基于UG的車(chē)床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真【含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)、UG三維】

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The important tasks are analysis of processing parts, analysis of its structure and the partial correlation dimension, process technology and process, drawing of spare parts, machining of the part of spaces and holes, and so on. The particular tasks are to design two special lathe fixtures for turning the circle of Φ85 and Φ24, to make sure the scheme of positioning and clamping, and to calculate the error and cutting force. First of all is to achieve high speed and efficient processing scheme, to determine the working procedure and step, then according to the selected scheme to complete the corresponding counting and processing cards, according to the requirements to design the size of fixtures, to realize the theory design. When we obtain the size of the theory design and the scheme, we use UG to create three-dimensional modeling and assemble all parts and explode all parts and motion simulation, and so on. All parts and assembly draws production engineering drawings. We illustrate the structure and assembly relation between the parts by the virtual design of UG. At the same time, we use it to clear out the internal relations of assembly fixture and need to draw the sectional view of the corresponding to readers, which give the most intuitive feel for readers at a glance. After the motion simulation, the fixtures which I design can meet requirements of parts. Key words: turning machine fixture; UG; virtual design; motion simulation 目 錄 摘 要 III ABSTRACT IV 目 錄 V 1緒論 1 1.1 本課題研究的目的和意義 1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，發(fā)展動(dòng)態(tài) 1 1.3 本課題的主要內(nèi)容 2 2 零件的分析及工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4 2.1 零件的功用 4 2.2 零件的工藝分析 4 2.3 確定毛坯的制造形式 5 2.4 基面的選擇 5 2.5 制定工藝路線 5 2.6 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5 2.7 確定切削用量及基本工時(shí) 6 3 夾具設(shè)計(jì) 15 3.1 車(chē)Φ85外圓的夾具設(shè)計(jì) 15 3.1.1 問(wèn)題的提出 15 3.1.2 定位方式和定位基準(zhǔn)的選擇 15 3.1.3 切削力及夾緊力計(jì)算 15 3.1.4 定位誤差分析 16 3.1.5 夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明 16 3.2 挖Φ24槽的夾具設(shè)計(jì) 18 3.2.1 問(wèn)題的提出 18 3.2.2 定位方式和定位基準(zhǔn)的選擇 18 3.2.3 切削力及夾緊力計(jì)算 18 3.2.4 定位誤差分析 19 3.2.5 夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明 19 4 運(yùn)動(dòng)仿真 25 4.1 UG的簡(jiǎn)介 25 4.2 運(yùn)動(dòng)仿真 26 4.2.1 專用車(chē)床夾具1的運(yùn)動(dòng)仿真 27 4.2.2 專用車(chē)床夾具2的運(yùn)動(dòng)仿真 30 5 結(jié)論與展望 32 5.1 結(jié)論 32 5.2 不足之處及展望 32 致 謝 33 參考文獻(xiàn) 34 附 錄 35 I 基于UG的車(chē)床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 1緒論 1.1 本課題研究的目的和意義 在現(xiàn)代生產(chǎn)制造中，機(jī)床夾具是一種不可或缺的工藝設(shè)備，它直接影響著零件的加工精度、生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，所以機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作，它是各機(jī)械制造企業(yè)新產(chǎn)品投產(chǎn)、老產(chǎn)品改進(jìn)和工藝更新中的一項(xiàng)重要生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作，也是每一個(gè)從事機(jī)械加工工藝的技術(shù)人員必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí)，在機(jī)械制造以及生產(chǎn)技術(shù)中占有極其重要的地位[1]。 有些零件可以在相應(yīng)的機(jī)床上做粗、精加工，但是在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，車(chē)床可以加工的不僅僅是盤(pán)類、軸類零件等對(duì)稱的零件，它還可以加工一些有特殊要求的孔槽，根據(jù)實(shí)際需要，利用現(xiàn)有資源，設(shè)計(jì)組合夾具，減少機(jī)床時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)效益。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，發(fā)展動(dòng)態(tài) 夾具最早出現(xiàn)在1787年，至今經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。第一階段表現(xiàn)為夾具與人的結(jié)合。在工業(yè)發(fā)展初期，機(jī)械制造的精度較低，夾具僅僅作為加工工藝過(guò)程中的一種輔助工具；第二階段是隨著機(jī)床、汽車(chē)、飛機(jī)等制造業(yè)的發(fā)展，夾具的門(mén)類才逐步發(fā)展齊全，逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)的主要工藝裝備之一；第三階段，即近代由于世界科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及社會(huì)生產(chǎn)力的迅速提高，夾具與機(jī)床有了緊密結(jié)合。 在我國(guó)，組合機(jī)床發(fā)展已有28年的歷史，其科研和生產(chǎn)都具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，應(yīng)用也已深入到很多行業(yè)，是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新，進(jìn)行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。 國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)電、氣壓和液壓控制運(yùn)行的，生產(chǎn)的零件批量比較大，大多是：大中型箱體類和軸類零件，隨著機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展，現(xiàn)在用它來(lái)加工連桿和板件也不少，主要是完成哪些加工呢？在加工孔方面：鉆、擴(kuò)、鉸,都是可以的，同時(shí)鏜孔以及加工螺紋也比較方便，我們還可以用它來(lái)車(chē)端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀的槽，以及銑削平面和成形面等。綜以上所說(shuō)，組合機(jī)床功能廣泛，所以被廣泛用于機(jī)械、輕工等方面。組合機(jī)床種類比較多，像單面的、雙面的、三面的、臥式的、立式的等。隨著人們對(duì)機(jī)械行業(yè)的不斷研究探索，柔性組合機(jī)床得到大家的喜愛(ài)，它的主軸箱是多位的、可換的，上面的編碼也是隨著夾具和刀具的變動(dòng)自行更改，這大大提高了生產(chǎn)效率。隨著人們生活水平提高，需求也越來(lái)越廣泛，技術(shù)也越來(lái)越好，最近幾年，組合機(jī)床加工中心，機(jī)床上面的輔佐機(jī)械比如：清洗機(jī)、裝配機(jī)、輸送線等在這個(gè)行業(yè)中被使用的很多。 組合機(jī)床和自動(dòng)線的技術(shù)是比較綜合的，它是根據(jù)用戶特殊要求設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)的過(guò)程中要注意以下問(wèn)題：加工工藝的選擇，刀具的計(jì)算，測(cè)量，控制，診斷問(wèn)題及監(jiān)控，清洗裝配的設(shè)計(jì)，裝配和試漏技術(shù)等。我國(guó)重工業(yè)發(fā)展較慢，起點(diǎn)較低，技術(shù)要求高的機(jī)床很多都是從國(guó)外購(gòu)買(mǎi)的，這其實(shí)變相的提高了我們的生產(chǎn)成本。所以我們自己要不斷研究發(fā)現(xiàn)，研制新產(chǎn)品，爭(zhēng)取將我們的機(jī)床更多的“柔性”化，滿足用戶的需求。 我們可以從第21屆日本國(guó)際博覽會(huì)上看出，來(lái)自世界各地10多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的500多家機(jī)床制造商和團(tuán)體展示的先進(jìn)機(jī)床中，復(fù)合、多功能、多軸化的控制設(shè)備以及超高速和精度較高的裝備非常受到大家的歡迎。想要提高機(jī)床的速度，關(guān)鍵在于提高主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度，這次的博覽會(huì)展示的加工中心，其主軸轉(zhuǎn)速可以達(dá)到10000～20000r/min;最高的進(jìn)給速度，可以達(dá)到20～60m/min;復(fù)合、多功能、多軸化控制裝配可以提高零件的一體化程度，加工形狀的種類也得到提高。多功能于一身大大提高了生產(chǎn)的效率，減少了搬運(yùn)移動(dòng)的成本，促進(jìn)了大生產(chǎn)的發(fā)展。更為重要的信息化的應(yīng)用和推廣使得現(xiàn)代機(jī)床的自動(dòng)化程度飛快提高，工人們可以通過(guò)電腦或者手機(jī)對(duì)機(jī)床的程序進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和修改，對(duì)正在加工的零件的動(dòng)態(tài)了解的很清楚，可以及時(shí)有效地更改加工程序，并且對(duì)所有的運(yùn)算直接電腦進(jìn)行，相當(dāng)?shù)姆奖?。同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行維修和檢查，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后，在網(wǎng)上交流問(wèn)題，在線解決并很快的提供售后服務(wù)[2]。 組合夾具的工藝裝備是標(biāo)準(zhǔn)化的、系列化的，通用程度比較高的，它是由一套預(yù)先制好的各種形狀不同、規(guī)格不同、尺寸不同，具有完全互換性的標(biāo)準(zhǔn)元件組裝而成的夾具。它的結(jié)構(gòu)形式可以根據(jù)零件的加工要求進(jìn)行更改，也就是因?yàn)樗耐ㄓ眯詮?qiáng)、可重復(fù)利用率較高的特點(diǎn)，可以滿足各種零件的加工需求。使用完畢之后，我們可以對(duì)其拆卸、清洗，元部件又可以組合成新的組合夾具，這樣免去了高成本的專用夾具的儲(chǔ)備，同時(shí)也節(jié)約了制造零件的工時(shí)，降低了生產(chǎn)成本，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。所以在現(xiàn)代多品種的制造行業(yè)中，組合夾具的應(yīng)用特別廣泛。 據(jù)專家分析表明，現(xiàn)在的中、小批多品種生產(chǎn)的工件種類占總數(shù)的85%左右，現(xiàn)代人們的需求要求制造產(chǎn)品經(jīng)常更新?lián)Q代。但是，很多大企業(yè)已經(jīng)習(xí)慣于大量的傳統(tǒng)專用夾具，一般具有中等生產(chǎn)能力的企業(yè)。大概有數(shù)千甚至萬(wàn)套的專用夾具，種類之繁多，在生產(chǎn)和加工中造成很多的不便；還有一種情況是，在多產(chǎn)品生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔幾年就要更新一大半的夾具，而這些被淘汰的夾具磨損量很小，完全可以繼續(xù)使用，就被這樣浪費(fèi)了，這是一個(gè)資源的重大浪費(fèi)。所以，近年來(lái)，包括數(shù)控加工中心，成組技術(shù)，柔性制造系統(tǒng)等加工技術(shù)的應(yīng)用對(duì)機(jī)床夾具提出了以下幾個(gè)要求： （1）能夠比較效率地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備的時(shí)間，有效地降低生產(chǎn)成本； （2）能裝夾一套具有相似特性的工件； （3）能適用于較高精密加工的高精度機(jī)床夾具； （4）能適用于現(xiàn)代化制造多元化的新型機(jī)床夾具； （5）采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率； （6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度[3]。 1.3 本課題的主要內(nèi)容 （1）了解國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)； （2）對(duì)零件進(jìn)行分析和確定加工工藝規(guī)程； （3）對(duì)車(chē)Φ85外圓進(jìn)行夾具的定位選擇、切削力、夾緊力的計(jì)算和并用UG進(jìn)行三維建模及裝配，爆炸； （4）對(duì)挖Φ24槽進(jìn)行夾具的定位選擇、切削力、夾緊力的計(jì)算和并用UG進(jìn)行三維建模并生成工程圖及裝配，爆炸； （5）對(duì)車(chē)Φ85外圓和挖Φ24槽的專用夾具，用UG進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真； （6）對(duì)所做的設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)，并討論其不足之處和對(duì)未來(lái)的展望。 33 2 零件的分析及工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.1 零件的功用 十字頭零件是機(jī)械中常見(jiàn)的一種零件，它的應(yīng)用廣泛。雖由于它們功用的不同，該類零件的結(jié)構(gòu)和尺寸存在著一定的差異，但結(jié)構(gòu)上仍有共同特點(diǎn)：零件的主要表面為精度要求較高的孔，零件由內(nèi)孔、外圓、端面等構(gòu)成。其中，中心孔是連接液壓缸的活塞軸，上下兩孔是穿導(dǎo)向軸。 2.2 零件的工藝分析 由零件圖2.1可知，該零件形狀較為復(fù)雜、外形尺寸不大，可以采用鑄造毛坯。由于該零件的兩個(gè)Φ20孔要求較高，它的表面質(zhì)量直接影響工作狀態(tài)，所以對(duì)其尺寸要求較高，一般為IT5-IT7，粗糙度為，加工時(shí)兩Φ20孔的同軸度應(yīng)該控制在0.01mm，所以要由粗加工—半精加工—精加工來(lái)達(dá)到要求。Φ85外圓的尺寸它直接影響孔在空間的位置，加工時(shí)可以將其加工精度降低，通過(guò)裝配來(lái)提高精度。而Φ65與Φ55的內(nèi)孔要求低，可以通過(guò)粗加工得到。零件圖如圖2.1所示。 圖2.1 零件圖 2.3 確定毛坯的制造形式 考慮到十字頭工作時(shí)的作用，要求材料要有很高的強(qiáng)度，并且該零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，故選用鑄造毛坯材料為HT200，硬度190~210HB，生產(chǎn)類型為大批量。 2.4 基面的選擇 精基準(zhǔn)的選擇：根據(jù)精基準(zhǔn)選擇原則，選擇十字頭底面與Φ85外圓作定位基準(zhǔn)，因?yàn)棣?5外圓柱面 ，及底面是裝配結(jié)合面，且十字頭底面又是空間位置的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，故選擇十字頭底面與外圓作定位基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)重合原則且裝夾誤差小。 粗基準(zhǔn)的選擇：根據(jù)粗基準(zhǔn)選擇原則，以十字頭上端面和十字頭支撐外圓定位加工出精基準(zhǔn),并且粗基準(zhǔn)只能使用一次。 2.5 制定工藝路線 零件的全部加工表面應(yīng)安排在一個(gè)合理的加工順序中加工，機(jī)械加工工序安排原則為基面先行，先面后孔，先主后次，先粗后精。這樣可以用加工好的平面定位再來(lái)加工孔，因?yàn)榭椎木纫筝^高，加工難度大，先加工好平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，這樣即能為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的精基準(zhǔn)，同時(shí)可以使孔的加工余量較為均勻。 加工階段分為：粗加工階段、半精加工階段、精加工階段。 加工工藝路線如表2-1所示： 表2-1 加工工藝路線 工序號(hào) 工序內(nèi)容 工序1 鑄造、清理 工序2 熱處理：時(shí)效 工序3 粗車(chē)Φ85外圓 工序4 粗銑上頂面 工序5 粗,精銑底平面 工序6 鉆、攻4×M6螺紋孔 工序7 擴(kuò)Φ20孔 工序8 銑十字頭 工序9 粗鏜Φ65內(nèi)孔 工序10 粗鏜、精鏜2-Φ20內(nèi)孔 工序11 挖2-Φ24環(huán)槽 工序12 精車(chē)Φ85外圓 工序13 去毛刺 工序14 終檢 2.6 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表1-10查得毛坯加工余量為2，毛坯尺寸偏差查得為1.4。零件毛坯圖如圖2.2所示。 圖2.2 零件毛坯圖 2.7 確定切削用量及基本工時(shí) 切削用量是指切削速度、進(jìn)給量(或進(jìn)給速度)和背吃刀量(切削深度)，三者又稱為切削用量三要素。 基本工時(shí)是機(jī)動(dòng)時(shí)間和輔助時(shí)間的和。其中，機(jī)動(dòng)時(shí)間為切削工件的時(shí)間，而輔助工時(shí)是為保證基本工藝過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，必須進(jìn)行的各種輔助性操作所消耗的時(shí)間，如機(jī)械加工工序中裝卸工件、進(jìn)退刀、測(cè)量、自檢、轉(zhuǎn)換刀架、開(kāi)停車(chē)等。 工序1：鑄造、清理 工序2：熱處理：時(shí)效 工序3：粗車(chē)Φ85外圓 工件材料為HT200鑄造，機(jī)床選用CA6140，刀具為90°硬質(zhì)合金車(chē)刀。 (1) 切削用量 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-58確定進(jìn)給量，，，則理論轉(zhuǎn)速 (2.1) 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-43查得CA6140車(chē)床的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，所以實(shí)際切削速度 (2.2) (2) 基本工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度由毛坯可知為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，走刀次數(shù)1次，則機(jī)動(dòng)時(shí)間 (2.3) 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-106，得輔助時(shí)間。 工序4：粗銑上頂面 工件材料為HT200鑄造，機(jī)床選用X62W，機(jī)床功率7.5KW。 (1) 切削用量 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-76選取刀具為硬質(zhì)合金端銑刀，材料YG8，，齒數(shù)，，查《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-75得。 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-79查得， ，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 (2.4) (2) 基本工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度由毛坯可知為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，走刀次數(shù)1次，由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-106，得輔助時(shí)間。 工序5：粗,精銑底平面 （一）粗銑底平面 工件材料為HT200鑄造，機(jī)床選用X62W，機(jī)床功率7.5KW。 (1) 切削用量 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-76選取刀具為硬質(zhì)合金端銑刀，材料YG8，，齒數(shù)，，查《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-75得。 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-79查得， ，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度 由式(2.4)可得工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 (2) 基本工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度由毛坯可知為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，走刀次數(shù)1次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-106，得輔助時(shí)間。 （二）精銑底平面 工件材料為HT200鑄造，機(jī)床選用X62W，機(jī)床功率7.5KW。 (1) 切削用量 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-76選取刀具為硬質(zhì)合金端銑刀，材料YG8，，齒數(shù)，，查《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-75得。 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-79查得， ，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度 由式(2.4)可得工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 (2) 基本工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度由毛坯可知為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，走刀次數(shù)1次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-106，得輔助時(shí)間。 工序6：鉆、攻4×M6螺紋孔 工步一：鉆孔至Φ5 工件材料為HT200鑄造，機(jī)床選用Z3040,刀具為硬質(zhì)合金YG8直徑為Φ5鉆頭。 (1) 切削用量 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-65查得進(jìn)給量，表4-66查得，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-41查得Z3040鉆床的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度 (2) 基本工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，走刀次數(shù)1次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-106，得輔助時(shí)間。 工步二：攻M6螺紋孔 工件材料為HT200鑄造，機(jī)床選用Z3040,刀具為硬質(zhì)合金YG8，M6絲錐。 (1) 切削用量 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-65查得進(jìn)給量，表4-66查得，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-41查得Z3040鉆床的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度 (2) 基本工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，走刀次數(shù)1次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-106，得輔助時(shí)間。 工序7：擴(kuò)Φ20孔 利用鉆頭將Φ16mm孔擴(kuò)大至Φ20mm孔. (1) 切削用量 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-67查得,，，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-41查得Z3040鉆床的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度 (2) 基本工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，走刀次數(shù)1次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-106，得輔助時(shí)間。 工序8：銑十字頭 工件材料為HT200鑄造，機(jī)床選用X62W，機(jī)床功率7.5KW。 (1) 切削用量 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-76選取刀具為硬質(zhì)合金立銑刀，材料YG8，，齒數(shù)，，查《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-78得。 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-79查得， ，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度 由式(2.4)可得工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 (2) 基本工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，走刀次數(shù)1次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-106，得輔助時(shí)間。 工序9：粗鏜Φ65內(nèi)孔 工件材料為HT200鑄造，機(jī)床選用T618。 (1) 切削用量： 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-71選取刀具為硬質(zhì)合金圓形鏜刀，鏜桿長(zhǎng)度700，， ，表4-72，，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度 (2) 基本工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，走刀次數(shù)1次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-106，得輔助時(shí)間。 工序10：粗鏜、半精鏜、精鏜2-Φ20內(nèi)孔 （一）粗鏜Φ20內(nèi)孔 工件材料為HT200鑄造，機(jī)床選用T618。 (1) 切削用量 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-71選取刀具為硬質(zhì)合金圓形鏜刀，鏜桿長(zhǎng)度400，， ，表4-72，，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度 (2) 基本工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，走刀次數(shù)1次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-106，得輔助時(shí)間。 （二）精鏜Φ20內(nèi)孔 工件材料為HT200鑄造，機(jī)床選用T618。 (1) 切削用量 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-73選取刀具為硬質(zhì)合金圓形鏜刀，鏜桿長(zhǎng)度400，， ，，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度 (2) 基本工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，走刀次數(shù)1次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-106，得輔助時(shí)間。 工序11：挖2-Φ24環(huán)槽 工件材料為HT200鑄造，機(jī)床選用CA6140，刀具為30°硬質(zhì)合金車(chē)刀。 (1) 切削用量 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-58確定進(jìn)給量，，，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-43查得CA6140車(chē)床的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度 (2) 基本工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度由毛坯可知為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，走刀次數(shù)1次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-106，得輔助時(shí)間 工序12：精車(chē)Φ85外圓 工件材料為HT200鑄造，機(jī)床選用CA6140，刀具為90°硬質(zhì)合金車(chē)刀。 (1) 切削用量 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-54確定進(jìn)給量，，，由式(2.1)可得理論轉(zhuǎn)速 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-43查得CA6140車(chē)床的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，所以由式(2.2)可得實(shí)際切削速度 (2) 基本工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度由毛坯可知為，刀具切入長(zhǎng)度取，刀具切出長(zhǎng)度取，走刀次數(shù)1次，則由式(2.3)可得機(jī)動(dòng)時(shí)間 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-106，得輔助時(shí)間。 工序13：去毛刺 工序14：終檢 以上的工藝卡片及工序卡詳見(jiàn)附錄。 3 夾具設(shè)計(jì) 3.1 車(chē)Φ85外圓的夾具設(shè)計(jì) 3.1.1 問(wèn)題的提出 夾具的種類很多，有通用夾具，專用夾具和組合夾具等，本夾具是用來(lái)車(chē)削粗車(chē)和精車(chē)軸的外圓，由于本零件比較特殊，為了使定位誤差為零 ，我們?cè)O(shè)計(jì)基準(zhǔn)為軸頂尖位置，作為主要的基準(zhǔn)，在刀具方面我們選用硬質(zhì)合金90°車(chē)刀進(jìn)行加工。 3.1.2 定位方式和定位基準(zhǔn)的選擇 工件上的加工為車(chē)削軸的外圓，故應(yīng)按完全定位設(shè)計(jì)夾具，限制6個(gè)自由度，并力求遵守基準(zhǔn)重合原則，以減少定位誤差對(duì)加工精度的影響，所以根據(jù)軸本身的加工特點(diǎn)來(lái)選擇定位的方式，選擇用主軸圓柱軸定位，用尾座頂尖兩邊夾緊，來(lái)實(shí)現(xiàn)定位加工。 3.1.3 切削力及夾緊力計(jì)算 計(jì)算夾緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)。本工序在車(chē)削加工過(guò)程中切削力為圓周切削分力，因此，在計(jì)算夾緊力時(shí)可以不計(jì)算徑向切削分力和軸向切削分力。為保證夾緊可靠，應(yīng)將理論夾緊力乘上安全系數(shù)作為工件加工時(shí)所需要的夾緊力，即 (3.1) 式中為實(shí)際所需夾緊力（N）： 為理論夾緊力（N）： 為安全系數(shù)。 (3.2) 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表5-61可知，為46； 為1.0； 為0.4； 為0； 為修正系數(shù)1.5。 又從上節(jié)可知，，，所以由公式(3.2)得，理論夾緊力 安全系數(shù)按下式計(jì)算 (3.3) 根據(jù)《機(jī)床夾具及應(yīng)用》表4-1可知式中為基本安全系數(shù)1.5； 為加工性質(zhì)系數(shù)1.2； 為刀具鈍化系數(shù)1.15； 為切削特點(diǎn)系數(shù)1.0； 為夾緊力穩(wěn)定系數(shù)1.3。 所以由公式(3.3)得 由公式(3.1)得 由于兩端是頂尖裝夾，左頂尖1直接裝夾在機(jī)床主軸上，右頂尖2裝夾在機(jī)床尾座上，所以加緊力是滿足要求的。夾具總體圖如圖3.1所示。 圖3.1夾具總體圖 3.1.4 定位誤差分析 夾具的主要定位元件為兩頂尖，不存在定位誤差，這種定位方案可行。 3.1.5 夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明 本夾具設(shè)計(jì)采用雙頂尖，它的優(yōu)點(diǎn)為定心準(zhǔn)確，裝夾穩(wěn)定，易于確保同軸度的要求，所以根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表4-43可得主軸孔錐度為莫氏6號(hào)，外錐大徑基本尺寸D =63.348mm，而由零件圖可知零件頂面的大孔為Φ65mm，而十字頭為，所以頂尖1設(shè)計(jì)為大端為Φ75的圓，小端為Φ35的圓，來(lái)限制零件的5個(gè)自由度。而機(jī)床尾座孔錐度為莫氏5號(hào)，外錐大徑基本尺寸D=44.399mm，所以頂尖2設(shè)計(jì)為大端為Φ5小端為Φ10mm。用UG進(jìn)行三維建模得如圖3.2頂尖1和圖3.3頂尖2所示，而裝配圖如圖3.4所示。 夾緊裝置采用移動(dòng)的頂尖來(lái)夾緊，采用裝在尾座的頂尖來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)加工完后，可以將尾座向后移動(dòng)，退后一段距離把工件取出。 圖3.2頂尖1 圖3.3頂尖2 圖3.4 夾具1裝配圖 3.2 挖Φ24槽的夾具設(shè)計(jì) 3.2.1 問(wèn)題的提出 原工藝可在鏜床上進(jìn)行徑向孔內(nèi)槽的粗、精加工，但是生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，受鏜床轉(zhuǎn)速低及刀具手工刃磨、手工敲刀調(diào)整直徑的影響，孔內(nèi)槽尺寸控制困難，加工效率低，同軸度難以保證，穩(wěn)定性很差。為此，根據(jù)實(shí)際需要，利用現(xiàn)有資源，設(shè)計(jì)了一套組合夾具，在車(chē)床上加工此零件的徑向孔內(nèi)槽。 3.2.2 定位方式和定位基準(zhǔn)的選擇 工件上的加工為挖Φ24槽，故應(yīng)按完全定位設(shè)計(jì)夾具，并力求遵守基準(zhǔn)重合原則，以減少定位誤差對(duì)加工精度的影響，所以根據(jù)軸本身的加工特點(diǎn)來(lái)選擇定位的方式。以零件的底面為基準(zhǔn)面，選擇用一個(gè)短支承板限制兩個(gè)自由度，一個(gè)限位支承釘限制一個(gè)自由度和一個(gè)大平面限制三個(gè)自由度來(lái)實(shí)現(xiàn)定位加工，用V型塊和夾緊壓板來(lái)實(shí)現(xiàn)夾緊。 3.2.3 切削力及夾緊力計(jì)算 計(jì)算夾緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)。本工序在車(chē)削加工過(guò)程中切削力為圓周切削分力，因此，在計(jì)算夾緊力時(shí)可以不計(jì)算徑向切削分力和軸向切削分力。為保證夾緊可靠，應(yīng)將理論夾緊力乘上安全系數(shù)作為工件加工時(shí)所需要的夾緊力，即 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》表5-61可知，為46； 為1.0； 為0.4； 為0； 為修正系數(shù)1.0。 又從上節(jié)可知，，，所以由公式(3.2)得理論夾緊力為 根據(jù)《機(jī)床夾具及應(yīng)用》表4-1可知式中為基本安全系數(shù)1.5； 為加工性質(zhì)系數(shù)1.2； 為刀具鈍化系數(shù)1.15； 為切削特點(diǎn)系數(shù)1.0； 為夾緊力穩(wěn)定系數(shù)1.3。 所以由公式(3.3)得 由公式(3.1)得 由于是由夾緊壓板夾緊，有六角頭螺栓夾緊。 3.2.4 定位誤差分析 定位誤差包括定位基準(zhǔn)及工序基準(zhǔn)，當(dāng)工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合時(shí)，產(chǎn)生的是基準(zhǔn)不重合誤差，即；當(dāng)定位副制造誤差及其配合間隙引起的定位誤差為基準(zhǔn)位移誤差就，即。 由設(shè)計(jì)可知，工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，此時(shí)，只有基準(zhǔn)位移誤差，故 (3.4) 符合要求。 3.2.5 夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明 本設(shè)計(jì)為由連接壓板將基礎(chǔ)立板和基礎(chǔ)橫板組成彎板形式的夾具體，用于支承零件，承受零件的重量。根據(jù)零件大小，根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-10-3選用二側(cè)槽方形基礎(chǔ)板規(guī)格為為基礎(chǔ)板，而在基礎(chǔ)立板上，添加一個(gè)短支承板和一個(gè)限位支承釘，用UG三維建模出基礎(chǔ)橫板和基礎(chǔ)立板，如圖3.5和圖3.6所示。 圖3.5基礎(chǔ)橫板 圖3.6基礎(chǔ)立板 根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-10-10選用連接壓板規(guī)格為，用UG三維建模如圖3.7所示。 圖3.7連接板 根據(jù)《機(jī)械工程標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)—螺紋與緊固卷》表8-32里的緊定螺釘?shù)臋C(jī)械性能和表17-15緊定螺釘?shù)某叽?，選用螺紋規(guī)格d=M10,公稱長(zhǎng)度l=40mm、性能等級(jí)為14H、表面氧化的開(kāi)槽長(zhǎng)圓柱，螺釘為GB/T75 M1040。UG三維建模如圖3.8所示。 圖3.8緊定螺釘 根據(jù)《夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-11的V型塊再由零件實(shí)際需要，用UG三維建模出實(shí)體見(jiàn)圖3.9。 圖3.9V型塊 根據(jù)V型塊和零件的尺寸自己設(shè)計(jì)出夾緊壓板的尺寸，并用UG進(jìn)行三維建模，見(jiàn)圖3.10。 圖3.10夾緊壓板 根據(jù)《機(jī)械工程標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)—螺紋與緊固卷》表14-2，選用螺紋規(guī)格d=M10、公稱長(zhǎng)度l=95mm、性能等級(jí)為8.8級(jí)、表面氧化、A級(jí)六角頭螺栓。用UG三維建模如圖3.11所示。 圖3.11六角頭螺栓 根據(jù)《機(jī)械工程標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)—螺紋與緊固卷》表22-1，選用A級(jí)平墊圈，用于支承面狀態(tài)和增加承受預(yù)緊力，規(guī)格為GB/T 97.2 10，用UG建模如圖3.12所示。 圖3.12 A級(jí)平墊圈 在基礎(chǔ)立板和基礎(chǔ)橫板組成彎板支承零件，需要一個(gè)過(guò)渡圓盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)立板和機(jī)床的連接，用UG建模如圖3.13所示。 圖3.13 過(guò)渡圓盤(pán) 在建立了如上述模型后，進(jìn)入U(xiǎn)G的裝配模塊進(jìn)行裝配，基礎(chǔ)橫版與基礎(chǔ)立板通過(guò)連接板用壓緊螺釘連接，V型塊與基礎(chǔ)立板通過(guò)壓緊螺釘連接，零件由壓緊板和V型塊用六角頭螺栓夾緊，用支承套定位來(lái)實(shí)現(xiàn)同軸度的要求，由上述定位可知，這套夾具限制了6個(gè)自由度。夾具裝配圖見(jiàn)圖3.14，爆炸圖見(jiàn)3.15。 當(dāng)加工好一邊的時(shí)候，只需要松開(kāi)六角頭螺栓即可，因?yàn)橛兄С刑锥ㄎ唬砸补?jié)省了對(duì)正的時(shí)間，安裝與拆卸方便。 圖3.14 夾具2裝配圖 圖3.15 夾具2爆炸圖 4 運(yùn)動(dòng)仿真 4.1 UG的簡(jiǎn)介 UG是Unigraphics的縮寫(xiě)，這是一個(gè)交互式CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)，它的功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的三維建模。它在剛開(kāi)始主要用于工作站，但隨著PC硬件的發(fā)展和個(gè)人用戶的快速增長(zhǎng)，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長(zhǎng)，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用。 UG的開(kāi)發(fā)始于1969年，它是基于C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的。UG NX是一個(gè)在二和三維空間無(wú)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上使用自適應(yīng)多重網(wǎng)格方法開(kāi)發(fā)的一個(gè)靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟件工具。其設(shè)計(jì)思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對(duì)許多不同的應(yīng)用再利用[8]。 UGS公司的Unigraphics NX為產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過(guò)程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證的手段，并針對(duì)虛擬設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供了經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證得到的解決方案。它能夠使企業(yè)通過(guò)新一代數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)向產(chǎn)品全面的生命周期管理轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。它提供了一套完整的集成解決方案，從流程開(kāi)始一直到產(chǎn)品最終交付，包括了風(fēng)格與樣式、設(shè)計(jì)、仿真、加工和制造等各項(xiàng)功能。 UG的發(fā)展歷史： 1960年，McDonnell Douglas Automation 公司成立。 1976年，收購(gòu)了Unigraphics CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)商——United Computer 公司，UG的雛形問(wèn)世。 1983年，UG 上市。 1986年，Unigraphics吸取了業(yè)界領(lǐng)先的、為實(shí)踐所證實(shí)的實(shí)體建模核心——Parasolid的部份功能。 1989年，Unigraphics宣布支持UNIX平臺(tái)及開(kāi)放系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并將一個(gè)新的與STEP標(biāo)準(zhǔn)兼容的三維實(shí)體建模核心Parasolid引入U(xiǎn)G。 1990年，Unigraphics作為McDonnell Douglas（現(xiàn)在的波音飛機(jī)公司）的機(jī)械CAD/CAE/CAM的標(biāo)準(zhǔn)。 1991年，Unigraphics開(kāi)始了從CAD/CAE/CAM大型機(jī)版本到工作站版本的轉(zhuǎn)移。 1993年，Unigraphics引入復(fù)合建模的概念，可以實(shí)體建模、曲線建模、框線建模、半?yún)?shù)化及參數(shù)化建模融為一體。 1995年，Unigraphics首次發(fā)布了Windows NT版本。 1996年，Unigraphics發(fā)布了能自動(dòng)進(jìn)行干涉檢查的高級(jí)裝配功能模塊、最先進(jìn)的CAM模塊以及具有A類曲線造型能力的工業(yè)造型模塊：它在全球迅猛發(fā)展，占領(lǐng)了巨大的市場(chǎng)份額，已經(jīng)成為高端及商業(yè)CAD/CAE/CAM應(yīng)用開(kāi)發(fā)的常用軟件。 1997年，Unigraphics新增了包括WAVE（幾何鏈接器）在內(nèi)的一系列工業(yè)領(lǐng)先的新增功能。WEAV這一功能可以定義、控制、評(píng)估產(chǎn)品模板，被認(rèn)為是在未來(lái)幾年中業(yè)界最有影響的新技術(shù)。 2000年，Unigraphics發(fā)布了新版本的UG17，最新版本的，是UGS成為工業(yè)界第一個(gè)可以裝載包含深層嵌入“基于工程知識(shí)”（KBE）語(yǔ)言的世界級(jí)MCAD軟件產(chǎn)品的供應(yīng)商。 2001年，Unigraphics發(fā)布了新版本UG18，新版本對(duì)舊版本的對(duì)話框進(jìn)行了調(diào)整，使得在最少的對(duì)話框中能完成更多的工作，從而簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。 2002年，Unigraphics發(fā)布了UG NX1.0.新版本繼承了UG18的優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)和增加了許多功能，使其功能更強(qiáng)大，更完美。 2003年，Unigraphics發(fā)布了新版本UG NX2.0 。新版本基于最新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它是一個(gè)全新支持PLM的體系結(jié)構(gòu)。EDS公司同其主要客戶一起，設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)，用于支持完整的產(chǎn)品工程。 2004年，Unigraphics發(fā)布了新版本的UG NX3.0，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與加工過(guò)程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段，。它針對(duì)用戶的虛擬產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需要，提供經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。 2005年，Unigraphics發(fā)布了新版本的UG NX4.0.它是嶄新的NX體系結(jié)構(gòu)，使得開(kāi)發(fā)與應(yīng)用更加簡(jiǎn)單和快捷。 2007年04月， UGS公司發(fā)布了NX5.0 – NX的下一代數(shù)字產(chǎn)品開(kāi)發(fā)軟件，幫助用戶以更快的速度開(kāi)發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)更高的成本效益。 2008年06月，Siemens PLM Software發(fā)布NX6.0，建立在新的同步建模技術(shù)基礎(chǔ)之上的NX 6將在市場(chǎng)上產(chǎn)生重大影響。同步建模技術(shù)的發(fā)布標(biāo)志著NX的一個(gè)重要里程碑，并且向MCAD市場(chǎng)展示Siemens的鄭重承諾。 NX 6將為我們的重要客戶提供極大的生產(chǎn)力提高。 2009年10月 – 西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化業(yè)務(wù)部旗下機(jī)構(gòu)、全球領(lǐng)先的產(chǎn)品生命周期管理（PLM）軟件與服務(wù)提供商Siemens PLM Software 宣布推出其旗艦數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)解決方案NX 軟件的最新版。NX 7.0引入了“HD3D”（三維精確描述）功能，即一個(gè)開(kāi)放、直觀的可視化環(huán)境，有助于全球產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)充分發(fā)掘PLM信息的價(jià)值，并顯著提升其制定卓有成效的產(chǎn)品決策的能力。此外，NX 7.0還新增了同步建模技術(shù)的增強(qiáng)功能。修復(fù)了很多6.0所存在的漏洞，穩(wěn)定性方面較6.0有很大的提升。 2010年5月20日Siemens PLM Software在上海世博會(huì)發(fā)布了功能增強(qiáng)的NX7最新版本（NX 7.5），NX GC 工具箱將作為NX 7最新版本的一個(gè)應(yīng)用模塊與NX 7一起同步發(fā)布。NX GC 工具箱是為滿足中國(guó)用戶對(duì)NX特殊需求推出的本地化軟件工具包。在符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）基礎(chǔ)上，NX GC 工具箱做了進(jìn)一步完善和大量的增強(qiáng)工作。 2011年09月 - Siemens PLM Software發(fā)布了UG8.0。 2012年10月 - Siemens PLM Software發(fā)布了UG8.5[9]。 4.2 運(yùn)動(dòng)仿真 運(yùn)動(dòng)仿真是UG/CAE（Computer?Aided?Engineering）模塊中的重要部分，它能對(duì)各種二維或三維機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力分析和設(shè)計(jì)仿真。通過(guò)UG/Modeling的功能可以建立一個(gè)三維實(shí)體模型，利用UG/Motion的功能可以給三維實(shí)體模型的各個(gè)部件賦予一定的運(yùn)動(dòng)學(xué)性，再在各個(gè)部件之間設(shè)立一定的連接關(guān)系就可建立一個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真模型。UG/Motion的功能可以對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行大量的裝配分析工作、運(yùn)動(dòng)合理性分析工作，例如干涉檢查、軌跡包絡(luò)等，得到大量運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。通過(guò)對(duì)這個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)分析就以驗(yàn)證該運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，并且可以利用圖形輸出各個(gè)部件的位移、坐標(biāo)、加速度、速度和力的變化情況，對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。 運(yùn)動(dòng)仿真功能的實(shí)現(xiàn)步驟為：1．建立一個(gè)運(yùn)動(dòng)分析場(chǎng)景；2．進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模型的構(gòu)建，包括設(shè)置每個(gè)零件的連桿特性，設(shè)置兩個(gè)連桿間的運(yùn)動(dòng)副；3．進(jìn)行運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)置，提交運(yùn)動(dòng)仿真模型數(shù)據(jù)，同時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)畫(huà)的輸出和運(yùn)動(dòng)過(guò)程的控制；4．運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果的數(shù)據(jù)輸出和表格、變化曲線輸出，人為的進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的分析[10]。 4.2.1 專用車(chē)床夾具1的運(yùn)動(dòng)仿真 操作步驟如下： 打開(kāi)“夾具1.prt”文件，如圖4.1所示。 圖4.1 打開(kāi)文件示意圖 單擊菜單欄【起始】→【運(yùn)動(dòng)仿真】按鈕，進(jìn)入運(yùn)動(dòng)仿真模塊。 點(diǎn)擊運(yùn)動(dòng)仿真工具欄區(qū)的連桿特性和運(yùn)動(dòng)副模塊中的圖標(biāo) (連桿)，系統(tǒng)將會(huì)打開(kāi)【連桿特性創(chuàng)建】對(duì)話框，如圖4.2所示。 圖4.2連桿特性的建立 在建立了一個(gè)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景和設(shè)置了連桿特性后，可以開(kāi)始進(jìn)行運(yùn)動(dòng)副創(chuàng)建的操作。點(diǎn)擊連桿特性和運(yùn)動(dòng)副模塊中的鉸鏈連接（運(yùn)動(dòng)副）按鈕后，將彈出一個(gè)對(duì)話框要求用戶選擇鉸鏈連接的類型，如圖4.3所示。 圖4.3運(yùn)動(dòng)副的建立 在建立過(guò)連桿和運(yùn)動(dòng)副后，建立驅(qū)動(dòng)，如圖4.4所示。 圖4.4驅(qū)動(dòng)的建立 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)置，提交運(yùn)動(dòng)仿真模型數(shù)據(jù)，同時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)畫(huà)的輸出和運(yùn)動(dòng)過(guò)程的控制，UG的運(yùn)動(dòng)分析類型有兩類：靜態(tài)分析和動(dòng)力學(xué)分析。在這個(gè)設(shè)計(jì)里，選用動(dòng)力學(xué)分析，如圖4.5，設(shè)置時(shí)間與步數(shù)，點(diǎn)擊確定，彈出如圖4.6對(duì)話框，即可看動(dòng)畫(huà)運(yùn)行。 圖4.5參數(shù)設(shè)置 圖4.6動(dòng)畫(huà)過(guò)程 運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果的圖表輸出，點(diǎn)擊功能菜單區(qū)運(yùn)動(dòng)分析模塊中的圖表按鈕，將彈出一個(gè)【運(yùn)動(dòng)時(shí)間和步驟設(shè)置】對(duì)話框，如圖4.7所示，然后點(diǎn)擊生成電子表格，如圖4.8所示。 圖4.7 運(yùn)行時(shí)間步數(shù) 圖4.8 電子表格 點(diǎn)擊運(yùn)動(dòng)分析，導(dǎo)出連接信息如圖4.9所示。 如表格可看出，速度和時(shí)間成正比，從而可知所設(shè)計(jì)的夾具符合要求。（在圖4.9里的日期2008年4月28日，是因所用UG4.0版本設(shè)置而得。） 圖4.9 連接信息 4.2.2 專用車(chē)床夾具2的運(yùn)動(dòng)仿真 夾具2的運(yùn)動(dòng)仿真的設(shè)置與夾具1相同，將所有的零件生成一個(gè)連桿，在零件中心，用兩點(diǎn)來(lái)做運(yùn)動(dòng)的矢量方向，如圖4.10所示。運(yùn)動(dòng)副為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，然后，點(diǎn)擊動(dòng)畫(huà)，即可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)仿真，運(yùn)動(dòng)所生成的速度與時(shí)間的電子表格如圖4.11所示，運(yùn)動(dòng)分析導(dǎo)出連接信息如圖4.12所示。 圖4.10 運(yùn)動(dòng)副建立 圖4.11 電子表格 圖4.12 連接信息 5 結(jié)論與展望 5.1 結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是車(chē)床專用夾具的虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真，在上學(xué)期的課程設(shè)計(jì)中，對(duì)夾具有了一定的了解，所以根據(jù)對(duì)任務(wù)書(shū)的了解，在第二章內(nèi)，對(duì)零件做了分析及做了相應(yīng)的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，制定出了工藝路線，確定了加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，確定了切削用量及基本工時(shí)；在第三章，主要針對(duì)車(chē)削Φ85外圓和挖Φ24槽的車(chē)床夾具設(shè)計(jì)，并利用UG軟件對(duì)其進(jìn)行建模，裝配等；在第四章，主要是對(duì)第三章的夾具設(shè)計(jì)做運(yùn)動(dòng)仿真，并進(jìn)行分析。綜上所述，這次設(shè)計(jì)達(dá)到了任務(wù)書(shū)的要求，完成了任務(wù)書(shū)所下達(dá)的各個(gè)任務(wù)。 5.2 不足之處及展望 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，課題是基于UG的車(chē)床夾具的虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真，對(duì)于UG的建模及裝配，在大學(xué)階段已經(jīng)有了一定的了解，但是對(duì)于運(yùn)動(dòng)仿真從未接觸過(guò)，在這邊設(shè)計(jì)中，最后要給設(shè)計(jì)的夾具做動(dòng)態(tài)仿真，所以就去圖書(shū)館借書(shū)，在網(wǎng)上查資料，來(lái)補(bǔ)充自己在運(yùn)動(dòng)仿真上邊的不足。本人學(xué)術(shù)水平所限，本文在研究過(guò)程中，還存在一些問(wèn)題需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善，主要工作有： （1）在設(shè)計(jì)挖Φ24槽的車(chē)床夾具時(shí)，還可以使用分度盤(pán)來(lái)保證兩槽的同軸度。 （2）在運(yùn)動(dòng)仿真方面，做了速度的分析，還可以進(jìn)一步做載荷傳遞的分析。 隨著機(jī)械工程的迅速發(fā)展，專用夾具在機(jī)械工程中有了越來(lái)越重要的地位，現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等，可以和UG軟件相結(jié)合做出更多有利于機(jī)械加工的專用夾具。 致 謝 經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的刻苦攻關(guān)，終于完成大學(xué)中最重要的畢業(yè)設(shè)計(jì)。這對(duì)我來(lái)說(shuō)，不僅是一次挑戰(zhàn)、一次嘗試，更是一次絕好的鍛煉，能夠?yàn)槲乙院髤⒓庸ぷ髟黾颖夭豢缮俚慕?jīng)驗(yàn)。 在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，要非常感謝彭勇老師的指導(dǎo)，我才能將難題一一解開(kāi)，順利的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神、嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度、精益求精的工作作風(fēng)，一直激勵(lì)著我。所以，在此要特別感謝彭勇老師對(duì)我的支持和幫助。 另外，還要謝謝我的同學(xué)們，每當(dāng)我遇到困難煩惱時(shí)，給了我支持和鼓勵(lì)。 最后，感謝我的母校以及在我學(xué)習(xí)期間給予我?guī)椭乃欣蠋?。再次?duì)關(guān)心、幫助我的彭勇老師和同學(xué)表示衷心地感謝。 基于UG的車(chē)床夾具虛擬設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 參考文獻(xiàn) [1] 楊金鳳，王春焱.機(jī)床夾具及應(yīng)用[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2011:1. 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