0319-加強板零件的數(shù)控加工工藝及組合夾具設(shè)計

0319-加強板零件的數(shù)控加工工藝及組合夾具設(shè)計,加強,零件,數(shù)控,加工,工藝,組合,夾具,設(shè)計 目錄 1. 引言--------------------------------------------------------------1 2.鉆孔用組合夾具拼裝設(shè)計------------------------------------------2 2.1組合夾具的特性--------------------------------------------2 2.2 組合夾具的元件及其作用 -----------------------------2 2.3 加強板零件鉆孔組合夾具總體設(shè)計-------------------- 6 2.3.1組合夾具的元件選擇---------------------------- 6 2.3.2組合夾具的拼裝方案設(shè)計------------------------7 2.4組合夾具的誤差分析及計算--------------------------------8 2.4.1導(dǎo)向誤差計算 -------------------------------------8 2.4.2 定位元件的誤差分析-------------------------------8 2.4.3鉆削力---------------------------------------------9 3.加強板零件的數(shù)控加工 -------------------------------------10 3.1 加強板零件實體模型的建立與編輯 --------------------10 3.1.1 加強板零件實體模型的建立與編輯 3.1.1.1實體模型的概念 ----------------------------10 3.1.1.2實體模型術(shù)語--------------------------------10 3.1.1.3 實體模型的概念------------------------------11 3.2.1 實體模型基本體素-----------------------------------11 3.2.1.1 圓柱體---------------------------------------11 3.2.1.2長方體----------------------------------------11 3.2.1.3球體------------------------------------------11 3.3.1 掃描特征-------------------------------------------12 3.3.1.1拉伸體---------------------------------------12 3.4.1基準軸---------------------------------------------12 3.5.1布爾操作-------------------------------------------12 3.6.1成型特征-------------------------------------------13 3.6.1.1成型特征用于模型的細節(jié)設(shè)計-----------------13 3.6.1.2 孔--------------------------------------------14 3.7.1操作特征 -------------------------------------------15 3.7.1.1邊倒圓 ---------------------------------------16 3.7.1.2修剪實體--------------------------------------17 3.8.1草圖------------------------------------------------17 3.2零件的數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)----------------------------------- 20 3.3數(shù)控加工方案的確定-----------------------------------------21 3.4 加強板零件的UG數(shù)控加工程序的生成 ------------------21 3.5 加強板零件的數(shù)控加工的加工方式及參數(shù)確 ------------22 3.5.1切削用量及刀具的選擇----------------------------22 3.5.2數(shù)控加工坐標選擇--------------------------------24 3.6仿真加工軟件簡介-------------------------------------------24 4.總結(jié)----------------------------------------------------------------26 參考文獻 -------------------------------------------------------------27 致謝 -----------------------------------------------------------------28 附錄 A：譯文及外文原始資料 B： CXQ程序單 中國.北京.2006.10.9-15 2006年電氣和電子工程師協(xié)會/型鋼的會議錄 討論智能機器人和操作系統(tǒng)的國際會議 新穎的夾具設(shè)計和基于虛擬現(xiàn)實的裝配系統(tǒng) 彭高亮 劉文建 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機械電子工程學(xué)院 中國.哈爾濱150001.pg17782@hit.edu.cn 摘要—模塊化的裝配是工業(yè)制造中很重要的一個方面，這篇論文討論的是桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)對模塊化裝配設(shè)計的作用。對于虛擬環(huán)境設(shè)計，論文提出了設(shè)計方法，這種方法可以幫助設(shè)計師，使他們的設(shè)計可行有效。論文在層次數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，提出了組合夾具裝配的方法。在這些結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在虛擬環(huán)境中，用戶可以在設(shè)計和裝配過程中操縱虛擬模型。此外，人們正在討論如何實施在加工仿真生產(chǎn)經(jīng)行檢測，最后，案例研究證明了該系統(tǒng)的功能。與虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)相比，論文中還為模塊化裝配提出了一個合理的便攜式解決方案設(shè)計。 指數(shù)計算—組合夾具，桌面虛擬現(xiàn)實，裝配設(shè)計，加工模擬結(jié)果一覽表 Ⅰ.介 紹 模塊化裝配是工業(yè)制造的一個重要方面，準確的設(shè)計夾具對確保產(chǎn)品質(zhì)量，精度，準確性，以及完成部分加工是非常重要的。組合夾具是在安全，準確位置，為交匯處和高標準組件提供支持的一種系統(tǒng)，并支持整個加工過程中的工件【1】。一般來講，夾具設(shè)計者通過經(jīng)驗或反復(fù)試驗的方法就能確定夾具計劃是不是合適。隨著計算機技術(shù)，計算機輔助設(shè)計的出現(xiàn)，計算機已在組合夾具設(shè)計領(lǐng)域普遍應(yīng)用。 一般情況下，與夾具設(shè)計相關(guān)的活動，即裝配刨，夾具元件設(shè)計，夾具布局設(shè)計，是在機床發(fā)展的下游才會去考慮。這些古老的做法對銜接設(shè)計和制造都是很不利的。例如，很少有系統(tǒng)能合并機械檢測的一系列功能。這就導(dǎo)致了在夾具設(shè)計和制造之間產(chǎn)生了一個缺口，這個缺口使得人們不能在設(shè)計階段【2】考慮刀具路徑。因此，在制造設(shè)計中，人們重新設(shè)計也無法避免刀具被夾具元件妨礙的問題。所以，為了把機系列夾具領(lǐng)入柔性制造的舞臺，更系統(tǒng)，更自然的設(shè)計環(huán)境是人們必須去研究的。 一個綜合的，立體的，互動的環(huán)境通常由計算機來實現(xiàn)。在數(shù)十年之內(nèi)【4】，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)都是能起到很大作用的人機接口。在制造業(yè)中，虛擬現(xiàn)實也有很大的應(yīng)用潛力，它可以在實際生產(chǎn)之前解決很多問題，從而避免出現(xiàn)一些代價高昂的錯誤。在過去的十年，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的進步，為虛擬現(xiàn)實技術(shù)在不同的工程中的應(yīng)用提供了推動作用，例如產(chǎn)品設(shè)計【5】，裝配【6】，加工仿真【7】，培訓(xùn)【8】。本文的目的要闡述如何建立一個基于虛擬現(xiàn)實的模塊化夾具設(shè)計系統(tǒng)（VMJFDS）。第一步就是為模塊化設(shè)計裝置制定一個綜合的，擬真的環(huán)境。這種應(yīng)用程序在運用了自然和啟發(fā)性的方式，這種方式在設(shè)計夾具方面是有優(yōu)勢的，它可以在使用條件，縮短交貨時間，提高夾具生產(chǎn)力和經(jīng)濟性等諸多方面形成良好的匹配。 Ⅱ.擬議系統(tǒng)的概敘 擬議的桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系是基于系統(tǒng)功能要求的模塊，由圖1所示。在系統(tǒng)水平上，有3個擬議模塊的設(shè)計，即圖形界面（GUI），虛擬環(huán)境（VE）和文獻數(shù)據(jù)庫模塊。對于任何一個模塊，某種功能要求由一組對象來實現(xiàn)。在這篇論文中，詳細的對象設(shè)計和實施都省略了。相反，這三個模塊的概簡要說明如下： 1） 圖形界面（GUI）：大體上說圖形用戶界面是一個友好界面，它用于整合虛擬環(huán)境，組合夾具設(shè)計。 2） 虛擬環(huán)境（VE）：虛擬環(huán)境用三維模型把組合夾具系統(tǒng)、虛擬環(huán)境及其組成部分的導(dǎo)航和操作步驟顯示給用戶，如圖所示1，虛擬環(huán)境模塊包括兩部分，即裝配設(shè)計環(huán)境和加工仿真環(huán)境。用戶選擇適當?shù)脑?，把這些元件寫在裝配設(shè)計方面的辦公區(qū)域內(nèi)，然后，用執(zhí)導(dǎo)系統(tǒng)把最終的夾具系統(tǒng)建立起來，人們就能把選中的元件逐個的組合起來。 圖1，概述基于組合夾具設(shè)計系統(tǒng)的桌面虛擬現(xiàn)實 3） 數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫存放著所有模型的環(huán)境和夾具模塊元件以及該領(lǐng)域的知識和一些典型的例子。如圖1所示，顯示了5個數(shù)據(jù)庫，其中知識和規(guī)則單元是該系統(tǒng)最重要的地方，它管轄著所有夾具設(shè)計的原則。 Ⅲ. 程序化組合夾具設(shè)計 在本節(jié)中，作者提出了在虛擬環(huán)境中有啟發(fā)性的組合夾具設(shè)計程序。除了三維技術(shù)的深入，用戶擁有和真實世界一樣的操作感覺，這個過程還有情報功能。在設(shè)計過程中，采用智能推理的方法把一些典型的案件和建議提供給用戶作參考，如實例推理（CBR）和常規(guī)推理（RBR）。此外，相關(guān)知識和規(guī)則作為幫助頁面展現(xiàn)給用戶，用戶就可以在設(shè)計過程中輕松瀏覽了。 概述組合夾具設(shè)計過程總結(jié)，如圖2。虛擬環(huán)境之后就是草簽和工件加載，第一步是夾具規(guī)劃。在這個步驟中，首先用戶決定了夾具計劃，即指定交互夾具要面臨的工件。 為了幫助用戶成功決策，一些有用的個案，以及他們的夾具計劃將通過自動推理檢索方法提供給用戶。一旦選定了要使用的夾具，用戶到就能指定的夾具點。在這這項任務(wù)中，計算機還給出了一些建議和規(guī)則。 夾具規(guī)劃后，下一步就是夾具元件選擇、設(shè)計階段。在這個階段，用戶可以選擇合適的夾具元件和組裝成夾具需要的特殊部分。根據(jù)該夾具點的空間信息與基本夾具和工件的關(guān)系，一些典型的夾具元件的選擇和建議可以自動提交給用戶，這些都將有助于為用戶服務(wù)。經(jīng)過規(guī)劃和夾具元件選擇這個設(shè)計階段后，下一階段就是把選擇的夾具元件連接到基板上經(jīng)行交互裝配設(shè)計。 當外形裝配完成，在加工范圍內(nèi)對結(jié)果進行檢查和評估。在這種環(huán)境中執(zhí)行的任務(wù)包括裝配規(guī)劃，加工仿真和夾具評價。裝配規(guī)劃是用于獲得最佳的裝配順序和得到裝配各組件準確的路徑。加工仿真負責制造時的交互檢測。夾具評價是將檢查和評估設(shè)計的結(jié)果。最后，整個設(shè)計過程是在很自然的方式下進行，這都得益于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。此外，展示的內(nèi)容和知識可以告訴用戶怎樣才能選擇最好的設(shè)計決策。 Ⅳ. 組合夾具建模 a. 組合夾具結(jié)構(gòu)分析 夾具元件組合起來的一個功能是為了在基板和工件【11】之間創(chuàng)造連接點。一般來說，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的基本特征，組合夾具結(jié)構(gòu)可分為3個功能單元，即定位裝置，夾緊裝置，和支持單位。許多夾具元件可能由一個或多個元件組成，其中只有一個元件作為一個定位器，支持器或夾鉗。組合夾具裝配的主要任務(wù)是選擇的支持，定位，夾緊及附件生成夾具，使他們能夠?qū)⒐ぜB接到基板。 通過分析模塊化裝置的實際應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)，模塊化裝置通過選擇合適的夾具元件構(gòu)造成夾具，然后把這些夾具安裝到基板上。因此，這些夾具可視為組合夾具系統(tǒng)的部件。此外，組合夾具系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)圖3中表現(xiàn)出來。 圖 2，擬議組合夾具系統(tǒng)程序設(shè)計 b.在虛擬現(xiàn)實中，用分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型代表組合夾具 相應(yīng)的虛擬環(huán)境可能含有數(shù)以百萬計的幾何多邊形圖元，這是很正常的。在過去的幾年中，若干個模型計劃，例如作為BSP樹[10]和八叉樹，已提議組成多邊形模型。然而，模塊化設(shè)計的應(yīng)用，相互作用的影響,現(xiàn)場也是動態(tài)變化。例如，在設(shè)計過程中，部分模塊可能改變其空間位置，方向和裝配關(guān)系。 圖3.模塊化夾具系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu) 這表明一個靜態(tài)的畫面，如BSP樹，是不夠的。此外，上述模型只能在系統(tǒng)組件的水平上表現(xiàn)夾具布局結(jié)構(gòu)。然而，關(guān)于夾具元件之間的裝配關(guān)系，是指裝配特征之間的嚙合關(guān)系，這些都不會去關(guān)注。在本節(jié)中，為了描繪組合夾具系統(tǒng)，我們提出一個層次化結(jié)構(gòu)和基于約束的數(shù)據(jù)模型，實時可視化和精確的3D操縱的虛擬環(huán)境。 圖4所示，在高級別的元件模型用于涉及交互式裝配的拆散操作。它證明了拓撲結(jié)構(gòu)和鏈接組件之間的關(guān)系。以高級別模型為代表的信息可分為兩種類型，即組件對象和裝配關(guān)系。組件對象可以是一個組件或一個部分。一個組件包括各個部分之間的零件和他們的組裝的關(guān)系。 圖. 4層次結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型的虛擬環(huán)境 中層基礎(chǔ)模型特征的是建立功能和限制功能。在一般的情況下，在裝配中，裝配關(guān)系往往被視為交配關(guān)系。因此，基礎(chǔ)特征模型用來描述裝配關(guān)系，在裝配操作中，為精確的空間關(guān)系提供必要的信息。在這個模型中，只考慮兩個不同元件之間的特征關(guān)系。下面專題討論，在夾具元件模塊化建模在一個元素之間的功能關(guān)系。 低級別的多邊形基礎(chǔ)模型對應(yīng)以上兩個級別的模型：實時可視化和層次模型。它描述了以一個相互聯(lián)系的三角曲面網(wǎng)格作為整個表面，更多關(guān)于如何將一個元素組織成多邊形，將在下一節(jié)討論，。 C.夾具元件模塊化建模 眾所周知，在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，夾具元件模塊化建模只是表示為多邊形的數(shù)目。將CAD系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換到VR系統(tǒng)中，拓撲關(guān)系和參數(shù)信息中的結(jié)果將會丟失。為了避免這些問題出現(xiàn)，本節(jié)我們將討論夾具元件建模的計劃。 夾具元件模塊化是以標準尺寸為依據(jù)預(yù)先制造的部件。計劃夾具設(shè)計完之后，接下來的任務(wù)是選擇合適標準的元件，裝配這些元件以形成一個可行的夾具系統(tǒng)。因此，在建議的制度下，需要考慮夾具元件裝配功能。 在這篇論文中，裝配特征是作為一個夾具的屬性，這個屬性提供相關(guān)的確切信息來保證夾具的模塊化設(shè)計和組裝/拆卸。以下八個功能被定義為組合夾具元件的裝配特征：支持面，被支持面，定位孔，擴孔孔，螺紋孔，固定槽，和螺栓。除了類型和尺寸等特征信息外，其他參數(shù)，如相對位置，元素在局部坐標系統(tǒng)中的定位特征等，在夾具元件的數(shù)據(jù)庫中都用幾何模型記錄下來。當一個元件和另一個元件組裝起來時候的，檢索出來的交配功能信息可以決定兩個元件的空間關(guān)系。更多關(guān)于裝配特征及其交配關(guān)系的資料進行了討論參考詳情[11]。 D.在虛擬環(huán)境中以約束為基礎(chǔ)的夾具裝配 1）夾具元件之間的裝配關(guān)系 交配關(guān)系是在裝配現(xiàn)場組裝是被定義的。根據(jù)上一節(jié)總結(jié)的裝配特征，交配夾具元件有五種關(guān)系類型。即依賴關(guān)系，擬合關(guān)系，螺紋嚙合，交叉關(guān)系，和 T型槽配合關(guān)系，如圖 5所示?；谶@些交配關(guān)系，我們可以推斷，任何兩個元件夾具可能的裝配關(guān)系。 2）裝配關(guān)系的推理 一般來說，兩個組裝零件的裝配關(guān)系是代表著它們的組裝交配功能。上面的部分，我們定義了夾具元件之間五個基本交配關(guān)系。因此，通過可能出現(xiàn)的裝配關(guān)系決定啟用那種可能的交配特征。為了在下一階段的裝配，把這些可能的夾具裝配關(guān)系存放在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中（ARDB）。 然而，當夾具復(fù)雜，復(fù)合夾具元件的數(shù)量多時，要花費很多時間來推斷和處理這些可能的裝配關(guān)系。為了避免這種情況，首先我們要確定可能的組裝元件對。但是為了避免推理夾具和底板的之間的裝配關(guān)系，我們絕對不能將他們組裝在一起。在這個階段，人們利用一些規(guī)則來尋找可能的元件組裝對。組裝的推理算法類似于在文獻[12]中討論的。因此，詳細的算法描述在這篇論文中被忽略了。 3）基于約束的夾具裝配 進行裝配關(guān)系推理的之后，所有被選擇的可能的裝配關(guān)系都建立在ARDB中，并被保存起來。在這些關(guān)系的基礎(chǔ)上，人們可以把單個零件組裝成夾具系統(tǒng)。這部分是討論關(guān)于在虛擬環(huán)境中互動裝配的操作。單一的裝配過程如圖5所示，并介紹了兩個簡單的部件裝配如圖6所示。 一般來說，裝配操作過程分為三個步驟，即裝配關(guān)系的認識， 約束的分析和應(yīng)用，基于約束的議案。 首先，技師選擇一個元件，將它移動給組裝組件。在移動過程中，一旦推理組裝和組裝組件的被檢測到，推斷特征就能選中了。如果這兩個特征是在ARDB數(shù)據(jù)庫中的儲存的裝配關(guān)系之一，他們將突出顯示，并等待用戶確認。一旦被用戶確認，這種被確認的裝配關(guān)系將運用約束理論來分析和解決問題，這是為了平移調(diào)整組裝元件的方向，以滿足這兩個組件的位置關(guān)系，以及應(yīng)用新的約束來組裝元件。當應(yīng)用了新的約束，對裝配元件的運動將被映射到一個約束空間。這樣做的目的，可以通過3D移動數(shù)據(jù)，把物體的輸入裝置轉(zhuǎn)換成允許的移動?；诩s束的運動不但保證了組件的可獲得確切位置，而且還保證了在將來的運動中，現(xiàn)有的約束不會受到侵犯。繼續(xù)運用確認和約束的裝配關(guān)系，這種裝配元件將能到達最終的位置。 Ⅴ.加工仿真 a. 制造的相互影響 在加工過程中，與夾具有關(guān)的有多種類型的制造交互作用都有可能發(fā)生。這些相互作用可以分為兩大類別如下圖所示，即靜態(tài)的相互作用和動態(tài)的相互作用。 1）靜態(tài)的相互作用是指夾具部件之間的干擾、夾具組件和機器工具之間的干涉、在工件安裝中夾具元件和機械加工工件之間的干擾. 2）動態(tài)交互是指參考夾具的相互作用，它發(fā)生在一個單一的工具和操作時的夾具用在切割過程中操作可能會發(fā)生碰撞。 一般來說，加工過程和刀具路徑等方面是沒有考慮在夾具設(shè)計階段的。因此，這些相互作用可能常常發(fā)生在實際制造過程中。所以，機械師們必須花很多時間去查明和解決這些相互作用, 它往往導(dǎo)致夾具系統(tǒng)修改或重新設(shè)計，這是繁瑣和昂貴工程。 b. 干擾檢測 但是目前的商業(yè)軟件，如VERICUT軟件，在實際加工 工件之前，這些軟件可以模擬數(shù)控加工來檢測刀具路徑錯誤和低效率的運動。在部分編程階段，它可用于避免一些錯誤，如損壞燈具，打斷刀具，或撞毀機器等. 然而，這些軟件價格昂貴，而且面向數(shù)控編程，不適合的夾具設(shè)計。在夾具的設(shè)計階段，應(yīng)確保避免相關(guān)的夾具之間的相互作用。在這個 系統(tǒng)中，當夾具配置齊全后，加工仿真模塊是提交給用戶 識別，讓用戶來解決他們之間的相互作用。在加工仿真環(huán)境中，提供了機床的三維數(shù)字模型。人們可在工作臺上組裝工件和安裝夾具組件，正如加工工程師做的實際的網(wǎng)站上一樣。在安裝過程，組件和夾具工件移動到它們的裝配位置。干擾檢查模塊被執(zhí)行。如果發(fā)生干擾，推斷的對象將被顯現(xiàn)。它 可以調(diào)整裝配順序或裝配路徑這樣可避免的干擾。但是，如果不能避免干擾，用戶就必須更改元件或夾具單元。 安裝后的工件，刀具的運動是在CAM系統(tǒng)中，根據(jù)模擬生成的刀具路徑。對于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，穩(wěn)固，動態(tài)，優(yōu)越的三維圖形允許刀具運動在屏幕上可視化的表現(xiàn)出來。因此，模擬刀具路徑允許用戶關(guān)閉檢查，如果發(fā)生的干擾，并提供干擾信息。 Ⅵ.建議制度的執(zhí)行情況與個案研究 A. 桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)接口 為了裝備最后的部分，夾具設(shè)計工程師用一個自然界面來實現(xiàn)更有效的設(shè)計。在圖形用戶界面參考了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)軟件，通過隱藏窗口的大多數(shù)內(nèi)容來實現(xiàn)設(shè)計的。在圖形用戶界面（圖7）包括虛擬現(xiàn)實顯示一個主窗口，一個右手組成工具欄和狀態(tài)欄底部的輸出按鈕。系統(tǒng)和用戶之間的交互鼠標和鍵盤輸入通過實現(xiàn)。該工具欄為開發(fā)的系統(tǒng)提供的所有的功能。 圖七.圖形用戶界面組合夾具設(shè)計系統(tǒng) B　研究案例 在模塊化夾具設(shè)計系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)出桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)用一個個例完美的闡述。工件加工過程如圖 6。面銑刀在頂面執(zhí)行，隨后就完成了來那個臺階孔。為了工件步驟和指導(dǎo)步驟，用戶設(shè)計了這是一個模塊化的夾具系統(tǒng)。該夾具規(guī)劃模塊已應(yīng)用于一個可行的設(shè)計方案。在這個模塊中，定位，夾緊和支持的面，以及定位，支持和夾緊點，則取決于相應(yīng)的的知識基礎(chǔ)和夾具啟發(fā)式規(guī)則。 在此之后，用戶在元素存放區(qū)探索并選擇適當?shù)膴A具元件完成夾具上各點的空間要求。當完成后，用戶移動到裝配設(shè)計區(qū)域，把選定的元素放在在書桌上，如圖所示 8（a）。下一個的任務(wù)是選定元件來完成夾具結(jié)構(gòu)分布。在虛擬環(huán)境中，用戶可以自然的方式裝配夾具元件。如圖所示圖。 8（b）項，例如模塊化的夾具系統(tǒng)的最后配置，工件的形成。 當夾具配置完成后，下一階段是加工推理的模擬檢測。如圖9（a）和圖9（b）項所示，夾具系統(tǒng)的構(gòu)建安裝在一臺數(shù)控機床并且模擬了刀具路徑執(zhí)行情況。 Ⅶ.結(jié)論 對于組合夾具的設(shè)計制造，我們已經(jīng)提出并制定了桌面虛擬現(xiàn)實的環(huán)境 。提供了該建議的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和虛擬現(xiàn)實環(huán)境，即裝配設(shè)計環(huán)境和加工仿真環(huán)境的設(shè)計。通過分析組合夾具結(jié)構(gòu)，層次結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模塊，以及XML提出了基礎(chǔ)夾具元件。從而準確在虛擬現(xiàn)實模型中操作，實現(xiàn)組合夾具設(shè)計和裝配。此外，還要總結(jié)夾具元件之間的裝配關(guān)系和描述在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的裝配操作過程的。加工制造業(yè)的模擬檢查中，使用該方法。最后一個案例研究的提出，用來說明我們的集成系統(tǒng)。 參考文獻 【1】 候江亮，特拉皮猶太委員會，“計算機輔助夾具設(shè)計系統(tǒng)”，詮釋。39（16），2001年，第3703 – 3725頁。 【2】 A.Senthi l庫馬爾，J.Y.H.Fuh，T.S.Kow，“一個自動化的設(shè)計和對無干擾的組合夾具設(shè)計”，計算機輔助設(shè)計32（2000）第583-596頁。 【3】 JRDai，AYCNee，JY H FUH 和A Senthil Kumar,“模塊化設(shè)計和組裝夾具的自動化方法”，代理機械工程師，1997年第211卷，第509 – 521頁。 【4】 Burdea GC，Coiffet P，虛擬現(xiàn)實技術(shù)。威利，新澤西州， 2003。 【5】 Kan H.Y, Duffy V.G，“互聯(lián)網(wǎng)的虛擬現(xiàn)實協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計的效益”，“在工業(yè)計算機。v 45，n2，2001年6月， 第197-213頁。 【6】 Jayaram Sankar,，“VADE：虛擬裝配設(shè)計環(huán)境”，IEEE計算機圖形和應(yīng)用，6（19），1999年，第44 - 50頁。 【7】 Maiteh Bilal Y， Leu，Ming C， Blackmore Denis ，劉光裕，, Abdel-Malek 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Phenomenological model for drilling operation, Int J Adv Manuf Technol (2009) 40:1–11 [2] 成斌．箱體類零件鉆鏜組合機床夾具CAD系統(tǒng)工具技術(shù) 2005，39（11） 54~56 [3] 韓虎，曾慶良，王成龍等．虛擬樣機技術(shù)在變速箱設(shè)計中的研究與應(yīng)用．煤礦機 械2005(12):27~28 [4] 孫大涌．先進制造技術(shù)．北京：機械工業(yè)出版社，1999 (12)：31～44 [5] Weifang Chen, Peihuang Lou, Zhenghua Shen．Case-based Reasoning and Intelligent Variation Approach in Fixture Design．Second International Symposium on Intelligent Information Technology Application 1.引 言 數(shù)控的定義是：用數(shù)字化信號對機床運動及其加工過程進行控制的一種方法。數(shù)控技術(shù)水平的高低和數(shù)控設(shè)備的擁有量是衡量國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志之一。 數(shù)控加工集傳統(tǒng)的機械制造、計算機、現(xiàn)代控制、傳感檢測、信息處理、光電技術(shù)于一體，是現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展依據(jù)計算機輔助技術(shù)（CAD），輔助制造（CAM），輔助工程分析（CAE）發(fā)展的。UG是集成CAD、CAM、CAE、一體化的三維參數(shù)化軟件。它已成為世界上最優(yōu)秀的公司廣泛使用的軟件系統(tǒng)之一。以其先進的理論基礎(chǔ)，強大的工程背景，完善的功能和專業(yè)化的服務(wù)越來越受到中國用戶的青睞，成為中國高檔CAD/CAM/CAE系統(tǒng)的產(chǎn)品。UG的功能覆蓋了整個產(chǎn)品的開發(fā)過程，即覆蓋了從概念設(shè)計，功能過程，分析到制造的工程在航空、航天、機械、模具和家用電器等方面應(yīng)用廣泛。 組合夾具是在零部件標準化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的工藝裝備。它由一套預(yù)先制好的、有各種不同形狀、不同規(guī)格尺寸的標準化元件和組合件所組成。這些元件相互配合部分尺寸精度高、硬度高和耐磨性好，并且有完全的互換性。利用這些元件，根據(jù)被加工工件的工藝要求，可以很快地組裝出機械加工及檢驗、裝配等各工種用途的夾具。夾具使用完畢后，可以方便地拆開元件，將元件清洗干凈后存放入庫，待以后組裝新夾具時使用。組合夾具可循環(huán)使用，縮短生產(chǎn)準備周期，提高生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。在機床、船舶制造、紡織機械、化工機械、輕工機械、儀器儀表、醫(yī)療器械以及航空電訊儀表、汽車制造行業(yè)的機械加工和冷沖模沖壓加工中可以廣泛使用組合夾具。在多品種、小批量生產(chǎn)及新產(chǎn)品試制中，使用組合夾具經(jīng)濟效果更為顯著。 本畢業(yè)設(shè)計根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，通過UG建立零件的三維實體模型，編制數(shù)控加工工藝規(guī)程，并由UG生成所需要的數(shù)控加工程序。利用仿真軟件中進行零件數(shù)控加工仿真，檢查是否有錯，然后投入實際生產(chǎn)中。在組合夾具部分，則通過對零件鉆孔定位的工藝分析，選擇組合元件，然后進行組合夾具拼裝。從而，完成了畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書所規(guī)定的設(shè)計內(nèi)容。 限于個人水平，此次設(shè)計難免存在不足之處，敬請老師指教。 2.鉆孔用組合夾具拼裝設(shè)計 2.1組合夾具的特性 組合夾具由一套預(yù)先準備好的各種不同形狀，不同尺寸規(guī)格和不同規(guī)格型號的標準元件與組合件所組成，可根據(jù)工件和工序要求裝配成各種機床夾具。在夾具用完后，將夾具拆開，經(jīng)過清洗、油封后保存起來，需要時再重新組裝成其他夾具。 1.從生產(chǎn)類型來看，組合夾具的特點決定了他是適用于產(chǎn)品變化較大的生產(chǎn)。如新產(chǎn)品試制，單件小批量和臨時突擊生產(chǎn)任務(wù)等。對于成批生產(chǎn)類型的車間，也可以利用組合夾具以外補充專用夾具數(shù)量之不足。 2.從加工的工種來看，組合夾具可以用在鉆、車、鏜、銑、刨、磨、檢驗等工種，其中以鉆夾具的用量最大。 3.從加工工件的幾何形狀和尺寸來看，組合夾具一般可以滿足各種不同幾何形狀工件的要求。目前我國已大量采用中型系列的組合夾具元件。由中型系列元件組裝的組合夾具一般適用于加工長度在30~500毫米和重量在50公斤以內(nèi)的工件。小型系列元件和大型系列元件的組合夾具也已開始推廣使用。 4.從加工精度看，由于組合夾具元件的配合尺寸精度一般為二級，因此在通常的組裝技術(shù)水平下，采用組合夾具加工工件，起加工面的尺寸精度可到三級。 2.2 組合夾具的元件及其作用 組合夾具的元件按用途的不同分為八大類，即：基礎(chǔ)件、支承件、定位件、導(dǎo)向件、壓緊件、緊固件、其他件和合件。 1. 基礎(chǔ)件主要作夾具體用，也是各類元件安裝的基礎(chǔ)，通過定位鍵和槽用螺栓可定位和安裝其他元件。如圖4-1 圖4-1 基礎(chǔ)件 2. 支承元件 包括各種墊片，墊板，支承，角鐵墊板，菱形板，V形鐵等。支承件是組合夾具的骨架，主要作用不同高度的支承和個種定位支承平面。在一般情況下，支承件和基礎(chǔ)件共同組成夾具的夾具體。在組裝小型夾具時，有些支承件也可作為基礎(chǔ)件用，使組裝的夾具比較輕便。支承元件的尺寸精度和表面光潔度都很高，因此各面與其他元件連接后可保證定位、導(dǎo)向等精度。如圖4-2 圖4-2 支承件 3. 定位元件 有定位鍵、定位銷、定位盤、各種定位支座、定位支承、鏜孔支承、對位軸及各種頂尖等。定位元件主要用在組裝時確定各元件之間或元件與工件之間的相對位置，從而保證組裝夾具的組裝精度。此外還能增加元件之間的連接強度和整個夾具的剛度。 定位鍵在組合夾具組裝中用量很大，他有直鍵和T形鍵兩種，在中型系列元件中它的配合尺寸B=12 -0.012 毫米。主要用于確定組裝中各元件間的相互位置，并能承受外力。定位鍵材料為T8A，淬火硬度HRC48~54，，略低于鍵槽硬度，起保護其他元件上的定位槽的作用。 定位銷和定位盤有圓形和菱形的，主要用于工件的內(nèi)孔定位。它與工件孔的配合為D/db。如圖4-3 圖4-3 定位件 4. 導(dǎo)向元件，它包括各種結(jié)構(gòu)和規(guī)格的鉆模板、鉆套和導(dǎo)向支承等。 導(dǎo)向元件主要用來確定孔加工時刀具與工件的相對位置，在加工時起引導(dǎo)刀具的作用。有時也可起定位作用。圖4-4 鉆模板是組裝鉆夾具的主要元件，一種鉆模板的定位孔偏于一端，組裝成懸臂式，適用于加工較小孔徑的工件。定位孔在中間的稱為中孔鉆模板，適用于組裝成橋式鉆模，這樣增強了剛性，可加工孔徑較大的工件 圖4-4 導(dǎo)向件 3. 壓緊元件，它包括各種壓板，用來夾緊工件。組合夾具的各種壓板的主要面都經(jīng)過磨光，因此也常用它作為定位擋板、連接板和其他作用。 圖4-5 圖4-5 壓緊件 6. 緊固元件，它包括各種螺栓、螺釘、螺母和墊圈等。組合夾具使用的螺栓和螺母，一般要求強度高、壽命長、體積小，因此所用的材料和加工質(zhì)量都比標準的螺栓、螺母要好。圖4-6 圖4-6 緊固件 7. 輔助件，它是在組合夾具的元件中，難以列入上述幾類元件的，統(tǒng)并入輔助件。其中包括連接板、回轉(zhuǎn)壓板、浮動塊、各種支承釘、支承帽、支承環(huán)、二爪支承、三爪支承。 8. 組合件，它是指由幾個元件組成的單獨部件，在使用過程中以獨立部件參加組裝。組合件有用途廣、結(jié)構(gòu)合理、使用方便的特點，因此它與基礎(chǔ)件、支承件等并列為組合夾具的重要元件。其可分為：定位組合件（頂尖座，可調(diào)V形塊、可調(diào)定位盤）、導(dǎo)向組合件（折合板）、分度組合件（端面齒分度臺）、支承組合件（可調(diào)角度支承、可調(diào)支承）和夾緊組合件（側(cè)支釘、浮動壓頭等）。 2.3 加強板零件鉆孔組合夾具總體設(shè)計. 該零件鉆4-9孔的組合夾具元件，是在粗銑零件后精銑零件前鉆孔用，此時零件有10毫米的壁厚具有一定的強度和厚度。 根據(jù)零件的特點及六點定位原則，采用一底面、側(cè)面及螺釘螺母定位。 夾緊采用螺母夾緊，由于鉆削力垂直向下，實際受力并不大。 根據(jù)組合夾具特點綜合考慮 該組合夾具是由底板、側(cè)板、鉆模板、支承板、鉆模板、鉆套、壓板及螺栓和螺母組成。 2.3.1組合夾具的元件選擇 以下零件都為在組合夾具元件手冊中查得： 底板Z111105（L=370，B=320，H=120） 鉆模板支承板251005（L=110，B=60，H=45） 后支承板FZ120006（L=300，B=45，H=135） 壓板2GD500005（L=100，B=45，H=20） 導(dǎo)向方案設(shè)計 由于零件的生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，因此選用固定鉆套，根據(jù)“夾具手冊”表2.5-7，鉆套至工件表面的距離按（1~1.5）d= 1~15mm選取，考慮本工序加工的鉆頭較細，防止將鉆頭撇斷，應(yīng)有足夠的排削空間，鉆套至工件表面的距離為5mm。根據(jù)《夾具手冊》表2.5-5，鉆套與鉆模板的配合選H7/h6.根據(jù)《組合夾具手冊》400000號，因此鉆模板為：d=18,D=10,H=20 螺母是600001（D=10，H=14） 鉆套是400000（D=10，d=18,H=20） 2.3.2組合夾具的拼裝方案設(shè)計 把組合夾具的元件和組合件，按一定的步驟和要求組裝成加工所需的夾具，這就是組裝工作。組裝工作是夾具設(shè)計和裝配統(tǒng)一的過程。組裝工作中，要求夾具有較大的剛度，但也要力求夾具結(jié)構(gòu)緊湊，輕巧靈活。正確的組裝過程可按下列步驟進行： 1.組裝步驟 1） 組裝前的準備 在組裝前必須熟悉組裝工作的原始依據(jù)，即了解工件的加工要求，工件的形狀、尺寸、公差和其他技術(shù)要求，加工工藝以及使用的機床、刀具等情況。在熟悉情況的過程中，最好有工件的實物，這樣更便于弄清楚工件毛坯的情況，便于考慮工件的定位、夾緊、裝卸方便性等。 2） 確定組裝方案 按工件的定位原理和夾緊的基本要求，在熟悉資料的過程中，經(jīng)過分析研究，確定工件的定位面及其夾緊部位， 選擇定位元件、夾緊元件以及相適應(yīng)的支承元件，基礎(chǔ)板等（包括特殊情況下設(shè)計的簡單的專用件）。從而初步確定夾具的結(jié)構(gòu)形式?？紤]組裝方案時，應(yīng)注意矛盾的特殊性，如銑、刨夾具要求剛度好，平磨夾具和鏜孔夾具要求有較高的精度。 3） 試裝 試裝就是把前面設(shè)想的夾具結(jié)構(gòu)方案先組裝一下，擺一個“樣子”，對有些主要元件的精度，如等高度、平行度等須進行測量和挑選，但各元件之間暫不緊固。試裝的目的是檢驗夾具的結(jié)構(gòu)方案是否合理，從而對前面設(shè)想的結(jié)構(gòu)方案進行修改和補充，以免在正式組裝時造成大的返工。 4） 連接 經(jīng)過試裝肯定了夾具的結(jié)構(gòu)方案后，即可進行元件的連接和調(diào)整工作。首先擦洗元件，裝上定位鍵。然后按一定的順序（一般由下到上，由內(nèi)到外）把各元件用螺釘和螺母連接起來。在連接的同時要進行有關(guān)的尺寸調(diào)整。連接和調(diào)整要交替進行。調(diào)整工作是：正確選擇測量基面，合理使用量具，準確測量元件間的相關(guān)尺寸。夾具的尺寸公差一般取工件圖紙相應(yīng)尺寸公差的（+）-1/3~（+）-1/5。夾具在實際調(diào)整中，一般可以調(diào)整到 毫米范圍以內(nèi)。在調(diào)整精度較高的夾具中要注意解決積累誤差的問題，一般采用調(diào)整墊片和選擇元件的方法即可解決。 組合夾具的尺寸調(diào)整工作是十分重要的，調(diào)整的精度直接影響工件精度，必須給以重現(xiàn)。 5） 檢驗 夾具元件全部緊固以后，要進行一次仔細的檢驗。檢驗的內(nèi)容與試裝中提到的相同，最后檢驗零星元件是否配齊。 檢驗夾具的總裝精度時，要注意測量基準的選擇，以積累誤差最小為原則，即測量基準盡可能與定位基準重合，測量同一方向上的幾個尺寸時要利用統(tǒng)一的測量基準。夾具總裝的檢驗項目，根據(jù)工件加工的精度要求而定，除有關(guān)尺寸精度外，一般為不同心度，不平行度，不垂直度等的相互位置精度。 2.4 組合夾具的誤差分析及計算 2.4.1導(dǎo)向誤差計算 根據(jù)《夾具手冊》表1.7-8，導(dǎo)向誤差為： b---------工件鉆孔深度，b=7.5 h----------鉆套與工件之間的距離，h=5 d1-----------鉆頭最小直徑，d1= 8.984 d-------------鉆套最大直徑，d= 10.028 k--------------配合間隙的概率系數(shù)，k=0.5 m-------------固定鉆套安裝偏心的概率系數(shù)，m=0.4 F--------------概率系數(shù)，F(xiàn)=0.8 P---------------鉆頭偏斜的概率系數(shù)，p=0.35 將數(shù)字代入公式中，可得數(shù) 2.4.2 定位元件的誤差分析 一面兩孔定位中的一個圓拄銷和一個菱形銷的定位誤差分析： 公式中-------------工件上與圓柱銷的孔的最大直徑，=16.1 -------------工件上與菱形銷的孔的最大直徑，=16.1 ---------------家具上圓柱銷最小直徑，=15.97 ---------------夾具上菱形銷最小直徑，=15.97 L-------------------兩孔（兩銷）中心距 將以上個參數(shù)代入 符合公差要求 各作用力的計算 2.4.3 鉆削力 D------------鉆頭直徑，D=9 s-------------每分鐘進給量，s=20 Kp---------- 修正系數(shù)，Kp=0.25~0.45 將參數(shù)代入 Px=10026N 單個螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力計算 -------------原始作用力，Q=45 L--------------作用力臂，L=120 -------------螺桿端部與工件間的當量摩擦系數(shù)半徑，=7.78 --------------螺桿端部與工件間的摩擦角, =15 ------------螺紋中徑的一半，- ------------螺紋升角， 將以上參數(shù)代入公式中： 由于切削力與螺紋力不在一個方向上，且切削力在夾緊力方向上也無分量，螺紋力只是保證螺母在軸向上不跑出來。在這里只需要做定性的分析計算。 3.加強板零件的數(shù)控加工 3.1加強板零件的建模過程 3.1.1加強板零件實體模型的建立與編輯 3.1.1.1 實體模型的概念 1. 物體分類選擇：根據(jù)不同幾何體的類型來選擇目標。 2. 定義點：使用點構(gòu)造器定義所有的點，如原點、起點和終點等。 3. 定義矢量：使用矢量構(gòu)造器定義各種方向和參考食糧，如拉伸方向。 4. 目標實體：建立基本體素和掃描特征時用于附著新建特征的實體。 5. 工具實體：被目標實體合并的實體。 圖2-1 操作特征 3.1.1.2 實體模型術(shù)語 1. 特征： 2. 集合。指所有的實體、體和基本體素。 3. 實體：指封閉成實體的一系列面和邊的 4. 片體：指不封閉成體積的一系列表面的集合，是厚度為0的實體。 5. 體：實體和片體的總稱。 6. 面：實體外部由邊圍城的一個區(qū)域。 7. 截面線：定義掃描特征截面的曲線。 8. 導(dǎo)向線：定義掃描特征掃描路徑的曲線。 3.1.1.3 實體模型的優(yōu)點 1. 采用尺寸驅(qū)動方式編輯模型（參數(shù)化控制設(shè)計），設(shè)計修改更加方便。 2. 可提高創(chuàng)新能力，能夠用于概念設(shè)計。 3. 可以對模型進行著色顯示，模型顯示效果更好。 4. 可減少建模的操作步驟，節(jié)省設(shè)計時間。 5.采用主模型技術(shù)驅(qū)動后續(xù)的設(shè)計應(yīng)用，如工程制圖、加工和分析等。主模型編輯后，其他相關(guān)應(yīng)用自動更新，如工程制圖和導(dǎo)軌路徑等，可避免重復(fù)設(shè)計的浪費，可以計算實體的質(zhì)量及進行干涉分析。 3.2 .1實體模型基本體素 基本體素包括圓柱體、長方體、球體、圓錐體和管道種簡單的實體模型。從建模合理性和參數(shù)化要求出發(fā)，在一個部件中基本體素一般作為第一個特征出現(xiàn)，避免使用兩個以上的基本體素。例如，在實體上打孔命令，不要使用減去圓柱體方法。一跟階梯軸應(yīng)該采用在一個圓柱體上建立多個凸臺的方法，而不要使用多個圓柱體相加的方法，否則因體素特征間不相關(guān)，會造成后續(xù)編輯修改的困難和問題。 3.2.1.1圓柱體 圓柱體功能主要是通過用戶設(shè)定的創(chuàng)建方式和圓柱參數(shù)來創(chuàng)建圓柱特征，起各具參數(shù)與選取的創(chuàng)建方式有關(guān)。 3.2.1.2長方體 長方體主要用于創(chuàng)建正方體和長方體形式的實體特征，其各邊的邊長通過給定具體參數(shù)來確定。 3.2.1.3球體 球體主要用于通過用戶設(shè)定的創(chuàng)建方式來創(chuàng)建球體形式的實體特征，其各具體參數(shù)與選擇的創(chuàng)建方式有關(guān)。 3.3.1 掃描特征 掃描特征是截面幾何體沿導(dǎo)向線或一定的方向掃描而成，包括拉伸、旋轉(zhuǎn)和沿導(dǎo)向線掃描三種方式。掃描特征可以使用偏置，掃描結(jié)果可以是實體或片體，取決于截面幾何體的類型和Modeling Preferences的參數(shù)設(shè)置。 拉伸為實體必須滿足以下三個條件： （1） 參數(shù)預(yù)設(shè)置Modeling Preferences中的Boby Type設(shè)置為Solid （2） 拉伸的截面線必須封閉。 （3） 拉伸的截面線在同一平面內(nèi)。 3.3.1.1拉伸體 圖2-3 拉伸體是將截面輪廓線沿直線運動而生成的實體，用戶在操作中定義的拉伸對象就是拉伸的截面輪廓線。在選擇拉伸對象時，可以選取實體表面、邊、曲線、片體表面或草圖對象。 3.4.1基準軸 基準軸主要用于建立特征的輔助軸線、參考方向等?；鶞瘦S包括固定基準軸和相對基準軸，相對基準軸依賴于其他幾何體，并且與定義基準軸的幾何體相關(guān)聯(lián)。基準軸對話框與基準平面相似。 3.5.1布爾操作 布爾操作用于將兩個或多個實體（或片體）組合成一個體，布爾操作包括相加、相減、相交三種類型執(zhí)行布爾操作至少存在兩個實體或片體，組合的體必須相交。操作時需要選擇一個目標體和多個工具體，組合后所在的層由目標體決定。 布爾操作隱含在許多特征中，如建立孔，凸臺和型腔等特征均包括布爾操作。另外，一些特征在建立的最后需要指定布爾操作方式。 3.6.1成型特征 圖2-8 3.6.1.1成型特征用于模型的細節(jié)設(shè)計 1）. 特征的放置平面 大多數(shù)成型特征需要定義一個平面或基準平面來確定特征在實體上放置的位置，如果需要在實體的非平面上建立成型特征，可以使用基準平面作為特征的放置平面 2）. 水平平參考 有些特征需要使用水平參考來確定特征坐標的X軸方向，可以選擇邊、面、基準軸和基準平面作為水平參考，水平參考定義了特征的長度方向。 3）. 定位特征 定位是指成型特征相對于實體或基準面的位置，使用定位尺寸控制特征的位置。定位可以在建立特征時建立，也可以在特征建立后使用編輯方法定位。定位尺寸與實體模型相關(guān)聯(lián)，編輯定位尺寸使用或者打開模型導(dǎo)航器，將鼠標指向欲編輯的特征，單擊MB3從彈出菜單中選擇Edit Positioning，則彈出如圖對話框。 （1）水平定位 水平定位用于確定特征的定位基準與目標邊的最小距離，該方法首先需要選擇定位的水平參考，水平參考確定了特征坐標的X軸方向，該定位尺寸將平行于水平參考。 （2）垂直定位 如下圖 定位尺寸垂直于水平參考，一般與Horirzontal配合使用，作為特征定位的第二個定位尺寸，此時只需要選擇目標邊，該目標邊必須垂直于水平定位的目標邊， （3）平行定位 如下圖 定位尺寸平行于所選兩點的連線。 （4）正交定位 用特征上某條邊或點與目標邊的垂直距離作為定位尺寸。 （5）平行間距定位 該方法使特征上某條邊與實體上目標邊平行，并間隔一定距離來定位。 （6） 角度定位 該方法使特征上某條邊與實體上的目標邊成角度。 （7）點到點定位 如下圖 特征上某點與目標實體的點重合的定位方法 （8） 線到線定位 特征的邊與目標邊重合（間距為0）。 （9） 定位 特征上某點與目標邊重合的定位方法。 3.6.1.2 孔 孔是最常用的特征之一，它包括三種類型的孔特征： l 簡單孔 l 臺階孔 l 埋頭孔 1.操作步驟 （1）選擇孔的類型。 （2）選擇放置孔的平面。 （3）選擇通孔平面。 （4）輸入孔參數(shù) （5）在實體上定位孔 2. 簡單孔 簡單孔對話框的參數(shù)及含義如圖，如果選擇通孔面，則孔深和頂端角參數(shù)變灰，表示對于通孔沒有該兩個參數(shù)。 3. 臺階孔 圖2-12 臺階孔對話框的參數(shù)及含義如圖，如果選擇通孔面，則孔深和頂端角參數(shù)變灰，表示對于通孔沒有該兩個參數(shù)。 4. 埋頭孔 圖2-13 埋頭孔對話框的參數(shù)及含義如圖，如果選擇通孔面，則孔深和頂端角參數(shù)變灰，表示對于通孔沒有該兩個參數(shù)。 3.7 .1操作特征 圖2-16 操作特征用于對實體進行各種精細加工，如 3.7.1.1邊倒圓 該選項根據(jù)指定的半徑對實體或片體的邊進行倒圓角，沿邊的長度方向可以建立定半徑圓角或變半徑圓角。如果對片體的邊倒圓角，兩個片體必須先縫合。 邊倒圓采用滾動球方式進行倒圓，即倒圓時采用一圓球沿著所選擇邊滾動，并且與邊的兩個則面保持相切，對于凸邊圓角的結(jié)果是減去材料，對于凹邊則添加材料。選擇Insert→Feature→Operation→Edge Blend。 1.選項說明 （1） 加相切邊：該選項是一開關(guān)，打開該開關(guān)，選擇了倒圓角的邊后，系統(tǒng)自動判斷并選擇所有與該邊相切的邊同時進行倒角。 （2）圓角所有的引用特征：如果圓角一個引用特征的邊，打開該開關(guān)，則所有的引用特征相同的邊全部倒圓角。 （3）選點方式：選點方式用于變半徑倒圓角，選擇圓角邊上的點后，在變半徑值列表框中出現(xiàn)所選擇的點和半徑值。 （4）重新選擇邊：該選項用于將一邊上所選擇的點移到另外一條邊上，操作方法是先在列表框中選擇一個點，然后單擊Respecify Edge按鈕，再用光標選擇另外一條邊，使用該選項必須在前面選擇兩條以上的邊界時才用。 編輯點：該選項用于編輯所選擇點的位置，該選項必須在選擇了點后才激活。 變半徑：變半徑輸入文本框用于輸入所選擇點的半徑值，該選項必須在選擇了點后才激活。 （5）刪除點：刪除所選擇的點。 （6）公差：用于指定變半徑圓角的公差，默認值采用Modeling Preference. 3.7.1.2 修剪實體 用實體的表面、基準面、片體或其他幾何體切割一個或多個實體。 1.基本操作步驟 （1）選擇一個或多個需要修剪的目標實體，單擊OK按鈕。 （2）選擇表面、基準面、片體或其他幾何體。 2. 定義修剪幾何體 當選擇了目標幾何體后，出現(xiàn)定義修剪幾何體對話框，此時可以選擇表面、基準面、片體來修剪所選擇的實體。也可以在沒有修剪的情況下使用該對話框直接定義修剪幾何體，修剪幾何體必須與目標體相交。 3.8.1 草圖 草圖是位于指定平面上的曲線和點的集合，當我們要對構(gòu)成特征的曲線輪廓進行參數(shù)化控制時，使用草圖將會非常方便。草圖曲線與非草圖曲線的區(qū)別在于：繪制草圖曲線時設(shè)計者可以按照自己的思想隨意地繪制曲線輪廓，然后再對草圖曲線施加約束和定位，從而精確地控制它們的尺寸、形狀和位置，以滿足設(shè)計要求。建立的草圖可用建模工具進行拉伸、旋轉(zhuǎn)及沿導(dǎo)線掃描等操作，生成與草圖相關(guān)聯(lián)的實體模型，修改草圖時，關(guān)聯(lián)的實體模 型會自動改變。 以下便是創(chuàng)建過程： 1） 創(chuàng)建零件的輪廓曲線 2） 拉伸實體 3） 對實體挖 4） 拉伸實體 5）對實體邊倒圓 6）對實體進行布爾運算 6） 對實體打孔 3.2零件的數(shù)控加工工藝基準 以φ12H8的工藝孔為整個前期粗加工的工藝基準，擴絞φ12H8至φ16H8為后期精加工的工藝基準孔。 在對零件上的兩孔進行數(shù)控銑時是以A，B坐右端頭為工藝基準，確定兩φ16的孔位置的。 在對端面的銑削過程時是以端面A為基準，保證端面B的平行度和平面度。 3.3數(shù)控加工方案的確定 根據(jù)各加工表面的精度要求和表面粗糙度要求，該零件的加工表面為A，B端面，和鉆兩個φ9 的孔，和中心凸臺，肋條。 1. 按圖示尺寸下料，保證尺寸390×250×90，檢驗。 2. 銑上下兩底平面，保證尺寸390，平面度0.1，平行度0.1，檢驗。 3. 按圖示尺寸鉆鉸工藝孔2－φ12H8，保證圖示尺寸，檢驗。 4. 按圖設(shè)置G54，銑補塊與零件連接處, 粗銑底面凹槽,檢驗。 5. 零件翻面，按圖設(shè)置G54，銑補塊與零件連接處, 粗銑缺口處, 粗銑零件內(nèi)腔,檢驗。 6. 各銑去上下兩平面2mm，保證尺寸80以及平面度、平行度，檢驗。 7. 擴鉸工藝孔2－φ12H8至2－φ16H8 ,檢驗。 8. 按圖設(shè)置G54,精銑零件輪廓, 精銑凹槽,檢驗。 9. 零件翻面，按圖設(shè)置G54,精銑零件輪廓外壁, 精銑缺口, 精銑內(nèi)腔底面和內(nèi)壁, 精銑凸臺高, 精銑筋高, 銑薄零件與補塊連接處,檢驗。 10. 去工藝補塊，打光零件表面，未注圓角導(dǎo)R1，鉆2-φ9孔，檢驗。 以上方案可以很好的滿足零件的加工精度和提高零件的強度，并且可以大大地提高生產(chǎn)效率。 3.4 加強板零件的UG數(shù)控加工程序的生成 數(shù)控加工程序是由UG自動生成的，在對本零件進行中用的加工程序做如下的介紹 加工工序 所用程序名 1) 粗銑零件A面 CXLJ01 2) 粗銑零件B面 CXLJ02 3) 精銑A面左右端頭 XDT01 4) 鉆 ZK 5) 精銑B面左右端頭 XDT02 6) 精銑零件外形， JXLK01 JXLK02 7）精銑A面各個小框輪廓與底面 JXAM JXAKL 8）精銑A面凸臺高，以及各筋高，保證圖示尺寸。 XJGA 9）精銑三個腰形孔和的圓 XYXK XY 10）精銑A面各個小框輪廓與底面 JXBM JXBLK 11）精銑A面凸臺高，以及各筋高，保證圖示尺寸 XJGB 12）銑補塊與零件連接處 XBK 由于以上程序太大，特選JXAM程序來做代表打印（附錄B） 3.5 加強板零件的數(shù)控加工的加工方式及參數(shù)確定 加強板零件其主要加工方式是采用平面銑，除（CXLJ01/02）使用了型腔銑，由于型腔銑切削余量較大，且可以減少平面銑中的所耗的時間和程序量，但達到的效果一樣。另外還采用了固定軸銑（XJGA/XJGB）主要是切削曲面形狀，且最主要的是有效地消除其他刀具加工后的殘余，加工精度比前兩者都要高。 3.5.1切削用量及刀具的選擇 數(shù)控加工主要是考慮主軸轉(zhuǎn)速、進給量及刀具的選擇。根據(jù)M6-6零件的加工工序所選擇的主軸轉(zhuǎn)速、進給量及刀具分別如下： 工序號 程序名 刀具 刀具參數(shù) 進給量 主軸轉(zhuǎn)速 020 XBK01/02 20R3 直徑=20 進刀1000mm/min 1000r/min 下半徑 =3 剪切1000 mm/min 長度=75 退刀 1000 mm/min 刃口長度 =50 橫越4000 mm/min CXC 20R3 直徑=20 進刀1000mm/min 1000r/mi 下半徑 =3 剪切1000 mm/min 長度=75 退刀 1000 mm/min 刃口長度 =50 橫越4000 mm/min 025 XBK03/04 20R3 直徑=20 剪切1000 mm/min 1000r/min 下半徑 =3 長度=75 橫越4000 mm/min 刃口長度 =50 退刀 1000 mm/min CXQK 20R3 直徑=20 剪切1000 mm/min 1000r/min 下半徑 =3 長度=75 橫越4000 mm/min 刃口長度 =50 退刀 1000 mm/min CXQ01/02/03/04 20R3 直徑=20 剪切1000 mm/min 1000r/min 下半徑 =3 長度=75 橫越4000 mm/min 刃口長度 =50 退刀 1000 mm/min 040 JXBK01/02 20R3 直徑=20 剪切1000 mm/min 1000r/min 下半徑 =3 長度=75 橫越4000 mm/min 刃口長度 =50 退刀 1000 mm/min 045 JXBK03/04 20R3 直徑=20 1000r/min 下半徑 =3 剪切1000 mm/min 長度=75 退刀 1000 mm/min 刃口長度 =50 JXQK 16R3 直徑=16 剪切250 mm/min 1600r/min 下半徑 =3 長度=75 刃口長度 =50 JXQ01/02/03/04 16R3 直徑=20 1000r/min 下半徑 =3 剪切1000 mm/min 長度=75 退刀1000r/min 刃口長度 =50 XTTG 16R3 直徑=16 剪切1000 mm/min 1600r/min 下半徑 =3 退刀1000r/min 長度=75 刃口長度 =50 XJG01/02 16R3 直徑=16 退刀1000r/min 1000r/min 下半徑 =3 剪切250r/min 長度=75 刃口長度 =50 QBK01/02 16R0 直徑=16 退刀1000r/min 1000r/min 下半徑 =0 剪切250r/min 長度=75 刃口長度 =50 以上為數(shù)控加工所需要的主要程序的刀具，切削，轉(zhuǎn)速的參數(shù)值。 3.5.2數(shù)控加工坐標選擇 粗銑時，以加強板零件的A、B兩平面安放機床工作臺上并以2-12H8為數(shù)控加工刀具的坐標起點。 精銑時，以零件的A、B兩平面安放機床工作臺上并以2-16H8為數(shù)控加工刀具的坐標起點。 3.6仿真加工軟件簡介 VERICUT仿真軟件是通過UG生成的加工程序來進行數(shù)控加工仿真的，可以檢驗在數(shù)控加工過程中出現(xiàn)的錯誤，可以大大節(jié)約生產(chǎn)中的不必要的浪費，即節(jié)約了時間有節(jié)約了成本。因此得到了各大型工廠在產(chǎn)品開發(fā)中的廣泛使用。 仿真加工過程如圖： 在對零件的仿真加工過程中沒出現(xiàn)任何錯誤信息報告（如下），表明此零件的設(shè)計沒出現(xiàn)問題，可以合格使用了。 4．結(jié) 論 此次畢設(shè)過程，使我受益匪淺，在對加強板零件的建模及加工過程中，老師給了我很大的幫助，由于以前沒學(xué)過UG，所以也多學(xué)會了一種應(yīng)運軟件。而且使我學(xué)會了應(yīng)運各種途徑去查找資料，得到自己想要的答案，更使我懂的理論聯(lián)系實踐的重要性。畢業(yè)設(shè)計不僅使我鞏固了以前所學(xué)的知識，也使我開闊了視野，接觸到了更為豐富的理論知識，也使我敢于、樂于與鉆研更高深的知識，為以后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。 真?zhèn)€設(shè)計過程中涉及到組合夾具和數(shù)控加工兩大塊內(nèi)容。在組合夾具部分，則通過對零件鉆孔定位的工藝分析，選擇組合元件，然后進行組合夾具拼裝。組合夾具的設(shè)計當中，覆蓋了好大的知識面，從機加到工藝等，而且要靈活的利用所學(xué)的知識去建立整個獨立的裝夾過程，對于新手來說確實有點難度。然后通過UG建立零件的三維實體模型，編制數(shù)控加工工藝規(guī)程，并由UG生成所需要的數(shù)控加工程序。利用仿真軟件中進行零件數(shù)控加工仿真，檢查是否有錯，然后投入實際生產(chǎn)中。 總之，認真的作完這次設(shè)計很大程度上提高了自己的能力，盡管可能有好多問題，但確實有種成就感。 5.參考文獻 1. 王先逵.機械制造工藝學(xué).機械工業(yè)出版社，2000.7 2. 趙波.龔勉.蒲維達.UG CAD 使用教程.清華大學(xué)出版社，2002.7 3. 謝國明.曾向陽.王學(xué)平.UG CAM使用教程.清華大學(xué)出版社，2002.7 4. 陸勁昆.初利寶.Unigraphics 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Weifang Chen, Peihuang Lou, Zhenghua Shen．Case-based Reasoning and Intelligent Approach in Fixture Design．Second International Symposium on 致 謝 在畢業(yè)設(shè)計的整個過程，得到了眾多老師和同學(xué)的幫助，特別是老師的指導(dǎo)。正是由于他們的指導(dǎo)使我順利地完成了整個畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。 在畢業(yè)設(shè)計的過程中，依照老師的指導(dǎo)，我才能從拿到課題時的無從下手到使用各種有關(guān)技術(shù)資料從而解決設(shè)計中碰到的每一個問題，按時完成設(shè)計任務(wù)。在設(shè)計中老師與我細致的分析解決問題，一遍一遍的跟我講述與課題相關(guān)的內(nèi)容，這讓我非常感動。 假如沒有指導(dǎo)老師的指導(dǎo)的幫助，我就不能順利的完成畢業(yè)設(shè)計課題。為此對熊老師表示最深的謝意，愿熊老師在以后的工作中更加順利。 第20頁