湖南理工学院-滚齿机床与插齿机床专用夹具课程设计(2)

准件模型特征较多，在使用标准件种类与数量较多的装配体中会影响软件的整体运行速度，所以要根据本行业的需要尽量简化其建模过程，但模型尽量简单，且规格属性还要详实。

我国的计算机辅助设计工作从20世纪70年代开始以来，经过不断地发展和推广应用，取得了良好的经济效益和社会效益。少数大型企业已建立起比较完善的计算机辅助设计系统，一些中小企业在保证产品质量、提高劳动生产效率等方面也取得了显著效益。以“甩图板”为目标实现绘图设计自动化成为推广应用计算机辅助设计技术的突破口，使其在企业中得到广泛应用。但是计算机辅助设计技术并不仅仅局限于绘图设计自动化，随着计算机技术、网络技术、CAD/CAM技术等的快速发展，如何深化推广应用计算机辅助设计技术并提高其应用的层次，成为人们特别关注的问题。

尽管我国开展计算机辅助设计技术应用工作并不晚，但是从整体上看，国内计算机辅助设计技术应用的深度和广度与国外先进水平相比还存在很大的差距。作为一种先进手段和工具，计算机辅助设计技术提高了企业的设计和制造能力，但计算机辅助设计技术不能代替人的设计和制造行为、专业技术人员的创造能力和制造能力和工作经验等。波音、福特等国外企业计算机辅助设计技术的良好应用是得益于其应用经验积累和培养出的高素质技术队伍，而国内目前非常缺乏能够同时掌握计算机软、硬件技术又具有丰富专业知识的人才。

当前国内机械行业内。虽然市场上有诸多机械标准零件的图库，但并不是很能满足需求。一方面，现在的图库基本上都是二维平面图库，但三维软件的迅速发展，平面图库的应用将日趋受限甚至减少。另一方面，虽然一些三维软件也有标准件图库，但多数是普通的机械标准零件图库，并没有一套专门的机床夹具标准零部件的图库。

1.3本课题研究的相关情况

1）以机床夹具标准为依据，用Solidworks软件完成对机床夹具的标准件三维模型建模工作；

2）设计滚齿机用塑料心轴夹具、加工大型齿圈用滚齿机夹具、大齿圈液动滚齿夹具、圆锥齿轮铣齿夹具、滚齿液压波形套胀紧夹具、内齿轮插齿夹具、加工轴齿轮用液性塑料夹具、插内齿圈专用夹具；

3）夹具设计时结合已建立的机床夹具标准件的三维模型库进行夹具的设计。 4）以机床夹具标准为依据，用Office Word、Office Excel、Office Access、Solidworks、Photoshop、AutoCAD等软件完成，设计滚齿机床和插齿机床专用夹具。

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1.4本课题的研究方案及方法

目前，现有的标准库基本上以世界上使用最多的通用绘图软件AutoCAD为开发平台，在AutoCAD平台上利用Autolisp语言及图标菜单技术进行二次开发，把Autolisp语言内嵌于AutoCAD，实现了计算与绘图的统一，建立机床夹具标准件库并在绘制时调出。或者在SolidWorks、Pro／E、UG、Solidedge等主流三维软件中进行二次开发嵌入标准件库。上述两种方法只是单一的平面图标准件库，或者只是三维实体模型。

本次课题则是把这两种方法有机的结合起来，既有规范标准的平面图，又有简单明了的立体图，并附有模型参数，而且还是一个多元化软件系统。它即可依附于SolidWorks软件进行模型调用，又能单独启动查询系列参数。

二维平面图以AutoCAD为工具，三维立体图以世界上第一个基于Windows的优秀三维设计软件——SolidWorks，按照正确的设计关系绘制标准件的模型，当需生成某一规格的标准件时，可根据用户给定的相关约束变量参数值，对已定义好的标准模型的相应约束关系进行修改与求解，使其几何元素和特征的几何或拓扑信息发生改变，并引起相关图形元素及关系的联动，生成所需的零件。

依据标准件中的某一规格参数做出模型，运用Microsoft Access数据库管理技术，使三维立体模型和这组参数数据关联，并一一对应，生成这种规格的所有参数的全部模型。也就是三维立体模型根据参数数据的改变而改变对应的形状，完成了基于特征造型、可参数化驱动生成零部件的机床夹具三维标准件库。

上述过程主要运用了尺寸驱动法，它是指在保持零件结构不变的情况下，将零件的尺寸标注视为变量，给予不同的尺寸值，便能获得一系列结构相同而尺寸不同的相似零件，它允许用户在定义一个典型零件时，不必考虑零件中几何元素的准确位置，而只需保证其拓扑而只需保证其拓扑结构正确，同时进行必要的尺寸参数标注，通过尺寸参数值的变化来生成结构相同而参数不同的零件族，它在零部件的重新生成与修改方面显示出极大的方便性。系统采用尺寸驱动法，不用重复图形的生成过程，程序代码量少，便于获得系列化零件图形。

此方法对比有着打破了传统抽象的二维平面图和参数数据关联，是在三维立体模型中更直观的反映不同参数差异的先进之举。二维图和三维图最后均以图片的形式出现在界面，并具有放大效果，方便用户快速浏览界面，查询所需参数，降低了计算机的运行负荷，在必须查看模型实际形状时，开启SolidWorks就能调出用户想要参数的模型文件。这样为用户多方面考虑的想法是现有三维软件为数不多的创新点，也是SolidWorks二次开发的一次巨大推进。

最后运用自己设计出来的二次开发软件从标准库中调出零件并组装出所需的典型夹具。

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2 加工大型齿圈用滚齿机夹具设计

2.1夹紧原理简介

本夹具以内孔及端面在斜面定心机构上定心。在压板4上装有三个可摆动的压爪5，压爪5的一端通过滑柱6压在圆板7上，另一端压在盘形压板2上，旋紧螺母3，圆板7带动三个长销（或楔块）8向下移动，将工件定心夹紧；同时盘形压板2将工件轴向夹紧。松开工件时，借碟形弹簧1的作用，是盘形压板2和长销8向上移动，取下盘形压板2即可卸下工件。零件二维图如图2.1所示：

图2.1 加工大型齿圈用滚齿机夹具装配模型

2.2夹具设计

大量工程经验和实践可知，设计夹具时有以下基本要求：

1、满足使用要求，应保证工件装夹时定位可靠、夹紧牢固，并能保证精度要求。良好的结构工艺性，所设计的夹具应便于制造、装配、调整、维修、且便于加工中切屑的清理。

2、使用安全省力，操作方便，有利用实现优质、高产、低耗、改善劳动条件。

3、应尽量使用标准件、通用件、借用件等，以提高标准化、通用化、系列化

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的水平，降低生产成本。

在基本要求中，由于每个机床的工作方式不同，所以机床夹具又各自具备不同的特点。

根据齿轮齿形的形成原理，滚齿机床和插齿机床夹具多为心轴和套筒类结构。这类夹具在设计过程中主要是保整心轴轴线及端面的垂直度要求，套筒内外圆柱面同轴度及对端面和安装基面的位置度要求。同时，保证夹具在机床上安装后定位元件工作面与机床工作台回转轴线同轴度要求，必要时还应设计找正基准。把握好这一点，滚齿机床和插齿机床夹具的设计过程就变的简单多了。

本套夹具针对如图2.2的大型齿圈设计，采用定心夹紧机构，在实现准确定心的同时达到夹紧工件的目的。

2.2 大齿圈模型图

定心夹紧机构是利用定位夹紧元件的等速移动或均匀弹性变形的方式，来消除定位尺寸偏差对工件定心或对中的不利影响。因此，其基本类型亦可分为等速移动的定心夹紧机构和均匀弹性变形的夹紧机构。等速移动定心夹紧机构的工作原理如图2.3所示：

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图2..3等速移动定心夹紧机构原理图

该种定心夹紧机构可采用左右螺旋机构，楔块－滑柱机构，杠杆机构等。 本套夹具采用楔块－滑柱机构的等速移动达到定心夹紧的目的，属于等速移动定心夹紧机构。

先设计夹具体底座，该底座应设计成锥形，保证与楔块的配合，实现等速移动并加紧的目的。如图2.4所示。

图2.4夹具体模型图

然后设计夹紧机构的其他零部件，主要零部件如下图2.5、2.6、2.7、2.8所示：

图2.5盘形压板模型图 图2.6压爪模型图

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