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編號 無錫太湖學院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 相關(guān)資料 題目：基于UG的車床夾具虛擬設(shè)計及運動仿真 信機 系 機械工程及自動化專業(yè) 學 號： 　　　 0923801　　　　 學生姓名： 李珊珊 指導教師： 　 彭勇（職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013年5月25日 目 錄 一、畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 二、畢業(yè)設(shè)計（論文）外文資料翻譯及原文 三、學生“畢業(yè)論文（論文）計劃、進度、檢查及落實表” 四、實習鑒定表 無錫太湖學院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 開題報告 題目：基于UG的車床夾具虛擬設(shè)計及運動仿真 信機 系 機械工程及自動化 專業(yè) 學 號： 0923801 學生姓名： 李珊珊 指導教師： 彭勇 （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2012年11月25日 課題來源 工程生產(chǎn)實際 科學依據(jù)（包括課題的科學意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應用前景等） （1）課題科學意義 在現(xiàn)代生產(chǎn)制造中，機床夾具是一種不可或缺的工藝設(shè)備，它直接影響著零件的加工精度、生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，所以機床夾具設(shè)計是一項重要的技術(shù)工作，它是各機械制造企業(yè)新產(chǎn)品投產(chǎn)、老產(chǎn)品改進和工藝更新中的一項重要生產(chǎn)技術(shù)準備工作，也是每一個從事機械加工工藝的技術(shù)人員必須掌握的基礎(chǔ)知識，在機械制造以及生產(chǎn)技術(shù)中占有極其重要的地位。 （2）國內(nèi)外研究狀況、水平和發(fā)展趨勢 夾具最早出現(xiàn)在1787年，至今經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。第一階段表現(xiàn)為夾具與人的結(jié)合。在工業(yè)發(fā)展初期，機械制造的精度較低，夾具僅僅作為加工工藝過程中的一種輔助工具；第二階段是隨著機床、汽車、飛機等制造業(yè)的發(fā)展，夾具的門類才逐步發(fā)展齊全，逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)的主要工藝裝備之一；第三階段，即近代由于世界科學技術(shù)的進步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具與機床有了緊密結(jié)合。 現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭，特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應用，對機床夾具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本；2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；3）能適用于精密加工的高精度機床夾具； 4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具； 5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率； 6）提高機床夾具的標準化程度。 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。 研究內(nèi)容 ① 根據(jù)提供的畢業(yè)設(shè)計資料理解設(shè)計要求，查閱相關(guān)中外資料。 ② 確定車床組合夾具結(jié)構(gòu)及定位、夾緊方案。 ③ 對車床組合夾具進行三維建模，生成工程圖，完成爆炸圖及裝夾工件的動作演示。 ④ 完成車床組合夾具加工工序和工藝方案及繪制工序圖。 ⑤ 閱讀和翻譯英文文獻。 ⑥ 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文。 擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析 （1）研究方法 借閱相關(guān)書籍雜志，充分利用圖書館及網(wǎng)絡(luò)資源。 （2）技術(shù)路線 收集資料，設(shè)計尺寸，做定位、夾緊設(shè)計，三維建模，運動仿真。 （3）實驗方案 明確設(shè)計要求，認真調(diào)查研究，收集設(shè)計資料，確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，根據(jù)設(shè)計要求作出三維建模及工程圖，做運動仿真。 （4）可行性分析 大學里，我學習了機械制圖、機械制造工藝學、機床夾具設(shè)計等等，熟悉UG軟件。在設(shè)計中，結(jié)合自己所學的知識以及老師的指導，根據(jù)要求，合理選擇加工工藝，設(shè)計出合適的車床夾具，繪制出零件圖及裝配圖。 研究計劃及預期成果 研究計劃： 2012年11月12日-2012年12月2日：收集資料，撰寫開題報告、文獻綜述； 2012年12月3日-2013年1月20日：完成零件三維造型及圖紙轉(zhuǎn)化，確定工藝總體方案； 2013年1月21日-2013年3月1日：完成工藝規(guī)程設(shè)計； 2013年3月4日-2013年3月22日：完成夾具的全部零件圖； 2013年3月25日-2013年4月5日：完成夾具的總裝圖及運動仿真； 2013年4月8日-2013年4月19日：完成夾具設(shè)計的說明書； 2013年4月22日-2013年4月26日：詳細審閱設(shè)計計算、說明書及圖紙并修改； 2013年4月29日-2013年5月25日： 遞交畢業(yè)設(shè)計資料，準備答辯材料，并進行答辯。 預期成果： 設(shè)計中各個部件的選擇需要具體分析和理論計算，方案擬定正確；設(shè)計計算根據(jù)來源可靠，計算數(shù)據(jù)準確無誤，定位夾緊元件選用正確規(guī)范；機械結(jié)構(gòu)圖紙繪制要求視圖完整、符合最新國家標準，圖面整潔、質(zhì)量高（圖紙繪制要求采用計算機繪圖）；用UG完成夾具的所以零件圖、組裝圖，以及夾具的三維圖形；基于UG進一步進行爆炸及運動仿真。 特色或創(chuàng)新之處 使用UG運動仿真，效果明顯，方便改變參量，能夠直觀判斷設(shè)計結(jié)果。 已具備的條件和尚需解決的問題 ① 可以利用圖書館及網(wǎng)絡(luò)資源，已學過UG的基礎(chǔ)知識； ② 使用UG的運動仿真有待加強。 指導教師意見 指導教師簽名： 年 月 日 教研室（學科組、研究所）意見 教研室主任簽名： 年 月 日 系意見 主管領(lǐng)導簽名： 年 月 日 英文原文 Development of the 3D-Designed Lathe Fixture of a Float Brake Caliper PAN Jin-kun1, ZUO Wan-li2, LU Dong-sheng2 1School of Mechanical Engineering, Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, P. R. China 2College of Mechanical& Power Engineering, Nanjing University of Technology, Nanjing 210009, P. R. China Abstract：According to the technique requests of the brake caliper in the process of production, a special fixture of float brake caliper has been developed based on 3D design in this paper. The development process and verified data from 3D modeling and kinematics simulation for this special fixture show that this 3D-designed process can conveniently forecast the assembly interference of the fixture and accurately add the mass of lead brick before the prototype is made. In this way the flutter caused by the unbalanced lathe fixture can be eliminated and the precision of run-out tolerance in cylinder hole compared with machine tool spindle can be improved, thus the processing quality of the cylinder hole in a brake caliper can be greatly guaranteed. Key words: 3D design; brake calipers; lathe fixture 1 Introduction In the production of the float disc brake caliper of an automobile, due to the complexity of its structure, a special fixture is needed for installing and clamping the brake caliper. According to the technique requests of the brake caliper in the processing, a special fixture of float brake caliper is developed based on 3D design in this paper and its 3D model is assembled virtually. Through the mechanism simulation function of 3D design software, the balance of a lathe fixture is analyzed [1]. The results show that the design process can expediently forecast some factors which affect the quality of technical equipment such as assembly interference [2] and the machining stability of the lathe fixture before the proto type is made. This design process can not only avoid the design errors in the traditional design, but also improve the design quality of products. 2 3D design of the special lathe fixture The manufacture object of the special fixture is the brake caliper of a float disc brake, shown as Figure 1; its machining surface is the cylinder hole of the brake. The figure shows: when the cylinder hole is being processed, its axis and the machine spindle rotation axis must be in coincidence. Due to irregular shape structure of the brake caliper, the flutter which is caused by the unbalance mass posed by the fixture and the work piece would affect the machining accuracy and roundness of the cylinder hole size in the actual processing, and some precision requirement of geometric tolerance such as parallelism between the two cylinder holes. To avoid the problems in the design process of the lathe fixture of the brake caliper, a special fixture is developed based on 3D design in this paper. According to the shape structural characteristics of the brake caliper and the clamping requirements of the lathe fixture, the cylinder hole should be completed after a clamping of the lathe fixture in the whole processing. The flange needs the mounting hole of machine tool spindle and location hole of the fixture on both sides of the center as a middle ware connecting the machine tool spindle and the fixture. It is ensured that the axis of the processing cylinder hole of the caliper body which is located and clamped on the fixture and the machine spindle axis of rotation need coincidence [3] , as shown in Figure 2. The modeling process of other parts of the special fixture is not depicted in detail in this paper，please refer to Reference[4] . Then these parts are assembled into two components, up and down, as shown in Figure 3 and Figure 4. The whole fixture is divided into two components when it is being assembled. This can avoid the parts being missed or installed wrongly in the assembly process. In the component down, as the benchmark of flange, the counter balance is fixed with bolts. The counter balance would be regulated in balance when the fixture is produced. In the component up, as the benchmark of the fixture, the locating plate is fixed with seven bolts. Then as the benchmark of the locating plate, the upper half part of two threaded studs are rotated into the locating plate, and the pressure plate is clamped on the threaded studs by bolts. In the fixture, the pressure plate is in direct contact with the work piece, so it is under great stress. Therefore, the material of 45Mn2 is selected, which needs treatment of quenching and tempering. Matching block need not to be fixed into the fixture during the initial assembly and the mass of matching block is determined by the result of motion simulation. Figure 1 Brake calipers Figure 2 Flange Figure 3 Component down Figure 4 Component up After the assemblies of component up and component down are completed, they are combined in a new component unit, with the bolts and nuts, as shown in Figure 5 shows. Due to adopting hierarchical assembly [5] , it is rational in the practical production process and the parts management is easy, which can effectively shorten the design cycle. Figure 5 Component unit1 3 Balance analysis of the kinematics of the special lathe fixture The mass of each part needs to be determined before the process of kinematics simulation of the special lathe fixture. As is shown in Figure 6, the material and density of each part is defined by menu command [mechanism] / [quality attributes], as Table 1 shows, the volume and mass of part are calculated out by 3D design software. We select carbon steel as the material of other standard parts such as the bolts and nuts, its density is 7.85g / cm3. In the process of defining the mass on Pro /E, unit conversion also needs attention. Figure 6 Dissection figure of the fixture Table 1 Material and density of the main parts of fixture Number Part name Material Density (g/cm3) 1 counter balance A3 7.85 2 flange HT200 7.2 3 fixture HT200 7.2 4 matching block lead 11.37 5 locating 45 7.85 6 pressure plate 45Mn2 7.85 Establishing component unite, and then, component unit1 would be assembled on the main shaft as the benchmark of machine spindle axis by the way of “connection-pin connection”, as is shown in Figure7. After entering a mechanic model, the gravity is set in a default value. In the column of “direction”, we set X: -1, other: 0. Added in a motor, its rotation rate is 360 r/min. Then a “run” is established with its settings, “dynamic type” and “opening gravity” in the column of “external load”. Till then, the kinematics simulation process can run. In order to reduce flutter of the cylinder hole, the balance of a special fixture is taken as the key analysis in this paper [6,7] .The objective of balance analysis is to make the holistic centroid of the fixture and the work piece in the machine spindle axis of rotation. Thus, we should determine the holistic centroid of the fixture and the work piece first. Then the distance between holistic and spindle axis can be obtained. The distance between the holistic and spindle axis should incline to zero as far as possible by adjustment of the mass of the matching block. The detailed locations of centroids in three directions of X, Y, Z can be obtained through the measuring function of Pro /E. Because of setting the machine spindle axis of rotation as the Z axis, the distance of the centroid relative to the centre rotation can be determined only in need of the maximum of the centroid at the direction of X or Y. The measurement results of fixture simulated motion without a matching block is shown in Figure 8. When the fixture turned about 90°, the maximum deviation distance of the centroid is – 22.08 mm in the direction of X. Only by doing that can we know that the centroid is not on the axis; as a result it does not meet the balance requirement. Figure 7 Component unite Figure 8 Position curve of centroid without matching block In order to meet the balance requirement a matching block need to be added to adjust the centroid, as shown in Figure 4. After adding the matching block, return to analyze and then re-measure. The result is that the centroid is still not on the axis, but the distance of the centroid relative to the axis is shortened. In the case of increasing the thickness of the matching block, the modification and measurement is executed again and again in the simulation process. Through a number of tests, an ideal distance of the centroid relative to the axis is obtained. The value is 1.5 10-7mm, as Figure 9 shows, so it can be considered that the centroid is on the axis, and the result satisfies the balance requirements. According to the simulation result with a matching block, a lead brick whose thickness is 30 mm, volume is 3.72 105mm3, mass is 4.23 kg is casted in the specified groove of fixture to meet the balance requirements. The comparison of measured data of run-out tolerance between the new design and the old design is shown in Table 2. Figure 9 Position curve of centroid with matching block Table 2 Measured data of run-out tolerance Measurement time New design Old design 1 0.016mm 0.048mm 2 0.017mm 0.050mm 3 0..015mm 0.046mm 4 0.018mm 0.047mm 5 0.020mm 0.046mm 4 Conclusions According to the technological requirements of the cylinder of brake caliper in the processing, Pro /E is adopted in the development of 3D design, and the kinematics simulation research is done on the fixture combined with its mechanical simulation functions. The development process and verified data from 3D modeling and kinematics simulation for this special fixture show that 3D-designed process can conveniently forecast the assembly interference of the fixture and accurately add the mass of lead brick before the prototype is made. In this way we can eliminate the flutter caused by the unbalanced lathe fixture and improve the precision of run-out tolerance in the cylinder hole compared with the machine tool spindle, thus ensuring the processing quality of the cylinder hole in the brake caliper. References [1] Zhu L Y, Li B, Pro /ENGINEER motion simulation and finite element analysis. Beijing: Posts& Telecom Press, 2004( In Chinese) [2] Ding JH, Wu G Q, Application of Pro /E software in product development. Machine Building& Automation, (7) : 17 ~ 18, 22, 2006 ( In Chinese) [3] Anon, Adhesives and automobiles. Assembly Headquarters, ( 1) : 52~ 59, 2008 [4] Wan Z J, Luo X G, Automobile Oil-Pipe-Check-Tool Design Based on Pro /E Model. Automobile Technology & Material, ( 7) : 17 ~18, 22, 2006( In Chinese) [5] Qin G H, Zhang W H. Advanced design methods for machine tool fixture. Beijing: Aviation Industry Press, 2006( In Chinese) Brief Biographies PAN Jin-kun is a lecturer in the School of Mechanical Engineering, Nanjing Institute of Technology. His research interest is in mechanical design and theory. ZUO Wan-li is a postgraduate student in College of Mechanical and Power Engineering of Nanjing University of Technology. His research interest is in mechanical design and theory. LU Dong-sheng is a postgraduate student in College of Mechanical and Power Engineering of Nanjing University of Technology. His research interest is in mechanical design and theory. 中文譯文 基于三維設(shè)計的浮動式制動卡鉗的車床夾具的研制[1] 潘金坤1，左萬里2，路東升2 1南京工程學院機械工程學院，南京 211167，中華人民共和國 2南京工業(yè)大學機械與動力工程學院，南京210009，中華人民共和國 摘要：根據(jù)制動卡鉗在生產(chǎn)過程中的技術(shù)要求，本文研究的是一個基于三維設(shè)計的浮動式制動卡鉗的專用夾具。根據(jù)專用夾具的三維建模和運動仿真的開發(fā)過程和驗證數(shù)據(jù)顯示，三維設(shè)計過程可以在原型建模之前方便的預測夾具的組裝干涉和準確添加在鉛磚的質(zhì)量。通過這種方式，可以消除由擺動引起的車床夾具的不平衡和改善在缸孔與機床主軸的跳動公差精度，因此制動卡鉗的缸孔加工質(zhì)量可以很大程度的被保證。 關(guān)鍵字：三維設(shè)計；制動卡鉗；車床夾具 1 緒言 汽車的浮動盤式制動器卡鉗的生產(chǎn),由于其結(jié)構(gòu)的復雜性,需要專用夾具來安裝和夾緊制動卡鉗。制動器是汽車涉及行駛安全性的關(guān)鍵部件，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，車速越來越高，載荷越來越大，而對制動器的尺寸要求越來越小。這意味著制動器部件單位面積所承受的載荷及吸收的能量會大大增加，因而對制動器性能的要求也越來越高。對行駛的汽車進行制動時，將摩擦部件(摩擦片)壓到車輛的轉(zhuǎn)動部件（制動盤）上，摩擦使轉(zhuǎn)動部件減速或停止運動，因此發(fā)熱是動摩擦的必然結(jié)果。根據(jù)制動卡鉗在加工中的技術(shù)要求，本文研究一個基于三維設(shè)計的浮動制動卡鉗的專用夾具和它的模型的虛擬裝配。通過三維設(shè)計軟件的機構(gòu)仿真功能，分析車床夾具的平衡性[1]。結(jié)果顯示這個設(shè)計過程可以方便的預測一些影響技術(shù)設(shè)備質(zhì)量的因素，例如在樣機里的裝配干涉和車床夾具的加工穩(wěn)定性[2]。這個設(shè)計過程不僅可以避免在傳統(tǒng)設(shè)計里的設(shè)計誤差，還可以提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。 2 專用車床夾具的三維設(shè)計 專用夾具的制造對象是浮動盤式制動器的制動卡鉗，如圖1所示；其加工表面是制動器的缸孔。這個圖顯示:當缸孔被加工時,它的軸必須符合機器主軸的旋轉(zhuǎn)軸。由于制動卡鉗的不規(guī)則形狀結(jié)構(gòu)，夾具的不平衡質(zhì)量引起的擺動和工件會影響缸孔實際加工中的加工精度和圓度，和一些形狀公差的精度要求例如兩缸孔之間的平行度。為了避免制動卡鉗的車床夾具在設(shè)計過程中的這些問題，在本文研究了專用夾具的三維設(shè)計。 根據(jù)制動卡鉗的形狀結(jié)構(gòu)特點和車床夾具的夾緊要求，在整個加工過程中，缸孔應該在車床夾具夾緊后來完成。法蘭需要機器主軸的安裝孔和夾具兩邊的中心定位孔作為中介來連接機器主軸和夾具。確?？ㄣQ機體加工缸孔的軸的定位和在夾具的夾緊和機器旋轉(zhuǎn)主軸的相互配合[3]，如圖2所示。 在本文中，專用夾具的其他部分的建模過程不進行詳細描述，請參考文獻[4]。然后這些零件組裝成兩個部分，上部分和下部分，如圖3和圖4所示。在裝配時，整個夾具分兩個部分。這樣在裝配過程中避免零件被少裝或安裝錯誤。在下部分，作為法蘭的基準由螺栓來實現(xiàn)平衡的固定。在夾具生產(chǎn)過程中，柜臺平衡會被平衡調(diào)節(jié)。在正常工作狀態(tài)下，根據(jù)浮鉗盤式制動器工作原理，在靜力的某一平衡狀態(tài)下，制動鉗受力如下:（1）制動盤反作用力通過內(nèi)側(cè)摩擦, 活塞和制動液介質(zhì)作用在制動鉗體的油缸側(cè)壁。（2）制動盤反作用力通過外側(cè)摩擦塊對鉗體產(chǎn)生一個推力。（3）與支架相接螺栓孔處有來自支架對鉗體的作用力。 在上部分，作為夾具的基準，用七個螺栓來固定定位板。然后，作為基準的定位板，上半部分由兩個螺紋釘定在定位板上，和壓緊板通過螺栓被夾緊。在夾具里，壓緊板是直接接觸工件的，所以它收到巨大的壓力。因此，材料選擇45Mn2，需要淬火和回火的熱處理。在初始裝配中，配合塊不需要固定在夾具上，配合塊的質(zhì)量在運動仿真的結(jié)果中可以得到。 在上部分和下部分裝配完成后，他們由螺栓和螺母組成了一個新的單元1，如圖5所示。由于采用層次化裝配[5]，在實際生產(chǎn)過程中它是合理的，部分管理是簡單的，可以有效的縮短設(shè)計周期。 3 專用車床夾具的運動學平衡性分析 每個零件的質(zhì)量需要在專用夾具的運動仿真過程特性之前確定。如圖6所示，每個零件的材料和密度是由菜單欄里的[機構(gòu)]/[質(zhì)量屬性]來確定的，如表1所示，零件的體積和質(zhì)量是由三維設(shè)計軟件計算的。我們選擇碳素鋼作為其他標準零件的材料，如螺栓和螺母，其密度是7.85g / cm3。在Pro/E里的定義質(zhì)量的過程，也要注意單位轉(zhuǎn)換。 建立組件單元，然后，組件單元1將通過“連接銷連接”安裝在主軸上作為機器主軸的基準，如圖7所示。在進入力學模型后，重力是一個設(shè)定的默認值。在矢量列表中，我們設(shè)置X:-1，其他：0。添加一個電動機，它的轉(zhuǎn)速是360 r/min。然后建立在外部負載列表里的動態(tài)式和打開重力的設(shè)置為運行。直到那時，運動學仿真過程才可以運行。為了減少缸孔的擺動，專用夾具的平衡是本文的關(guān)鍵分析[6,7]。平衡性分析的目的是夾具和工件在機床的旋轉(zhuǎn)主軸的整體重心。因此，我們首先要確定夾具和工件的整體質(zhì)心。然后整體和主軸之間的距離就可以得到。整體和主軸之間的距離應該趨向于零，盡可能調(diào)整配合塊的質(zhì)量。 質(zhì)心的具體三個方向因子的X,Y,Z可以通過Pro/E的測量功能得到。因為設(shè)置機床的旋轉(zhuǎn)主軸為Z軸，質(zhì)心相對于旋轉(zhuǎn)中心的距離只需要質(zhì)心在X或Y方向的最大值來確定。沒有配合塊的夾具虛擬運動的測量結(jié)果如圖8所示。當夾具轉(zhuǎn)動90°，質(zhì)心的最大偏差距離在X方向是-22.08mm。只有這樣做，我們可以知道質(zhì)心不在軸上；作為它不能滿足平衡要求的條件。 表1 夾具主要零件材料與密度 編號 零件名稱 材料 密度(g/cm3) 1 平衡塊 A3 7.85 2 法蘭盤 HT200 7.2 3 夾具體 HT200 7.2 4 配重塊 鉛 11.37 5 定位板 45 7.85 6 壓板 45Mn2 7.85 為了滿足平衡條件的配合塊需要添加調(diào)整質(zhì)心，如圖4所示。在添加配合塊后，回歸分析，然后重新測量。結(jié)果是質(zhì)心依然不在軸上，但質(zhì)心相對于軸的距離縮短了。對于配合塊的厚度增加，修改，測量是一次又一次的執(zhí)行仿真過程。通過大量的測試，得到質(zhì)心相對于軸的理想距離。這個值是1.5 10-7mm，如圖9所示，因此它可以被認為是質(zhì)心在軸上和滿足平衡需求的結(jié)果。 根據(jù)配合塊的運動仿真結(jié)果，一個鉛磚的厚度是30mm,體積是3.72105mm3,質(zhì)量是4.23kg是滿足平衡性要求的專用槽夾具。在新的設(shè)計與舊的設(shè)計之間的跳動公差的測量數(shù)據(jù)的比較如表2所示。 表2 跳動公差測量數(shù)據(jù) 測量次數(shù) 新設(shè)計 舊設(shè)計 1 0.016mm 0.048mm 2 0.017mm 0.050mm 3 0..015mm 0.046mm 4 0.018mm 0.047mm 5 0.020mm 0.046mm 制動器在車輛安全性方面起著相當重要的作用，直接影響到這些車輛的正常行駛，因而制動器總成及其零部件的安全可靠性倍受關(guān)注。運用CAD/CAE 技術(shù)對某浮鉗式盤式制動器的關(guān)鍵零件進行了有限元分析，分析結(jié)果表明制動鉗體等關(guān)鍵零件滿足設(shè)計強度要求。當制動時，活塞在液壓力的作用下推動內(nèi)摩擦塊沿著導向銷軸向移動，以一定的壓力壓向制動盤，同時制動鉗鉗體也在液壓反向力作用下將外制動盤以一定壓力壓向制動盤，這時摩擦襯片便于制動盤間產(chǎn)生摩擦力，從而達到制動的目的。在制動過程中，當受力的平衡狀態(tài)下，制動鉗鉗體受力為：（1）制動盤反作用力通過內(nèi)側(cè)摩擦塊，活塞和制動液作用在鉗體的油缸側(cè)壁。（2）制動盤反作用力通過外側(cè)摩擦塊對鉗體產(chǎn)生一個推力。（3）與支架相接螺栓孔處又來自支架對鉗體的作用力。制動器支架的受力情況為：①制動盤與摩擦襯塊間的摩擦力 通過制動底板傳到支架的一側(cè)，來自與支架滑槽相觸的是制動底板對滑槽的壓力，而壓力的大小取決與摩擦片圓周摩擦力的大?。虎谥Ъ芄潭ㄌ巵碜赞D(zhuǎn)向節(jié)的反作用力；③與鉗體相接處來自鉗體的反作用力。通過對該浮鉗盤式制動器的關(guān)鍵零件進行受力分析，這些作用力將作為載荷邊界條件添加到有限元分析模型中。 在UG4.0 軟件建立該型號浮鉗盤式制動器三維模型后，通過軟件集成技術(shù)將模型導入到UG 集成的有限元前處理模塊“simulation design”中自動劃分網(wǎng)格[4]。網(wǎng)格劃分前，需要簡化模型，可以減少分析求解所需要的時間。為了能準確地反應各零件的應力、應變及位移的規(guī)律，采用10 節(jié)點四面體單元作為劃分網(wǎng)格類型。完成網(wǎng)格劃分后，可在屬性編輯器評價和修改網(wǎng)格屬性以改進網(wǎng)格，這樣能在邊緣和高應力處細化和改善網(wǎng)格。 通過定義好網(wǎng)格和作用邊界條件準備好有限元模型。就可以執(zhí)行解算。需注意的是，為確保成功解算和精確結(jié)果，有限元模型的檢查是必需的，解算前先創(chuàng)建分析方案，將仿真文件導入Nastran 求解器解算，順利求解后在仿真導航器中可顯示計算結(jié)果，在后處理模塊中，顯示或編輯相關(guān)零件的位移，應力或應變等指標。通過后處理模塊，我們能通過云圖直觀形象地得到位移，應力應變的變化和顯示，并可以以動畫等方式顯示零件中最危險的部位。我們能直接觀察和讀取活塞，制動鉗支架和制動鉗鉗體的應力，并了解到各零部件是否滿足強度要求。 4 結(jié)論 根據(jù)制動卡鉗的缸孔的技術(shù)要求在加工、Pro/E中結(jié)合夾具中的機械仿真功能采用三維設(shè)計的研究和運動學仿真的研究。根據(jù)專用夾具的三維建模和運動仿真的開發(fā)過程和驗證數(shù)據(jù)顯示，三維設(shè)計過程可以在原型建模之前方便的預測夾具的組裝干涉和準確添加在鉛磚的質(zhì)量。這樣我們可以消除由車床夾具的不平衡引起的擺動和提高缸孔與機床主軸的跳動公差精度，從而保證制動卡鉗的缸孔的加工質(zhì)量。 參考文獻 [1] 祝凌云，李斌．Pro/ENGINEER 運功仿真和有限元分析.北京：人民郵電出版社，2004． [2] 丁錦宏，吳國慶．Pro/E軟件在新產(chǎn)品設(shè)計中的應用.機械制造與自動化，2008(8):138-139,152． [3] Anon, Adhesives and automobiles. 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