【正文】 11 寸，尺寸只是對形狀的測量，由于形狀固定，后續(xù)不能再 進行參數(shù)驅(qū)動變更；在參數(shù)化建模器中，尺寸控制幾何圖形。 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。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，雖然各個部門內(nèi)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)同等方面改進和指導(dǎo)企業(yè)信息化的方式， CAD 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。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)。在如何確定 CAD 造型基本方法的過程中，有一種很重要的推動力量，即計算機集成制造技術(shù) CIMS。目前 CAD 建模的主流技術(shù)是特征技術(shù)。 對機床夾具 按定位、夾緊、用途等 進行分類，以便 有效的管理。 本章主要介紹以 SolidWorks 軟件 為平臺建立夾具元件庫。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。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)。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。 (4)保證產(chǎn)品質(zhì)量，解決技術(shù)關(guān)鍵。 (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。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。 (3)加工工件的位置精度 :組合夾具元件精度一般為 IT6—— 7 級，工件的位置精度一般可達(dá) IT89 級，通過精選元件和精心調(diào)整，也可達(dá)到 IT6—— 7 級的精度。 (2)設(shè)備和工藝方法 :各類機床、數(shù)控機床、焊接、裝配和檢驗夾具及模擬試驗機。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。 ⑷組合夾具的元件可以反復(fù)使用、靈活多變。 ⑵組裝組合夾具時，各定位元件之間以及定位元件與導(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，一般是由精密加工的零件直接保證，在裝配過程中檢驗、 9 調(diào)整的工作量要的多。 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： ⑴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 。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求。 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 2020 件左右的元件，可以同時組裝 150200 套夾具。所以是今后夾具技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。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，在國內(nèi)外各工業(yè)部門中迅速得到推廣和應(yīng)用。它具有精度高、組裝快 、節(jié)省投資、和靈活多變的特點。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)。 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種所需要的機床夾具（這個裝配過程稱為組裝）。 表 1— 1 柔性夾具原理方法及分類表 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 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 8 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。 傳統(tǒng)夾具創(chuàng)新有可調(diào)整夾具和組 合夾具。如相變升降溫引起工件熱變形對精度的影響，偽相變材料夾緊力不大，適應(yīng)性夾具適應(yīng)范圍小，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)中普及。 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 1— 1 為現(xiàn)代柔性夾具的工作原理和分類簡表。工件變化可在小范圍，即在形狀和尺寸變化不大的范圍；也可大范圍，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。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，需要在一定范圍具有一定柔性的夾具。 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， 7 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)。因此夾具設(shè)計是一個復(fù)雜的過程。 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。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。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，夾具使用完后即可拆卸，留待組裝新的夾具。它一般又分為通用可調(diào)和成組夾具兩種。 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。 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。 （ e） 擴大機床工藝范圍 ： 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。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。 （ c） 改善工人勞動條件，保障生產(chǎn)安全 ： 用夾具裝夾工件方便、省力、安全。 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。 （ 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 。 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。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)在內(nèi)的六個自由度，用夾緊來抵消切削力，以保證工件牢固定位。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。 以 SolidWorks 軟件 為 平臺建立夾具元件庫。 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)：一是利用內(nèi)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 。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， 5 從而得到一簇在形狀或功能上具有相似性的設(shè)計方案。 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。它不僅可以向下兼容二維 AutoCAD，使得以前采用 AutoCAD 軟件進行的設(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。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。 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、通用件以及以往的設(shè)計經(jīng)驗存儲在計算機中輔助設(shè)計人員進行夾具設(shè)計，將大大提高設(shè)計人員的效率，減輕他們的勞動強度，因此，本課題是具有先進性和實用價值的。通過調(diào)研我們注意到夾具設(shè)計有以下的特點： ⑴ 夾具設(shè)計中盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件和常用件 設(shè)計人員在進行夾具設(shè)計時，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件進行設(shè)計，若每次設(shè)計人員都需要重新對這些零件進行造型，設(shè)計人員必須要做許多重復(fù)性的勞動。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 有陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 4 價值的。 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： ①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； ②專家系統(tǒng)不能很清楚的表達(dá)領(lǐng)域的知識； ③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。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。 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。先用現(xiàn)有知識構(gòu)造知識庫的框架，然后逐步擴大。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。 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。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。由于所用計算機軟件落后，使發(fā)展受到很大限制。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。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。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 操作系統(tǒng)下。 近十幾年國內(nèi)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。 （ 2） 將人工智能引入組裝系統(tǒng)的階段。隨著工業(yè)生產(chǎn)中數(shù)控機床和加工中心