楔塊式機械手設計與仿真畢業(yè)設計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　《數(shù)字化仿真與設計》技能訓練是在學習相關專業(yè)方向課和專業(yè)選修課程后，進行的一次綜合性設計技能訓練。通過綜合技能訓練，使學生能夠運用所學過的基礎課、學科基礎課、專業(yè)平臺課和專業(yè)方向課的有關理論知識，以及實習、實驗等實踐技能，達到鞏固、加深和拓展所學知識的目的。</p><p>　　機械手，即與物件接觸的部件

2、。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式手部結構。夾持式手部由手指和傳力機構所構成。手指是與物件直接接觸的構件，常用的手指運動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手指結構簡單，制造容易，故應用較廣泛。平移型應用較少，其原因是結構比較復雜，但平移型手指夾持圓形零件時，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結構取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位和物件的重量及尺寸。而傳力機構則通過手

3、指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務。</p><p>　　本次《數(shù)字化仿真與設計》技能訓練的工作內(nèi)容包括：原理分析與設計計算、參數(shù)化設計與仿真、快速成型與分析、工程圖樣設計和編制技術文件五部分。</p><p>　　關鍵詞：機械手；數(shù)字化；設計；仿真</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、技能訓

4、練的目的- 1 -</p><p>　　二、主要技術參數(shù)與要求- 1 -</p><p>　　三、原理分析與設計計算- 2 -</p><p>　　1、工作原理分析- 2 -</p><p>　　2、設計計算- 2 -</p><p>　　2.1設計時應考慮的幾個問題- 2 -</p><

5、;p>　　2.2計算時的“三確定”- 3 -</p><p>　　2.3驅(qū)動力的計算- 4 -</p><p>　　3、零件的選擇及尺寸確定- 6 -</p><p>　　3.1手臂杠桿的選擇及尺寸確定- 6 -</p><p>　　3.2外殼的選擇及尺寸確定- 7 -</p><p>　　3.3拉桿的

6、選擇及尺寸確定- 7 -</p><p>　　3.4支撐塊的選擇及尺寸確定- 8 -</p><p>　　3.5圓柱銷的選擇及尺寸確定- 8 -</p><p>　　3.6擋圈的選擇及尺寸確定- 9 -</p><p>　　3.7墊圈的選擇及尺寸確定- 9 -</p><p>　　3.8螺釘?shù)倪x擇及尺寸確定

7、- 10 -</p><p>　　3.9夾緊部件的選擇及尺寸確定- 11 -</p><p>　　四、參數(shù)化建模與仿真- 12 -</p><p>　　1、零件建模- 12 -</p><p>　　1.1手臂杠桿的建模- 12 -</p><p>　　1.2外殼的建模- 13 -</p><

8、;p>　　1.3拉桿的建模- 14 -</p><p>　　1.4支撐塊的建模- 15 -</p><p>　　1.5圓柱銷的建模- 16 -</p><p>　　1.6彈性擋圈的建模- 16 -</p><p>　　1.7墊圈的建模- 17 -</p><p>　　1.8螺釘?shù)慕? 18 -<

9、;/p><p>　　1.9圓弧夾塊的建模- 18 -</p><p>　　2、虛擬裝配- 19 -</p><p>　　2.1為全部建模完成的零件進行裝配- 19 -</p><p>　　2.2爆炸圖的制作- 19 -</p><p>　　2.3裝配序列的制作- 20 -</p><p>

10、　　3、運動仿真- 21 -</p><p>　　3.1連桿和運動副的創(chuàng)建- 21 -</p><p>　　3.2仿真動畫輸出- 22 -</p><p>　　五、 快速成型與分析- 22 -</p><p>　　1、快速成型簡介- 22 -</p><p>　　2、快速成型的特點- 23 -</p&

11、gt;<p>　　3、快速成型的過程- 23 -</p><p>　　六、工程圖圖樣設計- 23 -</p><p>　　1、裝配圖設計- 23 -</p><p>　　1.1裝配圖的轉(zhuǎn)換- 23 -</p><p>　　1.2裝配圖的標注- 24 -</p><p>　　2、零件圖的設計-

12、24 -</p><p>　　2.1零件圖的轉(zhuǎn)換- 24 -</p><p>　　2.2零件圖的標注- 25 -</p><p>　　七、 技術經(jīng)濟評價- 26 -</p><p>　　結束語- 27 -</p><p>　　參考文獻- 28 -</p><p><b>　　

13、一、技能訓練的目的</b></p><p>　　《數(shù)字化設計與仿真》技能訓練是在學習相關專業(yè)方向課和專業(yè)選修課程后，進行的一次綜合性設計技能訓練。通過綜合技能訓練，使學生能夠運用所學過的基礎課、學科基礎課、專業(yè)平臺課和專業(yè)方向課的有關理論知識，以及實習、實驗等實踐技能，達到鞏固、加深和拓展所學知識的目的。</p><p>　　通過對機械系統(tǒng)中的典型機構的分析、三維設計、快速成型

14、和工程設計等現(xiàn)代設計技術的訓練，使學生們加深對機械產(chǎn)品的現(xiàn)代設計方法、設計過程和設計技巧的理解；通過對典型機構的三維設計、仿真設計和快速成型的綜合性訓練，使學生們鞏固并加強對三維設計、三維高級應用技術等知識的認知；通過對典型機構的工程設計、設計計算和技術文件的編寫，使學生們掌握查閱相關工程設計手冊、設計標準和設計資料的方法，鞏固并加深對實用設計技術知識的認知。通過對典型機構的設計，使學生們能夠獲得機電產(chǎn)品現(xiàn)代設計技術的綜合性技能訓練，提

15、高工程技術設計的能力，加強三維技術設計與仿真的能力，提高分析和解決工程技術問題的能力及創(chuàng)新意識，為培養(yǎng)具有高素質(zhì)的應用型卓越機械工程技術人才奠定良好的基礎。</p><p>　　二、主要技術參數(shù)與要求</p><p>　　設計題目：楔塊杠桿式機械手數(shù)字化設計與仿真。</p><p>　　設計參考圖樣：如圖2-1</p><p>　　圖2-1楔

16、塊杠桿式機械手</p><p>　　技術參數(shù)與要求：手指運動速度25mm/s，手指捏緊力50N。要求水平握持工件，工件為圓柱形物體，直徑60mm。</p><p>　　三、原理分析與設計計算</p><p><b>　　1、工作原理分析</b></p><p>　　本設計說明書僅講述楔塊杠桿式機械手。此種機械手的的驅(qū)動可

17、以分為多種。無論哪種驅(qū)動都是帶動楔塊運動。驅(qū)動裝置帶動楔塊，楔塊向下運動，克服彈簧拉力，使杠桿手指裝有滾子的一端向外張開，從而使工件夾緊。楔塊向上運動，則在彈簧拉力作用下，使手指松開。</p><p><b>　　2、設計計算</b></p><p>　　2.1設計時應考慮的幾個問題</p><p>　　2.1.1應具有足夠的夾緊力</p

18、><p>　　在確定手指的握力時，除考慮工件重量外，還應考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動，以保證工件不致產(chǎn)生松動或脫落。</p><p>　　2.1.2手指間應有一定的開閉角</p><p>　　兩個手指張開與閉合的兩個極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。手指的開閉角保證工件能順利進入或脫開。若夾持不同直徑的工件，應按最大直徑的工件考慮。</p>

19、<p>　　2.1.3應保證工件的準確定位</p><p>　　為使手指和被夾持工件保持準確的相對位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應的手指形狀。</p><p>　　2.1.4應具有足夠的強度和剛度</p><p>　　手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機械手在運動過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動的影響，要求具有足夠的強度和剛度以防止折斷或彎曲變形

20、，但應盡量使結構簡單緊湊，自重輕。</p><p>　　2.1.5應考慮被抓取對象的要求</p><p>　　應根據(jù)抓取工件的形狀、抓取部位和抓取數(shù)量的不同，來設計和確定手指的形狀。</p><p>　　2.2計算時的“三確定”</p><p>　　2.2.1臂力的確定</p><p>　　目前使用的機械手的臂力范圍較

21、大，國內(nèi)現(xiàn)有的機械手的臂力最小為0.15N，最大為8000N。本機械手的臂力為N臂=65N，安全系數(shù)K一般可在1.5~3，本機械手取安全系數(shù)K=2。定位精度為±1mm。</p><p>　　2.2.2工作范圍的確定</p><p>　　機械手的工作范圍根據(jù)工藝要求和操作運動的軌跡來確定。一個操作運動的軌跡是幾個動作的合成，在確定的工作范圍時，可將軌跡分解成單個的動作，由單個動作的

22、行程確定機械手的最大行程。本機械手的動作范圍確定如下：</p><p>　　手臂回轉(zhuǎn)角度 ——20°</p><p>　　手臂升降行程 ——5mm</p><p>　　手臂水平運動行程——22.6mm</p><p>　　2.2.3運動速度的確定</p><p>　　機械手各動作的最大行程確定之后

23、，可根據(jù)生產(chǎn)需要的工作拍節(jié)分配每個動作的時間，進而確定各動作的運動速度。楔塊杠桿式機械手要完成水平握持工件的過程，需完成夾緊工件、手臂升降、回轉(zhuǎn)，平移等一系列的動作，這些動作都應該在工作拍節(jié)規(guī)定的時間內(nèi)完成，具體時間的分配取決于很多因素，根據(jù)各種因素反復考慮，對分配的方案進行比較，才能確定。</p><p>　　楔塊杠桿式機械手的各運動速度如下：</p><p>　　立柱豎直運動速度

24、 ——V柱移 = 5.53mm/s</p><p>　　手指夾緊工件的運動速度 ——V夾 = 25mm/s</p><p><b>　　2.3驅(qū)動力的計算</b></p><p>　　圖3-1楔塊杠桿式手部受力分析</p><p>　　如圖3-1所示為楔塊式手部結構。在拉桿3作用下銷軸2向上的拉力為P，并通過銷軸

25、中心O點，兩手臂杠桿1的楔塊對銷軸的反作用力為P1、P2，其力的方向垂直于楔塊中心線OO1和OO2并指向O點，P1和P2的延長線交O1O2于A及B，由于△O1OA和△O2OA均為直角三角形，故∠AOC=∠BOC=α。根據(jù)銷軸的力平衡條件，即</p><p>　　∑Fx=0；P1=P2；∑Fy=0</p><p><b>　　P=2P1cosα</b></p>

26、;<p><b>　　P1=cosα</b></p><p>　　銷軸對手指的作用力為p1′。手指握緊工件時所需的力稱為夾緊力，假想握力作用在過手指與工件接觸面的對稱平面內(nèi)，并設兩力的大小相等，方向相反，以N表示。由手指的力矩平衡條件，即∑m01(F)=0得</p><p><b>　　P1′h=Nb</b></p>

27、<p><b>　　因 h=</b></p><p>　　所以 P=2b(cosα)</p><p>　　式中 a——手指的回轉(zhuǎn)支點到對稱中心線的距離</p><p>　　α——工件被夾緊時手指的楔塊方向與兩回轉(zhuǎn)支點連線間的夾角</p><p>　　由上式可知，當驅(qū)動力P一定時，α角增大則握力

28、N也隨之增加，但α角過大會導致拉桿的行程過大，以及手指楔塊尺寸長度增大，使之結構加大，因此，一般取α=30°~40°。這里取角α=30°。</p><p>　　這種手部結構簡單，具有動作靈活，手指開閉角大等特點。查《工業(yè)機械手設計基礎》中表可知[1]，綜合前面驅(qū)動力的計算方法，可求出驅(qū)動力的大小。為了考慮工件在傳送過程中產(chǎn)生的慣性力、振動以及傳力機構效率的影響，其實際的驅(qū)動力P實際應

29、按以下公式計算，即：</p><p><b>　　P實際=</b></p><p>　　式中 η ——手部的機械效率，一般取0.85~0.95</p><p>　　K1——安全系數(shù)，一般取1.2~2</p><p>　　K2——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響，K2可近似按下式估計，K2=1+，其中a為被抓取工件運動

30、時的最大加速度，g為重力加速度。</p><p>　　本機械手的工件只做水平和垂直平移，當它的移動速度為25mm/s，工件直徑D為60mm，鉗口為圓弧型，α=20°時，拉緊油缸的驅(qū)動力P和P實際計算如下：</p><p>　　由已知條件，當量夾緊力為</p><p><b>　　N=50（N）</b></p><p

31、>　　由楔塊杠桿式結構的驅(qū)動力計算公式</p><p><b>　　P=得</b></p><p>　　P=P計算==×50×(tg20°) =13.30N</p><p><b>　　P實際=P計算</b></p><p>　　取η=0.9， K1=1.2，K2

32、=≈1.01，</p><p>　　則 P實際==17.90N</p><p>　　3、零件的選擇及尺寸確定</p><p>　　3.1手臂杠桿的選擇及尺寸確定</p><p>　　根據(jù)設計計算中的各個力的大小，可以確定出手臂杠桿所能承受的應力，從而設計出合理的手臂形狀并確定其尺寸。找到圓柱銷及螺釘?shù)倪B接位置，進行相應的打孔或其他操作，得

33、出最終的手臂杠桿三維圖形如圖3-2所示，通過此圖及相關數(shù)據(jù)可進行三維圖形建模。</p><p><b>　　圖3-2 手臂杠桿</b></p><p>　　手臂杠桿的相關尺寸為：</p><p>　　前臂長度57.5mm；后臂長度37.2mm；寬度10mm；厚度20mm。</p><p>　　3.2外殼的選擇及尺寸確定&

34、lt;/p><p>　　對于楔塊杠桿式的機械手來說，外殼必不可少的零部件之一。外殼可以有效的防止灰塵或其他物質(zhì)進入機械手內(nèi)部。外殼的尺寸主要由兩個手臂杠桿配合后的橫向、縱向距離確定，得出最終的外殼三維圖形如圖3-3所示，通過此圖及相關數(shù)據(jù)可進行三維圖形建模。</p><p><b>　　圖3-3 外殼</b></p><p><b>　　

35、外殼的相關尺寸為：</b></p><p>　　長度100mm；寬度93mm；厚度8mm。</p><p>　　3.3楔塊的選擇及尺寸確定</p><p>　　斜塊的主要作用是連接動力裝置，從而拉動手臂杠桿，使整個機械手進行工作。楔塊所受的相應應力主要與杠桿手臂有關，所以通過手臂杠桿的相關數(shù)據(jù)可以計算出楔塊的相應數(shù)據(jù)。楔塊的三維圖形如圖3-4所示，通過此

36、圖及相關數(shù)據(jù)可進行三維圖形建模。</p><p><b>　　3-4 拉桿</b></p><p><b>　　楔塊的相關尺寸為：</b></p><p>　　長邊45mm；短邊20mm；厚度20mm；楔角20°；連接處圓孔直徑7mm。</p><p>　　3.4支撐塊的選擇及尺寸確定&l

37、t;/p><p><b>　　3-5 支撐塊</b></p><p>　　如圖3-5所示為支撐塊的最終三維圖形，通過此圖及相關數(shù)據(jù)可進行三維圖形建模。支撐塊的選擇主要由外殼和楔塊確定。支撐塊用來支撐機械手的兩個外殼，與外殼的連接，從而構成機械手的外部保護裝置，并且可以幫助減小、分擔手臂杠桿所受的應力。</p><p>　　支撐塊的相關尺寸為：<

38、;/p><p>　　長度100mm；寬度10mm；厚度10mm。</p><p>　　3.5圓柱銷的選擇及尺寸確定</p><p>　　銷[2]一般用以連接、鎖定零件活做裝配定位用，也可以作為安全裝置的零件。我們選擇的圓柱銷分為兩種：第一種為連接滾子的圓柱銷，如圖3-6所示；第二種為連接手臂與外殼的圓柱銷，如圖3-7所示，通過此圖及相關數(shù)據(jù)可進行三維圖形建模。</

39、p><p><b>　　。</b></p><p>　　圖3-6 圖3-7 </p><p>　　第一種圓柱銷在外殼的內(nèi)，第二種圓柱銷在外殼外，所以第一種圓柱銷的長度要短于第二種圓柱銷。圓柱銷的直徑由其所連接的空來確定，而阻止圓柱銷縱向運動的是彈性擋圈，所以兩種圓柱銷的兩端均需要開槽來卡

40、住擋圈。</p><p>　　兩種圓柱銷的尺寸分別為：</p><p>　　第一種圓柱銷GB 119-3×22mm；第二種圓柱銷GB 119-3×38mm；開槽尺寸均為0.2×0.4mm（深×寬）。</p><p>　　3.6擋圈的選擇及尺寸確定</p><p>　　擋圈主要用來在軸上或孔中將零件定位、

41、鎖緊或止退。而所選的彈性擋圈卡在軸槽中有有效的的止退作用。彈性擋圈的確定由圓柱銷的直徑來確定，防止圓柱銷縱向移動。彈性擋圈的形狀如圖3-8所示，通過此圖及相關數(shù)據(jù)可進行三維圖形建模。</p><p><b>　　圖3-8 彈性擋圈</b></p><p>　　由于所選彈性擋圈為標準件，所以彈性擋圈的尺寸為：</p><p>　　擋圈 d3 GB

42、 894。</p><p>　　3.7螺釘?shù)倪x擇及尺寸確定</p><p>　　螺釘通常分為聯(lián)接用、緊定用與特殊用三種，而我們選擇僅為聯(lián)接用螺釘。常用的聯(lián)接用螺釘有圓柱頭、半圓頭、沉頭和半沉頭等，我們選擇沉頭螺釘，沉頭螺釘?shù)娜S圖形如圖3-10所示，通過此圖及相關數(shù)據(jù)可進行三維圖形建模。</p><p>　　圖3-10 沉頭螺釘</p><p&g

43、t;　　沉頭螺釘?shù)某叽缰饕善渌B接的部件來確定。整個設計過程中我們選用兩個不同尺寸的國標件使用。</p><p>　　沉頭螺釘?shù)某叽绶謩e為：</p><p>　　螺釘M3×14 GB 68-66；螺釘 M3×16 GB 68-66。</p><p>　　3.8夾緊部件的選擇及尺寸確定</p><p>　　夾緊部件是整個機

44、械手中唯一直接與工件接觸的部件，它用來夾緊工件并對工件進行相關的移動和操作，可以算是整個楔塊杠桿式機械手中最重要的一個部件。為了更好的使夾緊部件與工件接觸，并減小相關應力對工件產(chǎn)生的損壞，所以夾緊部件的加緊面采用圓弧型設計，其三維圖形如圖3-11所示，通過此圖及相關數(shù)據(jù)可進行三維圖形建模。</p><p>　　圖3-11 圓弧夾塊</p><p>　　圓弧夾塊的相關數(shù)據(jù)由手臂杠桿后臂的長度

45、和被夾工件的大小來確定。 圓弧夾塊的尺寸為：</p><p>　　長度70mm；寬度18mm；厚度20mm；圓弧直徑60mm。</p><p>　　四、參數(shù)化建模與仿真</p><p><b>　　1、零件建模</b></p><p>　　1.1手臂杠桿的建模</p><p>　　打開Pr

46、oE選擇【文件】-【建模】命令進入建模界面，如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 進入建模環(huán)境</p><p>　　單擊【拉伸】進行手臂杠桿的基本草繪，輸入相關尺寸后，完成手臂杠桿的草繪圖形，如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 手臂杠桿的草繪</p><p>　　完成草繪后，點擊【拉伸】功能按鈕，選擇草繪完成的手臂杠桿平

47、面圖形，對其進行拉伸。在拉伸長度中輸入20mm，點擊確定，完成手臂杠桿的基本建模。緊接著要對手臂杠桿的前臂進行修剪操作。點擊【草繪】按鈕，選擇前臂為草繪平面，進入草繪。繪制一個尺寸符合標準的圖形來對前臂進行修剪，圖形不易過大，以能覆蓋需要修剪的前臂為最佳，繪制后點擊完成草繪按鈕。</p><p>　　圖4-3 對前臂進行修剪</p><p>　　在后臂17mm和43mm位置處利用【打孔】命

48、令打兩個通孔，并建立兩個基準平面使用【螺紋】命令創(chuàng)建后臂與圓弧夾塊連接的螺紋，完成后單擊保存，完成手臂杠桿的建模。</p><p><b>　　1.2外殼的建模</b></p><p>　　新建文件，進入建模界面后，單擊草繪進行外殼的基本草繪，如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 外殼的草繪 </

49、p><p>　　點擊【拉伸】功能按鈕對外殼進行拉伸操作，在拉伸長度中輸入8mm，完成拉伸。使用【打孔】命令在外殼中心開一個直徑100mm，深3mm的圓槽，此圓槽用來給連接兩手臂杠桿的圓柱銷足夠的運動范圍，如圖4-5所示。</p><p>　　在外殼的頂部，使用【打孔】和【陣列】命令給外殼建立四個對稱的直徑為6mm的通孔，并使用【倒直角】命令在空外倒偏置2.6mm，角度為45°的倒角，

50、如圖4-6所示。最后使用【螺紋】命令為通孔添加螺紋。此螺紋孔用來使外殼與支撐塊連接，如圖4-7所示。點擊【保存】完成外殼建模。</p><p>　　圖4-6打孔 倒角 </p><p><b>　　1.3楔塊的建模</b></p><p>　　新建文件，進入建模界面。單擊【草繪】按鈕在草繪界面中畫一個直徑為25mm的圓形，完成

51、草繪。點擊【拉伸】功能按鈕，選擇剛剛完成的草繪圖形，輸入150mm后單擊確定，完成拉伸。</p><p>　　在拉伸完成的后端分別建立距圓柱中心為5mm的對稱基準面，并分別在基準面中繪制修剪圖形，對圓柱后端利用【拉伸】功能的求差命令進行修剪，具體操作參見第四章，1.1中前臂的修剪方法。修剪完成后，利用【打孔】命令在修剪面打一個直徑為16mm的圓孔，此圓孔用來插入圓柱銷，并定位兩手臂杠桿。建模完成后如圖4-8所示，

52、點擊保存按鈕。</p><p>　　圖4-8 拉桿建模完成圖</p><p><b>　　1.4支撐塊的建模</b></p><p>　　新建文件，進入建模界面。單擊草繪繪制長為240mm，寬為40mm的長方形。點擊【拉伸】功能按鈕后，選擇草繪長方形，輸入30mm后完成拉伸，支撐塊基本長方體完成。</p><p>　　點

53、擊【打孔】功能按鈕，在基本長方體中心處打一個直徑為25mm的通孔，此通孔用來使拉桿進行縱向滑動。</p><p>　　在支撐塊兩側(cè)中心建立基準面，利用【打孔】和【陣列】命令在支撐塊兩側(cè)打8個深度為15mm的孔，用來與外殼連接。完成后模型如圖4-9所示，單擊保存后退出。</p><p>　　圖4-9 支撐塊建模完成圖</p><p><b>　　1.5圓柱銷

54、的建模</b></p><p>　　新建文件，進入建模界面。單擊【草繪】繪制直徑為16mm的圓。完成后利用【拉伸】命令將其拉伸成為長為22mm的圓柱。</p><p>　　點擊【倒斜角】功能按鈕，輸入偏置為1.5mm，角度為45°為圓柱兩端進行倒角操作。用開槽命令為圓柱兩端創(chuàng)建卡槽，點擊【卡槽】功能按鈕，輸入深度為1mm，寬度為1.1mm，點擊距兩端均為3mm的位置放

55、置卡槽，并完成創(chuàng)建，單擊保存，如圖4-10所示。另外一圓柱銷拉伸長度為28mm，其他數(shù)據(jù)不變，創(chuàng)建方法相同，完成后如圖4-11所示。</p><p>　　圖4-10 第一種圓柱銷建模完成圖 圖4-11 第二種圓柱銷建模完成圖</p><p>　　1.6彈性擋圈的建模</p><p>　　新建文件，并進入建模界面。點擊【草繪】繪制彈性墊圈的基本圖形，如

56、圖4-12所示。</p><p>　　圖4-12 彈性墊圈的基本圖形</p><p>　　完成草繪后點擊【拉伸】功能按鈕，輸入0.4mm，單擊確定，完成彈性墊圈的建模，點擊保存。</p><p><b>　　1.7螺釘?shù)慕?lt;/b></p><p>　　螺釘共有2種，以其中螺釘M3×14 GB 68-66為例進

57、行建模。新建文件，并進入建模界面。用草繪和拉伸完成螺釘?shù)幕窘?。點擊【倒斜角】功能按鈕為螺釘頭進行倒斜角，如圖4-15所示。</p><p>　　圖4-15 為螺釘頭倒斜角 圖4-16為螺釘添加螺紋</p><p>　　利用拉伸求差法對螺釘頭倒斜角后的大圓面進行修剪，從而得出深度為2.5mm，寬度為3mm的擰口。以倒斜角后所剩小圓面為基準面草繪一個直徑為10mm

58、的圓。使用【拉伸】功能按鈕對新畫圓拉伸，拉伸長度為53.2mm。點擊【倒斜角】功能按鈕對新拉伸圓柱末端倒角，輸入偏置1mm，角度45°。最后點擊【螺紋】功能按鈕為螺釘添加長度為16mm的螺紋，如圖4-16所示。完成建模后，單擊保存。</p><p>　　1.9圓弧夾塊的建模</p><p>　　新建文件，并進入建模界面。點擊【草繪】按鈕，繪制圓弧夾塊基本草圖，如圖4-17所示。&

59、lt;/p><p>　　圖4-17 圓弧夾塊的基本圖形 圖4-18 為圓弧夾塊底部打孔</p><p>　　點擊【拉伸】功能按鈕，輸入30mm完成對基本圖形的拉伸。在圓弧夾塊底部17mm位置和43mm位置處進行打孔，如圖4-18所示。之后使用螺紋按鈕對兩孔添加螺紋并完成建模，點擊保存。</p><p><b>　　2、虛擬裝配</b>

60、</p><p>　　2.1為全部建模完成的零件進行裝配</p><p>　　點擊【新建】-【組件】，進入裝配界面，以下方外殼為接地固定零件進行裝配。裝配時，各個零件必須添加相應約束，合理的約束是運動仿真的必要前提。裝配的必要約束如圖4-19所示。</p><p>　　圖4-19 裝配的必要約束 圖4-20 裝配完成圖</p>

61、;<p>　　裝配的必要約束共有8種，分別為：配對、對齊、角度、平行、垂直、中心對齊、距離和相切。例如：面與面的匹配需要用到匹配和對其；銷與孔的匹配需要用到中心對齊和距離等。裝配的順序沒有固定要求，但盡量依照從內(nèi)到外，從繁到簡的的順序。本說明書所設計的機械手裝配完成并渲染后得到的裝配圖如圖4-20所示。</p><p><b>　　2.2爆炸圖的制作</b></p>

62、<p>　　完成裝配圖后，點擊菜單欄中的【視圖】按鈕，選擇【分解】，點擊【編輯位置】按鈕新建爆炸視圖，如圖4-21所示。</p><p>　　圖4-21 創(chuàng)建爆炸視圖</p><p>　　完成爆炸視圖的創(chuàng)建后，如圖4-22所示，依次選擇【視圖】-【分解】-【編輯視圖】，可對爆炸視圖進行編輯和修改。</p><p>　　圖4-23顯示爆炸視圖</p

63、><p>　　在【編輯爆炸視圖】中，可通過選擇零件和移動零件對爆炸視圖進行爆炸，具體爆炸位置可以用【點構造】功能按鈕進行編輯。完成對爆炸圖的編輯以后，可以通過【顯示爆炸視圖】和【隱藏爆炸視圖】按鈕對爆炸圖進行顯示和隱藏，如圖4-23所示。</p><p><b>　　3、運動仿真</b></p><p>　　由于運動仿真為播放動畫，故沒有插圖解說，

64、只做簡單操作介紹。具體的仿真內(nèi)容為通過添加運動副和經(jīng)過輸出后形成的可動的三維模型，詳細內(nèi)容請參見說明書配套光盤。</p><p>　　3.1連桿和運動副的創(chuàng)建</p><p>　　3.1.1連桿的創(chuàng)建</p><p>　　打開裝配完成圖，依次點擊【起始】-【運動仿真】，進入運動仿真界面。點擊【連桿】功能按鈕：</p><p>　　將外殼、支撐

65、塊、兩個長圓柱銷及與其連接的擋圈和墊圈設置為連桿1；</p><p>　　將左手臂杠桿、左圓弧夾塊和與其相連接的沉頭螺釘設置為連桿2；</p><p>　　將右手臂杠桿、右圓弧夾塊和與其相連接的沉頭螺釘設置為連桿3；</p><p>　　將拉桿、短圓柱銷及與其相連接的擋圈和墊圈設置為連桿4。</p><p>　　3.1.2運動副的創(chuàng)建<

66、/p><p>　　在運動仿真界面內(nèi)點擊【運動副】功能按鈕：</p><p>　　點擊拉桿，設置為滑動副，選擇諧波運動方式，輸入數(shù)值：幅值60；頻率1.3；相位角30。</p><p>　　點擊短圓柱銷和與其接觸的兩手臂杠桿楔塊，設置為滑動副，并添加3D接觸。</p><p>　　點擊兩場圓柱銷和與其接觸的兩手臂杠桿，設置為旋轉(zhuǎn)副。</p&g

67、t;<p><b>　　3.2仿真動畫輸出</b></p><p>　　完成連桿和運動副的設置，點擊【動畫】功能按鈕，輸入【時間】和【步數(shù)】，等待系統(tǒng)自動分析運算后，可以輸出仿真動畫。選擇【諧波】播放方式，點擊播放，運動仿真動畫自動運行。</p><p><b>　　快速成型與分析</b></p><p>&

68、lt;b>　　快速成型簡介</b></p><p>　　快速成型工藝也稱光造型或立體光刻，是基于粉末被照射后凝固的原理工作的。這種粉末材料在一定波長和強度的紫外光照射下能迅速發(fā)生光聚合反應，分子量急劇增大，材料也就從粉末轉(zhuǎn)變成固態(tài)。機器中盛滿粉末材料，激光束在偏轉(zhuǎn)鏡作用下，能在粉末表面上掃描，掃描的軌跡及光線的有無均有計算機控制，光點打到的地方，粉末就固化。</p><p&g

69、t;　　成型開始時，工作平臺在一個確定的深度，聚焦后的激光在粉末上按計算機的指令逐點掃描，即逐點固化。當一層掃描完成后，未被照射的地方仍是粉末形態(tài)。然后升降臺帶動平臺下降一層高度，已成型的層面上又布滿一層粉末，然后進行下一層的掃描，新固化的一層牢固地粘在前一層上，如此重復直到整個零件制造完畢，得到一個三維實體模型。</p><p>　　快速成型將原來制造一個模型所需的1年時間減少到1周左右時間，將成型效率提高了足

70、足50多倍。</p><p><b>　　2、快速成型的特點</b></p><p>　?、倏梢灾圃烊我鈴碗s的三維幾何實體；②高效快速；③高度柔性；④快速成型技術實現(xiàn)了機械工程學科多年來追求的兩大先進目標，即材料的提取過程與制造過程一體化和設計與制造一體化；⑤與反求工程、CAD技術、網(wǎng)絡技術、虛擬現(xiàn)實等相結合，成為產(chǎn)品快速開發(fā)的有力工具。</p><

71、;p><b>　　快速成型的過程</b></p><p>　?、佼a(chǎn)品的三維模型的構建。由于RP系統(tǒng)是由三維CAD模型直接驅(qū)動，因此首先要構建所加工工件的三維CAD模型。</p><p>　?、诩す饪焖俪尚汀＠糜嬎銠C分析，用激光將粉末一層一層的灼燒定型，直至整個模型完成</p><p>　　③成型零件的后處理。從成型系統(tǒng)里取出成型件，將其

72、放入高溫燒化的蠟中，直至液蠟完全沁入零件，取出待干。</p><p><b>　　六、工程圖圖樣設計</b></p><p>　　由于ProE軟件中不提供國家制圖標準（GB），所以進行設計前，點擊主菜單【文件】，依次選擇【實用工具】-【用戶自定義設置】，進入后對UG文件內(nèi)圖紙、線條、注釋等進行國標（GB）設置。設置完成后，重新啟動UG軟件，設置生效。</p>

73、;<p><b>　　1、裝配圖設計</b></p><p><b>　　1.1裝配圖的轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　打開UG軟件，新建文件，并點選【非主模型板塊】前面的“√”。此時出現(xiàn)對話框，選擇裝配圖模型點擊確定進入。</p><p>　　點擊【起始】-【制圖】，進入制圖界面，選擇圖紙尺寸為A2，設置

74、投影面方向為“左”，點擊確定進入制圖界面。點擊【基本視圖】按鈕，按照主視圖、左視圖和俯視圖的順序放置圖形。右鍵點擊其中一圖形邊界，點擊【擴展】按鈕，利用【曲線】工具中的【藝術線條】勾勒出需要進行剖面的區(qū)域，然后郵件單擊圖外區(qū)域取消【擴展】命令。點擊【局部剖】功能按鈕，利用剛剛所做的藝術線條對視圖進行局部剖。</p><p><b>　　1.2裝配圖的標注</b></p><

75、;p>　　點擊【自動判斷尺寸】功能按鈕對二維視圖的長度、寬度、直徑等基本尺寸進行標注。</p><p>　　點擊【插入】-【符號】-【表面粗糙度符號】對特殊部位進行表面粗糙度標注。</p><p>　　點擊【注釋構造器】功能按鈕，為二維視圖添加技術要求等文本。完成二維視圖后，將ProE文件導出成為Auto CAD使用的DWG文件，進行出圖，成圖效果如圖6-1所示。</p>

76、<p>　　圖6-1 裝配圖成圖</p><p><b>　　2、零件圖的設計</b></p><p><b>　　2.1零件圖的轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　打開PreE軟件，新建文件，并點選【非主模型板塊】前面的“√”。此時出現(xiàn)對話框，選擇裝配圖模型點擊確定進入。</p><p&g

77、t;　　點擊【起始】-【制圖】，進入制圖界面，選擇圖紙尺寸為A3[7]，設置投影面方向為“左”，點擊確定進入制圖界面。點擊【基本視圖】按鈕，按照主視圖、左視圖和俯視圖的順序放置圖形。右鍵點擊其中一圖形邊界，點擊【擴展】按鈕，利用【曲線】工具中的【藝術線條】勾勒出需要進行剖面的區(qū)域，然后右鍵單擊圖外區(qū)域取消【擴展】命令。點擊【局部剖】功能按鈕，利用剛剛所做的藝術線條對視圖進行局部剖。</p><p><b&g

78、t;　　2.2零件圖的標注</b></p><p>　　點擊【自動判斷尺寸】功能按鈕對二維視圖的長度、寬度、直徑等基本尺寸進行標注。</p><p>　　點擊【插入】-【符號】-【表面粗糙度符號】對特殊部位進行表面粗糙度標注。[6]</p><p>　　點擊【注釋構造器】功能按鈕，為二維視圖添加技術要求等文本。完成二維視圖后，PreE文件導出成為Auto

79、 CAD使用的DWG文件，進行出圖。成圖效果如圖6-2所示。</p><p><b>　　圖6-2零件圖成圖</b></p><p><b>　　技術經(jīng)濟評價</b></p><p>　　對產(chǎn)品設計方案的評價如下：</p><p>　?。?）建立因素論域和評語論域。</p><p

80、>　　因素論域：U={使用 加工 裝配 維修 美觀}</p><p>　　=（0.3 0.15 0.15 0.25 0.15）</p><p>　　評語論域：V={很好 較好 一般 較差 }</p><p>　　=（0.9 0.7 0.5 0.3）</p><p>　?。?）構建模糊矩陣。根

81、據(jù)上表可得模糊矩陣為：</p><p><b>　　R=</b></p><p><b>　?。?）評語綜合。</b></p><p>　　X＝U·R＝（0.3 0.15 0.15 0.25 0.15）·</p><p>　　＝（0.177 0.372 0

82、.295 0.159）</p><p><b>　　綜合評分：</b></p><p>　　Z==0.9×0.177+0.7×0.372+0.5×0.292+0.3×0.159=0.6134</p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　

83、不知不覺中，三周的技能訓練接近尾聲，回想三周來的點點滴滴可謂是受益匪淺。</p><p>　　本次技能訓練中，通過與隊友的配合和相互之間的幫助，我們順利的完成了這次技能訓練的任務。技能訓練中的每一個環(huán)節(jié)都給我們帶來了很多收獲，不論是對機械設計的更深入的了解，還是對UG軟件的操作更加得心應手，不論是大收獲還是小收獲，當它們累積到一起以后，對我們而言都是一次個人能力的巨大升華。</p><p>

84、;　　在設計過程中，很多資料都需要自己去查閱，每天都要奔波圖書館好多次，或者百度一遍又一遍，但是掌握的新知識卻是一筆不小的財富。</p><p>　　這次技能訓練的順利完成離不開我的隊友和老師。隊友的配合和鼓勵，明確的分工，按時完成各自的任務，都是順利完成最后任務的前提條件。老師幫助糾正了很多設計上的錯誤，也提出了很多更加合理的意見和建議，為我的設計鋪墊了一條更加合理化的道路。在此，我要特別感謝段老師、劉老師和唐

85、老師三位老師，感謝他們讓我學到了更多的知識。</p><p>　　本次技能訓練對我以后的工作和學習增添了更多的知識力量，真心的感謝所有幫助過我的人，不論是老師、隊友還是圖書館的阿姨，謝謝你們對我的幫助！</p><p>　　最后，由于學習面的狹窄和個人能力的不足，本次技能訓練中可能會出現(xiàn)很多不足和錯誤之處，懇請答辯老師給與指正和教導。</p><p><b&g

86、t;　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 工業(yè)機械手編寫組 《工業(yè)機械手》 上海科學技術出版社，1978年</p><p>　　[2] 王健石 《機械通用零部件優(yōu)選手冊》 中國電力出版社，2008年</p><p>　　[3] 東北工學院 《機械零件設計手冊》 冶金工業(yè)出版社 第三版，1977年</p><p>　　[

87、4] 于慧力 《機械設計》 科學出版社 第三版，2010年</p><p>　　[5] 王樹勛 《UG NX4.0三維建模教程》 華南理工大學出版社，2006年</p><p>　　[6] 詹友剛 《ProE快速入門教程》 機械工業(yè)出版社，2010年</p><p>　　[7] 張景田 《畫法幾何及機械制圖》 哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005年</p>