维开发技术也可以说是对传统的机械设计的一次伟大的革命;二维平面的设计已经逐步的被三维立体设计所替代，这也是一种必然的趋势。当前在市面上可以看到各种这

18、也的软件,这包括高端的 I-DEAS,Pro/Engineer,UG,CATI A 以及中端的 SolidEdge，Solidworks 等 3D 的设计软件。尺寸参数驱动技术和虚拟装配技术是这些软件的一个普遍共性;特别是高端的 3D系列的设计软件不仅有模块化、智能化、并行化、集成化、相关性等优点，而且能够能满足多数用户各项设计的需求，例如计算分析、设计、虚拟装配、运动分析、干涉检查、制造和有限元分析等高级的 CAD 需求。Pro/Engineer 系统是美国参数技术公司（PTC）的产品。PTC 公司提出的一系列的参数化、基于特征、单一数据库和全相关概念，这种新开发的CAD/CAE/CAM第三

19、代机产品Pro/Engineer软件几乎能将设计到生产全过程都系统的集成到一块，有利于所有用户同时能够进行某一产品的各种的设计和制造工作，着就是所谓的并行工程。Pro/Engineer 采用基于特征的技术指标化的设计实体模型化的系统，工程设计人员可以采用智能化的基于特征的功能去生成模型，如壳、腔、圆角及倒角，在这里设计者可随意勾画出草图，很方便的改变模型。就 Pro/Engineer 系统的用户界面而言简洁并且概念清晰，很适合工程人员的与设计习惯和设计思想。这种建立在统一的数据库上的整个系统是一个具有完整性的统一的模型。本设计区别于传统设计，采用三维参数化设计软件 Pro/E 进行了机械系统建

20、模，对钻模机构装配现代化的数字技术，进行虚拟设计，有着功能足够强大的虚拟设计手段和数字化平台。本文将以现有传统机械理论研究和国内外钻钻床夹具资料为基础，运用虚拟制造技术开发的各种先进技术，实现其整个虚拟开发过程。1.2 研究目的及意义 Pro/E 软件装配模式下的骨架模型反映了产品的空间布局，表达了零部件间的空间位置形状、拓扑关系和装配关联关系。设计套筒钻模的骨架模型，可以使套筒钻模各零、部件装配在正确的位置上，满足机械装置的功能要求。运用套筒钻模的骨架模型，可以避免以已经装配零件特征为参考进行零件装配产生的不必要的父子关系，为修改零件设计提供了方便。Pro/E 软件的装配是基于特征的装配，装

21、配特征是特定的有一定约束关系 6 的成对的几何特征，装配特征之间具有明确的运动关系和位置关系。运动关系和位置关系与特定的功能特征具有明确的对应关系。常用的构成装配特征的几何特征有平面、圆柱面、圆孔面、凸球面、凹球面、曲面、基准面、基准轴、点等，构成装配特征的约束关系有匹配（Mate）、匹配偏距（Mate Offset）、对齐（Align）、对齐偏距（Align Offset）、插入（Insert）、同轴（Coaxis）、相切（Tangent）、面上点（Point On Line）、线上点（Point On Srf）、面上线（Edge On Srf）、坐标系（Coord Sys）等。采用以上的约

22、束关系在零件的几何特征间构成的装配关系，不免出现了前一个零件的几何特征成了后一个零件装配的参考，产生了父子关系，若在设计零件的时候出现了错误，装配完成后会出现装配数据不能满足设计要求，若零件的设计出现了错误，在参考特征被修改或重新设计后，则对后一个零件的装配产生影响，并且这种装配方式，不管是基于安装的装配还是基于拆卸的装配，都不利于优化装配顺序。1.2.1 加工要求 本文设计加工的法兰盘为典型的铝合金薄壁法兰盘零件,如图 1 所示,此法兰盘零件外形较大,但是其壁厚要求为 2mm,材质为铝合金材料。此薄件的表面质量要洲民高,对形位公差、小子瞬口圆腔的位置度以及轴线和底面的垂直度都有很高的要求,侧

23、壁和底面变形不育欲旦过规定的要求。如果采用传统的车铁或者车削白幼口工方法,会产生较大的变形,非常容易有振纹产生,要有效解决以上问题,本文经过研究,设计出铣削白幼口工工艺,通过试验表明,此种加工方法可以在保证加工质量的前提下提高加工效率。图 1-4 法兰盘实体工件 1.2.2 工装设计 工件正确的定位和装夹对加工质量有直接的影响,起着重要的基础作用。工件在进行装夹之前,首先要对待加工的毛坯底面以及工装表面进行平面的精铣工，以使两个平面保持良好的平面度,这样使工件在装夹时能够使工件和工装之间最大限度的获得有效接触面积,从而使接触的刚度得以提高。接下来在工件毛 7 坯的中间部位钻两个直径为8.Smm

24、 的通孔,两孔渐渐的距离为 24mn。在工装与工件相对应的位置钻M8的螺纹孔,数量为两个,将工件毛坯用两个M8的螺栓夹紧固定在工装上。如图 1-5 所示:图 1-5 工件在工装上的定位 要提高法兰盘得加工精度和咖加工效率,选择合理刀具是非常重要的。刀具精度高对减少加工变形,提高加工效率起到事半功倍的效果。刀具路径的恰当对于减少切削带来的冲击,延长刀具的使用寿命,保证轨迹光滑平顺,获得良好的加工质量十分有利。此外,对于刚度较低、薄壁的法兰盘零件的加工时,切削用量及参数的掌握尤为重要,要根据加工的需要对切削用量和参数进行合理的设置和优化。最后要注意选择恰当的冷却方式,这有利于切削过程中温度的控制,

25、保护刀具,防止加工产生的热变形,对提高加工效率起到非常重要的辅助作用。1.3 本课题的研究任务 本课题以车床夹具的设计过程为学习平台，通过查找和收集相关材料和数据，翻阅和学习相关材料，借助于 pro/e 这个三维设计软件，在学习中设计，在设计中学习。本课题着重研究了零件的加工工艺，车床夹具的外形结构，车床夹具的装夹和拆卸以及车床夹具的关键尺寸。本课题主要的设计项目是，利用参数化设计夹具的相关零件，利用约束关系和条件关系装配和分析夹具体，用工程图表达夹具零件的内部结构，通过夹具的运动仿真来模拟装夹过程。本课题以设计出精度高、效率高、使用方便、结构精简的夹具为设计目标。（1）首先对任务书进行分析，

26、了解所需软件以及相关的技术要求，熟悉Pro/E 软件的各项操作方式并熟悉这类内容；整理出大体的思路以及制作的路线；通过查阅文献，扩展知识，为设计制作做好准备。（2）表示出加工制作的方法以及步骤，分出安装的工步等。选择工序所需的机床，刀具等。拟定工业路线并实际出发，理论和实际生产相结合。8（3）查找相关书籍以及文献，了解钻模的设计制作方法以及步骤，对接下来的设计制作制定合理有效的可行性方案。尽力设计出结构合理、操作方便、结构可靠的法兰钻模。（4）对设计的辅导工具进行深入的学习，能够高效的使用 Pro/E 软件辅助设计出可行性高的三维设计图。钻模标准零件具有重复性高、相似性大的特点,其中的很多参数

27、都是标准数据,如何利用这些特点来提高建库效率,是建立机床夹具三维标准件库的关键技术。2 机床夹具系统概述 2.1 机床夹具的组成 由于各种专用夹具装夹的工件是各不相同的，所以夹具结构也各种各样。尽管新的夹具层出不穷，但是他们的工作原理基本相似。我们在认识一定的数量的夹具之后，加以概括，找出他们的内在联系和共性，以便于尚未研究过的各种夹具进行研究。由此可以得出一般夹具共有的如下组成元件和装置。图 2-1 机床夹具组成示意图 定位元件和装置 它的作用是确定工件在夹具中的加工位置。夹紧装置 这种装置包括夹紧元件或组合和动力源。其作用是将工件压紧夹牢，保证工件的定位在加工中不因受外力而产生位移，同时防

28、止或减少振动。确定夹具位置的元件 其作用是确定夹具在机床上的饿安装位置，从而保证工件与机床之间的正确加工位置。对刀导向装置 用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的饿元件称为对刀导向元件。其他装置 有些夹具还设有分度装置、上下料装置、工件顶出装置等。9 夹具体 他是夹具的基本件和骨架，上述各类元件或装置都安装在夹具体上，使之成为一个夹具整体。他们的基面一般都和机床工作台或花盘相联结。机床夹具的组成部分与工件、机床、刀具之间的联系，可以从下图看出，该图为正确设计夹具提供了思考问题的线索：例如定位、夹紧装置直接与工件有关，故在设计时必须掌握与工件形状、尺寸、技术要求等有关资料；在设计对刀导相元件时，应

29、考虑加工所用刀具的类型、结构和尺寸等；设计确认夹具在机床上位置的元件时，则应依据机床工作台或主轴端部的结构形式和尺寸等。2.2 机床夹具的分类 随着机械制造业的发展，机床夹具的种类也在不断的增加，出现了许多的新颖的夹具，如果想要对所有的夹具加以分析，那是不可能的。为了便于研究各种夹具的特性，找出规律性的东西，从而运用这些规律有必要将夹具加以分类如下：1）按应用分类：通用夹具、专用夹具、通用可调与成组夹具、组合夹具。2）按使用机床分类：磨床夹具、车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、镗床夹具以及其他的机床夹具。3）按夹紧动力源的分类：液压夹具、气动夹具、手动夹具、电磁夹具、真空夹具和电动夹具等。通用夹具

30、 是指已经标准化的、可用于一定范围内加工不同工件的夹具。如三爪自定心或四爪单动卡盘、机用虎钳、回转工作台、万能分度头、磁力工作台等。这类夹具以作为机床附件，可以充分发挥机床技术性能和扩大工艺范围。不论何种生产类型，都被广泛利用。专用夹具 在使用夹具装夹工件时，有找正和不找正之分。在使用专为工件的某道工序时，一般能够直接装夹工件而无须划线和找正，他成为机床的一种附加装备，在加工中起到机床、工件、刀具之间的桥梁作用，我们称之为专用夹具。专用夹具的设计和制造是机械加工中的一项重要的技术准备工作。通用可调与成组夹具 这两类夹具结构相似。其共同点是：在加工完一种工件后，经过调整或更换个别元件，即可加工形

31、状相似、尺寸相近或加工工艺相似的多种工件。在当前多品种小批量生产条件下，这两类夹具是改革工艺装备设计的一个发展方向。组合夹具 是指按某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先准备好的通用的标准元件和部件组合成的夹具。这种夹具用完后可以拆御存放，还可多次反复使用，具有组装迅速，周期短的特点，故特别适用于多品种小批生产或新产品试制 1。1 0 2.3 机床夹具在机械加工中的应用 2.3.1 保证加工精度 采用夹具安装，可以准确地确定机床、工件与刀具三者之间的具体位置，工件的位置精度不受工人技术水平的影响，由夹具保证，其加工精度较高并且较稳定。2.3.2 降低成本提高生产率 用夹具装夹工件，显著地减少

32、了辅助工时，不需要找正便能使工件快速地定位和夹紧，；它提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；采用高效夹紧机构，可以使用多件、多工位夹具装夹工件，劳动生产率的提高主要是依靠这些因素。此外采用夹具之后，废品率大大下降，产品质量相对稳定，明显地降低了生产成本，还可以安排技术等级较低的工人。2.3.3 机床的工艺范围的扩大 专用夹具不仅可以扩大机床的使用范围和改变原机床的用途，还可以实现一机多能。比如在摇臂钻床或车床上安装镗模夹具后，就很方便的对箱体孔系进行镗削的加工；通过这一工具还可将车床改为拉床使用，最大限度的发挥了通用机床的作用。2.3.4 减轻了工人劳动强度 用夹具装夹工件方便、快速，当采用了

33、气动、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度。2.4 本章小结 本节设计装夹在数控车床上的零件的组合夹具，其以法兰盘为基体，以支撑板、V 型块、压板以及固紧螺钉为夹紧装置，实现针对性装夹。本夹具合理的借鉴国际领先的设备设计思想并结合国内中小机械制造企业现状，能满足国内机械制造企业设备的需要，并通过对各种加工机床的长期研究探索，以灵活、通用为主要设计思想以设计新型的车床组合夹具，减少工作人员的劳动强度，减少制造成本，提高中小机械制造企业的生产效率，带来经济效益和社会效益。3.工件的定位 3.1 工件定位的基本原理 3.1.1 六点定则 一尚未定位的工件，其空间位置是不确定的。如图 3-1 所示，

34、将工件放在空间直角坐标系中，工件存在六个方向的自由度。三个移动自由度：、1 1 三个转动自由度：、图 3-1 夹具位置坐标系 用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则，称为六点定则，如图3-2 所示。图 3-2 六点定则示意图 在工件定位时，起定位支承点作用是定位元件，定位元件是能限制工件一个或几个自由度并具有一定几何形状的独立元件。3.1.2 限制工件自由度与加工要求的关系 工件定位时，应该限制的自由度数目，主要由工件加工要求确定，一般讲，工件定位所需限制自由度的数目6 个。各定位元件限制的自由度原则上不允许重复或干涉。如图 4 所示在工件上铣通槽，为保证槽底面与工件底面的平行度和尺寸

35、两项加工要求，必须限制、三个自由度；为保证槽侧面与前后侧面的平行度和尺寸两项加工要求，必须限制、两个自由度，共计五个自由度。1 2 图 3-3 自由度原则 3.1.3 重复定位 重复定位分两种情：不可用重复定位和可用重复定位。当工件的一个或几个自由度被重复限制时，对加工产生有害影响的重复定位，称为不可用重复定位。当工件的一个或几个自由度被重复限制时，仍能满足加工要求，即不但不产生有害影响，反而可增加装夹刚度的定位，称为可用重复定位。如图 5 所示的插齿常用夹具，工件 3 以内孔在心轴1 上定位，限制工件四个自由度；又以端面在支承凸台2 上定位，限制工件三个自由度，其中，、被子重复限制了。当齿坯

36、孔与端面的垂直度较高时可能是可用重复定位。其判断条件是：齿坯孔与端面的垂直度误差小于孔与定位轴的最小间隙和允许的定位副弹性变形量时，为可用重复定位，否则为不可用重复定位。不可用重复定位 可用重复定位 图 3-4 重复定位原则 1 3 3.2 定位副及对定位元件的基本要求 3.2.1 足够的精度 定位元件的精度将直接影响工件的加工精度。因此，限位基面应有足够的精度，以适应工件的加工要求。3.2.2 强度和刚度 定位元件不仅限制工件的自由度，还有支承工件，承受夹紧力和切削力的作用，因此，应有足够的强度和刚度，以免使用中变形或损坏。3.2.3 耐磨性好 定位元件的结构应力简单、合理，便于制造、装配和

37、维修。3.2.4 工艺性好 定位元件工作表面的形状应有利于清理切削。否则，会因切削而影响定位精度，切削还会损坏定位基准表面。4 工件的夹紧 4.1 夹紧装置的组成 夹紧装置的种类繁多，它主要由以下三部分组成：（1）力源装置 产生夹紧作用力的装置。所产生的力称为原始力，如气动、液动、电动等，对于手动夹紧来说，力源来自人力。（2）中间传力机构 其是一种处于夹紧原件和力源之间的主要的传递力机构，其在实现这一传递力的过程中，既可以改变作用力的方向，还可以它能够改变作用力的方向和大小，起增力作用；并且能够夹紧实现自锁，这就保证了力源提供的原始力即便消失后，他依然可以靠地夹紧工件，因此这对手动夹紧尤为重要

38、。（3）夹紧元件 夹紧装置的最终执行件，与工件直接接触完成夹紧作用，4.2 夹紧装置的基本要求 就夹紧装置具体组成而言并非一成不变，须根据工件的加工要求、安装方法和生产规模等条件来确定。但无论其组成如何，都必须满足以下基本要求：（1）夹紧时应保持工件定位后所占据的正确位置。（2）夹紧力大小要适当。夹紧机构既要保证工件在加工过程中不产生松动或振动。同时，又不得产生过大的夹紧变形和表面损伤。（3）夹紧机构的自动化程度和复杂程度应和工件的生产规模相适应，并有良好的结构工艺性，尽可能采用标准化元件。（4）夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。5 钻用夹具设计步骤 5.1 选用钻床型号 选用

39、Z33 系列滑座式摇臂钻床 1 4 5.2 加工工件分析 图 5-1 工件参数 该零件的材料为 45.该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减震性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。该零件主要加工面为12 孔和17.5 孔。12 孔和17.5 孔内表面的粗糙度都为 25，加工精度要求不高，可在加工这些孔的时候应该在一次装夹下完成。由参考文献有关面和孔的加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知 上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。5.3 确定夹具的结构方案 5.3.1 确定工件的定位方案 工件在空间具有六个自由度，即沿 x、y、z 三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标

40、轴的转动自由度。因此，要完全确定工件的位置，就必须消除这六个自由度，通常用六个支承点（即定位元件）来限制工件的六个自由度，其中每一个支承点限制相应的一个自由度。夹具正是根据六点定位原理来限制零件的自由度，固定零件。从对工件的结构分析，零件的底面放置在支撑板上，定位比较稳定，可靠，容易实现。这样就限制了三个自由度。在支撑板上加上心轴及定位销与工件的90H8 孔和20 孔配合，则限制了 2 个自由度。零件上端面用螺母夹紧，则六个 1 5 自由度全被限制，零件被固定。定位方案如图 5-2 所示。图 5-2 夹具模型 5.3.2 确定分度方法 由于3-12斜孔及3-17.5径向孔对3-20孔对称度要求

41、不高（未注公差），设计一般精度的分度装置即可。工件已端面和90 内圆在夹具体上定位，由两块压板压紧。夹具体上的定位销插入工件的20 定位孔中，以确定加工位置。由于工件的20 定位孔与12 斜孔及17.5 径向孔的孔数相等。分度时，将工件的20 定位孔插入夹具体上的定位销中，拧紧压紧螺母，钻孔。加工完成后，松开压紧螺母，将工件的下一个20 定位孔插入夹具体上的定位销中，从而完成一次分度。此分度装置结构简单，制造方便，能满足加工要求。图 5-2 底座模型 5.3.3 确定夹具的夹紧方案 为便于快速装卸工件，工件的夹紧通过螺母、开口垫圈和双头螺栓实现。零件的夹紧过程：旋转钻模板，放入零件，并用螺母夹

42、紧，进行零件的加工。零件加工完以后，松螺母，再次旋转钻模板，取出零件，这样周而复始的进行零件的加工。夹紧方案如图 5-3 所示。1 6 图 5-3 夹紧方案 5.4 绘制夹具总装配图 利用 Pro/E 软件可以方便、快捷的建立起零件的虚拟模型，并完成夹具的虚拟装配与运动仿真。图 5-4 斜孔钻模 图 5-5 径向孔钻模 5.5 绘制夹具零件图 5.5.1 斜孔钻模夹具体的建模 选择平面进行【草绘】，完成后利用【拉伸】等命令进行夹具体的建立。其中夹具体的筋板需要建立新的平面进行绘制，绘制时需要用到左侧工具栏中的 1 7 【基准平面工具】来建立新的基准面，然后利用【筋工具】来完成筋板的绘制，绘制过

43、程如下图所示。图 5-6 夹具体主体骨架 图 5-7 斜孔夹具体 5.5.2 径向孔钻模夹具体的建模 选择平面进行【草绘】，完成后利用【拉伸】等命令进行夹具体的建立。其中夹具体的筋板需要建立新的平面进行绘制，绘制时需要用到左侧工具栏中的【基准平面工具】来建立新的基准面，然后利用【筋工具】来完成筋板的绘制，绘制过程如下图所示。1 8 图 5-8 夹具体主体骨架 图 5-9 径向孔夹具体 5.5.3 钻模板的建模 实体生成操作步骤如上，利用左侧工具栏【孔工具】来生成螺纹孔和销孔，结果如下图所示。1 9 5.5.4 心轴的建模 心轴建模采用多次【拉伸】来完成建模，其结果如下图所示。5.5.5 标注零

44、件编号及编制零件明细表 2 0 6.结论 在法兰盘机械加工工艺和工装设计的过程中，相关人员应该结合实际的加工材料、加工技术和生产要求，对设计加工过程展开合理有效的调整，完善整体的加工质量，规范工装设计的内容与规格，这样不仅仅能够提升生产效率，同时也可以为法兰盘后续的应用过程奠定有效的基础，为工业发展作出有效的贡献。对法兰盘进行加工的时候，工件的正确定位、装夹，对于其加工质量有着非常直接的影响，同时其也是进行后续加工环节的基础。在装夹工件之前，首先应该采取精铣加工的操作方法，对其毛坯底面、工装表面，执行精加工的操作，这样才能确保两个平面都能够保持较好的平面度，这样在执行后续的装夹工作时，就能够确

45、保工装之间的接触面积可以保持在最大，进而提升接触的刚度要求。对于工件毛坯的中间部位，需要钻出一些通孔来，这里需要重点注意，两个通孔之间的距离要保持在最佳状态。最后，在工装所对应的位置上，还应该转出螺纹孔，数量保持为两个，同时利用两个螺栓，将工件固定到工装上。对于一种法兰可调角度的工装形式，应该根据实际的生产要求，对其进行必要的区分与调整，确保制品的应用环境不会出现安装空间上的问题，保证生产现场工作的操作内容尽可能简单，这样能够提高工装内容的一致性，加快生产效率，间接降低了生产的成本。本课题以车床夹具的设计过程为学习平台，通过查找和收集相关材料和数 2 1 据，翻阅和学习相关材料，借助于 pro

46、/e 这个三维设计软件，在学习中设计，在设计中学习。本课题着重研究了零件的加工工艺，车床夹具的外形结构，车床夹具的装夹和拆卸以及车床夹具的关键尺寸。本课题主要的设计项目是，利用参数化设计夹具的相关零件，利用约束关系和条件关系装配和分析夹具体，用工程图表达夹具零件的内部结构，通过夹具的运动仿真来模拟装夹过程。本课题以设计出精度高、效率高、使用方便、结构精简的夹具为设计目标。致谢：我的毕业论文试验让吴老师花费大量的心血，在此感谢吴敏生教授在试验方面的耐心指导与帮助；同时我还要感谢李露露老师还有其他老师和同学的热心帮助与支持。参考文献:1 长春第一汽车制造厂工装设计室编.机床夹具设计原理.长春:吉林

47、人民出版社.1978.2 重庆汽车发动机厂工艺科编.机床夹具设计原理.重庆:重庆人民出版社.1980.3 上海柴油机厂工艺设备研究所编.金属切削机床夹具设计手册.北京:机械工业出版社.1987.4 哈尔滨工业大学、上海工业大学主编.机床夹具设计M.上海:上海科学技术出版社.1980.5 东北重型机械学院等主编.机床夹具设计手册M.上海:上海科学技术出版社.1985.6 机械设计师手册编写组.机械设计师手册M.北京:机械工业出版社.1989.7 刘德荣.组合夹具结构简图的初步探讨.组合夹具.1982.(1).8 孙已德.机床夹具图册M.北京：机械工业出版社.1984：20-23.9 贵州工学院机

48、械制造工艺教研室.机床夹具结构图册M.贵阳：贵州任命出版社.1983.42-50.10 刘友才.机床夹具设计.北京：机械工业出版社.1992.11 孟少龙.机械加工工艺手册第 1 卷M.北京：机械工业出版社.1991.12金属机械加工工艺人员手册.修订组.金属机械加工工艺人员手册M.上海：上海科学技术出版.1979.13 李洪.机械加工工艺师手册M.北京：机械工业出版社.1990.14 张铁军，陈明铭，刘 亮，等.815mm法兰盘断裂失效分析J.热加工工艺，2017，46（3）：258-260.15 韩晓娟，孙 丹.法兰盘机械加工工艺及工装设计J.科技风，2014（14）：47.16 向 洋，

49、苏明周，杨俊芬，等.法兰盘厚度对刚性法兰连接节点刚度影响的有限元分析J.水利与建筑工程学报，2012，10（6）：69-73，132.17 潘云忠.AHK 德国双元制机电一体化工毕业考试本土化实践J.太原城市职业技术学院学报，2015（10）：89-91.18 焦建兵.智能遥控晾衣架系统设计J.中国新通信，2016（12）：160.19 成 大 先.机 械 设 计 手 册M.5 版.北 京：化 学 工 业 出 版社，2008：14-40 20 李弘英，赵成志铸造工艺设计M。北京：机械工业出版社，2006 21 中国机械工程学会铸造分会铸造手册 第一卷 铸铁M北京：机械工业出版社，2003 22 任晓燕，张国伟，白培康，等12kg 中频电炉熔炼灰铸铁的工艺探索J 铸造技术，2012，33（10）：1230-1231