【文章內(nèi)容簡介】 具的類型、結(jié)構和尺寸等。設計確認夾具在機床上位置的元件時，則應依據(jù)機床工作臺或主軸端部的結(jié)構形式和尺寸等。圖22 機床夾具組成示意圖 現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求。它的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為“四化”。 完善的標準化，不僅指現(xiàn)有夾具零部件(包括毛坯及半成品)的標準，而且應有各種類型夾具結(jié)構的標準(如果用可調(diào)夾具標準、組合夾具標準、自動線夾具標準等)。同時應對專用夾具零部件，實行統(tǒng)一的標準化、系列化，以便使用一部分的零部件，能在各類夾具實現(xiàn)通用化。無疑這“三化”是夾具發(fā)展的基礎工作，有此基礎，就有可能組織夾具零件、傳動裝置甚至整套的夾具的專業(yè)化定點生產(chǎn)，使原來單體生產(chǎn)的夾具，轉(zhuǎn)變?yōu)閷I(yè)化生產(chǎn)，以保證質(zhì)量，降低成本，縮短生產(chǎn)周期。、組合化 當前機床發(fā)展的兩個主要發(fā)展方面，一是要把專門用于某一特定工序的專用夾具，擴大其運用范圍，使能用于同一類零件的加工，并實現(xiàn)快速調(diào)整；二是要改變專用夾具當工件或工藝一有修改就得報廢的間題，使夾具能夠重復利用，實現(xiàn)組合化的原則，用少數(shù)元件能滿足多中需要。特別是隨著數(shù)控車床等的大量出現(xiàn)，如何使用可調(diào)化或組合化夾具來適應這種機床的需要，成為當前機床夾具的又一重要發(fā)展方向。 由于機械產(chǎn)品加工精度日益提高，高精度機床的大量涌現(xiàn)，勢必要求機床夾具也相對精密。 為了實現(xiàn)機械加工過程自動化，以改善勞動條件，提高生產(chǎn)率，降低加工成本，不僅是生產(chǎn)流水線、自動線的需要，而且對多品種、小中批量生產(chǎn)同樣可以考慮采用合適的高效自動化夾具，以獲得良好的效益。 數(shù)字化制造簡介 數(shù)字化是制造技術創(chuàng)新的手段人類技術文明史進入了信息時代，計算機軟硬件的飛速發(fā)展給信息的普及、應用提供了技術手段。面對21世紀的制造技術創(chuàng)新，數(shù)字化是主要手段。數(shù)字化的核心是離散化，如何將自然界的連續(xù)物理現(xiàn)象、模糊的不確定現(xiàn)象，以及人的經(jīng)驗與技能等離散化，進而實現(xiàn)數(shù)字化，是技術創(chuàng)新成敗、優(yōu)劣的關鍵問題。繼計算幾何、計算力學問世之后，計算切削工學、計算制造、數(shù)字化制造、新型材料零件數(shù)字化設計與制造等陸續(xù)被提出，明顯地看出數(shù)字化是技術創(chuàng)新的重要手段。為了充分發(fā)揮計算機輔助技術在技術創(chuàng)新中的作用，需要對領域主導知識進一步實現(xiàn)數(shù)字化處理。例如：制造過程的物理量（力、熱、聲、振動、速度、誤差等）的數(shù)字化模型，它們是伴隨制造過程的幾何量而產(chǎn)生的，如何將兩者的數(shù)字化量及相互關系融合到計算機系統(tǒng)中，尚有大量工作要做；利用社會學、心理學、人體機構與行為科學等，更好的發(fā)揮人在企業(yè)中的作用，利用計算機仿真與人機界面技術模擬企業(yè)環(huán)境，研究人的最佳工作狀態(tài)，重視人們的滿足感與舒適感，這些都有大量數(shù)字化問題。計算機網(wǎng)絡為數(shù)字化信息的傳遞、為實現(xiàn)“光速貿(mào)易”提供了技術手段。重要的是數(shù)字化全部信息，不僅要數(shù)字化技術信息，也要數(shù)字化評估信息，以便在信息冗余的當今能選擇到有用的信息，還要數(shù)字化濾掉干擾信息和偽假信息，保證數(shù)字化信息暢通無誤。計算機網(wǎng)絡也為實現(xiàn)全球化制造、給予網(wǎng)絡的制造提供了物理保證，這不僅有利于參與市場競爭，促進設備資源的共享，更有利于快速獲得制造技術信息，激發(fā)創(chuàng)新靈感，是實現(xiàn)數(shù)字化制造的重要保證。為了改善數(shù)字化在技術創(chuàng)新中的作用，要求計算機工具盡可能早地進入工程過程中，以允許更廣泛地探討和多方案地信息化選擇；要求人機界面向自然化接口過渡，以加快信息的流暢交換；要求計算機在實現(xiàn)自復位工程輔助作用時，由被動變成主動，即計算機能主動向操作人員建議有關方案并傳送相關信息。隨著電子技術、信息技術和計算機技術的發(fā)展，推動了制造技術向更深層次的發(fā)展，自20世紀50年代以來，NC（Numerical Control）、CNC（Computer Numerical Control）、DNC（Distributed Numerical Control）、FMC、CAD（Computer Aided Design）、CAM（Computer Aided Manufacturing）、CAPP（Computer Aided Press Planning）等新的制造技術相繼出現(xiàn)。在機械制造領域中，全球化經(jīng)濟的形成對產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度以及產(chǎn)品的生產(chǎn)周期都提出了越來越高的要求。這也要求必須采用先進的設計制造技術才能符合時代的要求。計算機技術和機械設計制造技術相結(jié)合、滲透，就產(chǎn)生了計算機輔助設計與輔助制造（Computer Aided Design and Manufacturing）技術，簡稱CAD/CAM[5]。數(shù)字化改變了社會，改變了制造，改變了制造技術。從手工業(yè)使用圖板到計算機二維繪圖和NC加工，從三維設計到數(shù)字樣機，由數(shù)字化工藝過程設計到數(shù)字化制造、虛擬制造，從CAD應用到數(shù)字化企業(yè)（Digital Enterprise）的發(fā)展，是傳統(tǒng)的制造發(fā)生了質(zhì)的改革。數(shù)字化程度已經(jīng)成為衡量設計制造技術水平的重要標志。實踐表明，數(shù)字化技術是縮短產(chǎn)品研制周期、降低研制成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效途徑，是建立現(xiàn)代產(chǎn)品快速研制系統(tǒng)的基礎[6]。 Pro/E軟件的數(shù)字化造型功能[7]Pro/Engineer操作軟件（以下簡稱Pro/E）是美國參數(shù)技術公司（Parametric Technology Corporation，簡稱PTC）的重要產(chǎn)品，從它剛一面世，就以其先進的參數(shù)化設計、基于特征設計的實體造型而深受用戶的歡迎。在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位，并作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。此外，Pro/E一開始就建立在工作站上，使系統(tǒng)獨立于硬件，便于移植；該系統(tǒng)用戶界面簡潔，概念清晰，符合工程人員的設計思想與習慣。Pro/E整個系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上，具有完整而統(tǒng)一的模型，能將整個設計至生產(chǎn)過程集中在一起，他一共有20多個模塊供用戶選擇，讓所有的用戶能夠同時進行同一產(chǎn)品的設計制造工作，即實現(xiàn)所謂的并行工程。給予以上原因，Pro/E在最近幾年已經(jīng)成為三維機械設計領域里最富有魅力的系統(tǒng)。Pro/E系統(tǒng)主要功能如下： Pro/E是采用參數(shù)化設計的、基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設計者提供了在設計上從未有過的簡易和靈活。 Pro/E是建立在統(tǒng)一基層的數(shù)據(jù)庫上，不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶都在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反映在整個設計過程中的相關環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程樣圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何改變，也完全同樣反應在整個三維模型上。這種獨特的數(shù)據(jù)結(jié)構與工程設計的完整的結(jié)合，使得每一件產(chǎn)品的設計過程緊密結(jié)合起來。這一優(yōu)點使得設計更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜。Pro/E軟件功能包括參數(shù)化功能定義，實體零件及組裝造型，三維上色實體或線框造型、完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖。Pro/E是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同設計專用功能來實現(xiàn)，其中包括:筋(ribs) ,槽(slots)、倒角(chamfers)、和抽空(shells)等。采用這種手段建立形體，更自然、更直觀。其他優(yōu)勢如下:1) 無可匹敵的幾何創(chuàng)建功能提供了優(yōu)良的產(chǎn)品差異性和可制造性； 2) 完全集成的應用程序可讓您在一個應用程序中完成從概念設計到制造的所有工作； 3) 自動將設計變更傳播到所有下游交付件的能力可讓您滿懷信心地進行設計； 4) 完整的虛擬仿真功能可讓您提升產(chǎn)品性能和超越產(chǎn)品質(zhì)量目標； 5) 自動生成相關的刀具設計、裝配指令和機器代碼，最大限度地提高生產(chǎn)效率?？傊?，Pro/E系統(tǒng)的參數(shù)化功能是采用符號式的賦予形體尺寸，不像其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關系，任何一個參數(shù)改變，其他相關的特征也會自動修正。這種功能使得修改更為方便和可令設計優(yōu)化更趨完美。造型不但可以在屏幕上顯示，還可以傳送到繪圖機上或一些支持Postscript格式的彩色打印機。Pro/E還可輸出三維和二維圖形給予其他應用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這些都是通過標準數(shù)據(jù)交換格式來實現(xiàn)的，用戶更可以配上Pro/E軟件的其它模塊或自行利用C語言編程，以增強軟件的設計功能。3. 銑床夾具的造型及動畫仿真 銑床夾具零件的三維造型1. 夾具體及非標準件的造型本節(jié)研究的是銑八方專用夾具，需要利用Pro/E的三維實體建模技術將每個非標準件的繪制出來。夾具中除定位、夾緊、對刀、導向和連接元件等大量應用各種標準件, 通常還使用少量非標準專用件, 其中最主要的零件是夾具體。此銑八方專用夾具所涉及的零件有夾具體、芯軸、軸套、襯套、齒輪軸、調(diào)整螺母、防護套、螺母、分度盤、上卡塊、下卡塊、螺栓、定位銷、空心軸、銅套、螺堵、定位螺釘?shù)确菢藴蕦Ｓ眉?，其余的如螺釘、墊片、銷、柱銷、拉桿、手把等標準件直接從標準庫中調(diào)取。單個零件的三維實體造型所運用到的Pro/E的基礎實體特征有：拉伸特征、旋轉(zhuǎn)特征、掃描特征、混合特征、孔特征、可特征、倒圓角特征、倒角特征、拔模特征、特征復制等。下面介紹生成簡單三維實體所用的拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和混合等基本操作方法和技巧。拉伸特征是將一個用草圖描述的輪廓或橫斷面沿垂直于橫截面方向延伸一段距離后所生成的特征。草圖、拉伸方向和拉伸長度是拉伸特征的 3 要素。旋轉(zhuǎn)特征是草圖輪廓或橫斷面，繞旋轉(zhuǎn)中心線轉(zhuǎn)動掃過的軌跡所形成的特征。其中，草圖輪廓、旋轉(zhuǎn)中心線和旋轉(zhuǎn)角度構成了旋轉(zhuǎn)特征的 3 要素。掃描特征是由一組草圖輪廓或橫斷面，沿某一路徑掃掠所形成的特征。掃描路徑和掃描輪廓是掃描特征的必備要素?；旌咸卣魇且唤M空間輪廓按一定的順序，在輪廓之間進行過渡生成的特征。混合特征的生成必須具備兩個或兩個以上的輪廓，其中輪廓可以是草圖也可以是其它特征的面，甚至可以是一個點。簡單三維實體的建模方法一般可以歸納為：1）由基本體素產(chǎn)生標準幾何體特征(方塊、圓柱、圓管、圓錐、球等特征)；2）由