【正文】 計(jì)效率和水平。（b）強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)便利的設(shè)計(jì)手段，SolidWorks提供了一個(gè)強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)時(shí)所需要的國(guó)標(biāo)件大部分都在標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)里能找到，SolidWorks還提供了一個(gè)自定義擴(kuò)充標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)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(kù)中，便于產(chǎn)品的后續(xù)設(shè)計(jì)。當(dāng)改變其中一個(gè)零件的某些尺寸時(shí)，與其相關(guān)聯(lián)的零件或部件的形狀或尺寸也會(huì)隨之改變，并且這種關(guān)聯(lián)還可以斷開(kāi)。SolidWorks完全支持產(chǎn)品的自上向下或自下向上的設(shè)計(jì)方式。所以用三維軟件來(lái)取代二維軟件來(lái)進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，是大勢(shì)所趨，也是制造業(yè)信息化進(jìn)展的必然結(jié)果。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(jì)完全依賴設(shè)計(jì)員的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快導(dǎo)致夾具設(shè)計(jì)工作量不斷加大。 SolidWorks在夾具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用通過(guò)對(duì)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，管理等方面的探討，對(duì) SolidWorks軟件在夾具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有了更多的理解和掌握。圖212顯示配置本例中形成的配置如圖213如下：配置Z436120 配置Z436125 配置Z436130 配置Z436135 圖213 生成的配置從上述方法可以看出，靈活運(yùn)用SolidWorks的配置功能，可以很方便地實(shí)現(xiàn)系列夾具的參數(shù)化設(shè)計(jì)，而且產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、編輯、修改等很容易實(shí)現(xiàn)，技術(shù)人員可以通過(guò)改變某些參數(shù)而不必改動(dòng)元件設(shè)計(jì)的全過(guò)程來(lái)更新設(shè)計(jì)，大大節(jié)約了設(shè)計(jì)人員的精力、時(shí)間、降低了企業(yè)產(chǎn)品的成本。圖210插入系列零件設(shè)計(jì)表 圖211 生成配置 顯示配置建立了零件設(shè)計(jì)表生成配置后，點(diǎn)擊Configuration Manager 設(shè)計(jì)樹(shù)，就會(huì)顯示不同配置如圖212所示。 生成配置在SolidWorks中選擇“插入”“系列零件設(shè)計(jì)表”中“來(lái)自文件”如圖210所示，然后在繪圖空白出，點(diǎn)擊鼠標(biāo)生成配置。如圖29所示， 圖29 縱槽鉆模板系列零件設(shè)計(jì)表　　因此通過(guò)配置建立系列零件設(shè)計(jì)表，就相當(dāng)于建立了該零件的參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)選取、修改、增加數(shù)據(jù)庫(kù)中的參數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)夾具元件的參數(shù)化設(shè)計(jì)。如下面的實(shí)例所示：以縱槽鉆模板為例，新建Excel表格，輸入?yún)?shù)。圖28所示圖28 更改尺寸屬性 建立系列零件設(shè)計(jì)表 建立系列零件表：在Feather Manager 設(shè)計(jì)樹(shù)選項(xiàng)中右擊注解文件夾，選擇顯示特征尺寸選項(xiàng)，然后在工具欄中選擇“插入—系列零件設(shè)計(jì)表”，在系列零件設(shè)計(jì)表窗口中選擇自動(dòng)生成，雙擊需要系列化的尺寸就生成一個(gè)配置。 主要特征和尺寸命名主要特征和尺寸專門命名。 通過(guò)正確的使用SolidWorks的這些設(shè)計(jì)庫(kù)，可以給設(shè)計(jì)者一個(gè)思路，拋磚引玉，建立適合自己的一個(gè)設(shè)計(jì)庫(kù)，減少不必要的重復(fù)性勞動(dòng)，節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間，提高設(shè)計(jì)效率。SolidWorks提供了特征庫(kù)的功能，在設(shè)計(jì)零件時(shí)，如果我們需要把一個(gè)特征或者特征組保存成庫(kù)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(xiàng)選擇Lib Feat PaIt(*．sldlprt)格式，并保存在相應(yīng)文件夾中，設(shè)計(jì)零件時(shí)，打開(kāi)設(shè)計(jì)庫(kù)，選擇需要的庫(kù)特征，把它從特征庫(kù)內(nèi)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(dòng)，加快設(shè)計(jì)速度。在本設(shè)計(jì)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。所以在夾具庫(kù)中，要對(duì)夾具按照定位，夾緊方式等進(jìn)行分類管理。如圖26，保存V型墊板到支承件文件夾。如圖25所示。如下面的實(shí)例：畫(huà)出一個(gè)“V型墊板”如圖24所示，然后選擇“添加到庫(kù)”。如圖21所示： 圖21 建立庫(kù) 圖22 SolidWorks設(shè)計(jì)庫(kù)也可以在SolidWorks的設(shè)計(jì)庫(kù)中直接創(chuàng)建，如圖22和圖23所示： 圖23 創(chuàng)建設(shè)計(jì)庫(kù)點(diǎn)擊“確定”后就在如圖22中顯示機(jī)床夾具庫(kù)。如在F盤里新建文件夾，命名為“機(jī)床夾具庫(kù)”。設(shè)計(jì)者調(diào)用時(shí)，根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需要，對(duì)模型庫(kù)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(shí)體模型。 SolidWorks夾具庫(kù)的建立建立夾具標(biāo)準(zhǔn)元件的圖形庫(kù)，對(duì)提高夾具設(shè)計(jì)效率起著至關(guān)重要的作用。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(bǔ)信息，比如：哪些面相交于哪條邊或者曲線。 SolidWorks實(shí)體建模 實(shí)體建模是CAD系統(tǒng)中所使用的最完整的幾何模型類型。以前這類信息是通過(guò)特征控制符號(hào)在工程圖中表示出來(lái)的。目前SolidWorks支持尺寸驅(qū)動(dòng)的思想，在繪制圖形的時(shí)候只要修改相應(yīng)的繪圖尺寸，就可以修改圖形。尺寸驅(qū)動(dòng)過(guò)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(dòng)變量，給定尺寸驅(qū)動(dòng)變量的值，即可生成相應(yīng)參數(shù)的零件的過(guò)程。所謂尺寸驅(qū)動(dòng)思想通俗的講指正式圖或徒手勾畫(huà)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(dòng)保持圖形與最新尺寸保持一致的圖形編輯方法。這不僅可以使模型充分體現(xiàn)設(shè)計(jì)人員的實(shí)際意圖，而且還能快速而容易地修改模型。FeatureManager設(shè)計(jì)樹(shù)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。例如圓角和倒角就是這種類型的特征。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(guò)拉伸，旋轉(zhuǎn)，掃描或者放樣轉(zhuǎn)換為實(shí)體。 基于特征 正如裝配體是由許多單獨(dú)的零件組成的一樣，SolidWorks中的模型是由許多單獨(dú)的元素組成，這些元素被稱為特征。 基于SolidWorks的夾具建模SolidWorks機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件是一個(gè)基于特征，參數(shù)化，實(shí)體建模的設(shè)計(jì)工具。 CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)著當(dāng)前零部件的結(jié)構(gòu)、特征，通過(guò)計(jì)算即可獲得大量實(shí)體特征參數(shù)，例如總質(zhì)量，內(nèi)部體積等。實(shí)體包含有關(guān)信息，能標(biāo)識(shí)具有質(zhì)量的獨(dú)立對(duì)象，即實(shí)體是具有質(zhì)量的，而現(xiàn)框、曲面均無(wú)質(zhì)量；同時(shí)，實(shí)體具有“內(nèi)部”和“外部”。 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(shí)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(guò)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。在設(shè)計(jì)的初始階段，對(duì)于尺寸不是敏感的，必然要通過(guò)后期大量的實(shí)驗(yàn)或者設(shè)計(jì)驗(yàn)證才能得到一個(gè)精確的模型，這期間對(duì)原始模型需要進(jìn)行大量的修改。通過(guò)改變尺寸的數(shù)值，能夠決定部件更新后的形狀。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(duì)形狀的測(cè)量，由于形狀固定，后續(xù)不能再進(jìn)行參數(shù)驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的核心技術(shù)是：構(gòu)造設(shè)計(jì)對(duì)象的參數(shù)化模型；建立參數(shù)驅(qū)動(dòng)。世界上許多知名的制造企業(yè)雖然花費(fèi)大量資金用于辦公、設(shè)計(jì)和制造的自動(dòng)化，但是由于缺乏統(tǒng)一的信息共享和行為協(xié)同機(jī)制，雖然各個(gè)部門內(nèi)部的自動(dòng)化程度和工作效能提高很多，但整體運(yùn)行效果不佳， CIMS就是針對(duì)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(kāi)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(gè)概念成為制造領(lǐng)域信息化和自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)展的基本風(fēng)向標(biāo)。在如何確定CAD造型基本方法的過(guò)程中，有一種很重要的推動(dòng)力量，即計(jì)算機(jī)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(duì)機(jī)床夾具按定位、夾緊、用途等進(jìn)行分類，以便有效的管理。本章主要介紹以SolidWorks軟件為平臺(tái)建立夾具元件庫(kù)。這樣，對(duì)于夾具設(shè)計(jì)人員，就常常因?yàn)闆](méi)有夾具元件庫(kù)，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(jì)人員的工作效率。目前最典型的三維設(shè)計(jì)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(diǎn)，即使出現(xiàn)上述的報(bào)廢情況，也完全可以補(bǔ)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(jì)生產(chǎn)能力不足。但通過(guò)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(guò)過(guò)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(jí)，工件的位置精度一般可達(dá)IT89級(jí)，通過(guò)精選元件和精心調(diào)整，也可達(dá)到IT6——7級(jí)的精度。(2)設(shè)備和工藝方法:各類機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、焊接、裝配和檢驗(yàn)夾具及模擬試驗(yàn)機(jī)。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(shí)，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(cè)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(guò)程中檢驗(yàn)、調(diào)整的工作量要的多。由此可見(jiàn)，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(diǎn)：⑴組合夾具中各個(gè)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(duì)夾具剛度的要求，組裝時(shí)可取用二個(gè)、三個(gè)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(gè)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(shí)組裝150200套夾具。所以是今后夾具技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。一次性投資于組合夾具，其元件能夠長(zhǎng)期使用，并能確保產(chǎn)品的加工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，因此，在國(guó)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(diǎn)。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(jī)床夾具（這個(gè)裝配過(guò)程稱為組裝）。表1—1 柔性?shī)A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(jī)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(jī)構(gòu)變動(dòng)元件的位置雙轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)式可移動(dòng)拇指式適應(yīng)性?shī)A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(zhǎng)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(jī)器人終端器夾具 組合夾具在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，人們對(duì)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。 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(duì)精度的影響，偽相變材料夾緊力不大，適應(yīng)性?shī)A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(guò)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?shī)A具研究開(kāi)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?shī)A具的工作原理和分類簡(jiǎn)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(duì)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(qiáng)調(diào)高效裝夾，以提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)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(dòng)夾緊的裝置，對(duì)推動(dòng)制造系統(tǒng)的自動(dòng)化作出很大貢獻(xiàn)。因此夾具設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。對(duì)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(jī)床上有一定的方位。如在車床、銑床、鉆床、鏜床等機(jī)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(duì)通用夾具和專用夾具的不足而發(fā)展起來(lái)的一類夾具。2) 專用夾具:專用夾具是針對(duì)某一工件某一工序的加工要求專門設(shè)計(jì)和制造的夾具，其特點(diǎn)是針對(duì)性很強(qiáng)，沒(méi)有通用性。（e）擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍：采用夾具可使本來(lái)不能在某些機(jī)床上加工的工件變?yōu)榭赡埽詼p輕生產(chǎn)條件受限的壓力。夾具在設(shè)計(jì)時(shí)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(dòng)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(lái)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(guò)一個(gè)基礎(chǔ)件使其聯(lián)結(jié)成為一個(gè)整體，這個(gè)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(duì)工件進(jìn)行定位和夾緊，因此無(wú)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(dòng)和旋轉(zhuǎn)在內(nèi)的六個(gè)自由度，用夾緊來(lái)