機床夾具常用計算計算機輔助設計

機床夾具常用計算計算機輔助設計,機床,夾具,常用,經(jīng)常使用,計算,計算機輔助設計 本科畢業(yè)論文(設計)開題報告 論 文 題 目： 機床夾具常用計算計算機輔助設計學 院： 專 業(yè) 、班 級：學 生 姓 名：指導教師（職稱） 畢業(yè)論文（設計）開題報告要求 開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質量畢業(yè)論文 （設計）的有效保證。為了使這項工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。一、選題依據(jù) 1. 論文（設計）題目及研究領域； 2. 論文（設計）工作的理論意義和應用價值； 3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢。二、論文（設計）研究的內容1.重點解決的問題； 2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）； 3. 本論文（設計）預期取得的成果。三、論文（設計）工作安排 1. 擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）； 2. 論文（設計）進度計劃。四、文獻查閱及文獻綜述 學生應根據(jù)所在學院及指導教師的要求閱讀一定量的文獻資料，并在此基礎上通過分析、研究、綜合，形成文獻綜述。必要時應在調研、實驗或實習的基礎上遞交相關的報告。綜述或報告作為開題報告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎。 五、其他要求 1. 開題報告應在畢業(yè)論文（設計）工作開始后的前四周內完成； 2. 開題報告必須經(jīng)學院教學指導委員會審查通過； 3. 開題報告不合格或沒有做開題報告的學生，須重做或補做合格后，方能繼續(xù)論文（設計）工作，否則不允許參加答辯； 4. 開題報告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導教師； 5. 開題報告的內容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。? 一、選題依據(jù) 1. 論文（設計）題目 2. 研究領域  機床夾具常用計算計算機輔助設計計算機輔助設計與制造 機械設計 3. 論文（設計）工作的理論意義和應用價值 機床夾具是機床上用以裝夾工件（和引導刀具）的一種裝置。其作用是將工件定位，以使工件獲得相對于機床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。 機床夾具按所使用的機床不同，夾具可分為：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具和其他機床夾具等。根據(jù)夾具所采用的夾緊動力源不同，又可分為：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等。 機床夾具由定位元件，夾緊裝置，對刀、引導元件或裝置，連接元件，夾具體等組成。任何夾具都必須有定位元件和夾緊裝置，它們是保證工件加工精度的關鍵，目的是使工件定準、夾牢。 機床夾具作用是（1）能穩(wěn)定地保證工件的加工精度：用夾具裝夾工件時，工件相對于刀具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。（2）能減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率：使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要劃線找正，可顯著地減少輔助工時；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，可加大切削用量；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機構，進一步提高勞動生產(chǎn)率。（3）能擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能： 根據(jù)加工機床的成形運動 ，附以不同類型的夾具，即可擴大機床原有的工藝范圍。例如在車床的溜板上或搖臂鉆床工作臺上裝上鏜模，就可以進行箱體零件的鏜孔加工。 機床夾具設計中常用的計算有（1）夾具定位尺寸計算：a.V 形塊的設計 b.一面兩孔為基準的定位誤差計算等（2）夾具定位精度計算：a.常見定位形式的定位誤差計算 b.鉆模的鉆孔精度計算等（3）夾緊力的計算（4）夾緊機構所需夾緊力的作用力計算（5）各種加工方法的切削力計算（6）氣液缸傳動的計算（7）液壓缸傳動的計算等 計算機輔助設計是 20 世紀 50 年代末發(fā)展起來的綜合性計算機應用技術。它是以計算機為工具，處理產(chǎn)品設計過程中的圖形和數(shù)據(jù)信息，輔助完成產(chǎn)品設計過程的技術。 現(xiàn)使用計算機輔助設計，可以使機床夾具計算能夠快速進行。只要輸入或者選擇相關的參數(shù)，就能夠得到有關數(shù)據(jù)。目前全國范圍內機床夾具計算計算機輔助設計已經(jīng)有了大量的設計論文，但仍需努力。 4. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢 夾具最早出現(xiàn)在 18 世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。 （1） 標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259－91 以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。 （2） 精密化 隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1"； 用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為 5μm。 （3） 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高 5 倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉速為 9000r/min 的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高，除了在生產(chǎn)流水線、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。 （4） 柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、組合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構， 發(fā)展可調夾具結構，將是當前夾具發(fā)展的主要方向。 計算機輔助設計是人和計算機相結合，各盡所長的新型設計方法。在設計過程中， 人可以進行創(chuàng)造性的思維活動，完成設計方案構思、工件原理擬定等，并將設計思想、設計方法經(jīng)過綜合、分析、轉換成計算機可以處理的數(shù)學模型和解析這些模型的程序。在程序運行過程中，人可以評價設計結果，控制設計過程；計算機則可以發(fā)揮其分析計算和存儲信息的能力，完成信息管理、繪圖、模擬、優(yōu)化和其他數(shù)值分析任務。一個好的計算機輔助設計系統(tǒng)既能充分發(fā)揮人的創(chuàng)造性作用，又能充分利用計算機的高速分析計算。 夾具是一種工藝化程度很高的裝備，用現(xiàn)代科技來進行相應的設計開發(fā)可以提高生產(chǎn)效率，滿足不同的工藝要求，減少人力資源的浪費。計算機輔助夾具設計技術的復雜性和應用性決定了該項技術潛在巨大的市場價值。 二、論文（設計）研究的內容 1. 重點解決的問題 （1） 夾具定位精度的有關計算 （2） 夾具定位尺寸的有關計算 （3） 各種加緊裝置夾緊力分析計算 主要機床夾具常用計算，借助于 vb 編程，實現(xiàn)人機結合的理念。 2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） 首先對夾具的概念進行了解，再對機床夾具進行設計，從定為誤差分析到確保加工精度，然后計算出夾緊力情定夾緊點位數(shù)等細節(jié)計算。最后再給出氣壓傳動裝置、液壓傳動裝置等方面的計算，具體如下： 1. 緒論 1.1 研究背景及意義 1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1.3 論文研究內容 1.4 論文研究技術路線 2. 夾具定位尺寸的計算： 2.1 V 形塊的計算 2.2 以一面兩孔為定位基準，夾具上兩定位銷的尺寸及定位誤差計算 2.3 定位銷高度計算 2.4 小錐度高度的計算 2.5 齒輪按漸開線齒形定位時，定位滾柱（或鋼球）直徑及其外公切圓直徑計算： a.直齒圓柱齒輪b.斜齒圓柱齒輪c.直齒圓錐齒輪 2.6 彈簧夾頭結構尺寸的計算 3. 夾具定位精度的計算： 3.1 常見定位形式的定位誤差計算 3.2 鉆模的鉆孔精度計算 4. 各種典型夾緊形式所需夾緊力的計算： 4.1 計算時應考慮的計算系數(shù)： a.摩擦系數(shù)b.安全系數(shù) 5. 各種典型夾緊機構所需作用力的計算： 5.1 螺旋夾緊機構 5.2 圓偏心夾緊機構 6. 各種復合夾緊機構所需作用力的計算 7. 液性塑料薄壁套筒的有關計算 8. 各種加工方法的切削力計算 9. 氣液缸傳動的計算 10. 液壓缸傳動的計算 11. 夾具設計中零件尺寸鏈的換算 12. 結論 3. 本論文（設計）預期取得的成果 （1） 根據(jù)課題要求對機床夾具，夾具計算及計算機輔助進行分析，設計與研究。 （2） 通過用 VB 的文本框，條件語句，循環(huán)語句，源代碼等對機床夾具常用計算開發(fā)軟件。實現(xiàn)只要輸入或者選擇相關的參數(shù)，就能夠得到有關數(shù)據(jù)來計算夾具。 （3） 翻譯相關外文資料。 （4） 完成畢業(yè)論文。 三、論文（設計）工作安排 1. 擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）； 1、夾具定位精度的有關計算 1） 常見定位形式的定位誤差計算 2） 鉆模的鉆孔精度計算 3） 用定位銷定位的分度裝置的分度概率精度 2、夾具定位尺寸的有關計算 1）V 形塊的計算 2） 定位銷的高度的計算 3） 小錐度心軸尺寸的計算 3、各種夾緊裝置夾緊力分析計算 1） 典型夾緊方式所需夾緊力計算。 2） 斜楔加緊機構、偏心加緊機構、螺旋夾緊機構、定心夾緊機構夾緊力計 算。 4、氣壓傳動裝置計算。 5、液壓傳動裝置計算。 6、采用 Visual Basic 語言來進行夾具計算常用參數(shù)的設計。 2. 論文（設計）進度計劃 第 1 周：安排設計任務，布置設計要求 第 2 周：分析設計題目，了解設計內容，復習相關專業(yè)知識 第 3 周：查找設計資料，查找設計文獻 第 4 周：撰寫開題報告，修改開題報告，開題答辯 第 5 周：軟件總體方案設計，主界面設計 第 6 周：夾具定位精度的有關計算模塊設計 第 7 周：夾具定位精度的有關計算模塊設計 第 8 周：夾具定位尺寸的有關計算模塊設計 第 9 周：夾具定位尺寸的有關計算模塊設計 第 10 周：斜楔加緊機構、偏心加緊機構夾緊力模塊設計 第 11 周：螺旋夾緊機構、定心夾緊機構夾緊力模塊設計 第 12 周：氣壓傳動裝置計算模塊設計 第 13 周：液壓傳動裝置計算模塊設計 第 14 周：程序運行與調試 第 15 周：撰寫設計說明書和外文翻譯 第 16 周：修改設計說明書，準備答辯 四、需要閱讀的參考文獻 [1]劉讓賢.基于圖形法的機床夾具定位誤差計算[J].裝備制造技術，2007（5）. 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修改生成合乎要求的夾具。文獻三和文獻四描述的是基于知識的系統(tǒng)，主要是搜集人類夾具專家的知識整理成知識庫中的各種規(guī)則，然后通過專家系統(tǒng)推理機得到各種決策。這種系統(tǒng)主要解決定位、夾緊方法的選擇，位置的確定。有的系統(tǒng)己搜集了上千條規(guī)則，但因工件的多樣性和夾具設計的復雜性，只能設計一些簡單的夾具。 （3） 第三代能生成夾具結構的商品化夾具設計系統(tǒng)，如文獻五中描述的美國吳士脫理工學院容亦鳴教授和清華大學朱耀祥、羅振璧教授合作開發(fā)的孔系數(shù)數(shù)控組合夾具設計系統(tǒng)，國內有中國航空工業(yè)總公司保定向陽機械廠用 AUTOCAD 開發(fā)的組合夾具設計系統(tǒng)，建有元件庫，交互式生成組合夾具。 1.2 計算機輔助夾具設計發(fā)展方向 計算機技術的發(fā)展為夾具設計提供了有利的工具。計算機輔助夾具設計系統(tǒng)已經(jīng)從對二維繪圖軟件的二次開發(fā)發(fā)展到實現(xiàn)與三維繪圖軟件的集成設計，使夾具的結構表達更清晰。三維繪圖軟件成為計算機輔助夾具設計的有利工具。 歸納目前計算機輔助夾具設計系統(tǒng)的發(fā)展方向主要包括以下幾個方面： （1） 集成化 計算機輔助夾具設計是生產(chǎn)準備的重要部分。確定該工序所使用的夾具，給出夾具的裝配圖和零件圖是連接 CAD 與 CAM 的橋梁。集成化的計算機輔助夾具設計應首先實現(xiàn)與 CAPP 的集成。集成化是計算機輔助夾具設計系統(tǒng)發(fā)展的必然方向，是企業(yè)信息集成的必然要求。 （2） 標準化 標準化是提高計算機輔助夾具設計系統(tǒng)適應性和促進集成的基礎。功能模塊標準化將有利于實現(xiàn)計算機輔助夾具設計系統(tǒng)與 CAD 的集成。 （3） 并行化 以往的計算機輔助夾具設計總是在 CAPP 制定完所有工序之后才開始進行，并行化則強調計算機輔助夾具設計與 CAPP 并行實現(xiàn)。計算機輔助夾具設計并行化的發(fā)展將更加提高夾具設計效率，縮短生產(chǎn)準備周期。 （4） 智能化 人工智能技術在計算機輔助夾具設計系統(tǒng)中的最初的主要應用是專家系統(tǒng)。但是，專家系統(tǒng)在知識獲取、推理方法等方面還存在一些問題。各種技術的綜合應用，如模糊數(shù)學與神經(jīng)網(wǎng)絡的結合，將更進一步推進計算機輔助夾具設計智能化的發(fā)展。 如何使計算機輔助夾具設計系統(tǒng)更加實用是當前研究者們最為關注的問題。計算機輔助夾具設計系統(tǒng)將繼續(xù)朝著集成化、標準化、并行化和智能化的方向發(fā)展，同時各方向間相互交叉、互相促進是計算機輔助夾具設計系統(tǒng)發(fā)展的必然方向。 1.3 機床夾具零件庫設計現(xiàn)狀 各種二次開發(fā)的系統(tǒng)如模具 CAD、夾具 CAD、組合夾具 CAD 等大多是基于AutoCAD 平臺開發(fā)的二維工程數(shù)據(jù)庫?；?AutoCAD 的機床夾具零部件庫開發(fā)已有一定成果。文獻六中對機床夾具零件庫的組成描述為如下幾個功能模塊：零部件庫應用程序、零部件數(shù)據(jù)庫、圖片庫。圖片庫應用于存放不同種類夾具的工程圖，供預覽用。“零部件數(shù)據(jù)庫”是將機床夾具零部件國家標準 GB2148-GB2269-80 中的所有零部件的尺寸數(shù)據(jù)輸入計算機中，建立起多個數(shù)據(jù)文件，構成數(shù)據(jù)庫，其中每種類型夾具不同規(guī)格的尺寸構成一個數(shù)據(jù)文件，供應用程序在 AutoCAD 中生成工程圖。一些優(yōu)秀的三維 CAD 軟件如 UG、Solid Edge 等都未提供機床夾具零部件庫。 目前，進行簡單開發(fā)的一些零部件庫，如文獻七描述的大部分是基于 CAD 開發(fā)的三維圖形庫，或者說以塊的形式存儲的圖形文件，一般也是針對專門的系統(tǒng)，可移植性不強。而且，這些圖形庫存在一些問題：（1）不同系統(tǒng)開發(fā)的零部件庫由于對零部件沒有統(tǒng)一的描述格式，不能進行信息的交換，造成了資源的極大浪費；（2） 包括的信息不完整，多數(shù)只描述零件的幾何特性，而不包括材料、性能等級等技術信息；（3）在建庫方法上，多采用建立圖庫的方法，即把預先定義好的圖形放入庫中， 需要時重新調用。由于機床夾具零部件的數(shù)量、種類、規(guī)格非常多，而且許多尺寸不是標準尺寸或固定值，全部做成圖形要造成極大的資源浪費，而且有些零件也不可能全部做成圖形，比如鉆套的內孔尺寸、定位銷的外圓柱面定位尺寸等，它們是由工件的加工要求確定的，可能是整數(shù)，也可能是幾位小數(shù)，建立鉆套及定位銷模型時不可能預知這一尺寸，所以，我們需要尋求一種對這一信息的統(tǒng)一描述，包括盡可能多的信息，減少不必要的浪費。 目前，文獻八和九中描述的基于UG 的夾具零部件庫及其系統(tǒng)的研究和開發(fā)較多。譬如基于 UG 和 Oracle 的夾具參數(shù)化零部件庫及其系統(tǒng)的研究和開發(fā)，在系統(tǒng)中，機床夾具零部件的各參數(shù)的數(shù)據(jù)存放在服務器中。夾具零部件按樹狀結構進行管理，安裝于客戶機中，用 C++語言及 UG/OPEN API 提供的類庫，編制夾具零部件參數(shù)化繪圖程序，通過接口程序讀取服務器數(shù)據(jù)庫中的字段值，這些值作為尺寸參數(shù)傳遞給繪圖程序庫中的繪圖程序，在 UG 環(huán)境中進行繪圖，實現(xiàn)機床夾具零部件的三維和二維參數(shù)化設計。這種圖樣是基于特征的圖樣，不僅包含了三維幾何信息，也包含了其二維工程圖。它們不僅可以進行三維可視化夾具裝配建模，進行夾具設計相關檢查（裝配干涉檢查、運動干涉檢查），還可以針對零部件，輸出二維工程圖（這些圖所針對的零部件雖然是標準的、常用的，由于批量較小，一般市場難以購得，廠家可能要自行組織生產(chǎn)，故要出其工程圖）。三維零部件庫的建立，離不開種類豐富的標準件模型。三維建模方式可分為靜態(tài)建模、編程動態(tài)建模和造型動態(tài)建模三種。 1） 靜態(tài)建模，就是建立完全的三維標準件模型，逐個輸入計算機中的標準零件庫中，然后按照要求調用零件。由于每種標準件其實就是一個系列，如果把各個尺寸的零件逐一輸入，工作量巨大不說，并且出現(xiàn)存儲量占用龐大，管理困難，調用速度慢等一系列問題。例如一個簡單的螺栓，徑向尺寸多達十幾種規(guī)格，再與長度尺寸相乘其規(guī)格總數(shù)將達幾十種，一一建模也十分可觀。由此可說明靜態(tài)建模是沒有實際意義和應用價值的。 2） 編程動態(tài)建模，就是利用二次開發(fā)工具通過編程來實現(xiàn)三維標準件建模，對于每一系列的標準件，采用一個獨立的子程序來實現(xiàn)，通過預留的接口來實現(xiàn)參數(shù)化。這樣的好處是不必建立三維實體模型庫，標準件實例化是在程序運行時自動形成裝配用的零件圖形文件，大大節(jié)省了硬盤空間。缺點是編程工作量龐大，有些復雜零件建 模困難，容易出錯。 3） 造型動態(tài)建模，就是采用參數(shù)化方法建立三維標準件模型，由于相同系列標準件具有相同的拓撲結構和不同的尺寸參數(shù)，對同一系列的標準件就可以使用同一三維實體模型。不同的實際尺寸由存儲在數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)表來提供。特點一是現(xiàn)用現(xiàn)生成，執(zhí)行速度快，占用空間小。二是只通過修改參數(shù)表就可以修改標準，給標準件庫的維護和擴充帶來了極大的便利。它是一種非?？尚械慕◣旆椒?。三是采用基于特征和約束的參數(shù)驅動方法來建立三維標準件庫，這種方法建立在對構成零件的基本特征體素及其相關約束進行自動識別和處理的基礎上。其思想是通過在幾何元素或特征間添加約束關系來定義標準件的產(chǎn)品模型，當需要生成某一規(guī)格的標準件時，可根據(jù)用戶給定的相關約束變量參數(shù)值，對已定義好的標準件模型的相應約束關系進行修改與求解，使其幾何元素和特征的幾何或拓撲信息發(fā)生改變，并引起相關圖形元素及關系的聯(lián)動，生成所需的零件。這種方法不用重復圖形的生成過程，程序代碼量較少，便于獲得系列化的零件圖形，而且可以對用戶開放。作為新一代 CAD/CAM/CAE 集成系統(tǒng)的關鍵技術之一，基于特征造型的參數(shù)驅動技術己經(jīng)成為三維造型中不可缺少的手段。利用 UG/OPEN API 和 C++A 進行圖形編程是基于 UG、比較適合的零部件庫程序編制方式，這是一種動態(tài)建模。對圖形程序采用樹狀管理模式，提出的基于客戶服務器的夾具零部件三維圖形庫模式，由于在運行之前沒有生成三維 part 文件，對標準或通用數(shù)據(jù)進行集中統(tǒng)一的管理，因而所占用的計算機資源少，便于管理，便于在網(wǎng)絡環(huán)境下進行夾具的協(xié)同設計。這種方法，對缺乏經(jīng)驗的設計者來說，缺少直觀性， 在中小企業(yè)難以推廣，相反，建立模型對無經(jīng)驗的設計者是有好處的。 2 課題的意義及內容 2.1 課題的意義 夾具的設計制造在機械制造生產(chǎn)準備工作中占有很重要的地位，它的設計與制造質量對保證產(chǎn)品質量有決定性的影響，其設計與制造的周期在整個生產(chǎn)準備中最長， 實際決定著整個生產(chǎn)準備周期。一般來說，夾具的生產(chǎn)屬于單件生產(chǎn)，減少設計周期是減少整個生產(chǎn)準備周期的關鍵。通過查閱文獻我們注意到夾具設計有以下的特點： 1） 夾具設計中盡量采用標準件和常用件 設計人員在進行夾具設計時，盡量選用標準件或通用件進行設計，若每次設計人員都需要重新對這些零件進行造型，設計人員必然要做許多重復性的勞動。 2） 夾具設計是一個高度倚賴經(jīng)驗的設計問題 設計師在構思新工件的夾具設計方案時，往往根據(jù)個人的設計制造經(jīng)驗將新工件的結構特征、制造特征與已有工件的結構特征和制造特征相比較，根據(jù)這些特征的相似性找出與新工件最為相似的工件及它的裝夾規(guī)劃方案和夾具元件，經(jīng)過調整來獲得新夾具的設計，很少是從頭做起的。 針對這兩個特點，著重研究并充分利用已有的夾具設計經(jīng)驗，將參數(shù)化技術應用到系統(tǒng)當中，以進一步縮短工裝設計周期，提高夾具的設計質量。并應用數(shù)據(jù)庫管理、計算機圖形學、成組技術，參數(shù)化技術為用戶提供一個良好的設計環(huán)境，將標準件、通用件以及以往的設計經(jīng)驗存儲在計算機中輔助設計人員進行夾具設計，將大大提高設計人員的效率，減輕他們的勞動強度，因此，本課題是具有先進性和實用價值的。 2.2 課題的研究內容 本課題的研究內容是圍繞如何充分利用已有的設計經(jīng)驗和資源，提高夾具設計的質量和效率，主要進行了以下幾方面的研究： （1） 根據(jù)課題要求對機床夾具，夾具計算及計算機輔助進行分析，設計與研究。 （2） 通過用 VB 的文本框，條件語句，循環(huán)語句，源代碼等對機床夾具常用計算開發(fā)軟件。實現(xiàn)只要輸入或者選擇相關的參數(shù)，就能夠得到有關數(shù)據(jù)來計算夾具。 （3） 夾具輔助設計系統(tǒng)的應用實例。 指導教師評閱意見（對選題情況、研究內容、工作安排、文獻綜述等方面進行評閱） 審 核 簽字： 年 月 日 意 見 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學院教學指導委員會意見 簽字： 年 月 日公章： 摘 要 夾具在機械加工起著重要的作用，它直接影響著機械加工的質量，生產(chǎn)效率和成本。在夾具設計中，由于有許多的計算和分析，而使得設計周期長，設計效率低。為構建一個能支持產(chǎn)品快速制造的生產(chǎn)準備系統(tǒng)，夾具設計要從全局自動化的高度進行變革。計算機輔助夾具設計技術就是在這種應用要求下產(chǎn)生的一種先進制造技術，它利用計算機輔助人工進行夾具設計。因此開發(fā)機床夾具常用計算軟件具有一定的實際意義。 針對夾具常用計算的特點，本文在夾具常用計算中運用基于實例技術和基于規(guī)則技術所做的工作如下： 夾具定位精度計算中，分析了常見定位形式的定位誤差的計算，以及鉆模的鉆孔精度計算。 夾具定位尺寸計算中，分析了V形塊的計算以及定位銷高度的計算。 典型夾緊形式的夾緊力計算中，分析了各種典型夾緊形式的夾緊力計算以及計算系數(shù)。 在上述理論的分析中，應用VC6.0開發(fā)了一套基于實例和基于規(guī)則推理的夾具設常用計算設計系統(tǒng)，用圖形控件導入相對應的圖片，用文本框輸入相關的數(shù)據(jù)，單擊命令按鈕，利用If循環(huán)語句，條件語句等，最后根據(jù)計算公式計算得到想要的數(shù)據(jù)。 關鍵詞：機床夾具；定位精度；定位尺寸 I ABSTRACT The fixture plays an important role in mechanical processing, which directly affects the quality, efficiency and cost of machining. In the fixture design, because there are a lot of calculation and analysis, and makes the design cycle is long, the design efficiency is low. To build a production readiness system that supports the rapid manufacturing of the product, the fixture design should be changed from the height of global automation.Computer aided jig design technology is an advanced manufacturing technique that is produced under the requirement of this application, which USES computer aided manual to carry on the fixture design. Therefore, it is of practical significance to develop the software for machine tools. For the characteristic of fixture calculation, this paper USES the method based on instance technology and rule-based technology in the calculation of fixture, as follows: In the calculation of fixture positioning precision, the calculation of location error of common positioning form is analyzed, and the drilling precision of the drill is calculated. In the calculation of fixture positioning dimension, the calculation of V block and the height of locating pin are analyzed. In the calculation of clamping force of the typical clamping form, the calculation of clamping force and the calculation coefficient of the various types of clamping form are analyzed. In the above theory analysis, using VC6.0 developed a case-based and rule-based reasoning fixture set commonly used computing system design, using graphical control into the corresponding pictures, use a text box input relevant data, click the command button, using the If statement, conditional statements, etc., according to the formula to calculate the desired data. Key Words：Machine tool fixture; Positioning accuracy; Location dimension I 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 緒論 I 1.1 設計背景及研究意義 1 1.1.1 設計背景 1 1.1.2 研究意義 1 1.2 國內外有關設計現(xiàn)狀綜述 1 1.3 設計主要內容與框架...........................................................................3 2 設計方法 4 2.1 主窗體設計 4 2.2 各計算窗體設計.................................................................................4 3 定位尺寸有關計算模塊設計............................................................................8 3.1 V型塊的計算模塊設計.........................................................................8 3.2 定位銷高度的計算模塊設計..............................................................11 3.3 軟件功能實現(xiàn)......................................................................................16 4 定位精度有關計算模塊設計.......................................................................18 4.1 常見定位形式的定位誤差計算模塊計 ............................................18 4.2 軟件實現(xiàn)功能......................................................................................24 5 各種夾緊裝置夾緊力的計算模塊設計..........................................................25 5.1 計算系數(shù)模塊設計..............................................................................25 5.2 典型夾緊形式夾緊力的計算模塊設計..............................................26 5.3 軟件功能實現(xiàn) 31 6 結 論 32 參 考 文 獻 33 附錄1：外文翻譯 34 附錄2：外文原文 37 致 謝 49 程序源代碼 1 緒論 1.1 設計背景及研究意義 1.1.1 設計背景 機床夾具是機械加工工藝系統(tǒng)的重要組成部分，是機械制造中的一項重要工藝裝備。機床夾具直接影響機械加工質量，生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本以及工人的勞動強度等。計算機輔助制造是指在機械制造業(yè)中，利用電子數(shù)字通過各種數(shù)值控制機床和設備，自動完成離散產(chǎn)品的加工、裝配 、檢測和包裝等制造過程。 1.1.2 研究意義 在機械制造行業(yè)中，機床夾具作用是保證工件的加工精度，提高勞動生產(chǎn)率以及擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能。 計算機輔助設計（Computer Aided Design,CAD）是計算機軟硬件系數(shù)輔助人們對工程或產(chǎn)品進行設計的方法和技術。 利用VB軟件開發(fā)機床夾具計算程序，可以使機床夾具計算能夠快速進行，從而得到的數(shù)據(jù)比人工得到的數(shù)據(jù)更加精準，同時也縮短生產(chǎn)周期，提高經(jīng)濟效益等問題。 1.2 國內外有關設計現(xiàn)狀綜述 國內外流行許多種大型通用的CAD支撐軟件，如Pro-E、AutoCAD、I-DEAS等，其功能，成本，適用性和普及程度等各異。近十年來，隨著技術的發(fā)展，由初期的只解決安裝，定位與夾緊等問題，向解決夾具定位精度，夾具結構和夾具結構分析等方面發(fā)展。 早在20世紀70年代，俄羅斯學者就開始了夾具CAD的研究工作，由于計算機硬件和軟件的落后，進一步發(fā)展受到很大的阻礙。20世紀80年代，歐美學者投入這一工作。國外開發(fā)的部分系統(tǒng)主要有: (1) P.M Grippo等開發(fā)的一個槽系組合夾具CAD系統(tǒng)。系統(tǒng)原理基于成組技術交互生成夾具裝配圖。系統(tǒng)主要包括繪制零件圖部分，檢索商用夾具元件庫部分和夾具和零件圖形庫部分。 (2) W.Ma, Z.Lei, Y.Rong等人研制的計算機輔助標準夾具構型設計系統(tǒng)。當定義了幾何模型和夾具元素功能夠，最終輸出夾具裝配圖。 (3) Vallapuzha.S等人研制的夾具設計系統(tǒng)。其中最主要的特點是通過對夾具最優(yōu)化布局方法的研究，采用了將遺傳算法和連續(xù)插補的兩種方法結合的方法來有效的實現(xiàn)最優(yōu)化布局。 80年代中期以后我國也開始研究夾具CAD系統(tǒng)，以下是國內開發(fā)的部分系 統(tǒng)概述。 (1)黃永強、劉文劍等人開發(fā)面向生產(chǎn)的計算機輔助組合夾具設計系統(tǒng)。包括自動選件、元件數(shù)據(jù)庫以及圖形庫管理、元件交互組裝三部分。元件圖形庫以及交互組裝是基于AutoCAD環(huán)境建立的。元件自動選擇利用了專家系統(tǒng)技術，選件的依據(jù)是工件的加工工藝信息、工件形狀、尺寸以及夾具總體結構設計。在夾具設計過程中，用戶需要首先進行夾具的概念設計，即確定夾具總體結構，夾具的定位夾緊方式，定位夾緊點等，然后才能選擇夾具元件。 (2)朱耀祥教授主持開發(fā)的、基于成組技術的檢索變異式系統(tǒng)。它以AutoCAD和DBASE為支撐軟件。系統(tǒng)構造了一個帶有夾具設計信息的編碼系統(tǒng)KJBM，并用編碼作為系統(tǒng)輸入。這種編碼方式為夾具設計提供了簡單的、規(guī)范化、實用性強和易于檢索處理的信息描述方式。系統(tǒng)嵌入了一個組裝專家系統(tǒng)，向設計者推薦適當?shù)慕M裝定位方案和可選用的基礎件。 (3)王明強、范牧昌等針對上海儀器總廠組合夾具室開發(fā)的系統(tǒng)[f9]。是計算機 繪圖與檢索變異式算法的結合。系統(tǒng)由零件編碼，加上工件繪制、夾具查詢、拼裝等五個模塊組成，分別與加工件庫、夾具元件庫、夾具拼裝圖形庫相連接，實現(xiàn)了計算機輔助拼裝與組合夾具咨詢管理功能的有機結合。 (4)北京理工大學開發(fā)的夾具設計系統(tǒng)。主要包括夾具檢索、夾具設計、夾具分析、夾具輸出、夾具庫管理、文件管理等模塊。該系統(tǒng)利用I-DEAS作為三維圖形支撐軟件，構造了一個帶有夾具設計信息的編碼系統(tǒng)，首先用編碼作為系統(tǒng)輸入，到范例庫中搜索相似解，然后對這些信息進行歸納整理，生成夾具設計所需要的定位特征和夾緊特征，根據(jù)規(guī)則給出修改建議。其次到I-DEAS集成環(huán)境下進行裝配，最后輸出夾具設計的三維圖形及夾具元件清單和裝配數(shù)據(jù)。 總體來說，計算機輔助夾具設計還處于研究階段，而專用夾具方案的自動設計技術則更不成熟，主要依靠人機交互來實現(xiàn)。 隨著研究的深入，CAD技術能夠取得長足的發(fā)展，會在以下3個方面取得進步：（1）設計準確程度高，能夠設計較為復雜零件和工序的專業(yè)夾具；（2）自動化程度高，設計過程人為干預少；（3）設計速度大大提高。 1.3 設計主要內容與框架 1.3.1 主要內容 本設計為機床夾具常用計算計算機輔助設計。在傳統(tǒng)的夾具設計中，由于有許多的計算和分析，而使得設計周期長，設計效率低?，F(xiàn)用計算機輔助設計，通過文本框輸入?yún)?shù)，使用IF循環(huán)語句，圖形控件導入相關圖形，單擊命令按鈕便計算出有關的數(shù)據(jù)。其主要目的是改變以往傳統(tǒng)的人工計算，從而可以提高設計效率，且使得設計周期縮短。 1.3.2 程序總體功能框圖（圖1.1） 機床夾具常用計算計算機輔助設計 定位精度計算 定位尺寸計算 典型夾緊形式夾緊力計算 V形塊的計算 定位銷的計算 菱形銷的計算 定位銷高度的計算 常見定位形式的定位誤差計算 鉆模的鉆孔精度計算 計算系數(shù) 各種典型夾緊形式的夾緊力計算 圖1.1 程序總體功能框圖 2 設計方法 2.1主窗體的設計 主窗體采用下拉菜單式設計，將夾具手冊中的機床夾具設計中的有關計算各部分內容進行編輯，使之成為菜單中的內容，如圖2.1所示。 圖2.1 主窗體菜單編輯器 2.2各計算窗體的設計 （1）夾具定位尺寸有關計算窗體鏈接V形塊的計算，菱形銷的計算，定位銷的計算以及定位銷高度的計算四個窗體。（圖2.2） 圖2.2 定位尺寸窗體設計 其功能框圖如下（圖2.3）： 定位尺寸計算 V形塊的計算 菱形銷的計算 定位銷的計算算 定位銷高度的計算 V形塊基面到定位圓中心的距離T 定位誤差△y 一個定位銷定位 兩個定位銷定位 定位銷的最大允許高度H 定位銷的最大允許高度H 圖2.3 夾具定位尺寸功能框圖 （2）夾具定位精度有關計算窗體鏈接兩個窗體（圖2.4）。一個窗體為鉆模的鉆孔精度計算。另一個窗體為常見定位形式定位誤差計算，其頁面的六個命令按鈕鏈接六個窗體，實現(xiàn)命令按鈕與窗體鏈接代碼（命令按鈕1與窗體10的鏈接）： Private Sub Command1_Click() Form10.Show End Sud 圖2.4 定位精度窗體設計 其功能框圖如下（圖2.5）： 定位精度的計算 常見定位形式定位誤差計算 鉆模的鉆孔精度計算 定位基準為平面 定位基準為一孔及一平面 定位基準為一圓孔及兩個垂直平面 定位基準為一圓孔及兩個平面 定位基準為圓柱面 定位基準為兩個直徑不同的外圓柱面 圖2.5 夾具定位精度功能框圖 （3）各種夾緊裝置夾緊力計算窗體鏈接兩個窗體（圖2.6）。第一個窗體為計算系數(shù)。第二個窗體為典型夾緊形式夾緊力的計算。 圖2.6 夾緊力窗體設計 其功能框圖如下（圖2.7）： 各種典型裝置夾緊力計算 計算系數(shù) 典型夾緊形式夾緊力計算 工件以一平面及兩圓孔定位 工件以兩垂直面定位，側向關系 軸向夾緊套類零件 卡盤夾緊 工件以內孔定心，用壓板夾緊在三支撐點上 工件以內孔定心及夾緊 工件以內孔定心，端面夾緊 工件以V形塊定位，壓板夾緊 工件以V形定位，V形塊夾緊 彈簧夾頭夾緊 圖2.7 各種典型裝置夾緊力計算功能框圖 3 夾具定位尺寸有關計算模塊設計 3.1 V型塊的計算模塊設計 V型塊（圖3.1）用于軸類檢驗、校正、劃線、還可用于檢驗工件垂直度，平行度。精密軸類零件的檢測、劃線、定儀及機械加工中的裝夾。 V形塊的計算： ① V形塊基面到定位圓中心的距離T： （公式3.1） ②定位誤差△y： （公式3.2） 以上公式中（單位：mm），D表示定位圓直徑的最大值，d表示定位圓直徑的最小值，N表示V形塊的開口尺寸，α表示V形塊的工作角度，H表示V型塊高度。 圖3.1 V形塊 利用VB6.0軟件編程，只需要輸入文本框N，D，d，H，α的參數(shù)值（其中N的參數(shù)值需要查表），然后單擊命令按鈕T或者△y，計算結果便顯示出來。（圖3.2） 圖3.2 文本框輸入設計 其功能代碼： Dim bb,cc,dd,ee,ff,gg,hh,ii,jj,ss,kk As Integer bb = Val(Me.Text2.Text) bb代表文本框H的輸入?yún)?shù) cc = Val(Me.Text3.Text) cc代表文本框N的輸入?yún)?shù) dd = Val(Me.Text4.Text) dd代表文本框D的輸入?yún)?shù) gg = 2 * Sin((ff * PI / 180) / 2) '計算公式 gg = Fix(gg * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點后4位 hh = 2 * Tan((ff * PI / 180) / 2) hh = Fix(hh * 10000 + 0.5) / 10000 ii = bb + dd / (2 * gg) - cc / (2 * hh) jj = bb + dd - 0.866 * cc a=60°時，計算公式 ss = bb + 0.707 * dd - 0.5 * cc a=90°時，計算公式 kk = bb + 0.577 * dd - 0.289 * cc a=120°時，計算公式 （1）當V形塊的工作角度為60°時，T=H+D-0.866N，△y=D-d。 （2）當V形塊的工作角度為90°時，T=H±0.707D-0.5N，△y=0.707（D-d）。 （3）當V形塊的工作角度為120°時，T=H+0.577D-0.289N，△y=0.577（D-d）。 實現(xiàn)工作角度α輸入不同的參數(shù)時，選擇的公式不同，用IF循環(huán)語句，其功能代碼： If ff = 60 Then '如果a等于60° MsgBox jj, , "計算結果" ElseIf ff = 90 Then '如果a等于90° MsgBox ss, , "計算結果" ElseIf ff = 120 Then '如果a等于120° MsgBox kk, , "計算結果" Else MsgBox ii, , "計算結果" End If 程序框圖如下（圖3.3）： 計算△y=0.577（D-d） 開始 輸入H,D,d,N,a參數(shù) 計算△y=（D-d）/2sina 計算公式H=h+D/2sina－B/2tga If a=60° If a=90° If a=120° 計算H=h+D－0.866B 計算△y=D-d 輸出H，△y 計算H=h+0.707D－0.5B 計算△y=0.707(D-d) 輸出H，△y 計算H=h+0.577D-0.289B 輸出H,△y 輸出H,△y 結束 Yes No Yes No Yes No 圖3.3 V形塊的程序框圖 3.2 定位銷高度的計算模塊設計 在安裝時，不太可能將工件托平后裝入定位銷，而是將工件一邊支承在夾具支承平面上，逐漸套入定位銷，在這種情況下，如定位銷高度選擇不當，將使工件卡在定位銷邊緣上而裝不進去。因此，為了便利裝卸，必須校核定位銷的高度。 （1）當定位銷的定位方式為“以一個定位銷定位”（圖3.4），定位銷的計算公式為： （公式3.3） 式中（單位：mm）L代表兩定位孔的距離，l代表定位孔到端面的距離，D代表定位孔的最小直徑， △min代表定位孔與定位銷間的最小間隙。 圖3.4 一個定位銷定位 當輸入文本框D,L,△min參數(shù)時，單擊命令按鈕H，計算結果便顯示出來（圖3.5） 圖3.5 文本框頁面設計 實現(xiàn)其功能代碼： Dim aa，bb,cc,dd,ff,ee As Integer aa = Val(Me.Text1.Text) 輸入文本框D的參數(shù)值 bb = Val(Me.Text2.Text) 輸入文本框L的參數(shù)值 cc = Val(Me.Text3.Text) 輸入文本框△min的參數(shù)值 dd = Sqr(2 * aa * cc) 計算公式 ff = (bb + 0.5 * aa) * dd ee = ff / aa MsgBox ee, , "計算結果" 程序框圖如下（3.6）： 開始 輸入D,L,△min 計算dd= Sqr(2 * aa * cc) 計算ff = (bb + 0.5 * aa) * dd 計算ee = ff / aa 輸入ee 結束 圖3.6 定位銷高度程序框圖 （2） 當定位銷的定位方式為“以兩個定位銷定位”（圖3.7），定位銷的計算公式為： ① 右定位銷計算高度： （公式3.4） ② 左定位銷計算高度： （公式3.5） 實際定位銷高度H選擇H1和H2中較小的值。 式中（單位：mm）L代表兩定位孔的距離，l代表定位孔到端面的距離，D代表定位孔的最小直徑， △min代表定位孔與定位銷間的最小間隙。 圖3.7 兩個定位銷定位 利用VB6.0軟件編程，只需要輸入文本框D，L，l，△min參數(shù)值，然后單擊命令按鈕H1或H2，計算結果便顯示出來。（圖3.8）。 圖3.8文本框頁面設計 實現(xiàn)其功能代碼： Private Sub Command2_Click() 計算H1命令按鈕 Dim aa ,bb,cc,dd,ff,ee,ggAs Integer aa = Val(Me.Text4.Text) 輸入文本框L的參數(shù) ff = Sqr(2 * (aa + cc) * dd) 計算公式 ee = (aa + bb + 0.5 * cc) * ff gg = ee / (aa + cc) MsgBox gg, , "計算結果" End Sub Private Sub Command3_Click() 計算H2命令按鈕 Dim aa，bb,cc,dd,ff,ee,gg As Integer aa = Val(Me.Text4.Text) 輸入文本框L的參數(shù) ff = Sqr(2 * cc * dd) 計算公式 ee = (bb + 0.5 * cc) * ff gg = ee / cc MsgBox gg, , "計算結果" End Sub 計算HI程序框圖如下（圖3.9）： 計算H2程序框圖如下（圖3.10）： 開始 輸入D,L,l,△min參數(shù) 計算ff = Sqr(2 * cc * dd) 計算ee = (bb + 0.5 * cc) * ff 計算gg = ee / cc 輸出gg 結束 開始 輸入D,L,l,△min參數(shù) 計算ff = Sqr(2 * (aa + cc) * dd) 計算ee = (aa + bb + 0.5 * cc) * ff 計算gg = ee / (aa + cc) 輸出gg 結束 圖3.8 計算H1程序框圖 圖3.10 計算H2程序框圖 單擊命令按鈕H的時候，程序會選擇計算結果H1和H2。如果H1小于H2，則輸出結果為H1；如果H1大于H2，則輸出結果為H2。用IF……Else語句實現(xiàn)（kk代表H1，ll代表H2）。 實現(xiàn)其功能代碼： If kk > ll Then 如果H1大于H2 MsgBox ll, , "實際高度" 輸出結果H2 Else 反之 MsgBox kk, , "實際高度" 輸出結果H1 End If End Sub 程序框圖如下（圖3.11）： 開始 計算H1 計算H2 If H1＞H2 輸出H2 結束 輸出H1 結束 Yes No 圖3.11 計算H程序框圖 3.3 軟件功能實現(xiàn) V形塊計算軟件功能實現(xiàn)： N=24mm的V形塊，其中H=20mm，D=24mm，d=12mm，a=90。 計算T=25mm如圖3.12所示。 圖3.12 計算T程序運行 計算△y=8mm如圖3.13所示。 圖3.13 計算△y程序運行 定位銷高度計算軟件功能實現(xiàn)： 一個定位銷定位時，D=2.5mm，L=12mm，△min=1mm。計算H=13mm如圖3.14所示。 圖3.14 計算H程序運行 - 17 - 機床夾具常用計算計算機輔助設計 4 定位精度有關計算模塊設計 4.1 常見定位形式的定位誤差計算模塊設計 定位誤差是工件在夾具中定位，由于定位不準造成的加工面相對于工序基準沿加工要求方向上的最大位置變動量。 定位誤差的組成：①定位基準與工序基準不一致所引起的定位誤差，稱基準不重合誤差，即工序基準相對定位基準在加工尺寸方向上的最大變動量，以△不表示。②定位基準面和定位元件本身的制造誤差所引起的定位誤差，稱基準位移誤差，即定位基準的相對位置在加工尺寸方向上的最大變動量，以△基表示。故有：△定=△不+△基 常見的定位形式有（圖4.1）：定位基準為平面，定位基準為一孔及一平面，定位基準為一圓孔及兩個垂直平面，定位基準為一平面及兩圓孔，定位基準為圓柱面以及定位基準為兩個不同直徑的外圓柱表面，定位元件為兩個短V形塊。 圖4.1常見定位形式定位誤差頁面設計 當定位基準為一平面及兩圓孔時（圖4.2），兩定位銷所產(chǎn)生的最大角度定位誤差： （公式4.1） 式中（單位：mm）：△1max代表圓柱銷與工件定位孔間的最大間隙；△2max代表菱形銷與工件定位孔間的最大間隙。 圖4.2 定位基準為一平面及兩圓孔 定位基準為圓柱面時： ① 兩垂直平面定位（圖4.3）的定位誤差計算公式。 （公式4.2） （公式4.3） （公式4.4） （公式4.5） 式中（單位：mm）： △yA，△yB。△yC，△yD代表定位誤差 圖4.3兩垂直平面定位 其編程代碼： Dim dd ，bb，ccAs Double dd = Val(Me.Text1.Text) 輸入文本框的參數(shù) bb = Val(Me.Text2.Text) 輸入文本框d的參數(shù) cc = 0.5 * bb * dd 計算公式 cc = Fix(cc * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點后4位 MsgBox cc, , "定位誤差" 其頁面設計（圖4.4）： 圖4.4 兩垂直平面定位頁面設計 其程序框圖（圖4.5）： 開始 輸入?yún)?shù)，d 計算cc = 0.5 * bb * dd 輸出cc 結束 圖4.5 兩垂直平面定位程序框圖 ② 平面定位，V形塊定心（圖4.6）的定位誤差計算公式。 （公式4.6） （公式4,7） （公式4.8） 式中（單位：mm）： △yA，△yB。△yC，代表定位誤差 圖4.6 平面定位，V形塊定心 其編程代碼： Dim dd，bb，cc，ffAs Integer dd = Val(Me.Text3.Text) 輸入文本框的參數(shù) bb = Val(Me.Text4.Text) 輸入文本框d的參數(shù) cc = Val(Me.Text5.Text) 輸入文本框γ的參數(shù) ff = bb * dd * cc * 0 計算公式 MsgBox ff, , "定位誤差" 其頁面設計（圖4.7）： 圖4.7 平面定位，V形塊定心頁面設計 其程序框圖（圖4.8）： 開始 輸入?yún)?shù)，d，γ 計算ff = bb * dd * cc * 0 輸出ff 結束 圖4.8 平面定位，V形塊定心程序框圖 ③ V形塊定位（圖4.9）的定位誤差計算公式 （公式4.9） （公式4.10） （公式4.11） 式中（單位：mm）： △yA，△yB?！鱵C，代表定位誤差 圖4.9 V形塊定位 其編程代碼： Dim dd ，bb，cc，ff，ee，vv，nn，mmAs Double dd = Val(Me.Text6.Text) 輸入文本框的參數(shù) bb = Val(Me.Text7.Text) 輸入文本框d的參數(shù) cc = Val(Me.Text8.Text) 輸入文本框α的參數(shù) ff = Val(Me.Text9.Text) 輸入文本框γ的參數(shù) ee = 2 * Sin((cc * PI / 180) / 2) 計算公式 ee = Fix(ee * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點后4位 vv = bb * dd / ee vv = Fix(vv * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點后4位 nn = (1 / 2) * dd * bb nn = Fix(nn * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點后4位 mm = vv - nn mm = Fix(mm * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點后4位 MsgBox mm, , "定位誤差" 其頁面設計（圖4.10）： 圖4.10頁面設計 開始 輸入?yún)?shù)，d，γ，α 計算ee = 2 * Sin((cc * PI / 180) / 2) 計算vv = bb * dd / ee 結束 計算nn = (1 / 2) * dd * bb 計算mm = vv - nn 輸出mm 其程序框圖（圖4.11） ： 圖4.11 V形塊定位程序框圖 4.2 軟件功能實現(xiàn) 兩垂直平面定位時，d=13mm，=0.2，計算△yB=1.3如圖4.12 圖4.12 計算△yB程序運行 5 各種夾緊裝置夾緊力的計算模塊設計 5.1 計算系數(shù) 常用的夾緊件有：壓塊，壓板；偏心輪；支座；夾具專業(yè)螺釘，螺栓；夾具專業(yè)螺母；夾具專業(yè)墊圈。 在計算夾緊力時需要考慮計算系數(shù)：摩擦系數(shù)以及安全系數(shù)。 ① 摩擦系數(shù)：根據(jù)不同的接觸表面的形式選擇摩擦系數(shù)f a.接觸表面為加工過的光滑表面，f=0.15-0.25 b.工件表面為毛坯，夾具的支撐面為球面，f=0.2-0.3 c.夾具夾緊元件的淬硬表面在沿主切削力方向有齒紋，f=0.3 d.夾具夾緊元件的淬硬表面在垂直于主切削力方向有齒紋，f=0.4 e.夾具夾緊元件在淬硬表面有互相垂直齒紋，f=0.4-0.5 f.夾具夾緊元件在淬硬表面有網(wǎng)狀齒紋，f=0.7-0.8 ②安全系數(shù)：總的安全系數(shù)選擇范圍較大，一般K=1.5-2.5，若夾緊力和切削力方向相反時，為保證工件的可靠夾緊，K值不小于2.5 （公式5.1） 其中，K0-基本安全系數(shù)，一般均取1.5； K1-加工狀態(tài)系數(shù)。粗加工，K1=1.2，精加工，K1=1.0； K2-刀具鈍化系數(shù)。一般K2=1.0-1.9；具體數(shù)值可按圖5.1選取 K3-切削特點系數(shù)。連續(xù)，K3=1.0；斷續(xù)，K3=1.2； K4-考慮夾緊動力穩(wěn)定性系數(shù)。手動夾緊，K4=1.3，機動夾緊，K4=1.0； K5-考慮手動夾緊時手柄位置的系數(shù)； K6-僅在有力矩企圖使工件回轉時，才應考慮支撐面接觸情況的系數(shù)。 圖5.1 K2的取值 5.2 典型夾緊形式夾緊力的計算模塊設計 常見的典型夾緊形式有：工件以一平面及兩圓孔定位；工件以兩垂直面定位，側向夾緊；軸向夾緊套類零件；卡盤夾緊；工件以內孔定心，用壓板夾緊在三支承點上；工件以內孔定心及夾緊；工件以內孔定心，端面夾緊；工件以V形塊定位，壓板夾緊；工件以V形塊定位，V形塊夾緊以及彈簧夾頭夾緊。 用VB編程，頁面設計如圖5.2所示 圖5.2 頁面設計 單擊命令按鈕，進入各個夾緊形式的窗體。實現(xiàn)命令按鈕與窗體間的鏈接。用VB編程代碼如下：（彈簧夾頭夾緊窗體鏈接） Private Sub Command10_Click() Form25.Show End Sub 工件以V形塊定位，壓板夾緊： ① 工件承受切削扭矩及軸向力（圖5.3）： 為防止工件在切削扭矩M（kgf.mm）的作用下打滑而轉動所需的夾緊力： （公式5.2） 為防止工件在軸向力P（kgf.mm）的作用下打滑而軸向移動所需的夾緊力： （公式5.3） 圖5.3 工件承受切削扭矩及軸向力 其編程代碼： Dim aa ，bb，cc，dd，ee，ff，gg，hh，ii，jj，ss，kk，ooAs Double aa = Val(Me.Text1.Text) 輸入文本框K的參數(shù) bb = Val(Me.Text2.Text) 輸入文本框M的參數(shù) cc = Val(Me.Text3.Text) 輸入文本框α的參數(shù) dd = Val(Me.Text4.Text) 輸入文本框f1的參數(shù) ee = Val(Me.Text5.Text) 輸入文本框f2的參數(shù) ff = Val(Me.Text6.Text) 輸入文本框f3的參數(shù) gg = Val(Me.Text7.Text) 輸入文本框f4的參數(shù) hh = Val(Me.Text8.Text) 輸入文本框R的參數(shù) ii = Val(Me.Text9.Text) 輸入文本框P的參數(shù) jj = Sin((cc * PI / 180) / 2) 計算公式 jj = Fix(ii * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點后4位 ss = aa * ii * jj ss = Fix(ss * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點后4位 kk = ff * jj kk = Fix(kk * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點后4位 oo = ss / (kk + gg) oo = Fix(oo * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點后4位 MsgBox oo, , "計算結果" 其程序框圖（圖5.4）： 開始 輸入K,M,α，f1,f2,f3,f4,R,P 計算jj = Sin((cc * PI / 180) / 2) 計算ss = aa * ii * jj 計算kk = ff * jj 計算oo = ss / (kk + gg) 輸出oo 結束 圖5.4 工件承受切削扭矩及軸向力程序框圖 其頁面設計（圖5.5）： 圖5.5 工件承受切削扭矩及軸向力頁面設計 ② 工件承受側向切削力（圖5.6）： 在側向切削力P（kgf）的作用下，為防止工件從V形塊斜面滑出所需的夾緊力： （公式5.4） 其編程代碼： Dim aa ，bb，cc，dd，ee，ff，gg，hh，ii，jjAs Double aa = Val(Me.Text10.Text) 輸入文本框K的參數(shù) bb = Val(Me.Text11.Text) 輸入文本框P的參數(shù) cc = Val(Me.Text12.Text) 輸入文本框c的參數(shù) dd = Val(Me.Text13.Text) 輸入文本框α的參數(shù) ee = Val(Me.Text14.Text) 輸入文本框f1的參數(shù) ff = Val(Me.Text15.Text) 輸入文本框f2的參數(shù) gg = Tan((dd * PI / 180) / 2) 計算公式 gg = Fix(gg * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點后4位 hh = 2 * ee + ff + cc * gg hh = Fix(hh * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點后4位 ii = 2 * aa * bb jj = ii / hh jj = Fix(jj * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點后4位 MsgBox jj, , "計算結果" 圖5.6工件承受側向切削力 開始 輸入?yún)?shù)K,P,c,α,f1,f2 計算gg = Tan((dd * PI / 180) / 2) 計算hh = 2 * ee + ff + cc * gg 計算ii = 2 * aa * bb 計算jj = ii / hh 輸出jj 結束 其程序框圖（圖5.7）： 圖5.7 工件承受側向切削力程序框圖 其頁面設計（圖5.8）： 圖5.8 工件承受側向切削力頁面設計 5.3 軟件功能的實現(xiàn) 工件承受切削扭矩及軸向力時，K=1.5，M=24mm，f1=0.2mm，f2=0.4mm，f3=0.6mm，f4=0.8mm，R=10mm，P=24mm。計算Q1=16.3636如圖5.9所示 圖5.9 計算Q1 6 結 論 本設計包括了夾具定位精度計算，定位尺寸計算以及典型夾緊形式的夾緊力計算。它的特點主要體現(xiàn)在：（1）夾具定位精度計算中，常見定位形式的定位誤差計算以及鉆模的鉆孔精度計算。（2）夾具定位尺寸計算中，V形塊的計算以及定位銷高度的計算。（3）典型夾緊形式的夾緊力計算中，計算系數(shù)以及各種典型夾緊形式的夾緊力計算。（4）在利用VB6.0編程，使計算精度更加準確，減少人工誤差。 在機械制造生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的機床夾具設計計算為人工計算，而人工計算存在很大的誤差。本次設計改變了傳統(tǒng)的人工計算，使用VB6.0編程，把機床夾具常用計算進行編程，通過計算機來計算機床夾具，既節(jié)省時間，又提高了計算精度。 參 考 文 獻 [1]劉讓賢.基于圖形法的機床夾具定位誤差計算[J].裝備制造技術，2007（5）：2-3. 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