1、I本科毕业设计( 论文)题目：活塞环铣开口夹具设计业装配工艺规划院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013 年 4 月II摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。活塞环加工工艺规程及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计
2、出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工序、夹紧、定位。全套图纸，加 153893706IIIABSTRCTThis design involves the machinery manufacturing process and fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measurement and other aspects of knowledgeSpecificati
3、on for design of processing technology and fixture design of piston is to include part machining process design, process design and fixture three. In the process of design should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design blank structure, and choose the good pa
4、rts machining datum, design a part of the process route; Then the parts of each step of process dimension calculation, is the key to determine the process equipment and cutting of various process parameters; then design special fixture fixture design, selection of the various components, such as the
5、 connecting part positioning element, clamping elements, guiding elements, fixture and machine tools and other components; The positioning errors to calculate fixture positioning, analysis the rationality and shortcoming of the fixture structure, pay attention to improve and design in later.Keywords
6、: procedure lamp locationIV目 录1 绪论 11.1 机床夹具介绍 11 .2 夹具的现状及生产对其提出新的要求 11.3 现代夹具的发展方向 21.4 本文主要研究内容 .42 活塞铣开口夹具形式的选择及原理的确定 52.1 活塞铣开口夹具的性能确定 .52.1.1 活塞铣开口夹具结构设计原则 .52.2 活塞铣开口夹具的原理确定 52.2 研究方案： .53 活塞铣开口夹具主要零部件的结构设计 93.1 装置零件的结构设计 .93.2 定向键与对刀装置设计 .103.3 夹紧装置设计 .123.4 夹具体零件设计 .144 活塞铣开口夹具的计算分析 164.1 活
7、塞环铣开口零件工艺分析 .164.2 活塞环铣开口零件定位分析 .164.3 活塞环铣开口夹具切削力和夹紧力的计算 .164.4 活塞环铣开口夹具定位误差分析 .185 活塞铣开口夹具的装配工艺设计与仿真 .195.1 装配的基本概念 .195.2 活塞铣开口夹具的装配 .205.3 活塞铣开口夹具的装配工艺规划 .215.3.1 活塞铣开口夹具装配流程 .215.3.2 装配工艺过程 .215.4 装配运动仿真 .235.4.1 装配仿真的概念 .235.4.2 产品装配仿真的实现 .245.4.3 装配后操作 .24V5.5 活塞铣开口夹具的运动演示 .256 总结 27参考文献 .28致
8、谢 .30毕业设计（论文）知识产权声明 .31毕业设计（论文）独创性声明 .321 绪论11 绪论1.1 机床夹具介绍夹具最早出现在 1787 年，至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期。机械制造的精度较低，机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具；第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向（或对刀）元件的结构也日趋完善，逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一；第三阶段，即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高，夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段
9、的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济的方向发展。夹具是工艺装备的主要组合部分,在机械制造中占有重要地位。夹具对保证产质量,提高生产率,减轻劳动强度,扩大机床使用范围,缩短产品试制周期等都具有重要意义。目前,单件、小批量生产正逐渐成为现代机械制造业新的生产模式。在这种模式中,要求加工机床和夹具装备具有更好的柔性,以缩短生产准备时间、降低生产成本,所以,按单一品种设计专用夹具的方法已不能满足生产发展的要求,而组合夹具正是适应这一生产模式的柔性工装设备 2。
10、它对缩短工艺装备的设计、制造周期,以及产品换型后对原有工装夹具延续使用起到至关重要的作用。国外为了适应这种生产模式,也把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段,并将其作为机械制造业的主要发展1 .2 夹具的现状及生产对其提出新的要求现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈竞争，企业中多品种生产的工件已占工件种类数的 85%左右。然而目前，一般企业习惯与采用传统的专用夹具，在一个具有大批量生产的能力工厂中约拥有1300015000 套专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约隔 4 年就要更新 80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量只有 15%左右，特别最近年来柔性制造系统（
11、FMS）、数控机床（NC），加工中心（MC）和成组加工（GT）等新毕业设计（论文）2技术被应用和推广，使中小批生产的生产率逐步趋近于大批量生产的水平。综上所述，现代生产对夹具提出了如下新的要求：1. 能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期2. 能装夹一组相似性特征的工件3. 适用于精密加工的高精度的机床4. 适用于各种现代化制造技术的新型技术5. 采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率1.3 现代夹具的发展方向现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面：1) 精密化随着机械产品精度的日益提高，势必也相应提高对其精度要求。精密化夹具的结构类型很多
12、，例如用于精密分度的多齿盘，其分度可达正负 0.1，用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为 5um，又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆读可达 0.20.5um。2) 高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时的和辅助时的，以提高劳动生产率，减少工人劳动强度，常见的高效化夹具有：自动化夹具、告诉化夹具、具有夹紧动力模块的夹具等。例如使用电动虎钳装夹工件，可使工件效率比普通虎钳提高了 5 倍左右；而高速卡盘则可保证卡爪在转速 9000r/min 的条件下能正常夹紧工件，使切削速度大幅度提高。3) 柔性化夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是通过调组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。
13、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、模块夹具、数控夹具等，在较长时间内，夹具的柔性化趋向将是夹具发展的主要方向。4) 标准化夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面，在制造典型夹具，结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或变型，以减毕业设计（论文）3少功能用途相近的夹具元件和不见的形成：舍弃一些功能低劣的结构，通用化方法包括：夹具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夹具的标准化阶段是通用化的深入并为工作图的审查创造了良好的条件。目前，我国已有夹具零件、部件的国家标准：GB2148
14、2249-80，GB22622269-80 以及通用夹具标准，组合夹具标准等。夹具的标准化也是夹具柔性化高效化的基础，作为发展趋势，这类夹具的标准化，有利于夹具的专业化生产和有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。夹具最早出现在 18 世纪后期，是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、提高生产效率、扩大机床使用范围、辅助产品检测、展示、运输等。随着经济与技术的迅速发展，数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统等现代加工设备的广泛应用，使机械加工的制造方法发生巨大的变化，由一次装夹多面加工，代替了传统的多次装夹和多次加工，由大批量
15、生产转变为多品种小批量的生产。夹具的功能已经从过去的装夹、定位、引导刀具，转变为装夹、定位。而数字化的设备加工功能的扩大化，已经将夹具的引导刀具的功能完全替代，给今后夹具的快速定位、快速装夹提出了更高的要求 1。所谓机床夹具，是指用来装夹工件，使工件固定在机床上，利于加工成标准件的一种装置。机床夹具作为机械制造业中不可或缺的重要环节，对整个机械制造业的水平提升有着极其蕈要的影响，甚至有些时候是关键性的影响。如果要实现机械制造的现代化，必须首先提高机床夹具的现代化水平，提高机床灾具的制造效率，实现机床灾具的标准化。然而，传统的机床夹具还占据着机械制造业的绝对主导地位，这成为了机械制造业的现代化进
16、程的障碍因素。由于机床灾具的优劣，决定着机电产品标准件的质量和制作精度，机床夹具设计对机电产品的质量有着非常重要的现实意义，随着机械制造领域理论研究的日益深入，机床夹具的设计必将迎来充分发展的时期。机床夹具在机电产品制造中是必不可少的工具，机床夹具设计的效果直接决定着机电产品 T 件的质量和精度，但是，在实际生产中，机床夹具的效率一直是制约机电产品生产快速发展的瓶颈，如何解决机床灾具设计中存在的问题，成为机床夹具设计工作者面临的一大课题。王艺树在基于实例的机床夹具设计系统及其夹具库的研究与开发一文中认为：“迄今为止，夹具仍是机电产品制造中必不可缺的 4 大工具(刀具、夹具、量具、模具)之一。刀
17、具、量具本身已高度标准化，用户只用按需采购，模具经过多年高速发展，已形成相当规模的产业。而传统的夹具就成为制约产品快速上市的瓶颈企业迫切需要提高夹具设计的效率” 。因此，必须认真解决传统的机床夹具存在的问题，促进机电毕业设计（论文）4产品的规模化生产。1.4 本文主要研究内容本课题主要研究活塞铣开口夹具的工艺分析， ；活塞铣开口适用零件工件工件的定位分析（自由度） ；活塞铣开口夹具零件夹具定位误差计算、夹紧力的分析与计算；活塞铣开口零件夹具的工作原理；设计中存在的问题；活塞铣开口零件夹具装配工艺设计与仿真。2 活塞铣开口夹具形式的选择及原理的确定52 活塞铣开口夹具形式的选择及原理的确定设计需
18、要经过概念设计、技术设计和详细设计三个阶段 15。在概念设计阶段要完成活塞铣开口夹具原理的确定、加紧部分形式的选择等。在技术设计阶段要完成活塞铣开口夹具结构方面的设计，即从作用结构或原理出发，根据技术观点和经济观点来明确地、完整地拟定组合结构，对各主要零部件的主参数进行选择和计算。详细设计阶段是最终规定所有夹具零件的形状、尺寸和表面光洁度和确定材料等，并完成其在物质上实现所需的有关图纸和其它技术资料。2.1 活塞铣开口夹具的性能确定活塞铣开口夹具的性能是所设计的夹具最终要达到的要求，因此在设计前要确定活塞铣开口夹具的性能及参数2.1.1 活塞铣开口夹具结构设计原则活塞铣开口夹具的结构应该合理、
19、可靠、高效、经济和安全的原则 16。1）活塞铣开口夹具的刚度和强度活塞铣开口夹具的零件和部件既要重量轻，又要具有足够的刚度和强度，尤其是活塞铣开口夹具体更应具有足够的刚度，以保证装在活塞铣开口夹具体上的各元件的位置不变，并且在加工过程中不发生振动，从而保证工件的加工精度。2）活塞铣开口夹具操作和使用上要求装卸工件方便，活塞铣开口夹具在机床上安装要容易，没有可能失落的可卸小零件。避免活塞铣开口夹具积存冷却液，也不要使冷却液留在机床外面。3）安全和可靠性要求活塞铣开口夹具上的零件要防止在工作过程中松脱并加防护装置。活塞铣开口夹具与机床的联接要安全可靠。工件在加工过程中不至于脱落。摩擦副和传动副要考
20、虑适当的润滑。4）活塞铣开口夹具零件结构的工艺性保证回转分度盘零件在加工和装配时便于加工、测量和调整。维修方便。2.2 活塞铣开口夹具的原理确定2.2 研究方案：毕业设计（论文）6活塞环零件图：图 1 活塞环零件图方案一：活塞环的缺口过去是装在单配夹具的凸肩上进行铣切的, 夹具体凸肩的外径相等于环的内径。现改进了一套既活塞环缺口用的夹具,适合于一定范围的大小不同活塞环, 消除了由于活塞环内径的不同, 而须配制不同夹具的缺点,而且节省了很多的金属材料及加工费用。毕业设计（论文）7图 2 活塞环铣开口夹具方案二：将多个活塞环预先装到套筒 4 上，套筒以内孔定心，装上夹具后，用油缸1 经拉杆 3 开
21、口垫圈 5 等零件，将工件轴向夹紧。1-油缸；2-对刀块；3- 拉杆；4-套筒； 5-开口垫圈图 3 活塞环铣开口夹具毕业设计（论文）8方案比较：方案一适合于一定范围的大小不同活塞环 ，适合单件加工。方案二可同时进行多个零件的加工，比较适合高效率的生产，提高生产率，节省时间。所以选用方案二。因为工件厚度为 8mm，为了我们加工方便，我们采用 5 件合一加工，加工完成后，然后再锯床上锯成 5 个零件本夹具的定位，采用定位盘定位，定位盘的限制工件的 5 个自由度，还有一个旋转的自由度没有限制，因为我们工件切的槽在圆周上任何一个位置切都可以，只要保证切的时候工件不动就可以了，因此旋转方向的自由度不需
22、要在限制我们定位好后，用 u 型压板，压紧即可，来保证加工的时候工件不会转动因为我们铣的 8mm 的槽是通槽，为了不切刀定位盘和夹具体，我们设计定位盘的时候，把定位盘切除一部分，以避开加工槽的时候切入定位盘， ，夹具体也是如此，加工的时候，采用锯片铣刀，或者三面刃铣刀，加工，靠直接对刀块来确定刀具的位置，对刀块和要加工的面留有塞尺位置，以方便加工的时候放塞尺因为铣削加工通常切削力都比较大，因此，我们下面用 2 个定位键，2 个定位键嵌入到铣床 的工作台上，以保证加工的时候，夹具体的稳定。3 活塞铣开口夹具主要零部件的结构设计93 活塞铣开口夹具主要零部件的结构设计本章根据活塞铣开口夹具的工作要
23、求对主要零部件进行结构设计，并根据结构设计绘制装配图和零部件图。其具体参数及技术要求见附录二维图。3.1 装置零件的结构设计 图 3.1 定位套水平放置时定位分析图定位套三维模型定位套是定位活塞环的必要零件，与夹具体连接用螺钉连接，并与双头螺栓用螺母连接。图 3.2 定位套三维模型毕业设计（论文）103.2 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台 T 形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据 GB220780 定向键结构如图所示：o图 3.3 夹具体槽形与螺钉图根据 T 形槽的宽度
24、a=25mm 定向键的结构尺寸如下：表 3.1 定向键数据表夹具体槽形尺寸B 2B2h公称尺寸允差 d 允差 4L H h D 1公称尺寸允差D25 -0.014 -0.045 40 14 6 15 6 24+0.0237对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成铣侧面的加工，所以选用直角对刀块。直角对刀块的结构和尺寸如图所示：毕业设计（论文）11图 3.4 对刀块图塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 标 记四 周 倒 圆图 3.5 平塞尺图塞尺尺寸为：表 3.2 平塞尺尺寸表公称尺寸 H 允差 d C3 -0.006 0.25毕业设计（论文）12对刀块装置三
25、维图对刀块是铣床夹具铣刀的起点，是保证精确铣削的前提，与夹具体连接，并且要与活塞环开口保持相同路线。图 3.6 对刀块三维模型3.3 夹紧装置设计本夹具夹紧装置采用双头螺栓，和压板对活塞环进行夹紧，铣开口。现在给出夹紧装置的所有三维模型。压板是夹紧活塞环的必要，装配时要与活塞环完全紧密压紧，用螺栓进行连接压紧。是保证加工的必要条件。毕业设计（论文）13图 3.7 压板双头螺栓是用来定位夹紧活塞环的必要工件，它与定位套连接用螺栓紧固，并与压板连接用螺栓紧固。图 3.8 双头螺栓毕业设计（论文）14图 3.9M20 六角螺母3.4 夹具体零件设计本次设计的是铣床夹具，夹具体设计如下夹具体是支撑活塞
26、环的零件，与机床连接，用螺栓紧固。毕业设计（论文）15图 3.10 夹具体4 活塞铣开口夹具的计算分析164 活塞铣开口夹具的计算分析本章主要针对活塞铣开口夹具的结构进行受力等一系列分析计算，以及对轴承、弹簧的设计校核和润滑的确定。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配的工序的铣开口的铣床夹具。4.1 活塞环铣开口零件工艺分析本次设计的工件是活塞，活塞外圆 182，内圆 166，中间开宽 8mm 口，本夹具主要用于铣开口，对此零件图先加工外圆和内圆及其端面，然后再加工铣开口，精度要求不高，和其他面没有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精
27、度则不予考虑。4.2 活塞环铣开口零件定位分析拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。本道工序加工铣开口，精度不高，因此我们采用已加工好的 166 孔定位，采用定位套位，U
28、形压板的压紧力即可以满足要求。4.3 活塞环铣开口夹具切削力和夹紧力的计算（1）刀具： 采用三面刃铣刀机床： x51 立式铣床由3 所列公式 得FVzwqueyXpFndafC0查表 9.48 得其中： 修正系数 0.1vk毕业设计（论文）1730FC83.Fq0.1FXz=24 65.y.uPa0Fw代入上式，可得 F=658N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K= 4321K其中： 为基本安全系数 1.5为加工性质系数 1.12为刀具钝化系数 1.13K为断续切削系数 1.14所以 1FN（2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机 由 FKf21其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，
29、取 25.01fF= +G G 为工件自重zP126FNNf夹紧螺钉： 公称直径 d=20mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级MPaB106MPaBs4801螺钉疲劳极限： B9263.2.1毕业设计（论文）18极限应力幅： MPakma76.51li 许用应力幅： Sa3.li螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 ss=3.54 取s=4得 MPa120满足要求8.24cHdFPaNc153.2经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力4.4 活塞环铣开口夹具定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在定位套上定位，定位套为
30、水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在 Z 轴方向，且向下，见下图。 0.12.30.2.67DYzTd式中 定位副间的最小配合间隙（mm） ；工件圆孔直径公差（mm） ； D定位套外圆直径公差（mm） 。Td5 活塞铣开口夹具的装配工艺设计与仿真195 活塞铣开口夹具的装配工艺设计与仿真零件图表达的是单个的零件，而装配体是由若干个零件所组成的部件。它表达部件( 或机器 )的工作原理和装配关系，装配体在进行设计、装配、调整、检验、安装、使用和维修过程中都是非常重要的。一
31、般来说一个物体总是由多个零件组成的。在各个零件设计完成之后就必须对零件进行装配。在Solidworks 中可在零件与零件之间、零件与子装配之间、子装配与子装配之间进行重合配合、同轴配合、垂直配合、相切配合、平行配合、距离配合、角度配合等。装配过程中还可以对装配体进行干涉检查。5.1 装配的基本概念任何一台机械产品，无论其多么复杂，都是由许多零件和部件组成的。由零部件组装成整台机械的全过程称为装配。机械装配的过程，就是由零件组装成组件、由组件组装成部件、由部件组装成总成和最后组装成机械的过程。传统制造业注重规模效益，以手工装配为主的传统的装配的方法还是能够适应对新产品开发的需要的。特别是在大规模
32、生产下，新产品的开发也大都局限于对已有产品进行局部的改进设计，这时，由于设计人员及工人已对产品本身及装配工艺比较熟悉，还是可以较顺利的完成设计、试生产、装配验证、最终成批生产的整个开发过程的。但是，随着全球市场的激烈竞争，加快产品开发速度己成为竞争的重要手段之一。近 20 年来，制造业市场环境发生了巨大变化:一方面表现为消费者兴趣的短时效性和消费者需求日益主体化、个性化及多元化;另一方面则是区域性、国际性市场壁垒的淡化或打破，使制造厂商不得不着眼于全球市场的激烈竞争。快速将多样化的产品推向市场是制造商把握市场先机而求生存的重要保障。制造业要满足日益变化的用户需求，其制造技术必须有较强的灵活性，
33、能够以小批量甚至单件生产迎合市场。面对这样的市场现状，传统装配的缺点就逐渐暴露了出来:(1)必须等零件全部加工完成之后才可进行装配。(2)不能体现并行设计的思想。(3)一般要反复修改，进行多次试装配，周期长，成本高，不能适应当前敏捷制造的需要 31毕业设计（论文）205.2 活塞铣开口夹具的装配制作装配体，要按照装配的过程，依次导入相关零件。对于每个子装配体文档，在配合零部件之前，需要首先完成以下工作。1.新建装配体文件，So1idworks 中装配体是保存在单个 Solidworks 文档文件中的相关零件的集合，该文件的扩展名为.sldasm 。2.导入第一个零部件卡体，并将其固定放置在装配
34、体原点。找到有关零件所在的目录，拖动所要导入的零件到 Solidworks 的显示窗口的任意处，一般固定件放置在原点，单击原点则插入卡体。特征管理器中的零件前面自动加有“固定”，表明其已定位。3.用同样的方法导入其它附加零部件，移动和定位零部件。将附加零部件置入装配体中时，可以将它们随意放置在图形区域。然后可以使用移动零部件工具，将每个零部件拖到第一个固定零部件附近。零部件之间应该留有一些空间，以便查看相关的零部件区域。对零件进行装配时，装配体中的零部件是通过装配体配合相互关联定义的。配合是根据零部件的相互关系精确地定位装配体中的零部件。定位零部件，即定义了零部件如何相对于彼此来移动和转动，配
35、合将建立几何关系，包括重合、垂直、相切、平行、距离、同心等。每种配合仅对几何体的特定组合有效，如圆锥、圆柱、基准面、拉伸等。可以使用不同类型的配合( 如重合、同心和距离配合)将装配体的零部件配合在一起。整个装配图如图所示。图 5.1 活塞环铣开口夹具结构装配图毕业设计（论文）215.3 活塞铣开口夹具的装配工艺规划在装配过程中，不同的零件装配的方法、工序和要求不同。5.3.1 活塞铣开口夹具装配流程活塞铣开口夹具的装配流程包括了套件的装配、组件的装配和总装装配，分别如下： 在实际当中，装配工作的基本内容包括：清洗、联接、校正、调整与配作、平衡、验收试验等。因此在实际装配时，满足以下步骤：清洗去
36、除粘附在零件上的灰尘、切屑和油污。清洗后的零件通常还具有一定的中间防锈能力。连接可拆卸联接：螺纹联接、键联接和销钉联接等，其中以螺纹联接的应用最为广泛。不可拆卸连接：焊接、铆接及过盈连接等。校正、调整与配作校正是指产品中相关零部件相互位置的找正、找平及相应的调整工作。 配作通常指配钻、配铰、配刮和配磨等。平衡防止运转平稳性要求较高的机器在使用中出现振动。验收试验根据有关技术标准和规定，对其进行比较全面的检验和试验。5.3.2 装配工艺过程装配工艺过程是一个极为重要的，对产品的精度有着很大程度的影响。因此，要合理的设计活塞环铣开口夹具的装配工艺过程。活塞环铣开口夹具的装配工艺过程如表所示，其装配
37、工艺文件如附录。毕业设计（论文）22图 5.2 活塞铣开口夹具装配流程图表 5.1 活塞铣开口夹具装配工艺过程拟制周岳锋 2013-4-26产品名称活塞铣开口夹具共 10 页审核 产品型号 第 1 页重量 kg 部件图号零件数量 41机械装配工艺过程卡片部件名称 活塞环工序 工序名称 工序内容 技术要求及注意事 工 具毕业设计（论文）23号 项1套件的装配用煤油将零件擦洗干净，将对定销放入弹簧再放入定位衬套中，再将把手套在定位销的另一头，将销和导套加入定位销。密封性要好，把手与定位销之间的配合为 H9h8.煤油、盆2选整体装配基准件以及安装紧定螺钉用煤油将零件擦洗干净，选择夹具体为基准将定位销
38、和螺栓清洗后装入指定位置。固定要合理，保证夹具体安全无滑移。煤油、盆、支座、扳手3组件的装配用煤油将零件擦洗干净，将组装好的夹具体装入机床，用螺栓连接牢靠。按照正确顺序装配煤油、盆、扳手、螺丝刀4选整体装配定位套及安装紧定螺栓用煤油将零件擦洗干净，将定位套放到夹具体上，移动位置适合位置时，用螺钉固定锁紧。要配合完整，螺钉上紧，不能出现缝隙。煤油、盆、扳手5选整体装配组件用煤油将零件擦洗干净，以整体为基准件，将组件对刀块用螺钉安装在夹具体上。准确度要好，且夹具体与配合牢靠。煤油、盆、扳手6工件的装配以装配好的盘体为基准，将活塞环工件装入分度孔中并用螺钉锁紧。准确度要好，且套体与回转盘之间的配合要
39、牢靠。煤油、盆、螺丝刀7 压板安装用煤油将零件擦洗干净，将压板完全压住活塞环且与对刀块方向成 90 度，用螺栓连接装配要牢靠。准确度要好，且压板与活塞环之间的配合牢靠不能出现缝隙。煤油、盆5.4 装配运动仿真5.4.1 装配仿真的概念仿真是以相似原理、信息系统、系统技术及其相关领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行实验研究的一门综合性技术。系统仿真是利用模型对实际系统进行实毕业设计（论文）24验研究的过程。系统仿真中的系统是指为了达到某种目的一组彼此互相联系的若干要素的有机整体，模型是对系统的一种简化表示方法，是抓住一般的、抽象的、规律
40、性的主要部分来表示系统。利用计算机图形学和仿真技术，在计算机上模仿产品的实际装配过程的这一虚拟的装配过程，就是产品的装配仿真。装配仿真以最直观的效果、以可视化方式展示、验证并改进尚处在设计阶段的产品的可装配性，从而起到缩短产品开发周期、提高设计质量、降低装配成本的作用。5.4.2 产品装配仿真的实现装配仿真的核心任务是实现可视化手段研究和解决产品的可装配性问题。一般的有三个目标层次 32:(1)简单装配仿真直接从装配工艺规划部分获取装配顺序和路径，对规划结果不作任何修改，只是简单的模拟装配过程，干涉检查指出各条路径是否存在干涉。(2)动态装配仿真以装配顺序为路径，可对初始路径及其关键点位置进行
41、实时交互修改与调整，干涉检查不仅指出各条路径是否存在干涉，还检查路径上各个相邻关键点之间的干涉碰撞情况。(3)复合装配仿真提供零部件的实时、交互拆卸路径，获取可行的拆卸顺序和路径，再根据“ 可拆即可装 ”的原则，反过来得到可行的装配顺序和路径，在此基础上仿真产品的装配过程。本文主要利用 Solidworks 实现零部件装配过程，解决干涉和碰撞问题。5.4.3 装配后操作(1) 生成爆炸图当零件按照一定的规则装配之后，为了能够更清楚的了解各零件的外形、尺寸以及相互之间的位置关系，可以利用爆炸方式分离每一个零件，表现出所有零部件的相对位置关系。在 So1idworks 中，爆炸图的生成是十分方便的
42、，当装配模型生成后，我们可以根据各个零部件在空间的相互位置关系，定义爆炸图的生成方式。(2) 碰撞与干涉检验设计者经过详细设计得到的产品方案主要是从功能实现的角度考虑的，并没有刻意地保证装配工艺的可行性，特别是一些结构复杂的产品，因此可装配性检查是保证装配工艺性的必要手段。经过可装配性检查，如果成功则得到一条可行的装配序列和装配路径。碰撞与干涉检验是可装配性检查的重要手段。动态干涉检查，是检查某零部件在其运动的轨迹上与装配环境的干涉碰撞情况。毕业设计（论文）25其目的是为了保证零部件在拆卸路径上不与其他物体发生干涉。动态干涉检验的方法有两种，一种是连续法，即根据动态干涉检验的原理，虚拟地生成零
43、部件在运动轨迹上最大截面扫描实体，然后将该虚拟实体与装配环境求交，根据求交结果判断干涉情况;另一种是离散法，即将零部件的运动轨迹离散化，使连续的运动状态离散成若干个离散点，求零部件在这些离散状态下的静态干涉情况，再根据零部件在各个离散状态下的干涉情况来判断零部件的干涉情况。上述第一种方法是基于动态干涉检查理论的方法，检查结果是可靠的，但是求虚拟扫描实体的方法还不完善，在工程上应用很少。第二种方法将动态问题简化为静态问题，而静态问题是可解的，所以在工程上应用很多。但它是将运动轨迹离散化处理了，则必然会在相邻的两个离散点之间损失掉一些信息。其弥补的措施是将离散点细化，当相邻两离散点之间的距离减小到
44、一定值时，用系列静态干涉检验来代替动态干涉检查就可以满足工程的需要，就认为这种方法是可行的。但是，在一般情况下，我们在进行产品的虚拟装配仿真进行的同时，设定干涉条件和仿真程度，就可以以问答的形式轻松地实现大多数情况下的碰撞和干涉的解决，如果和 So1idworks 下的 Analysis 模块相结合，便可以实现装配过程的无干涉和碰撞。(3) 运动仿真在机构设计中，最困难也是最繁琐的工作就是运动机构的设计与轨迹校核，目前多采用轨迹图法或根据几何约束条件建立方程组进行求解，但对于运动部件多于三个的机构，设计起来就要麻烦得多，并且设计工作不直观，设计结果也不尽人意。而 So1idworks 软件是集
45、设计与运动轨迹校核于一体的应用软件，建模速度快，直观，并能充分显示部件运动中相互之间的协调关系 33。在设计中采用模拟工具，对活塞环铣开口夹具的运动进行模拟，并制作成动画(5.5 节) 。5.5 活塞铣开口夹具的运动演示出于制造目的，经常需要分离装配体中的零部件以形象地分析它们之间的相互关系。装配体的爆炸视图可以分离其中的零部件以便查看这个装配体。装配体爆炸后，不能给装配体添加配合。一个爆炸视图包括一个或多个爆炸步骤。每一个爆炸视图保存在所生成的装配体配置中。每一个配置都可以有一个爆炸视图。Solidworks Animator 应用程序允许制作飞行动画，爆炸视图动画或解除爆炸视图动画，此外，可以为 Solidworks 装配体中的各个零件明确建立运动路径。如图 6.3 为活塞环铣开口夹具爆炸后的视图，图 6.4 为爆炸前的视图。我们可以看到具体的零部件。
