【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 合件組成，利用這些元件、合件組裝成各種不同形式、不同結(jié)構(gòu)、可重復(fù)使用的夾具，供單件或中小批量生產(chǎn)使用。這種夾具系統(tǒng)保留了組合夾具的各種優(yōu)點(diǎn)，組裝又像專用夾具那樣簡(jiǎn)單可靠，又有可調(diào)整元件，保留了成組夾具的優(yōu)點(diǎn)。為了便于夾具與機(jī)床定位連接，夾具基體有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的定位連接位置，使專用、組合、成組夾具向著一體化、組合化方向發(fā)展，以滿足現(xiàn)代化加工設(shè)備的需要。（f）工件夾緊快速化、自動(dòng)化為縮短工件加工中的輔助時(shí)間，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，工件的裝夾、拆卸也需要機(jī)械化、自動(dòng)化。工件的夾緊由原來(lái)的單一功能的壓緊件、緊固件發(fā)展為可以調(diào)整的模塊，以便實(shí)現(xiàn)快速組裝和快速夾緊。對(duì)于批量大的一些零件的加工，液壓夾具、氣動(dòng)夾具可實(shí)現(xiàn)工件自動(dòng)化快速夾緊。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)國(guó)內(nèi)的組合夾具始于 20 世紀(jì) 60 年代，當(dāng)時(shí)建立了面向機(jī)械行業(yè)的天津組合夾具廠和面向航空工業(yè)的保定向陽(yáng)機(jī)械廠以后又建立了數(shù)個(gè)生產(chǎn)組合夾具元件的工廠。當(dāng)時(shí)產(chǎn)品均為引進(jìn)前蘇聯(lián)烏斯貝（YCⅡ）槽系組合夾具系統(tǒng)。推廣應(yīng)用遍及機(jī)械、航空、電子輕工 、造船、紡織等各類制造業(yè)，取得豐碩的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。在使用過(guò)程中改進(jìn)并修改了原系統(tǒng)，建立了適合我國(guó)國(guó)情、有我國(guó)特色的槽系組合夾具系統(tǒng)。在當(dāng)時(shí)曾達(dá)到全國(guó)年產(chǎn)組合夾具元件 800 萬(wàn)件的水平。至今天津、保定二廠仍是我國(guó)組合夾具的主要生產(chǎn)基地。20 世紀(jì) 80 年代以后，兩廠又各自獨(dú)立開(kāi)發(fā)了適合 NC 機(jī)床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國(guó)國(guó)內(nèi)的需求，還出口到美國(guó)等國(guó)家。當(dāng)前我國(guó)每年尚需進(jìn)口不少 NC 機(jī)床、加工中心，而由國(guó)外配套孔系夾具價(jià)格非常昂貴，現(xiàn)大都由國(guó)內(nèi)配套，節(jié)約了大量外匯。從國(guó)際上看俄國(guó)、德國(guó)和美國(guó)是組合夾具的主要生產(chǎn)國(guó)。前蘇聯(lián)的（YCⅡ）槽系組合夾具系統(tǒng)非常著名，以后又開(kāi)發(fā)了孔系組合夾具系統(tǒng)、沖合沖模和焊接組合夾具系統(tǒng),但主要在國(guó)內(nèi)應(yīng)用，出口交流較少。德國(guó)一直都重視工藝裝備包括夾具的設(shè)計(jì)、制造及其標(biāo)準(zhǔn)化，組合夾具和各種機(jī)床附件都由專業(yè)化中小型企業(yè)生產(chǎn)這些企業(yè)中具有代表性的有：Halder 是設(shè)計(jì)生產(chǎn)槽系組合夾具的著名公司；Bluco 是享譽(yù)世界生產(chǎn)完整系列孔系組合夾具系統(tǒng)的供應(yīng)商；Kipp 是生產(chǎn)中型和大型孔系組合夾具；Witte 公司生產(chǎn)孔系組合檢測(cè)夾具，是為三座標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量機(jī)（CMM）配套的絕好的柔性檢測(cè)夾具。目前在美國(guó)本土生產(chǎn)、銷售和出租組合夾具的工廠都是小型企業(yè)，分為三種類型：一種是專門銷售出租組合夾具的小型工廠；二是工具制造廠，同時(shí)生產(chǎn)或銷售組合夾具；三為某類機(jī)械廠，在生產(chǎn)某一產(chǎn)品的同時(shí)也生產(chǎn)銷售組合夾具。在芝加哥附近的Rockford 公司原為德國(guó) Bluco 公司的銷售代理商，現(xiàn)已獨(dú)立生產(chǎn)、銷售、租賃，16mm、12mm、10mm 三個(gè)系列的公制孔系組合夾具。CarrLane 是一家工具公司，生產(chǎn)夾具通用零部件，歷史悠久，20 世紀(jì) 80 年代后期開(kāi)始生產(chǎn)銷售英制孔系組合夾具。 公司是一家生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件、夾具通用件和檢測(cè)儀表附件的工廠，也 10 余年前生產(chǎn)商標(biāo)為 “”的英制孔系組合夾具。西部亞利桑那州的 Stevens 工具公司早在20 多年前開(kāi)始制造組合夾具的基礎(chǔ)件，然后用鋁板為用 戶制造過(guò)渡板，以適應(yīng)客戶各種工件的要求。該公司目前生產(chǎn)有本公司特色的整套英制孔系組合夾具。圖 11 和圖 12 分別為當(dāng)前國(guó)際上槽系和孔系組合夾具的主要系統(tǒng) [9]。圖 11 槽系組合夾具 [9]圖 12 孔系組合夾具 [9]當(dāng)前國(guó)際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國(guó)內(nèi)訂貨，而通用性強(qiáng)的組合夾具已逐步成熟為國(guó)際貿(mào)易中的一個(gè)品種。有關(guān)夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計(jì)資料，但歐美市場(chǎng)上一套用于加工中心的央具，通常為機(jī)床價(jià)格的 1/10~1/15，而組合夾具的大型基礎(chǔ)件尤其昂貴。由于我國(guó)在組合夾具技術(shù)上有歷史的積累和性能價(jià)格比的優(yōu)勢(shì)，隨著我國(guó)加入 WTO 和制造業(yè)全球一體化的趨勢(shì)，特別是電子商務(wù)的日益發(fā)展，其中蘊(yùn)藏著很大的商機(jī)，具有進(jìn)一步擴(kuò)大出口良好前景?？撞巯到M合夾具由于孔系組合夾具的良好柔性，已為 NC 機(jī)床和加工中心廣泛配套使用。下圖為我國(guó)天津組合夾具廠所生產(chǎn)的孔系組合夾具系統(tǒng)。由于孔系組合夾具的元件不能作無(wú)級(jí)調(diào)整距離，現(xiàn)在研究孔一槽相組合的新型孔系組合夾具。圖 13 孔系組合夾具 本論文的主要研究?jī)?nèi)容本課題的題目是：基于 Solidworks 的組合夾具元件庫(kù)的建立與應(yīng)用，課題的研究的主要內(nèi)容是選用 Excel 表格驅(qū)動(dòng)完成組合夾具元件庫(kù)的建立，在此基礎(chǔ)上完成典型零件的加工工藝分析和組合夾具設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容可分為一下幾步：（a）夾具標(biāo)準(zhǔn)件的測(cè)量：由于牽扯到企業(yè)內(nèi)部機(jī)密問(wèn)題，夾具實(shí)例很難直接從現(xiàn)行企業(yè)中搜集得到，所以主要以?shī)A具手冊(cè)為基礎(chǔ)，通過(guò) SolidWorks 軟件實(shí)體造型，建立典型夾具實(shí)例。另外由學(xué)校聯(lián)系還從咸陽(yáng)紡織機(jī)械廠得到了一些夾具實(shí)例測(cè)量機(jī)會(huì)以及企業(yè)內(nèi)部的組合夾具的實(shí)例。（b）夾具元件庫(kù)的建立：本課題主要采用的是 Excel 表格驅(qū)動(dòng) Solidwoks 軟件實(shí)體造型完成夾具庫(kù)的建立，重點(diǎn)是槽系夾具。（c）組合夾具元件庫(kù)的應(yīng)用：夾具元件庫(kù)的建立是為了更加方便的使用以及管理夾具元件，通過(guò)調(diào)用庫(kù)中的夾具對(duì)一個(gè)典型零件進(jìn)行組合夾具設(shè)計(jì)，從而熟悉元件庫(kù)的使用。 研究中的難點(diǎn)夾具設(shè)計(jì)本質(zhì)上是一種經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，且?jiàn)A具分類比較多，夾具參數(shù)比較復(fù)雜，夾具設(shè)計(jì)和工件形狀、加工條件、加工工藝等很多因素有關(guān)。該課題的難點(diǎn)主要有：（a）Excel 表格對(duì)夾具元件的參數(shù)化：在進(jìn)行組合夾具庫(kù)的建立時(shí)，選取的參數(shù)化變量不能準(zhǔn)確完成夾具元件系列化。（b）典型零件的工藝分析：對(duì)零件的工藝分析要求對(duì)該零件有相當(dāng)熟悉的了解，由于條件有限使得對(duì)零件不熟悉，可能導(dǎo)致工藝分析不到位。（c）組合夾具的設(shè)計(jì)：目前組合夾具的設(shè)計(jì)跟個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)有直接關(guān)系，所以本課題的設(shè)計(jì)可能不夠成熟。 研究的目的和意義 當(dāng)前夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)建立很多方法，有基于 UG 的，也有基于 SolidWorks 的，但是由于夾具實(shí)例的變化參數(shù)比較多，所以?shī)A具實(shí)例的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)很少。本課題研究可以為夾具實(shí)例庫(kù)開(kāi)發(fā)提供參考。 由于夾具設(shè)計(jì)是一個(gè)高度依賴經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。設(shè)計(jì)師在構(gòu)造新工件的夾具設(shè)計(jì)方案時(shí)，往往是根據(jù)個(gè)人的設(shè)計(jì)或制造經(jīng)驗(yàn)將新的工件的結(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和它的裝夾規(guī)劃方案和夾具元件，經(jīng)過(guò)調(diào)整來(lái)獲得新夾具的設(shè)計(jì)，很少?gòu)念^做起。這也是我們開(kāi)發(fā)夾具實(shí)例庫(kù)的目的 [1]。 針對(duì)以上差異，我們?cè)诂F(xiàn)有條件基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)夾具元件庫(kù)；對(duì)夾具實(shí)例庫(kù)圖形進(jìn)行管理和有效的檢索。以進(jìn)一步縮短工裝設(shè)計(jì)周期，提高夾具設(shè)計(jì)質(zhì)量，通過(guò)本課題的研究達(dá)到以下目的：建立基于 SolidWorks 和柔性?shī)A具的實(shí)例數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)；研究夾具計(jì)算機(jī)輔助編碼系統(tǒng)；建立基于 SolidWorks 的夾具實(shí)例修改系統(tǒng)。 夾具實(shí)例數(shù)據(jù)庫(kù)有利于現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中夾具設(shè)計(jì)方案的保存與管理，當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)不斷豐富到一定程度后，可以作為其他企業(yè)夾具設(shè)計(jì)的重要參考，也可以作為夾具設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)的重要資源。期望通過(guò)課題研究，可以在夾具參數(shù)化和夾具編碼以及和數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的結(jié)合上有所創(chuàng)新，在夾具檢索上有所突破，特別期望該夾具數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件具有實(shí)用性，能在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中夾具設(shè)計(jì)方案的管理上發(fā)揮一定的作用。2 夾具元件建庫(kù)方法的選擇根據(jù)該課題的內(nèi)容和目的，主要的難點(diǎn)在于選擇夾具元件庫(kù)建立的方法，即要易于操作同時(shí)也要求有較高的實(shí)用性，目前的方法有：Solidwoks 二次開(kāi)發(fā)、Access 、Excel 表格驅(qū)動(dòng)等。本章將對(duì)上面三種方法進(jìn)行比較，最終確定本論文的夾具元件庫(kù)的建立方法，并對(duì)該方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。 Access 軟件技術(shù)Microsoft Access 是當(dāng)前最流行的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之一，基本的核心是 Microsoft Jet 數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，其數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的層次結(jié)構(gòu)和編程方法及訪問(wèn)與在 VB 中訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)一樣。它以操作方便、簡(jiǎn)單易學(xué)以及和的 Mocrosoft Office 完美結(jié)合著稱于世。同時(shí)，Access 又能滿足小型企業(yè)客戶服務(wù)器解決方案的要求來(lái)組建客戶／N 務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)，是一種功能較完備的系統(tǒng)，幾乎包含了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)領(lǐng)域的所有技術(shù)和內(nèi)容。正因?yàn)檫@些特點(diǎn)，在使用 VB 開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序時(shí)，采用作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)處理系統(tǒng)是比較適合的。 Access 也是一種桌面關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，但它與傳統(tǒng)的桌面數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)完全不一樣。Access 是 Visual Basic 的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)，即缺省數(shù)據(jù)庫(kù)類型。這里的“內(nèi)部”有兩方面的含義：一是用 Access 建立的數(shù)據(jù)庫(kù)可以在 Visual Basic 中使用；二是用Visual Basic 可以直接建立 Access 數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，在 Visual Basic 中，Access 數(shù)據(jù)庫(kù)和Visual Basic 數(shù)據(jù)庫(kù)含義相同 [5]。 Access 數(shù)據(jù)庫(kù)文件的結(jié)構(gòu)文件的結(jié)構(gòu)是以 Microsoft SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)文件結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，它具有如下特點(diǎn)：與 Visual Basic 融合性很好，這也是本研究采用的主要原因；Access 數(shù)據(jù)庫(kù)具有較強(qiáng)的安全性。另外， Access 還可以利用整個(gè)套件共享的編程語(yǔ)言VBA(Visual Basic For Application)進(jìn)行高級(jí)操作控制和復(fù)雜的工作。 Solidworks 二次開(kāi)發(fā) 技術(shù)SolidWorks 是一套完全基于 WindOWS 的三維設(shè)計(jì)軟件。它采用了與 Unigaphic 相同的先進(jìn)底層圖形核心 Parasolid。它基于特征的參數(shù)化、變化量設(shè)計(jì)技術(shù)，使其操作方便，簡(jiǎn)單易學(xué)。此外，它還為用戶提供了采用 Windows“對(duì)象鏈接與嵌入(OLE)技術(shù)和“部件對(duì)象模式 (COM)”技術(shù)的應(yīng)用程序接口，有利于二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，開(kāi)發(fā)者和用戶能夠通過(guò)使用 VisualBasic、Visual C++、Delphi 以及任何一種支持 ActiveX Automation 技術(shù)的工具，對(duì) SolidWorks 進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，全面擴(kuò)展 SolidWorks 的功能或?qū)⑵涔δ芗?成到客戶應(yīng)用程序中，以實(shí)現(xiàn) SolidWorks 的完全客戶化。 SolidWbrks API 是 SolidWorks 的 OLE 應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)接口，用戶可以使用它并通過(guò)支持 OLE 編程的開(kāi)發(fā)工具，如 Visual C++、Visual Basic、Delphi 等對(duì) SolidWorks 進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，創(chuàng)建用戶定制的、專用的 SolidWorks 功能模塊。SolidWorks 通過(guò) COM(Component Object Model，組件對(duì)象模型 )技術(shù)為用戶提供了強(qiáng)大的二次開(kāi)發(fā)接口(SolidWorks API)，凡支持 COM 編程的開(kāi)發(fā)工具，如 Visual C++， C,Visual Basic, Delphi 等均可用于 SolidWorks 的二次開(kāi)發(fā)。SolidWorks API 及其有關(guān)文檔都包括在 SolidWorks 軟件中，任何用戶都可以對(duì) Solidworks 進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，Solidworks API 是 Soliworks 的 OLE 編程接口，為程序員提供了完全面向?qū)ο蟮念愺w系，程序員可以在自己的程序中，派生這些類的子類，生成這些類的對(duì)象，對(duì)對(duì)象進(jìn)行操作，運(yùn)行對(duì)象的方法，設(shè)置或修改對(duì)象的屬性，從而訪問(wèn) SolidWorks 的數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形系統(tǒng)和系統(tǒng)界面。SolidWorks API 接口采用面向?qū)ο蟮姆椒?，所有的函?shù)都是有關(guān)對(duì)象的方法或?qū)傩?。SolidWorks 的 API 對(duì)象涵蓋了全部的 SolidWorks 的數(shù)據(jù)模型，通過(guò)對(duì)這些對(duì)象屬性的設(shè)置和方法的調(diào)用，就可以在用戶自己開(kāi)發(fā)的 DLL 中實(shí)現(xiàn)與SolidWorks 相同的功能。進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)時(shí)，調(diào)用 SolidWorks 中的 API 函數(shù)，可以完成零件的建造和修改，零件各特征的建立、修改、刪除和壓縮等各項(xiàng)控制，零件特征信息的提取，如特征尺寸的設(shè)置與提取，特征所在面的信息提取及各種幾何和拓?fù)湫畔?，零件的裝配信息，零件工程圖紙中的各項(xiàng)信息等。 　　Solidworks 二次開(kāi)發(fā)通常有兩種形式：一是獨(dú)立應(yīng)用程序(standalone application)，用戶程序作為一個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用程序(*.exe),通過(guò) API 接口調(diào)用 SolidWorks 提供的服務(wù)，完成對(duì) SolidWorks 的控制和操作；二是插件形式（ AddIn application)，用戶程序作為一個(gè)插件（*.dll)集成到 Solidworks 中去。插件形式下，用戶程序跟 Solidworks 程序運(yùn)行在同一進(jìn)程空間，運(yùn)行效率高，而且用戶可以在 SolidWorks 中添加自己的菜單、工具欄、屬性頁(yè)等，使用戶程序跟 Solidworks 程序渾然容為一體。由于插件程序跟SolidWorks 運(yùn)行在同一進(jìn)程空間，插件程序的異常會(huì)導(dǎo)致 solidworks 程序的不穩(wěn)定，因此在做開(kāi)發(fā)時(shí)也要更加小心。相對(duì)應(yīng)的獨(dú)立應(yīng)用程序跟 solidworks 程序運(yùn)行在不同的進(jìn)程空間，客戶程序的異常不會(huì)影響 solidworks，但由于涉及到跨進(jìn)程調(diào)用，它的效率會(huì)相對(duì)比較低，而且這種方式下用戶不可以在 so