南通航运职业技术学院毕业设计（论文）班级 专业 机械制造与自动化 题目 三爪卡盘结构设计 学生姓名 指导教师 2010年 1 月 6 日- 45 -三爪卡盘结构设计目录目录 1摘要 3导言 4第一章．概述 71.1卡盘的特点 71.1.1卡盘的定义 71.1.2卡盘的分类 71.2三爪卡盘的基本组成和工作原理 71.3三爪卡盘在生产中应注意的问题 7第二章．设计方案 92.1设计要求 92.2锥齿轮的设计 92.2.1大锥齿轮的设计、建模步骤 92.3卡盘的设计、建模步骤 272.3.1用方程生成阿基米德螺线 272.3.2生成完整的卡盘 282.3.3.最终卡盘的结构 302.4卡爪的设计、建模步骤 312.4.1卡爪1的设计与建模 312.4.2卡爪2的设计与建模 352.4.3卡爪3的设计与建模 37第三章．卡爪的工程图 413.1工程图 413.2创建工程图 413.2.1卡爪1的工程图 413.2.2卡爪2的工程图 413.2.3卡爪3的工程图 42论文总结 44致 谢 44参考文献 45摘要以Pro/E软件来进行三爪卡盘的结构设计，将自己以前学到的知识结合起来，把理论和实际相结合，从中学到更多的知识，在遇到难题时又能培养自己的个人能力，包括怎样看待问题，分析问题，最终把问题处理好。
反过来又可以从中吸取教训，避免在以后的工作，学习当中遇到类似问题而少走弯路在对三爪卡盘的结构设计前要通过通过查阅资料、实地研究、整理资料、综合运用对比分析等一系列研究方法进行整合，结合实际情况制定切合实际的设计方案然后通过所学知识综合应用PRO\E的各项功能创建三爪卡盘模型，最后进入组件，把所创建的三爪卡盘各部分装配起来，再进行运动仿真设计结果三个卡爪同步前进或者后退，以保证圆形工件与卡盘中心线同轴，提供三爪卡盘个部件的机构图设计结果是三爪卡盘各部件的设计思路，尺寸参数，实体图等等，能够进行仿真运动，三爪卡盘能够进行生产，能够加紧的圆柱形的直径不小于100mm的工件通过对三爪卡盘的的结构设计丰富了我的知识面，锻炼和培养了个人能力，使得在以后的工作、学习当中能更好发展，以适应社会发展要求关键词：三爪卡盘；尺寸参数；结构造型导言1.毕业设计目的设计一个三爪卡盘，使之能够夹紧直径不小于100mm的圆柱形工件；三个卡爪同步前进或者后退，能够保证圆柱形工件与卡盘中心线同轴，并通过理论计算验证或做动作仿真；并对可能出现同轴度误差的因素做出必要分析；提供三爪卡盘部件的机构图2．论文写作动机应用PRO/E软件设计出三爪卡盘的实体。
对于设计的三爪卡盘的各部分画法做出分析，例如锥齿轮在PRO/E软件中如何生成，卡盘和卡爪如何生成，并对三爪卡盘进行实际的分析3.技术背景1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了经过10余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊目前已经发布了Pro/ENGINEER proewildfire6.0PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等Pro/ENGINEER还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境Pro/ENGINEER作为美国PTC公司开发的一个大型CAD/CAE/CAM软件，目前广泛的应用在工业产品造型设计、模具设计、有限元分析、机械仿真和加工制造等方面，是当今最优秀的三维设计软件之一并受到世界范围内广大用户的普遍欢迎PRO/E内容丰富、功能强大，随着生产加工自动化水平的不断提高，在我国设计加工领域里的应用越来越广泛Pro/E软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟产品装配和工程图生成等设计功能，而且在设计过程中可以进行有限元分析、机构运动分析和仿真模拟等，提高了设计的可靠性。
Pro/E软件的主要特点是提供了一个基于过程的虚拟产品开发设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造另外， Pro/E提供了二次开发设计环境及与其他CAD软件进行数据交换的接口，能够使多种CAD软件配合工作，实现优势互补，从而提高产品设计的效率Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决的相关性问题另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上Pro/E软件作为高端的三维设计软件，用该软件进行产品设计，无论设计中的哪部分进行了变更，这些变更都会传播到所有后续信息中 Pro/E软件能够仿真和分析虚拟样机及优化设计，无需制造昂贵的实物样机，即可以虚拟方式模拟实际的作用力和运动情况，并分析产品在这些情况下的可能出现的问题在设计阶段中及早洞察产品性能，从而改进产品性能，设计更好的产品，同时节省时间和成本另外 Pro/E软件支持与多种CAD工具(包括相关数据交换)和业界标准数据格式兼容利用，与PTC的其他产品一起能形成团队成员之间有效地共享数字化产品数据环境，基于产品研发体系，优化数字化产品价值链，改善企业业务流程。
Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用1． 参数化设计和特征功能Pro/Engineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活2． 单一数据库Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜Pro/Engineer是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型，三维上色实体或线框造型棚完整工程图产生及不同视图（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）。
Pro/Engineer是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用这种手段来建立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其也相关的特征也会自动修正这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美造型不单可以在屏幕上显示，还可传送到绘图机上或一些支持Postscript格式的彩色打印机Pro/Engineer还可输出三维和二维图形给予其他应用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这都是通过标准数据交换格式来实现，用户更可配上 Pro/Engineer软件的其它模块或自行利用 C语言编程，以增强软件的功能它在单用户环境下(没有任何附加模块)具有大部分的设计能力，组装能力(人工)和工程制图能力(不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS标准)，并且支持符合工业标准的绘图仪(HP，HPGL)和黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出。
Pro/Engineer功能如下：1． 特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）；2． 参数化（参数=尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）；3． 通过零件的特征值之间，载荷/边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计4． 支持大型、复杂组合件的设计(规则排列的系列组件，交替排列，Pro／PROGRAM的各种能用零件设计的程序化方法等)5． 贯穿所有应用的完全相关性(任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方变动)其它辅助模块将进一步提高扩展 Pro／ENGINEER的基本功能第一章．概述1.1卡盘简介1.1.1卡盘的定义“卡盘”是机床上用来夹紧工件的机械装置主要用于车刀对旋转的工件进行车削加工的机床的夹紧功能卡盘具有结构简单、安装方便；装夹迅速，适用范围广；精度高，使用寿命长安全性和可靠性高等特点1.1.2卡盘的分类从卡盘爪数上面可以分为：两爪卡盘，三爪卡盘，四爪卡盘，六爪卡盘和特殊卡盘从使用动力上可以分为：手动卡盘，气动卡盘，液压卡盘，电动卡盘和机械卡盘从结构上面还可以分为：中空型和中实型四爪卡盘是用四个丝杠分别带动四爪，因此常见的四爪卡盘没有自动定心的作用但可以通过调整四爪位置，装夹各种矩形的、不规则的工件。
1.2三爪卡盘的基本组成和工作原理三爪卡盘是车床上应用最广的通用夹具 ，适合于安装短棒料或盘类零件，三爪卡盘能自动定心，但定心准确度并不太高，约为0.05~0.15mm用伏打扳手旋转锥齿轮，锥齿轮带动平面矩形螺纹，然后带动三爪向心运动，因为平面矩形螺纹的螺距相等，所以三爪运动距离相等，有自动定心的作用三爪卡盘是由一个大锥齿轮，三个小锥齿轮，三个卡爪组成三个小锥齿轮和大锥齿轮啮合，大锥齿轮的背面有平面螺纹结构，三个卡爪等分安装在平面螺纹上当用扳手扳动小锥齿轮时，大锥齿轮便转动，它背面的平面螺纹就使三个卡爪同时向中心靠近或退出1.3三爪卡盘在生产中应注意的问题三爪卡盘夹持工件能自动定心 , 使定位和夹紧同时完成，但夹紧力较小，适合于装夹圆形、六角形的工件毛胚、棒料及车过外圆的零件用己加工过的表面做装夹面时，应包→层铜皮，以免损伤己加工表面三爪卡盘使用一段时间以后，大锥齿轮就会有残留的铁削影响其装夹零件要定期清理卡爪背锥齿轮内部和大锥齿轮按卡爪背锥齿轮的大小顺序依次安装，必须同时装夹到一起才能使用三爪卡盘的结构特点及使用时的注意事项装夹工件时选用合理，可靠的装夹基准且找正夹牢装，装夹时使用套管。
第二章．设计方案2.1设计要求（1）三爪卡盘能够加紧的圆柱形工件的直径不小于100mm2）三个卡爪必须同步前进或者后退，以保证圆柱形工件与卡盘中心线同轴该部分内容需通过理论计算验证或者运动仿真证明3）对有可能出现同轴度误差的因素做出必要的分析4）提供三爪卡盘个部件的机构图2.2锥齿轮的设计2.2.1大锥齿轮的设计、建模步骤1.新建文件单击“常用”工具栏中的“新建”工具，或单击主菜单中的“文件” →“新建。