组合夹具.docx

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组合夹具

1组合夹具元件的参数化设计

机床夹具是机械加工中的重要工艺装备，专用组合夹具元件的设计是技术人员的一项主要工作，设计机床专用组合夹具元件时要频繁使用各种通用零件，而查找和绘制通用零件需要花费很多时间和精力，若能将夹具的通用零件建库，在设计夹具时只需简单的调用和修改图形文件，将大大提高夹具设计效率。

选择高效建模工具，建立参数化的夹具通用零件，按其形状几何特征分类存入不同的子目录下成为夹具通用零件库构建的重要组成部分。

参数驱动是一种新的参数化方法，其基本特征是直接对数据库进行操作。

因此它具有很好的交互性，用户可以利用绘图系统全部的交互功能修改图形及其属性，进而控制参数化的过程。

与其他参数化方法相比较，参数驱动方法具有简单、方便、易开发和使用的特点，使用面广，二维、三维问题均可适用。

2.1用Solidworks对组合夹具元件实现参数化设计的方法

目前采用Solidworks平台实现参数化设计的方法有两大类。

第一类是采用基于Solidworks软件进行二次开发的方法实现，即可以采用宏技术，利用宏通过内部编程操作Solidworks对象的操作，进行参数化设计。

第二类是灵活运用Solidworks软件本身的强大功能，实现参数化设计。

这两种参数化设计方法各有千秋，软件二次开发的方法对零件特征提取的要求相对较低，软件功能强大，使用方便，效率高，对操作者的水平要求不高，但是软件开发工作量大，软件修改维护不便。

采用Solidworks软件本身的功能实现参数化设计时，对操作者的水平要求较高，对零件特征提取要求高，使用比较方便，不需要软件开发，非常便于修改、维护和扩展。

由于组合夹具元件的特征参数和参数系列比较明确，而且在使用时经常要根据应用情况进行局部修改，所以本文将基于采用Solidworks软件的配置技术来实现组合夹具的参数化设计。

2.2实现参数化设计的基本思路

配置是Solidworks软件的一个强大功能，实现配置的方法之一使用就是通过压缩或隐藏特征来设计结构相近或相似的系列零件，并对它们分别命名，来快速实现设计任务；也可以通过系列零件设计表来控制系列零件的尺寸值，从而生成不同的配置，实现参数化设计，如图1所示结构相似的正方形基础板，应用Solidworks配置功能，可以通过系列零件设计表来定义正方形的大小，通过改变参数和阵列特征来控制T形槽的数量，所以在设计时只需对图2.1（a）所示零件一次造型，通过灵活使用配置功能，不需再次造型就可以实现图2.1（b），图2.1（c）零件的设计，从而实现图1所示该组零件的参数化设计。

同样，将所有具有配置属性的基础件和定位件一次造型，通过系列零件设计表来定义各个零件的不同配置参数，就可以实现产品的参数化设计。

显然这种不需再次造型就可改变零件的方法即节约了时间又提高了效率。

（a）（b）（c）

图2.1正方形基础板

2.3组合夹具元件参数化设计

组合夹具元件按其用途不同，可分为八大类：

基础件、支撑件、定位件、导向件、压紧件、紧固件、其他键和合件等。

每一类又划分为不同的组，每一组中又包含很多品种。

不同品种的元件有相似的几何拓扑结构，只是尺寸规格不同，按品种建立模板，通过设定适当的参数，即可自动生成不同规格的元件。

现以槽系组合夹具元件中的基础件——四面槽正方形基础板为例说明组合夹具元件的参数化设计过程。

（1）实体结构特征分析与建模

首先对要创建的实体进行特征分析，再根据Solidworks实体建模的特点，确定创建特征的顺序及方法，使所建立的实体特征尽可能简单，所要驱动的几何参数尽可能少然后利用Solidworks创建特征的功能（拉伸、旋转、扫描、放样等），按以上分析步骤建立三维实体模板。

如图2.2所示的四面槽正方形基础板。

图2.2四面槽正方形基础板

（2）零件设计尺寸和特征命名

对于Solidworks设计的三维图形，为了便于识别和管理系列零件，可以给主要特征和尺寸专门命名。

例如在标定尺寸时，用户可以自己定义尺寸名称，具体实现方式是右击尺寸，在属性窗口中更改名字，如图2.3所示。

图2.3尺寸属性

（3）建立系列零件表

在“FeatherManager”设计树选项中右击“注解”文件夹，选择“显示特种尺寸”选项，如图2.4所示。

在工具栏中选择插入——系列零件设计表，在系列零件设计表中选择自动生成，双击需要系列化得尺寸就可生成一个配置。

（a）（b）

图2.4系列零件插入表

如图2.5所示的系列零件设计表，在A3中输入配置名称，B3、C3、D3、等栏中输入不同的参数数据，就可以生成配置1，同理可生成A3、A4、A5等不同的配置，不同的配置就代表系列化零件之一。

图2.5（b）所示的系列零件设计表类似于数据库中的一张表，A3、A4表示实体B、C、D、E、F等字段表示属性，零件的不同配置就是表中的记录。

因此通过配置建立系列零件设计表，就相当于建立了该零件的参数数据库，通过选取修改增加数据库中的参数，就可以实现组合夹具元件的参数化设计。

如果元件不同配置的特征稍有差别，还可以压缩隐藏特征的功能实现，通过改变参数值生成了两个配置，零件设计表如图2.5所示。

（a）（b）

图2.5系列零件设计表

（4）系列零件显示

建立了零件设计表后，点击“ConfigurationManager”设计树，就会显示四面槽正方形基础板的不同配置，如图2.6所示，在图2.6所示窗口中双击不同的配置名称可以显示相应配置的零件具体操作结果。

（a）（b）

图2.6系列零件设计树

通过上述步骤就可以实现四面槽正方形基础板以及其他组合夹具元件的参数化设计。

从上述方法可以看出，灵活运用Solidworks2006的配置功能，可以很方便的实现系列组合夹具元件的参数化设计，而且产品的设计、编辑、修改等很容易实现，技术人员可以通过改变某些参数而不必改变元件设计的全过程来更新设计，大大节约了设计人员的精力、时间、降低了企业产品的成本。

同时，所建立的夹具元件库对自动化或系列化生产的机械制造企业，建立自己的产品设计数据库，实现数字化设计与制造具有实用参考价值。

2基于特征的组合夹具元件库的建立

组合夹具有槽系和孔系两个系列。

槽系是指组合夹具元件主要靠槽来定位和紧固；而孔系组合夹具元件主要靠孔来定位和紧固。

槽系组合夹具又分为大、中、小三个系列，以适应各种不同工厂加工大、中、小类零件的需要。

个系列组合夹具分为几大类，每类有不同品种，每个品种有不同规格。

如中型槽系组合夹具：

分为八大类，100个品种，800多个规格；孔系组合夹具，分为微、小、中、大四个系列，每个系列分为五大类。

槽系和孔系组合夹具各有优缺点。

槽系组合夹具主要靠槽来定位，且元件品种数量多，组装灵活性好，但装配过程中需要较多的测量和调整，装配工作高度依赖于经验和技巧，组装时难度大且费时。

孔系组合夹具元件刚度高，制造和材料成本低，组装时间断，定位可靠，但装配灵活性差。

因此，在当前制造业中，是孔系和槽系并从的局面。

本章以槽系组合夹具元件中的定位件为例进行参数化设计和建库说明，其他件可供参照。

组合夹具元件按品种建模，同品种不同规格元件通过参数表自动生成，在组合夹具品种中加入自定义属性以生成用户元件明细表模板。

下面以槽系组合夹具元件中的定位件——圆形定位销为例说明建库过程。

3.1组合夹具元件建模

（1）用Solidworks零件模板为元件建模如图3.1所示

图3.1圆形定位销

（2）选择定义参数如图3.2和3.3所示

图3.2属性菜单

图3.3尺寸属性菜单

（3）输入参数表生成不同规格的组合夹具元件如图3.4所示

图3.4系列零件设计表

3.2加入零件属性

在组合夹具元件配置图中需要显示夹具元件名称、规格，对不同规格元件在参数表中以规定命名。

因此在品种建模时需要给该品种所有规格元件添加名称属性，方法为：

（1）打开该品种零件图，如图3.5所示；

（2）文件，属性，进入属性对话框；

（3）选择自定义属性菜单，输入要添加属性的名称类型数值，如图3.6

所示。

图3.5配置文件窗口

图3.6摘要信息表

3.3建立组合夹具元件库

新建一组合夹具元件库目录，如d：

/组合夹具元件库。

在其下按类建立子目录，将品种按类存入即可得到组合夹具元件库。

组合夹具元件库中的数据库结构如图3.7所示。

图3.7组合夹具库目录

3.4建立组合夹具元件库模板

（1）工具-选项，进入系统选项对话框，按图3.8设置的组合夹具元件库加入设计库文件夹，如图3.8所示。

图3.8系统设置表

出师表

两汉：

诸葛亮

　　先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。

然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。

诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。

　　宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。

若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。

　　侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：

愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。

　　将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：

愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。

　　亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。

先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。

侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。

　　臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。

先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。

后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。

　　先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。

受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。

今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。

此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。

至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。

　　愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。

若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。

臣不胜受恩感激。

　　今当远离，临表涕零，不知所言。