張?jiān)綇?qiáng)

摘要：夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)作為CAD系統(tǒng)的重要分支，也隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，得到了廣泛應(yīng)用。市場(chǎng)需求使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期越來(lái)越短，很多設(shè)計(jì)生產(chǎn)型企業(yè)為滿足市場(chǎng)需求，運(yùn)用新夾具設(shè)計(jì)方法，使夾具設(shè)計(jì)質(zhì)量與生產(chǎn)效率對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)具有重要作用。因此夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。本文主要論述了夾具的概念、組成及分類、夾具的設(shè)計(jì)步驟、夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)建方法。

關(guān)鍵詞：基于NX；夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)；研究與開(kāi)發(fā)

引言

伴隨世界經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，迅速滿足客戶的個(gè)性化產(chǎn)品需求，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)變得更加重要。很多企業(yè)為滿足客戶的需求，逐漸重視對(duì)制造業(yè)具有重要作用的夾具設(shè)計(jì)，夾具設(shè)計(jì)水平的高低決定了其所加工成品的加工效率與加工質(zhì)量。對(duì)于我國(guó)目前的工業(yè)化水平，夾具設(shè)計(jì)周期占產(chǎn)品生產(chǎn)準(zhǔn)備周期的很大比例，夾具的設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期具有較大限制性作用，市場(chǎng)的千變?nèi)f化使企業(yè)對(duì)夾具設(shè)計(jì)和制造的要求不斷提高，良好的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)在保證產(chǎn)品質(zhì)量、高效生產(chǎn)產(chǎn)品、低成本制造產(chǎn)品方面具有促進(jìn)作用，它方便工人掌握復(fù)雜產(chǎn)品或精密產(chǎn)品的加工技術(shù)，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)是使產(chǎn)品以最短時(shí)間迅速占領(lǐng)市場(chǎng)的重要措施之一。

1.夾具的概念、組成及分類

夾具是一種機(jī)械制造過(guò)程中用來(lái)固定加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測(cè)的裝置。夾具的各元件將所運(yùn)用的刀具、機(jī)床及工件組合為一個(gè)整體，按照各元件在夾具上作用的不同，可以把夾具元件分成夾緊機(jī)構(gòu)、定位裝置、安裝裝置幾個(gè)重要組成部分。夾具可以分為焊接夾具、機(jī)床夾具、裝配夾具、熱處理夾具及檢驗(yàn)夾具。以常見(jiàn)的機(jī)床夾具為例子，機(jī)床夾具是加工機(jī)械產(chǎn)品過(guò)程中按照工藝要求，可以在機(jī)床上固定及夾緊刀具、工件，方便機(jī)械加工的輔助性裝置。夾具能夠使工件根據(jù)產(chǎn)品工藝要求做出準(zhǔn)確定位，并把產(chǎn)品固定與確定位置，確保工件加工符合設(shè)計(jì)要求。夾具能夠提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率，確保工件定位精度，改善工人的操作條件，擴(kuò)大機(jī)床應(yīng)用范圍。夾具主要有定位裝置、安裝裝置、夾緊機(jī)構(gòu)、刀具元件及夾具體組成。機(jī)床夾具有很多種分類方式：根據(jù)其動(dòng)力源可以分為氣動(dòng)夾具、手動(dòng)夾具及液壓夾具；根據(jù)其使用特征可以分為專用夾具、普通夾具、組合夾具及可調(diào)節(jié)夾具；根據(jù)運(yùn)用的機(jī)床可以分為磨床夾具、鏜床夾具、銑床夾具、鉆床夾具及車床夾具。

2.夾具的設(shè)計(jì)步驟

設(shè)計(jì)夾具第一步要先明確其工藝要求與生產(chǎn)條件，研究與收集有關(guān)資料，例如：裝配圖、毛坯圖等，再分析零部件結(jié)構(gòu)特征及作用，歸納工件技術(shù)要求，掌握毛坯精度與材料，掌握零件切削用量與工序安排，了解使用機(jī)設(shè)備性能參數(shù)、掌握要運(yùn)用量具、刀具及對(duì)應(yīng)的用刀方法；第二步要制定結(jié)構(gòu)建設(shè)方案，充分做好第一步中的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作后，需要擬定夾具結(jié)構(gòu)方案，具體要先確定加工對(duì)象定位方法，選取用于定位的元件，確定夾具安裝方法與裝夾方案，選定裝夾元件、夾緊裝置，制定裝夾方案與夾緊方法，確定夾具體整體結(jié)構(gòu)；第三步，繪制草圖，具體好繪制夾具總布置圖、確定技術(shù)要求及尺寸公差等。

3.夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)建

夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的零件庫(kù)可以替代大量繁瑣重復(fù)的工作，大大降低夾具設(shè)計(jì)工作量，使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)Ｐ难芯繆A具創(chuàng)新工作，夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)使夾具的制造、設(shè)計(jì)及校驗(yàn)充分結(jié)合到一起，突破以往傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造程序，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，快速完成夾具設(shè)計(jì)工作。夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以分成四個(gè)部分，分別是夾具元件的選擇和設(shè)計(jì)、夾具編碼系統(tǒng)、夾具完成后的處理、夾具組裝。夾具編碼系統(tǒng)運(yùn)用人機(jī)對(duì)話窗口將零件信息與夾具信息輸入進(jìn)去，運(yùn)用數(shù)據(jù)處理獲得夾具編碼，進(jìn)而搜索到對(duì)應(yīng)的夾具。夾具組裝是按照夾具所選擇的元件及夾具組裝規(guī)則組裝能夠滿足設(shè)計(jì)要求的夾具。夾具元件的選擇和設(shè)計(jì)是用零件族與參數(shù)化的方法選取夾具上的其他零部件。夾具處理是把設(shè)計(jì)好或組裝好的夾具進(jìn)行夾緊力計(jì)算或精度分析，當(dāng)夾具滿足設(shè)計(jì)要求后再把夾具或設(shè)計(jì)模塊放入夾具庫(kù)或零件庫(kù)中。夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路是了解夾具傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法與夾具模塊化設(shè)計(jì)思路前提下形成的。模塊化設(shè)計(jì)指把具有特殊功能組件進(jìn)行規(guī)范化，讓它們成為不同模塊，進(jìn)而在設(shè)計(jì)夾具過(guò)程中可以靈活的組裝，變成夾具的關(guān)鍵組成部分。模塊主要有總成模塊、部件模塊和零件模塊三級(jí)。每種模塊都有區(qū)別與其他模塊的標(biāo)識(shí)代碼。夾具系統(tǒng)中非常重要的組成部分之一是分類編碼系統(tǒng)，編碼系統(tǒng)是夾具設(shè)計(jì)規(guī)范化的關(guān)鍵技術(shù)手段，它在工廠設(shè)計(jì)、制造管理編碼技術(shù)方面具有重要意義。本文所講的編碼方法是根據(jù)子類別碼、類別碼及參數(shù)碼劃分的。設(shè)計(jì)夾具所耗用的總時(shí)間里，標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)會(huì)占用很大一部分，所以要快速完成夾具設(shè)計(jì)工作，一定要構(gòu)建夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)。零件庫(kù)通常都是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)而建立的，零件畫(huà)法、結(jié)構(gòu)、標(biāo)記及尺寸都要根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行繪制。建立夾具零件庫(kù)要全面考慮現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)要求，運(yùn)用NX軟件的建模方案構(gòu)建夾具標(biāo)準(zhǔn)件。構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)件的常用方法主要有表達(dá)式的電子表格法、用戶定義向?qū)?、宏技術(shù)建立零件庫(kù)。信息知識(shí)庫(kù)能夠代替夾具設(shè)計(jì)要運(yùn)用的工具手冊(cè)，并獲得一些新的夾具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，知識(shí)信息庫(kù)通常有知識(shí)庫(kù)與信息庫(kù)兩部分。知識(shí)庫(kù)就是設(shè)計(jì)夾具過(guò)程中要用到的各類手冊(cè)，信息苦苦庫(kù)就像是設(shè)計(jì)夾具總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)。知識(shí)信息庫(kù)能夠滿足夾具設(shè)計(jì)對(duì)信息與知識(shí)的需求。夾具設(shè)計(jì)子系統(tǒng)由知識(shí)信息庫(kù)與夾具零件庫(kù)組成。子系統(tǒng)中所含有的各庫(kù)具有緊密練習(xí)，該系統(tǒng)主要是把夾具設(shè)計(jì)和知識(shí)信息緊密聯(lián)系到一起，給操作者設(shè)計(jì)夾具提供指導(dǎo)。具體要先分析工藝要求與零件圖紙，然后結(jié)合信息知識(shí)庫(kù)中的信息選取定位元件、定位方式，在確定夾緊處的夾緊機(jī)構(gòu)，最后選取元件庫(kù)的元件。

4.系統(tǒng)功能的研究與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)運(yùn)用當(dāng)下比較流行的NX軟件作為開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)，運(yùn)用NX的CAE、CAM部分構(gòu)建了夾具校驗(yàn)子系統(tǒng)，運(yùn)用NX的三維建模方法建立三維夾具庫(kù)、全息零件庫(kù)，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中運(yùn)用了NX 的二次開(kāi)發(fā)工具使開(kāi)發(fā)出的操作界面與 NX 傳統(tǒng)界面一致，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中運(yùn)用了微軟的VC++等軟件、ACCESS 桌面數(shù)據(jù)庫(kù)，采用OPEN/UG和特征建模結(jié)合的辦法構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)。ACCESS 桌面數(shù)據(jù)庫(kù)具有完備的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能，可以有效組織數(shù)據(jù)，管理用戶，并進(jìn)行安全檢查。與此同時(shí)，夾具信息知識(shí)庫(kù)給設(shè)計(jì)者提供有效的知識(shí)信息和豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，給夾具可靠、高效的設(shè)計(jì)提供支持。因?yàn)閵A具設(shè)計(jì)系統(tǒng)大量的運(yùn)用成熟技術(shù)，所以，大大地縮短了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期。

5.結(jié)束語(yǔ)

夾具是一種特殊產(chǎn)品，夾具的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和安裝均需要設(shè)計(jì)人員具有豐富知識(shí)、較高的設(shè)計(jì)技巧。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，未來(lái)的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)會(huì)向系列化、精密化、高效化方向發(fā)展，如何快速設(shè)計(jì)夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)已經(jīng)成為夾具設(shè)計(jì)新的研究方向，本文基于NX的夾具設(shè)計(jì)正是這種方向的體現(xiàn)。

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