基于SolidWorks機床夾具庫的設(shè)計與管理畢業(yè)論文

1、 PAGE49 / NUMPAGES55畢業(yè)設(shè)計論文基于SolidWorks機床夾具庫的設(shè)計與管理摘 要 計算機輔助夾具設(shè)計作為CIMS集成中的一個重要環(huán)節(jié)，克服了傳統(tǒng)夾具設(shè)計存在的設(shè)計周期長，設(shè)計效率低等問題，降低了設(shè)計人員的勞動強度，提高了夾具設(shè)計的質(zhì)量，從而能夠大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高企業(yè)的市場競爭力。 本文在回顧了CAD的概念、發(fā)展、組成后，在對國外CAD系統(tǒng)進(jìn)行廣泛研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國制造業(yè)存在的問題，以實用性、高效性為指導(dǎo)思想，提出了以建立機床夾具庫作為切入點設(shè)計CAD系統(tǒng)的新思路，并付諸實現(xiàn)。通過對目前各類CAD軟件在國應(yīng)用現(xiàn)狀的調(diào)查、比較、分析，從開發(fā)的難易程度、可移植性

2、、易維護(hù)性等各方面考慮，選定廣為用戶使用的三維CAD設(shè)計軟件SolidWorks作為開發(fā)平臺，綜合運用Visual Basic編程技術(shù)和Access數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，借助SolidWorks API強大的二次開發(fā)功能，構(gòu)建了一個無縫集成于SolidWorks的CAD系統(tǒng)，開發(fā)完成了基于特征造型、可參數(shù)化驅(qū)動生成零部件的機床夾具零部件庫。該系統(tǒng)對于技術(shù)人員相對匾乏的中小企業(yè)來說，在機床夾具的設(shè)計制造中將有極好的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞:參數(shù)化驅(qū)動，SolidWorks二次開發(fā)，機床夾具庫SolidWorks-based Fixture Design And ManagementABSTRACTActing

3、 as a important segment of CIMS, Computer Aided Fixture Designsolves many problemsof the traditional design such as the long design period ,the lowefficiency and so on. It reduces the labor intensity and improves the design level forfixture. As a result, it can shorten development cycle and increase

4、s the competitivepower of the enterprises. In this thesis, the conception, development and composition of CAD are reviewedfirst. Under the guide idea of practicability and high efficient, based on the study of theCAD at national and foreign countries and associating with the problems of Chinesemanuf

5、acturing, anew method about CAD system, which was at the beginning ofbuilding library for machine tool fixture, was put forwardand realized.Through investigating, comparing, analyzing the variable CAD software andthinking about the degree of difficulty, transportability and maintainability, the 3D C

6、ADsoftware SolidWorks was selected as the developing platform and Visual Basic programtechnique and database management technique of Access was utilized. By the secondarydevelopment function of SolidWorks API, a seamless integration CAD system wasbuilt, a feature-based and parameter-driven parts lib

7、rary for machine tool fixturedeveloped. It will have a good application future in designing and manufacturing of toolfixture for the enterprises which lake technical personnel.KEY WORDS: Parameterdriving, SolidWorks API,Library ofmachine tool fixture目 錄摘要 TOC o 1-3 u I ABSTRACTII1 緒論11.1 課題的來源與意義21.

8、1.1 課題背景與主要容21.1.2 國外對機床夾具CAD的研究21.1.3 課題的意義41.2 機床夾具51.2.1 夾具的一般概念51.2.2 夾具的組成51.2.3 夾具的作用51.2.4 機床夾具的分類61.2.5 夾具設(shè)計的基本要求61.2.6 柔性夾具71.2.7 組合夾具82 機床夾具庫的建立102.1 引言102.2 夾具幾何建模介紹102.2.1 參數(shù)化建模102.2.2 變量化造型理論112.2.3 實體建模112.3 基于SolidWorks的夾具建模112.3.1 基于特征112.3.2 SolidWorks中的參數(shù)化122.3.3 SolidWorks實體建模122.

9、4 SolidWorks夾具庫的建立122.4.1 夾具元件庫的建立122.4.2 添加庫元件132.4.3 對夾具進(jìn)行分類管理142.5 SolidWorks配置技術(shù)162.5.1 主要特征和尺寸命名162.5.2 建立系列零件設(shè)計表172.5.3 生成配置172.5.4 顯示配置182.6 SolidWorks在夾具設(shè)計中的應(yīng)用183 VB開發(fā)SolidWorks技術(shù)203.1 SolidWorks二次開發(fā)API技術(shù)簡介203.2 SolidWorks二次開發(fā)原理203.3 SolidWorks二次開發(fā)步驟203.4 VB開發(fā)SolidWorks機床夾具元件213.4.1 基于SolidW

10、orks的夾具元件建模213.4.2 Access建立夾具數(shù)據(jù)庫223.4.3 VB程序的設(shè)計223.5 機床夾具數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建233.5.1 建立數(shù)據(jù)庫233.5.2 VB連接Access數(shù)據(jù)庫263.6 VB與SolidWorks的連接283.7 VB程序編程303.7.1 引言303.7.2 Vsual Basic控件介紹303.8 VB程序運行SolidWorks343.8.1 應(yīng)用程序界面設(shè)計343.8.2 添加多個窗體373.8.3 運行VB程序384 機床夾具管理系統(tǒng)404.1 引言404.2 夾具管理系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)404.2.1 機床夾具圖形預(yù)覽404.2.2 夾具的使用管理42

11、4.2.3 加工人員信息管理454.2.4 夾具的借還管理465 結(jié)論47致48參考文獻(xiàn)491 緒論機床夾具在機械制造業(yè)中應(yīng)用廣泛，由機床夾具和機床、刀具、工件組成的加工工藝系統(tǒng)，能夠根據(jù)工藝要求，迅速實現(xiàn)工件的定位和夾緊，并在加工過程中保持它們之間的正確相對位置。隨著制造業(yè)的發(fā)展，對產(chǎn)品的要求越來越個性化，使得產(chǎn)品更新?lián)Q代周期越來越短，多品種小批量已成為當(dāng)今制造業(yè)的主流。當(dāng)前，一個以微電子技術(shù)為標(biāo)志的新的工業(yè)革命浪潮正在席卷全球，產(chǎn)品加速更新?lián)Q代，國外機電產(chǎn)品競爭空前激烈；為了迅速“上品種，上質(zhì)量，上水平，和提高經(jīng)濟效益”，機床夾具在制造業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。從國際生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢來看，數(shù)控

12、技術(shù)（NC），柔性制造系統(tǒng)(FMS)，計算機集成生產(chǎn)(CIM)將日益成為常用的生產(chǎn)方式，而夾具恰恰正是適合這類生產(chǎn)的柔性工藝裝備。此外，夾具技術(shù)還逾越出機床夾具這一疇，而滲透到各種工藝過程中，形成了組合工藝裝備這一新概念。與之相適應(yīng)的NC機床也得到了迅速發(fā)展。機床夾具的快速設(shè)計，已經(jīng)成為機械行業(yè)的主流，因此建立參數(shù)化的夾具庫，對夾具設(shè)計人員的意義重大。在機械行業(yè)中，許多機械零件的形狀結(jié)構(gòu)具有共同特征，只是相對大小或特征上存在一定的差異，如果能夠通過一個模板模型衍生出不同的模型，就會大大提高設(shè)計效率。參數(shù)化設(shè)計是將系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化的定型產(chǎn)品中，隨產(chǎn)品規(guī)格不同而變化的參數(shù)用相應(yīng)的變量代替，通

13、過對變量的修改，從而實現(xiàn)同類結(jié)構(gòu)機械零件設(shè)計的參數(shù)化。參數(shù)化造型的基本思想是用數(shù)值約束、幾何約束和方程約束來說明產(chǎn)品模型的形狀特征，從而得到一簇在形狀或功能上具有相似性的設(shè)計方案。參數(shù)化實體造型的關(guān)鍵是幾何模型的構(gòu)建。隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，工程師們已經(jīng)習(xí)慣的二維設(shè)計正在被三維設(shè)計所取代。目前最典型的三維設(shè)計工具有UG、Pro/E、SolidWorks、Solid Edge等，它們已經(jīng)成為工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。但是這些軟件雖然提供了一些常用的標(biāo)準(zhǔn)件庫，但是都沒有提供夾具設(shè)計的參數(shù)化、用戶可方便自擴充的元件庫。這樣，對于夾具設(shè)計人員，就常常因為沒有夾具元件庫，而要進(jìn)行很多不必要的重復(fù)繪圖工作，大大降低了設(shè)計

14、人員的工作效率。因此在CAD系統(tǒng)上建立一套用戶自己維護(hù)的參數(shù)化的機床夾具元件庫，可以滿足設(shè)計人員快速設(shè)計的需求。SolidWorks提供了非全約束的參數(shù)化設(shè)計主要通過兩種方法實現(xiàn)：一是利用嵌的Excel工作表制定參數(shù)，創(chuàng)建多個不同配置的零件或裝配體;二是利用編程語言作為開發(fā)工具，對SolidWorks進(jìn)行二次開發(fā)，用程序?qū)崿F(xiàn)參數(shù)化設(shè)計。本文主要介紹以SolidWorks軟件為平臺建立夾具元件庫。SolidWorks軟件支持多種格式的 CAD文件轉(zhuǎn)換。用SolidWorks建立夾具元件庫，就可以通過相應(yīng)的文件格式轉(zhuǎn)換實現(xiàn)其他CAD系統(tǒng)的文件，從而可以達(dá)到滿足其它CAD系統(tǒng)調(diào)用的目的。1.1 課題

15、的來源與意義1.1.1課題背景與主要容隨著制造業(yè)中越來越多計算機數(shù)控系統(tǒng)機床和加工中心的使用，產(chǎn)品的開發(fā)更趨向于廣泛的多品種和小批量。由于產(chǎn)品的生產(chǎn)周期越來越短，制造廠商更加意識到以數(shù)控機床為基礎(chǔ)的現(xiàn)代柔性制造系統(tǒng)（FMS）和柔性制造單元（FMC）,需要一種性能可靠、裝配時間短和靈活快速的夾具，并最終實現(xiàn)自動組裝。因此，機床夾具的快速設(shè)計在機械制造的各個行業(yè)中逐步獲得推廣和廣泛應(yīng)用。為此本文提出基于SolidWorks軟件為平臺，開發(fā)出一套機床夾具CAD系統(tǒng)。主要的工作是建立機床夾具元件庫，利用VB開發(fā)夾具元件，用Access存儲夾具數(shù)據(jù)。利用VB和Access建立夾具的管理系統(tǒng)。 課題的主要

16、容：（a）機床夾具庫的建立，通過分析機床夾具元件結(jié)構(gòu)，按夾具定位，夾緊方式對機床夾具進(jìn)行分類。（b）確定夾具參數(shù)，利用excel建立參數(shù)表，自動生成不同的配置。利用VB語言對SolidWorks進(jìn)行二次開發(fā)，實現(xiàn)VB與access數(shù)據(jù)庫的連接，在VB中可添加或者刪除數(shù)據(jù)。（c）在VB運行界面里，選擇不同的夾具參數(shù)，在SolidWorks軟件中自動繪制對應(yīng)的夾具圖形。（d）利用數(shù)據(jù)庫軟件對機床夾具進(jìn)行一個簡單的管理。1.1.2國外對機床夾具CAD的研究傳統(tǒng)的夾具設(shè)計存在著勞動強度大、設(shè)計周期長等種種弊端。隨著工業(yè)生產(chǎn)中數(shù)控機床和加工中心的廣泛應(yīng)用，以與CAD、CAM等集成系統(tǒng)的發(fā)展，此問題就變得

17、日益嚴(yán)峻，因此夾具計算機輔助設(shè)計的研究就成了時代的需要。國外的研究大致可以分為兩個階段：完全人機交互式組裝系統(tǒng)的研究與開發(fā)階段。將人工智能引入組裝系統(tǒng)的階段。因這兩個階段在時間上有很大的交叉性，故分別從國外的研究歷程來分析一下。近十幾年國對夾具CAD系統(tǒng)的開發(fā)：20世紀(jì)80年代中期，中國航空技術(shù)進(jìn)出口公司應(yīng)歐洲客戶要求，設(shè)計了一套二維計算機組裝軟件，揭開了我國開發(fā)夾具CAD系統(tǒng)的帷幕。從20世紀(jì)80年代中期開始，我國先后有十余所高校對夾具CAD系統(tǒng)做了探索，以下是機械工業(yè)學(xué)院研究開發(fā)的幾個系統(tǒng)：BMFCAD1.0槽系組合夾具CAD。用于加工中心上M12槽系組合夾具設(shè)計，運行于十六位微機和DOS

18、操作系統(tǒng)下。此系統(tǒng)有一個帶有夾具和工藝信息的編碼系統(tǒng)，編碼作為輸入信息用作檢索和選擇相似夾具。系統(tǒng)向設(shè)計人員提供組裝結(jié)構(gòu)思路，并自動生成清單。BMFCAD2.0智能槽系組合夾具CAD系統(tǒng)，此系統(tǒng)是在BMFCAD1.0版本基礎(chǔ)上嵌入了一個組裝專家系統(tǒng)，是基于成組技術(shù)的相似夾具的變異式系統(tǒng)，用AutoCAD和DBASE作為支持軟件。組裝專家系統(tǒng)的主要功能為組裝定位、夾緊方案設(shè)計和基礎(chǔ)件的選擇。國外研究開發(fā)計算機輔助夾具設(shè)計系統(tǒng)的情況：前聯(lián)早在20世紀(jì)70年代一些專家就開始夾具CAD的研究工作。由于所用計算機軟件落后，使發(fā)展受到很大限制。20世紀(jì)80年代美國、歐洲不少學(xué)者和公司投入這一工作，其中美國

19、密執(zhí)安大學(xué)于1987年研制成功的CADFMS系統(tǒng)就很具有代表性。國際上的這些研究主要是在夾具結(jié)構(gòu)的自動布局理論與方法，夾具設(shè)計專家系統(tǒng)，CAPP中增加夾具規(guī)劃功能和實用化夾具CAD系統(tǒng)的開發(fā)等。在夾具結(jié)構(gòu)自動布局的理論和方法方面，Amy J.C.Trappey用空間投影技術(shù)法簡化了工件總體形狀的表示，然后用幾何推理的方法，通過PSOE一套立體網(wǎng)絡(luò)搜索的策略得到夾具的布局。Y.C.Chou對夾具中非回轉(zhuǎn)體零件所受切削力、定位力矩和夾緊力矩等用一線性規(guī)劃模型表示，然后按照螺旋理論來校驗其平衡，從而得出合理的夾具布局。在夾具設(shè)計專家系統(tǒng)方面，A.Markus等設(shè)計出了一個用Prolog語言為箱體類零

20、件裝配組合夾具的MODBUILD系統(tǒng)。這個系統(tǒng)運行時需要技術(shù)人員決定工件的定位、夾緊方案作為系統(tǒng)的輸入，MODBUILD系統(tǒng)就能做出夾具裝配圖的設(shè)計。A.R.Darvishi和K.F.Gill建造了夾具設(shè)計的專家系統(tǒng)知識庫。先用現(xiàn)有知識構(gòu)造知識庫的框架，然后逐步擴大。以此知識庫為基礎(chǔ)的專家系統(tǒng)能產(chǎn)生夾具元件圖，用于顯示加工零件簡單的裝配圖。這些夾具設(shè)計方法大都沿用了CAPP的方法，即變異式和創(chuàng)成式。變異式即應(yīng)用成組技術(shù)的原理，由新零件檢索現(xiàn)有類型相似夾具，按新零件的技術(shù)要求對已檢索出的夾具進(jìn)行修改，最后由繪圖機輸出夾具裝配圖，創(chuàng)成式是根據(jù)輸入信息，系統(tǒng)能或多或少地部分生成夾具裝配圖，在較少的交

21、互方式下完成設(shè)計。但創(chuàng)成式仍停留在原始階段，離實用尚有不少的距離，因此兩者結(jié)合的智能化系統(tǒng)是目前研究者頗感興趣的問題。專家系統(tǒng)是目前夾具智能化常用的方法。在組合夾具計算機輔助構(gòu)型方面，很多學(xué)者已經(jīng)應(yīng)用傳統(tǒng)專家系統(tǒng)技術(shù)，如基于規(guī)劃的系統(tǒng)進(jìn)行了研究，然而由于這種技術(shù)的缺陷，已經(jīng)阻礙了該領(lǐng)域的發(fā)展，主要表現(xiàn)為以下幾個方面：應(yīng)用設(shè)計方面的復(fù)雜知識很難簡化為一定的規(guī)則，這些規(guī)則是從以往相似的例子中歸納總結(jié)出來的，然而，利用這些基于規(guī)則的系統(tǒng)很難解決設(shè)計中的復(fù)雜問題；專家系統(tǒng)不能很清楚的表達(dá)領(lǐng)域的知識；對于以規(guī)則性知識為基礎(chǔ)的專家系統(tǒng)來說，知識的獲取還是一個難題。當(dāng)前機床夾具CAD研究開發(fā)中存在的問題有:

22、自動化夾具設(shè)計系統(tǒng)的功能是有限的，許多復(fù)雜夾具設(shè)計仍需人的干涉;現(xiàn)有CAD系統(tǒng)作為商品化CAD軟件包，在屏幕上操作幾何形很費時，所以進(jìn)一步開發(fā)交互式機床夾具CAD系統(tǒng)，對工業(yè)應(yīng)用是很有價值的。1.1.3課題的意義夾具的設(shè)計制造在機械制造生產(chǎn)準(zhǔn)備工作中占有重要的地位，它的設(shè)計與制造質(zhì)量對保證產(chǎn)品質(zhì)量有決定性影響，其設(shè)計與制造的周期在整個生產(chǎn)準(zhǔn)備中最長，實際決定著整個生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。通過調(diào)研我們注意到夾具設(shè)計有以下的特點： 夾具設(shè)計中盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件和常用件設(shè)計人員在進(jìn)行夾具設(shè)計時，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件進(jìn)行設(shè)計，若每次設(shè)計人員都需要重新對這些零件進(jìn)行造型，設(shè)計人員必須要做許多重復(fù)性的勞動。 夾具設(shè)計

23、是一個高度依賴經(jīng)驗的設(shè)計問題設(shè)計師在構(gòu)思夾具設(shè)計方案時，往往根據(jù)個人的設(shè)計制造經(jīng)驗將新工件的結(jié)構(gòu)特征、制造特征與已有工件的結(jié)構(gòu)特征和制造特征相比較，根據(jù)這些特征的相似性找出與新工件最為相似的工件與它的裝夾規(guī)劃方案和夾具元件，經(jīng)過調(diào)整來獲得新夾具的設(shè)計，很少是從頭做起的。針對這兩個特點，本課題著重研究并充分利用已有的夾具設(shè)計經(jīng)驗，將參數(shù)化設(shè)計應(yīng)用到設(shè)計中，以進(jìn)一步縮短工裝設(shè)計周期，提高夾具的設(shè)計質(zhì)量，并應(yīng)用數(shù)據(jù)庫管理、計算機圖形學(xué)、成組技術(shù)，參數(shù)化技術(shù)為用戶提供一個良好的設(shè)計環(huán)境，將標(biāo)準(zhǔn)件、通用件以與以往的設(shè)計經(jīng)驗存儲在計算機中輔助設(shè)計人員進(jìn)行夾具設(shè)計，將大大提高設(shè)計人員的效率，減輕他們的勞動強

24、度，因此，本課題是具有先進(jìn)性和實用價值的。SolidWorks是美國SolidWorks公司基于Windows平臺開發(fā)的著名的全參數(shù)化三維實體造型軟件，它具有強大的零件設(shè)計、鈑金設(shè)計、管理設(shè)計、繪制二維圖、支持異地協(xié)同工作等功能。它可以實現(xiàn)由三維實體造型向二維工程圖的轉(zhuǎn)化，能夠使零件設(shè)計、裝配設(shè)計和工程圖保持全時間的相關(guān)和同步。同時SolidWorks具有良好的開放性和兼容性。它不僅可以向下兼容二維AutoCAD，使得以前采用AutoCAD軟件進(jìn)行的設(shè)計得以繼續(xù)使用和轉(zhuǎn)化，同時還可以與許多其他專業(yè)軟件（如有限元分析軟件Ansys、數(shù)據(jù)加工軟件Camworks、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)SmarTeams三維

25、實體設(shè)計軟件UG、Pro/E等）無縫集成為功能十分強大的CAD系統(tǒng)，完全能勝任大型工程與產(chǎn)品的設(shè)計、分析、制造和數(shù)據(jù)管理。目前，各類用戶不僅在應(yīng)用SolidWorks的強大功能進(jìn)行各類專業(yè)設(shè)計，同時也在不斷探索SolidWorks的二次開發(fā)技術(shù)，從而力求擴展SolidWorks的功能并使其用戶化、專業(yè)化。在機械行業(yè)中，許多機械零件的形狀結(jié)構(gòu)具有共同特征，只是相對大小或特征上存在一定的差異，如果能夠通過一個模板模型衍生出不同的模型，就會大大提高設(shè)計效率。參數(shù)化設(shè)計是將系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化的定型產(chǎn)品中，隨產(chǎn)品規(guī)格不同而變化的參數(shù)用相應(yīng)的變量代替，通過對變量的修改，從而實現(xiàn)同類結(jié)構(gòu)機械零件設(shè)計的參

26、數(shù)化。參數(shù)化造型的基本思想是用數(shù)值約束、幾何約束和方程約束來說明產(chǎn)品模型的形狀特征，從而得到一簇在形狀或功能上具有相似性的設(shè)計方案。參數(shù)化實體造型的關(guān)鍵是幾何模型的構(gòu)建。SolidWorks提供了非全約束的參數(shù)化設(shè)計主要通過兩種方法實現(xiàn)：一是利用嵌的Excel工作表制定參數(shù)，創(chuàng)建多個不同配置的零件或裝配體;二是利用編程語言作為開發(fā)工具，對SolidWorks進(jìn)行二次開發(fā)，用程序?qū)崿F(xiàn)參數(shù)化設(shè)計。以SolidWorks軟件為平臺建立夾具元件庫。SolidWorks軟件支持多種格式的 CAD文件轉(zhuǎn)換。用SolidWorks建立夾具元件庫，就可以通過相應(yīng)的文件格式轉(zhuǎn)換實現(xiàn)其他CAD系統(tǒng)的文件，從而可以

27、達(dá)到滿足其它CAD系統(tǒng)調(diào)用的目的。1.2 機床夾具1.2.1 夾具的一般概念夾具廣泛用于各種制造工序中，用以將工件定位并牢固地夾持在一定的位置，以便按照產(chǎn)品設(shè)計規(guī)定，完成要求的制造過程。為了將工件可靠定位，經(jīng)常用定位件和支承件與工件表面相接觸，以限制工件包括移動和旋轉(zhuǎn)在的六個自由度，用夾緊來抵消切削力，以保證工件牢固定位。傳統(tǒng)夾具以專用夾具為代表主要有四種功能：定位、夾緊、導(dǎo)向和對刀。1.2.2 夾具的組成（a）定位元件 由于夾具的首要任務(wù)是對工件進(jìn)行定位和夾緊，因此無論何種夾具都必須有用以確定工件正確加工位置的定位元件。（b）夾緊裝置 夾緊裝置的作用是將工件在夾具中壓緊夾牢，保證工件在加工過

28、程中當(dāng)受到外力作用時，其正確的定位位置保持不變。（c）夾具體 夾具上的所有組成部分都需要通過一個基礎(chǔ)件使其聯(lián)結(jié)成為一個整體，這個基礎(chǔ)件稱為夾具體。（d）其他裝置或元件 除了定位元件、夾緊裝置和夾具體外，各種夾具還根據(jù)需要設(shè)置一些其他裝置或元件，如分度裝置、引導(dǎo)裝置、對刀元件等。1.2.3夾具的作用（a）保證工件的加工精度：采用夾具后，工件各有關(guān)表面的相互位置精度是由夾具來保證的，比劃線找正所達(dá)到的精度高很多，并且質(zhì)量穩(wěn)定。（b）提高勞動生產(chǎn)率：采用夾具后，能使工件迅速地定位和夾緊，不僅省去了劃線找正所花費的大量時間，而且簡化了工件的安裝工作，顯著地提高了勞動生產(chǎn)率。（c）改善工人勞動條件，保障

29、生產(chǎn)安全：用夾具裝夾工件方便、省力、安全。用氣動、液動等夾緊裝置，可大大減輕工人的勞動強度。夾具在設(shè)計時采取了安全保證措施，用以保證操作者的人身安全。（d）降低生產(chǎn)成本：在批量生產(chǎn)中使用夾具時，勞動生產(chǎn)率提高，并且允許使用技術(shù)等級較低的工人操作，可顯著地降低生產(chǎn)成本。（e）擴大機床工藝圍：采用夾具可使本來不能在某些機床上加工的工件變?yōu)榭赡?，以減輕生產(chǎn)條件受限的壓力。1.2.4機床夾具的分類（a）按夾具的通用特性分類1) 通用夾具:通用夾具是指結(jié)構(gòu)、尺寸已規(guī)格化，具有一定通用性的夾具，如三爪卡盤、四爪卡盤、平口虎鉗、萬能分度頭、頂尖、中心架、電磁吸盤等，這類夾具由專門生產(chǎn)廠家生產(chǎn)和供應(yīng)，其特點是

30、使用方便，通用性強，但加工精度不高，生產(chǎn)率較低，且難以裝夾形狀復(fù)雜的工件，僅適用于單件小批量生產(chǎn)。2) 專用夾具:專用夾具是針對某一工件某一工序的加工要求專門設(shè)計和制造的夾具，其特點是針對性很強，沒有通用性。在批量較大生產(chǎn)和形狀復(fù)雜、精度要求高的工件加工中，常用各種專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。3) 可調(diào)夾具:可調(diào)夾具是針對通用夾具和專用夾具的不足而發(fā)展起來的一類夾具。對不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用。它一般又分為通用可調(diào)和成組夾具兩種。4) 組合夾具:組合夾具是一種模塊化的夾具。標(biāo)準(zhǔn)的模塊化元件具有較高的精度和耐磨性，可組裝成各種夾具

31、，夾具使用完后即可拆卸，留待組裝新的夾具。（b）按夾具的使用機床分類這是專用夾具設(shè)計所用的分類方法。如在車床、銑床、鉆床、鏜床等機床上使用的夾具，就稱為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具等。（c）按夾具的動力源分類按夾具所使用的動力源可分為：手動夾具、氣動夾具、液動夾具、氣液夾具、電動夾具、電磁夾具等。1.2.5夾具設(shè)計的基本要求對夾具的基本要求就是將工件定位并牢固地夾持在一定的位置，并在工作機床上有一定的方位。其次還有滿足其它的要求，如保證夾具的生產(chǎn)率(如容易裝卸工件，采用半自動或自動夾緊裝置，容易排除切屑等)，操作簡單并安全(如對貴重工件采用防誤功能的元件)，減少薄壁件變形的專門設(shè)計，

32、有所降低成本(優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)元件，與夾具材料選用和制造工藝擬定)等。因此夾具設(shè)計是一個復(fù)雜的過程。在手工夾具設(shè)計中，取決了夾具設(shè)計者對這些基本原理的應(yīng)用和工作經(jīng)驗，從夾具設(shè)計人員的經(jīng)驗中收集和表達(dá)這些知識是夾具CAD系統(tǒng)中的關(guān)鍵之一。生產(chǎn)批量大小通常是取決于裝夾方法和夾具結(jié)構(gòu)，大量生產(chǎn)中特別強調(diào)高效裝夾，以提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益，所以廣泛使用專用夾具，多采用能快速裝卸工件和自動夾緊的裝置，對推動制造系統(tǒng)的自動化作出很大貢獻(xiàn)。存在的主要問題是缺乏柔性和需要很長的設(shè)計制造周期，一旦修改產(chǎn)品設(shè)計，有關(guān)的專用夾具就不能再使用而報廢。面對今天的大批量生產(chǎn)工業(yè)，其某些部件結(jié)構(gòu)(形狀和尺寸)的多樣化，需要在一定

33、圍具有一定柔性的夾具。1.2.6 柔性夾具一般來說，柔性夾具指用夾具系統(tǒng)裝夾，定位在形狀與尺寸上有所變化的工件。工件變化可在小圍，即在形狀和尺寸變化不大的圍；也可大圍，即零件形狀完全不同，尺寸變化也很大，所以柔性概念是模糊的?；\統(tǒng)的說，就是指與NC機床，加工中心配合使用的，具有加工多種不同工件能力的夾具。自20世紀(jì)80年代后，柔性夾具研究開發(fā)主要是原理和結(jié)構(gòu)均有創(chuàng)新和傳統(tǒng)夾具創(chuàng)新兩大方向發(fā)展，表11為現(xiàn)代柔性夾具的工作原理和分類簡表。表中原理和結(jié)構(gòu)均有創(chuàng)新的柔性夾具如:相變和偽相變式，適應(yīng)性夾具，模塊化程度控制式，仿生抓夾式等正處于研究階段，有許多問題尚待解決。如相變升降溫引起工件熱變形對精度

34、的影響，偽相變材料夾緊力不大，適應(yīng)性夾具適應(yīng)圍小，模塊化程序控制式夾具結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，成本過高，而柔性有限，不容易在生產(chǎn)中普與。因此，到目前為止，尚沒有找到結(jié)構(gòu)上、經(jīng)濟上、實用性能上與傳統(tǒng)夾具相匹敵的新型夾具。 傳統(tǒng)夾具創(chuàng)新有可調(diào)整夾具和組合夾具。可調(diào)整夾具由于現(xiàn)代生產(chǎn)己經(jīng)由按庫存生產(chǎn)改成按定單生產(chǎn)，產(chǎn)品種類市場需求的不確定性，不容易組織成組生產(chǎn)，因而可調(diào)整夾具的應(yīng)用受到限制，組合夾具利用孔系和槽系相結(jié)合，其柔性更好，成為現(xiàn)代柔性夾具的主流。表11 柔性夾具原理方法與分類表分 類柔性工作原理種 類組合夾具標(biāo)準(zhǔn)元件的機械裝配槽系、孔系可調(diào)整夾具在通用或?qū)Ｓ脢A具基礎(chǔ)上更換元件和調(diào)整元件位置通用、專用模

35、塊化程序控制式夾具用伺服控制機構(gòu)變動元件的位置雙轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)式可移動拇指式適應(yīng)性夾具將定位元件或夾緊元件分解成更小的元素以適應(yīng)工件的連續(xù)變化渦輪葉片式彎曲長軸式相變材料夾具材料物理性質(zhì)的變化真相變材料夾具仿生抓夾式夾具形狀記憶合金機器人終端器夾具1.2.7 組合夾具在長期的生產(chǎn)實踐中，人們對可調(diào)整夾具、成組夾具進(jìn)行了分析和總結(jié)，從而產(chǎn)生了將所有夾具元件都變成可調(diào)換的標(biāo)準(zhǔn)件，按搭積木的方法組成各種夾具的設(shè)想。機械制造業(yè)和修理業(yè)使用的夾具，從專用到通用化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，逐步形成了現(xiàn)在的組合夾具。組合夾具由一套預(yù)先準(zhǔn)備好的各種不同形狀，不同規(guī)格尺寸的標(biāo)準(zhǔn)元件與合件組成，可根據(jù)工件形狀和工序要求裝配成各

36、種所需要的機床夾具（這個裝配過程稱為組裝）。組合夾具根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的原理，在夾具和組件完全標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，由一套預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和合件，針對不同工件組合和裝配成各種專用夾具。一旦使用完畢后，可將夾具再拆散成元件和合件，如此不斷重復(fù)使用，可用于試制、單件小批生產(chǎn)、也可用于成批生產(chǎn)。在夾具用完之后，將夾具拆開，經(jīng)過清洗、油封后存放起來，需要時再重新組裝成其他夾具。它具有精度高、組裝快、節(jié)省投資、和靈活多變的特點。由于組合夾具適用性強，容易掌握，從而適應(yīng)了產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求。一次性投資于組合夾具，其元件能夠長期使用，并能確保產(chǎn)品的加工質(zhì)量和經(jīng)濟效益，因此，在國外各工業(yè)部門中迅速得到推廣和應(yīng)用

37、。由此可見，組合夾具不僅具有標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、組合化等當(dāng)代先進(jìn)設(shè)計思想，又符合節(jié)約資源的原則，更適合綠色制造的環(huán)境保護(hù)原理。所以是今后夾具技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。組合夾具的元件按用途的不同分為八大類，即：基礎(chǔ)件、支撐件、定位件、導(dǎo)向件、壓緊件、緊固件、其他件和合件。組合夾具按尺寸大小分為三個系列，以T型槽的寬度為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，槽寬8毫米為小型，槽寬12毫米為中型，槽寬16毫米為大型，一般每套組合夾具包括2000件左右的元件，可以同時組裝150-200套夾具。組合夾具的元件可多次重復(fù)使用。元件是由優(yōu)質(zhì)鋼、工具鋼（如12CrNi3A、8CrNiTi、T8A、T12A等）制成，并經(jīng)熱處理保證一定硬度要

38、求。各元件工件表面一般均按二級精度制造，鉆模板和鏜孔支撐的孔為一級精度，基礎(chǔ)件上各個表面的垂直度和平行度偏差不大于0.01/100毫米，大部分元件的工作表面的粗糙度為810。由此可見，組合夾具的組裝如同 “搭積木”一樣，它與專用夾具比較，除了在元件的結(jié)構(gòu)、材料、技術(shù)要求等方面的差別外，在裝配方面還有如下特點：組合夾具中各個固定元件之間用定位件定位并由螺釘緊固，根據(jù)元件的大小和對夾具剛度的要求，組裝時可取用二個、三個甚至更多的定位件。而專用夾具是用定位銷定位、螺釘壓緊，定位銷的量一般為兩個。組裝組合夾具時，各定位元件之間以與定位元件與導(dǎo)向元件之間的位置由測量、調(diào)整的方法保證，而在專用夾具中，一般

39、是由精密加工的零件直接保證，在裝配過程中檢驗、調(diào)整的工作量要的多。組合夾具中每個鉆模板只能安裝一個鉆套，因而對孔距較近和孔數(shù)較多的工件須分別用幾套夾具進(jìn)行加工，或者專門制造特殊的鉆模板。組合夾具的元件可以反復(fù)使用、靈活多變。a.組合夾具的使用圍 (1)生產(chǎn)類型:最適合品種多、產(chǎn)品變化快、新產(chǎn)品試制和小批量生產(chǎn)。成批生產(chǎn)中代替專用夾具率可達(dá)30%左右，也有高達(dá)50%的。大批生產(chǎn)也可在工廠、機修和試制車間中使用組合夾具。(2)設(shè)備和工藝方法:各類機床、數(shù)控機床、焊接、裝配和檢驗夾具與模擬試驗機。其中以車床和鉆床夾具最多。(3)加工工件的位置精度:組合夾具元件精度一般為IT67級，工件的位置精度一般

40、可達(dá)IT89級，通過精選元件和精心調(diào)整，也可達(dá)到IT67級的精度。(4)各系列組合夾具的適用圍:見表12。但通過熟練的組裝技術(shù)，可用小尺寸系列的元件組裝加工更大尺寸的組合夾具；通過過渡元件可把不同系列的組合夾具元件共同組裝在一套組合夾具上，以減輕組合夾具尺寸和重量。表12 各系列組合夾具的使用圍組合夾具元件系列可加工的工件最大輪廓尺寸（mm）主要用途6mm系列8mm系列500250250儀表制造行業(yè)的小型零件12mm系型零件16mm系列50025001000大型零件b.組合夾具的經(jīng)濟效益 (1)節(jié)約夾具設(shè)計制造工時和材料(相對專用夾具)，提高勞動生產(chǎn)率(相對鉗工劃線加

41、工)。 (2)提高中小型企業(yè)的工藝裝備系數(shù):中小型企業(yè)技術(shù)力量較薄弱，工藝裝備的設(shè)計生產(chǎn)能力不足。(3)縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期:縮短80%以上。 (4)保證產(chǎn)品質(zhì)量，解決技術(shù)關(guān)鍵。生產(chǎn)中時常由于夾具設(shè)計制造不良，造成加工零件的報廢。組合夾具具有可以重新組裝和局部調(diào)整的特點，即使出現(xiàn)上述的報廢情況，也完全可以補救。2 機床夾具庫的建立2.1 引言隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，工程師們已經(jīng)習(xí)慣的二維設(shè)計正在被三維設(shè)計所取代。目前最典型的三維設(shè)計工具有UG、Pro/E、SolidWorks、Solid Edge等，它們已經(jīng)成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。但是這些軟件雖然提供了一些常用的標(biāo)準(zhǔn)件庫，但是都沒有提供夾具設(shè)計的參數(shù)化、用戶

42、可方便自擴充的元件庫。這樣，對于夾具設(shè)計人員，就常常因為沒有夾具元件庫，而要進(jìn)行很多不必要的重復(fù)繪圖工作，大大降低了設(shè)計人員的工作效率。因此在CAD系統(tǒng)上建立一套用戶自己維護(hù)的參數(shù)化的機床夾具元件庫，可以滿足設(shè)計人員快速設(shè)計的需求。本章主要介紹以SolidWorks軟件為平臺建立夾具元件庫?；赟olidWorks的建模，并利用Excel建立系列零件設(shè)計表，形成不同的配置。對機床夾具按定位、夾緊、用途等進(jìn)行分類，以便有效的管理。2.2 夾具幾何建模介紹三維建模系統(tǒng)分為自由建模和CAD建模兩大類。目前CAD建模的主流技術(shù)是特征技術(shù)。特征（feature）來源于制造工程應(yīng)用。在如何確定CAD造型基

43、本方法的過程中，有一種很重要的推動力量，即計算機集成制造技術(shù)CIMS。這個概念來自1978年一個美國博士生論文。然后這個概念成為制造領(lǐng)域信息化和自動化技術(shù)開展的基本風(fēng)向標(biāo)。在CIMS提出之前，制造領(lǐng)域已經(jīng)開始信息化進(jìn)程，但是由于各個職能部門的行為方式和價值取向的差異，導(dǎo)致了在信息化過程中各自為戰(zhàn)的狀況，即所謂的“自動化孤島”。世界上許多知名的制造企業(yè)雖然花費大量資金用于辦公、設(shè)計和制造的自動化，但是由于缺乏統(tǒng)一的信息共享和行為協(xié)同機制，雖然各個部門部的自動化程度和工作效能提高很多，但整體運行效果不佳， CIMS就是針對這種狀況，提出在信息共享和行為協(xié)同等方面改進(jìn)和指導(dǎo)企業(yè)信息化的方式， CAD

44、作為產(chǎn)品創(chuàng)新的工具系統(tǒng)，其生成的 CAD模型是企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)的基本數(shù)據(jù)依據(jù)，因此CAD成為信息共享和行為協(xié)同產(chǎn)品的核心。在產(chǎn)品全生命周期實現(xiàn)信息共享，突破由于部門分割造成的認(rèn)知差異， CAD模型必須具備廣泛的工程語義信息。2.2.1 參數(shù)化建模實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)的核心技術(shù)是：構(gòu)造設(shè)計對象的參數(shù)化模型；建立參數(shù)驅(qū)動。參數(shù)化方法是產(chǎn)品模型修改和變量設(shè)計的需要，是設(shè)計自動化所采用的關(guān)鍵技術(shù)之一。非參數(shù)化建模器和參數(shù)化建模的主要區(qū)別在于：在非參數(shù)化建模器中，幾何圖形控制尺寸，尺寸只是對形狀的測量，由于形狀固定，后續(xù)不能再進(jìn)行參數(shù)驅(qū)動變更；在參數(shù)化建模器中，尺寸控制幾何圖形。尺寸不僅僅只是對形狀測量的

45、一個結(jié)果，更是一個驅(qū)動參數(shù)。通過改變尺寸的數(shù)值，能夠決定部件更新后的形狀。基于特征的參數(shù)化建模十分有利于設(shè)計意圖的實現(xiàn)。在設(shè)計的初始階段，對于尺寸不是敏感的，必然要通過后期大量的實驗或者設(shè)計驗證才能得到一個精確的模型，這期間對原始模型需要進(jìn)行大量的修改?；谔卣鞯膮?shù)化建模，允許設(shè)計人員返回到以前的步驟編輯草圖或者修改尺寸，這種思路正符合設(shè)計人員原本的思考方法。2.2.2 變量化造型理論變量化技術(shù)與參數(shù)化技術(shù)的區(qū)別在于變量化技術(shù)可以支持幾何實體之間的幾何約束關(guān)系的描述，因此在變量化技術(shù)中，可以通過尺寸和幾何約束共同完成草圖的約束和定義，幾何約束比尺寸約束更加直觀，更加富有工程意義。2.2.3

46、實體建模實體模型有別于傳統(tǒng)的2D繪圖或者3D曲面CAD模型，因為實體模型是對象的集合，而每個對象又都是獨立的主體。實體包含有關(guān)信息，能標(biāo)識具有質(zhì)量的獨立對象，即實體是具有質(zhì)量的，而現(xiàn)框、曲面均無質(zhì)量；同時，實體具有“部”和“外部”。實體建模的優(yōu)點是可以確定材料的特性。 CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫存儲著當(dāng)前零部件的結(jié)構(gòu)、特征，通過計算即可獲得大量實體特征參數(shù)，例如總質(zhì)量，部體積等。采用實體建模還能執(zhí)行很多其他的功能，如有限元分析、動力學(xué)分析等。2.3 基于SolidWorks的夾具建模SolidWorks機械設(shè)計自動化軟件是一個基于特征，參數(shù)化，實體建模的設(shè)計工具。利用SolidWorks，可以創(chuàng)建全相

47、關(guān)的三維實體建模，設(shè)計過程中，實體之間可以存在或者不存在約束關(guān)系；同時，可以利用自動的或用戶定義的約束關(guān)系來體現(xiàn)設(shè)計意圖。2.3.1 基于特征 正如裝配體是由許多單獨的零件組成的一樣，SolidWorks中的模型是由許多單獨的元素組成，這些元素被稱為特征。在進(jìn)行零件或者裝配體建模時，SolidWorks軟件使用智能化的，易于理解的幾何體創(chuàng)建特征，特征創(chuàng)建后就可以應(yīng)用于零件中。SolidWorks中的特征可以分為草圖特征和應(yīng)用特征； 草圖特征：基于二維草圖的特征，通常該草圖可以通過拉伸，旋轉(zhuǎn)，掃描或者放樣轉(zhuǎn)換為實體。 應(yīng)用特征：直接創(chuàng)建在實體模型上的特征。例如圓角和倒角就是這種類型的特征。Sol

48、idWorks軟件在一個被稱為FeatureManager設(shè)計樹的特殊窗口中顯示模型的特征結(jié)構(gòu)。FeatureManager設(shè)計樹不僅可以顯示特征創(chuàng)建的順序，而且可以使用戶很容易地得到所有特征的相關(guān)信息。2.3.2 SolidWorks中的參數(shù)化用于創(chuàng)建特征的尺寸與幾何關(guān)系，可以被記錄并保存于設(shè)計模型中。這不僅可以使模型充分體現(xiàn)設(shè)計人員的實際意圖，而且還能快速而容易地修改模型。尺寸驅(qū)動：是創(chuàng)建特征時所用的尺寸，包括與繪制幾何體相關(guān)的尺寸和特征自身相關(guān)的尺寸。所謂尺寸驅(qū)動思想通俗的講指正式圖或徒手勾畫的圖，一經(jīng)標(biāo)注尺寸后，允許任意修改尺寸值，繪圖系統(tǒng)自動保持圖形與最新尺寸保持一致的圖形編輯方法。

49、其中，操作對象是尺寸值，而操作結(jié)果是圖形的變換，這種方法顯然是與傳統(tǒng)的繪圖過程截然不同的全新思路。尺寸驅(qū)動過程是指在零件幾何特征不變的約束下，把零件的尺寸參數(shù)作為尺寸驅(qū)動變量，給定尺寸驅(qū)動變量的值，即可生成相應(yīng)參數(shù)的零件的過程。每一類零件對應(yīng)一個零件模板，在模板中定義尺寸變量和變量之間的尺寸約束關(guān)系。目前SolidWorks支持尺寸驅(qū)動的思想，在繪制圖形的時候只要修改相應(yīng)的繪圖尺寸，就可以修改圖形。幾何關(guān)系：草圖幾何體之間的平行，相切，同心等信息。以前這類信息是通過特征控制符號在工程圖中表示出來的。通過草圖中的幾何關(guān)系，SolidWorks可以在模型設(shè)計中完全體現(xiàn)設(shè)計意圖。2.3.3 Soli

50、dWorks實體建模 實體建模是CAD系統(tǒng)中所使用的最完整的幾何模型類型。它包含了完整描述模型的邊和表面所必需的所有線框和表面幾何信息。除了幾何信息外，還包括了把這些幾何體關(guān)聯(lián)到一起的拓補信息，比如：哪些面相交于哪條邊或者曲線。這些智能信息使一些操作變得很簡單，例如圓角過渡，只需選一條邊并指定圓角的半徑值就可以完成。2.4 SolidWorks夾具庫的建立建立夾具標(biāo)準(zhǔn)元件的圖形庫，對提高夾具設(shè)計效率起著至關(guān)重要的作用。運用SolidWorks提供的基于特征實體的建模功能，通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、高級抽殼、特征陣列以與打孔等操作來實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)零件的三維模型設(shè)計，并按其形狀、尺寸分別建立參數(shù)化模型庫

51、。設(shè)計者調(diào)用時，根據(jù)具體的設(shè)計需要，對模型庫零件的形狀和尺寸參數(shù)做出相應(yīng)的修改，就可以獲得所需標(biāo)準(zhǔn)件三維實體模型。 2.4.1夾具元件庫的建立 標(biāo)準(zhǔn)夾具庫的建立過程如下: 設(shè)置目錄，首先建立機床夾具庫的根目錄，在此根目錄下，再建立各類標(biāo)準(zhǔn)夾具元件的子目錄。如在F盤里新建文件夾，命名為“機床夾具庫”。在“機床夾具庫”這個文件夾里再分別建立一些文件夾如：導(dǎo)向件、通用件、基礎(chǔ)件、壓緊件、其他鍵、支承件等。如圖2-1所示：圖2-1 建立庫 圖2-2 SolidWorks設(shè)計庫也可以在SolidWorks的設(shè)計庫中直接創(chuàng)建，如圖2-2和圖2-3所示：圖2-3 創(chuàng)建設(shè)計庫點擊“確定”后就在如圖2-2中顯示

52、機床夾具庫。2.4.2 添加庫元件打開一個已經(jīng)存在的圖形，選擇文件另存為在“機床夾具庫”中相應(yīng)的文件夾里或者直接選擇“添加到庫”然后保存就可以了。如下面的實例：畫出一個“V型墊板”如圖2-4所示，然后選擇“添加到庫”。在“機床夾具庫”中選擇“支承件”，然后保存。如圖2-5所示。圖2-4V型墊板圖2-5添加到庫也可以直接選擇文件另存為F盤“機床夾具庫”中“支承件”中，就可以了。如圖2-6，保存V型墊板到支承件文件夾。圖2-6添加V型墊板到庫2.4.3 對夾具進(jìn)行分類管理機床夾具，按照用途和定位方式，可以分為很多類型。所以在夾具庫中，要對夾具按照定位，夾緊方式等進(jìn)行分類管理。以便夾具設(shè)計人員，很方

53、便的找到所需的圖形。在本設(shè)計中，列出了一些常用的夾具元件，分為以下幾種：每種類型中，列出了一些常用的夾具元件。如圖2-7所示：圖2-7 常用的夾具元件示意圖在平常的設(shè)計中，總是會遇到很多不同的零部件具有相似的特征，這些零部件可能是相似的零件，也可能不是相似的零件，但他們都具有一樣的特征，并且這些特征或者特征組經(jīng)常被反復(fù)使用，比如軸的退刀槽、凹凸盤上的整列孔等。SolidWorks提供了特征庫的功能，在設(shè)計零件時，如果我們需要把一個特征或者特征組保存成庫特征，只需要選擇相應(yīng)的特征或特征組，單擊文件-另存為命令，在文件類型選項選擇Lib Feat PaIt(*sldlprt)格式，并保存在相應(yīng)文件

54、夾中，設(shè)計零件時，打開設(shè)計庫，選擇需要的庫特征，把它從特征庫拖拽到圖形窗口中零件的相應(yīng)位置，還可以根據(jù)不同的需要修改相應(yīng)的參數(shù)就可以完成需要多步才能完成的特征，減少一些重復(fù)性的勞動，加快設(shè)計速度。 通過正確的使用SolidWorks的這些設(shè)計庫，可以給設(shè)計者一個思路，拋磚引玉，建立適合自己的一個設(shè)計庫，減少不必要的重復(fù)性勞動，節(jié)約設(shè)計時間，提高設(shè)計效率。 2.5 SolidWorks配置技術(shù)配置是SolidWorks軟件的一個重要功能，實現(xiàn)配置的方法之一就是通過插入系列零件設(shè)計表來控制系列零件的尺寸值，從而生成不同的配置，實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計。2.5.1主要特征和尺寸命名主要特征和尺寸專門命名。在標(biāo)

55、定尺寸時，用戶可以自己定義尺寸名稱，具體實現(xiàn)方式是右擊尺寸，在屬性窗口中更改名稱。圖2-8所示圖2-8 更改尺寸屬性2.5.2 建立系列零件設(shè)計表 建立系列零件表：在Feather Manager 設(shè)計樹選項中右擊注解文件夾，選擇顯示特征尺寸選項，然后在工具欄中選擇“插入系列零件設(shè)計表”，在系列零件設(shè)計表窗口中選擇自動生成，雙擊需要系列化的尺寸就生成一個配置。也可以使用Excel來建立參數(shù)表，然后插入，自動生成不同的配置。如下面的實例所示：以縱槽鉆模板為例，新建Excel表格，輸入?yún)?shù)。并更改尺寸屬性。如圖2-9所示， 圖2-9 縱槽鉆模板系列零件設(shè)計表因此通過配置建立系列零件設(shè)計表，就相當(dāng)于

56、建立了該零件的參數(shù)數(shù)據(jù)庫，通過選取、修改、增加數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)，就可以實現(xiàn)夾具元件的參數(shù)化設(shè)計。如果元件不同配置的特征稍有差別，還可以通過壓縮、隱藏特征的功能實現(xiàn)。2.5.3 生成配置在SolidWorks中選擇“插入”“系列零件設(shè)計表”中“來自文件”如圖2-10所示，然后在繪圖空白出，點擊鼠標(biāo)生成配置。如圖2-11所示。圖2-10插入系列零件設(shè)計表 圖2-11 生成配置2.5.4 顯示配置建立了零件設(shè)計表生成配置后，點擊Configuration Manager 設(shè)計樹，就會顯示不同配置如圖2-12所示。點擊右鍵選擇“顯示配置”就可以看到參數(shù)化的圖形。圖2-12顯示配置本例中形成的配置如圖2-

57、13如下：配置Z436120 配置Z436125 配置Z436130 配置Z436135 圖2-13 生成的配置從上述方法可以看出，靈活運用SolidWorks的配置功能，可以很方便地實現(xiàn)系列夾具的參數(shù)化設(shè)計，而且產(chǎn)品的設(shè)計、編輯、修改等很容易實現(xiàn)，技術(shù)人員可以通過改變某些參數(shù)而不必改動元件設(shè)計的全過程來更新設(shè)計，大大節(jié)約了設(shè)計人員的精力、時間、降低了企業(yè)產(chǎn)品的成本。同時，所建立的夾具元件庫對自動化或系列化生產(chǎn)的機械制造企業(yè)，建立自己的產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計與制造具有實用參考價值。2.6 SolidWorks在夾具設(shè)計中的應(yīng)用通過對機床夾具設(shè)計，管理等方面的探討，對SolidWorks

58、軟件在夾具設(shè)計中的應(yīng)用有了更多的理解和掌握。 隨著機械產(chǎn)品更新?lián)Q代的不斷加快，多品種小批量生產(chǎn)，要求夾具的設(shè)計制造具有快速響應(yīng)產(chǎn)品變化的能力，能夠縮短產(chǎn)品設(shè)計制造周期，增加制造系統(tǒng)的柔性，降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。但是，由于夾具標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、規(guī)格化程度差，夾具設(shè)計完全依賴設(shè)計員的經(jīng)驗，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快導(dǎo)致夾具設(shè)計工作量不斷加大。如果只是利用二維軟件來進(jìn)行夾具設(shè)計，僅僅起到計算機輔助制圖的作用，不能將以往產(chǎn)品夾具的設(shè)計經(jīng)驗和設(shè)計結(jié)構(gòu)重復(fù)利用，不僅影響企業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，對企業(yè)資源也是一種極大的浪費。所以用三維軟件來取代二維軟件來進(jìn)行夾具設(shè)計，是大勢所趨，也是制造業(yè)信息化進(jìn)展的必然結(jié)果。（a）

59、極好的關(guān)聯(lián)性個性化的設(shè)計環(huán)境和設(shè)計方式，SolidWorks整個界面相當(dāng)優(yōu)美，繪圖區(qū)域最為開闊，能使我們進(jìn)入到一種沉浸式設(shè)計的環(huán)境當(dāng)中。SolidWorks完全支持產(chǎn)品的自上向下或自下向上的設(shè)計方式。在裝配設(shè)計環(huán)境下，我們可以新建一個零件，也可以新建一個部件，而且還能保證零件或部件之間的關(guān)聯(lián)性，實現(xiàn)零部件的關(guān)聯(lián)設(shè)計。當(dāng)改變其中一個零件的某些尺寸時，與其相關(guān)聯(lián)的零件或部件的形狀或尺寸也會隨之改變，并且這種關(guān)聯(lián)還可以斷開。在夾具設(shè)計時經(jīng)常要使用這種設(shè)計方式。（b）強大的標(biāo)準(zhǔn)件庫便利的設(shè)計手段，SolidWorks提供了一個強大的標(biāo)準(zhǔn)件庫，進(jìn)行工裝設(shè)計時所需要的國標(biāo)件大部分都在標(biāo)準(zhǔn)件庫里能找到，So

60、lidWorks還提供了一個自定義擴充標(biāo)準(zhǔn)件庫的功能，我們可以把自己常用的一些元件放入到標(biāo)準(zhǔn)件庫中，便于產(chǎn)品的后續(xù)設(shè)計。由于夾具標(biāo)準(zhǔn)件相當(dāng)?shù)亩啵郧坝枚S軟件時，相當(dāng)多的時間都花在繪制這些零件上，利用SolidWorks軟件以后，可以把這些零件放到標(biāo)準(zhǔn)件庫里，同時也可以利用“參數(shù)設(shè)計表”做成系列化的零件，供以后的設(shè)計使用。這樣可以使我們的設(shè)計經(jīng)驗有一個更好的積累，提高我們的設(shè)計效率和水平。（c）良好的可重復(fù)使用性便于相似產(chǎn)品或系列化產(chǎn)品的設(shè)計由于工裝的特殊性，許多工裝的結(jié)構(gòu)都非常類似，特別是當(dāng)相似性產(chǎn)品零件在加工方式一樣時，其基礎(chǔ)件、支承件、定位件、導(dǎo)向件、夾緊件等部件是可以重復(fù)使用的，只是部