产品
拨叉831006钻孔夹具零件造型及结构设计
摘 要：本文主要介绍拨叉831006钻孔夹具。通过AutoCAD和UG制图软件完成对翻转式钻模夹具的设计。
设计的重点是选定零件翻转式钻模夹具，通过AutoCAD对翻转式钻模夹具的二维平面图进行绘制设计，了解翻转式钻模夹具各个零件的机械要求，其中包括孔的公差、各零件与夹具体的形位公差以及各零件的粗糙度。平面图绘制设计好后需用UG对各个零件进行三维造型，然后将各零件进行装配。因此本文要全面的多方位的介绍AutoCAD和UG制图软件，并详细的记录AutoCAD和UG制图软件对各个零件的设计与绘制的过程。还要展示UG三维实体设计软件对各个零件进行的装配过程。
翻转式钻模夹具设计是本设计的重中之重，而翻转式钻模夹具的虚拟建模装配又是另一重点。
关键词：翻转式钻模；AutoCAD、UG制图软件；虚拟设计装配；夹具
The roll over drill jig design and structure design of fixture parts
Abstract：This paper mainly introduces the design of drilling jig turnover. To tilting drilling fixture design is completed by AutoCAD and UG drawing software.
The focal point of design is selected parts turnover type drill jig design, drawing through two-dimensional graph AutoCAD on turnover type drill jig, understand the requirements of mechanical turnover type drill jig parts, including hole tolerance, the parts and the clamping tolerance and roughness of parts. The plane drawing good design with UG in various parts of three-dimensional modeling, and then draw the part assembly. This paper comprehensively introduces the multidimensional AutoCAD and UG drawing software, and design of each part of the records of AutoCAD and UG drawing software in detail and drawing process. Also display assembly process for each part of the UG 3D design software.
Turnover type drill jig design is the priority among priorities of this design, and the turnover type drill jig modeling of virtual assembly is another key.
Keywords: roll over drill jig; AutoCAD\ UG mapping software; virtual assembly design; fixture
目录
第一章、引言 1
1.1：机床夹具的发展概括 1
1.2：钻模夹具的概括 2
第二章、关于AutoCAD和UG的介绍 4
2.1：AutoCAD的介绍 4
2.2：UG的介绍 5
第三章、被加工件、夹具图纸分析 6
3.1：被加工零件的分析 6
3.2：翻转式钻模夹具装配图分析 7
第四章、翻转式钻床夹具非标准零件的设计 10
4.1：锁紧螺母M22（件1）的二维视图设计 11
4.2：螺旋辅助支承（件2）的二维视图设计 12
4.3：钻夹板（件4）的二维视图设计 13
4.4：定位销（件7）的二维视图设计 15
4.5：夹具体（件8）的二维视图设计 17
4.6：钻模板（件13）的二维视图设计 19
第五章、翻转式钻模夹具的三维设计 21
5.1标准零件的三维视图的绘制 21
5.2：非标准零件的三维视图的绘制 24
5.3：翻转式钻模夹具的三维装配图的设计 39
第六章、回顾总结 40
6.1课题成果 40
6.2存在问题 41
6.3收获体会 41
致谢 42
参考文献 43
附录 44
附录1：锁紧螺母M22三维造型效果图 51
附录2： 支架三维造型效果图 52
附录3：底座三维造型效果图 53
附录4：定位销三维造型效果图 54
附录5：夹具体三维造型效果图 55
附录6：钻模板三维造型效果图 56
附录7：装配体三维造型效果图 57
附录8：装配体爆炸图三维造型效果图 58
第一章、引言
1.1：机床夹具的发展概括
机床夹具的现状：国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。
现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：
1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；
2）能装夹一组具有相似性特征的工件；
3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；
4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；
5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；
6）提高机床夹具的标准化程度。
现代机床夹具的发展方向：现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。
（1）标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/t2148~t2259－91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。
（2）高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡盘在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。
（3）精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。
（4）柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。
1.2：钻模夹具的概括
钻床夹具的特点
1）保证工件的加工精度
专用夹具应有合理的定位方案，合适的尺寸，公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。
2）提高生产效率
专业夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应，应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的高效夹紧装置，以缩短辅助时间，以提高生产效率。
3）工艺性好
专用夹具的结构简单，合理，便于加工，装配，检验和维修。专用夹具的生产属于批量生产
4）使用性好
专用夹具的操作应简单，省力，安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑机构。
5）经济型好
除考虑专用夹具本身结构简单，标准化程度高，成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。
钻床夹具的设计要点
1、钻套
钻套的作用是确定钻头，铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工过程中发生偏斜。根据使用二点，钻套可分为固定式，可换式，快换式等多种结构形式
（1）固定钻套 固定钻套直接被压在钻模板上，其位置精度要求较高，但磨损后不易更换，钻模板较薄时，为使钻套具有足够的引导长度，赢采用有肩钻套。
（2）可换钻套 在成批生产、大量生产中，为便于更换钻套，采用可换钻套
（3）快换钻套 在工件的一次装夹中，若顺序进行钻孔、扩孔、铰孔或攻丝等多个工步加工，需要不同孔径的钻套来引导刀具，此时应使用快换钻套。更换钻套时，只需逆时针转动钻套使削边平面转至螺钉位置，即可向上快速取出钻套。
（4）专用钻套 在一些特殊场合，可以根据具体要求自行设计钻套
2、钻模板
常见的钻模板有固定式、铰链式、可卸式、悬挂式等四种结构形式
（1）固定式钻模板 固定式钻模板与夹具是固定连接的可以与夹具体做成一体，也可以用螺钉将它与夹具体相连接。采用这种钻模板钻孔，位置精确度较高。
（2）铰链式钻模板 铰链式钻模板与夹具体通过铰链连接。1.翻转。装卸工件时，将钻模板往上翻；加工时将钻模板往下翻，并用菱形夹紧螺钉。2.固紧。采用铰链式钻模板，工件可以在夹具上方装入，装卸工件方便；但翻转钻模板费工费时，效率较低，且钻模板位置精度受铰链间隙影响，钻孔位置精度不高；它主要用于生产规模不大、钻孔精度要求不高的场合。
（3）悬挂式钻模板 悬挂式钻模板是与机床主轴箱连接的，悬挂式钻模板通常用在多轴传动头加工平行孔系时采用，生产效率高，适于在大批量生产中应用。
3、确定各表面加工方案
在选择各表面的及孔的加工方法时，需综合考虑以下因素
（1）要考虑各表面的精度和质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工
（2）根据生产类型来选择，在大批量生产中可使用专用的高效率的设备；在单件小批量生产中则使用常用设备和一般加工方法。
（3）要考虑被加工材料的性质
（4）要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有的加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。
（5）此外，还要考虑一些其他因素，如加工表面的物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。
第二章、关于AutoCAD和UG的介绍
2.1：AutoCAD的介绍
AutoCAD（Auto Computer Aided Design）是Autodesk（欧特克）公司首次于1982年开发的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。AutoCAD具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行。
AutoCAD将向智能化，多元化方向发展。它广泛的应用于各个领域，如，工程制图方面，工业制图方面，服装加工方面，电子工业方面。也广泛应用于土木建筑、装饰装潢、城市规划、园林设计、电子电路、机械设计、服装鞋帽、航空航天、轻工化工等诸多领域。
而且，在不同的行业中，Autodesk（欧特克）开发了行业专用的版本和插件。因此，造就了AutoCAD一些特点，⑴具有完善的图形绘制功能。⑵有强大的图形编辑功能。⑶可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。⑷可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力。⑸支持多种硬件设备。⑹支持多种操作平台⑺具有通用性、易用性，适用于各类用户此外，从AutoCAD2000开始，该系统又增添了许多强大的功能，如AutoCAD[1]设计中心（ADC）、多文档设计环境（MDE）、Internet驱动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局部打开和局部加载的功能。
AutoCAD的基本功能有：
（1）平面绘图
能以多种方式创建直线、圆、椭圆、多边形、样条曲线等基本图形对象。 绘图辅助工具：AutoCAD提供了正交、对象捕捉、极轴追踪、捕捉追踪等绘图辅助工具。正交功能使用户可以很方便地绘制水平、竖直直线，对象捕捉可 帮助拾取几何对象上的特殊点，而追踪功能使画斜线及沿不同方向定位点变得更加容易。
（2）编辑图形
AutoCAD具有强大的编辑功能，可以移动、复制、旋转、阵列、拉伸、延长、修剪、缩放对象等。 标注尺寸：可以创建多种类型尺寸，标注外观可以自行设定。书写文字：能轻易在图形的任何位置、沿任何方向书写文字，可设定文字字体、倾斜角度及宽度缩放比例等属性。图层管理功能：图形对象都位于某一图层上，可设定图层颜色、线型、线宽等特性。
（3）三维绘图
可创建3D实体及表面模型，能对实体本身进行编辑。 网络功能：可将图形在网络上发布，或是通过网络访问AutoCAD资源。数据交换：AutoCAD提供了多种图形图像数据交换格式及相应命令。二次开发：AutoCAD允许用户定制菜单和工具栏，并能利用内嵌语言 Autolisp、Visual Lisp、VBA、ADS、ARX等进行二次开发。
2.2： UG的介绍
UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。UG的开发始于1969年，它是基于C语言开发实现的。
UG是Unigraphics的缩写，这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。
它的主要功能有以下几方面：
1）工业设计
NX 为那些培养创造性和产品技术革新的工业设计和风格提供了强有力的解决方案。利用 NX建模，工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状， 并且使用先进的渲染和可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美要求。
2）产品设计
NX 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。 NX 具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。 NX 优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。
3）NC加工
UG NX加工基础模块提供联接UG所有加工模块的基础框架，它为UG NX所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改：如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等。该模块同时提供通用的点位加工编程功能，可用于钻孔、攻丝和镗孔等加工编程。该模块交互界面可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁，并可定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库使初加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺。UG软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工程序，并保持与实体模型全相关。
4）模具设计
UG是当今较为流行的一种模具设计软件，主要是因为其功能强大。
模具设计的流程很多，其中分模就是其中关建的一步。分模有两种：一种是自动的，另一种是手动的，当然也不是纯粹的手动，也要用到自动分模工具条的命令，即模具导向。
UG主要客户包括，通用汽车，通用电气，福特，波音麦道，洛克希德，劳斯莱斯，普惠发动机，日产，克莱斯勒，以及美国军方。几乎所有飞机发动机和大部分汽车发动机都采用UG进行设计，充分体现UG在高端工程领域，特别是军工领域的强大实力。在高端领域与CATIA并驾齐驱。
第三章、被加工件、夹具图纸分析
本任务主要是设计翻转式钻模杠杆臂的夹具，对杠杆臂进行相互垂直两孔的加工，要对杠杆臂进行固定定位，提高加工精度。杠杆臂专用夹具设计，方便加工以及装卸，提高工作效率。认识该杠杆臂加工的难度，通过老师指点，了解该工件的加工时应如何固定，通过对装配图的了解，进行设计，画出二维、三维各零件图并进行装配。
3.1：被加工零件的分析
杠杆壁（如图3.1所示），杠杆臂左右两端底面作为与夹具接触定位固定的面（如图3.1所示），在杠杆上钻的两个相互垂直的Φ10mm、Φ13mm的孔（如图3-1所示）,在图上我们可以看见两个加粗的孔是要加工的孔，以及接触固定的面。
……
……
155-2731-8020
