《计算机辅助设计与制造》课件第12章.pptVIP

第12章夹紧力对零件加工精度的

影响——有限元分析应用

12.1技术背景介绍

12.2实例操作

12.1技术背景介绍

零件在机械加工过程中存在的夹紧变形会直接影响加

工质量。

图12-1所示的零件为一个套环零件，其中内孔的圆柱

度公差为0.004mm，该零件在外圆加工完后，以外圆定位

精镗内孔至要求尺寸。其夹紧定位拟采用图12-2所示的方

案，现需要知道该方案是否合适，能否保证零件所要求的

精度。

图12-1零件图

图12-2拟定的夹紧定位方案

根据切削力计算公式，镗刀在径向、轴向、圆周方向

的切削力由下式计算：

t0.9s0.6



P径2383Kp0.3(N)

v

ts0.5



P轴3326Kp0.4(N)

v

ts0.75



P周2943Kp0.15(N)

v

精镗时的切削用量是：切削深度t = 0.5mm，进给量

s = 0.1mm，切削速度v = 100m/min，由上式计算的切削

分力为

P径80(N)



P轴84(N)



P周130(N)

由此，可得出切削总力P = 174(N)。图12-2所示的夹

紧方案所需的夹紧力分别如下：

(1)防止零件转动时所需的夹紧力为

(2)防止零件移动(松动)所需的夹紧力为

12.2实例操作

12.2.1前期准备

为了从理论上对上述夹紧力所造成的变形进行分析，

可在创建零件的三维模型后将其转入Pro/E软件的

Mechanica界面内进行有限元分析，从而验证夹紧力、切

削力共同作用下造成的变形对零件加工精度的影响。

随后用Pro/E软件中的拉伸工具按照图12-1所示的

尺寸创建该零件的实体图。为了配合随后的叙述，请在

FRONT参考面进行该零件的截面草绘，圆截面的中心在

FRONT面的中心处，其结果见图12-3。

坐标系

轴心线

RIGHT面

TOP面

图12-3创建的零件实体

在Pro/E软件的3D界面点取基准面创建工具图标，在

弹出相应的提示对话框后，按住Ctrl键分别选取TOP面和零

件外圆柱面的上半部，并在对话框中设定所创建的参考平面与

TOP面为平行关系，与零件的外圆柱面的上半部相切，见图

12-4。创建好的参考平面名称为DTM1，如图12-5所示。我

们将在此参考面上创建基准线。

点取草绘工具图标，并选取已创建好的DTM1参

考平面为草绘平面，在其上绘制一竖直的直线，如图12-6

所示。然后用约束工具图标中的对齐约束将直线的

两个端点分别与圆柱体的两个端面对齐，再将直线与

RIGHT面对齐，最后在草绘界面点击图标完成草绘，

则基准线就创建在了RIGHT面与DTM1面的交汇处，亦

在零件的外圆柱面上。该基准线特征在模型树中也有标

记，如图12-7所示。

图12-4参考平面的设定

图12-5创建的参考面

图12-6将直线与各处对齐

图12-7基准线特征在模型树中的显示

将此基准线选中(如图12-7所示)，软件界面右边的阵

列图标就会显亮，点击该图标，则会出现阵列界面，如图

12-8(a)所示。在阵列方式栏点击下拉钮