【正文】 圖中要求的組合夾具元件明細(xì)表，在品種屬性中加入自定義屬性以生成用戶元件明細(xì)表模板。本章介紹槽系組合夾具元件建庫(kù)?？紫到M合夾具元件剛度高，制造和材料成本低，組裝時(shí)間短，定位可靠，但裝配靈活性差。槽系和孔系組合夾具各有優(yōu)缺點(diǎn)。如中型槽系組合夾具:分為八大類(lèi)，100個(gè)品種，800多個(gè)規(guī)格。槽系組合夾具又分為大、中、小三個(gè)系列，以適應(yīng)各種不同工廠加工大、中、小類(lèi)零件的需要。槽系是指組合夾具組件主要靠槽來(lái)定位和堅(jiān)固。同時(shí)，所建立的夾具元件庫(kù)和夾具庫(kù)對(duì)自動(dòng)化或系列化生產(chǎn)的機(jī)械制造企業(yè)，建立自己的產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造具有實(shí)用參考價(jià)值。如圖27 所示。重復(fù)上述過(guò)程，即可實(shí)現(xiàn)組合夾具的參數(shù)化設(shè)計(jì)?！　?) 新添加的配置組合1 為當(dāng)前激活的配置，在Feather Manager 設(shè)計(jì)樹(shù)中可看到該裝配體的零件組成?！　?) 建立組合夾具新建裝配體，通過(guò)配合功能將基礎(chǔ)板和支承裝配起來(lái)。　 　　圖26 配置表（3）基于配置技術(shù)的組合夾具參數(shù)化設(shè)計(jì)　　組合夾具是由組合夾具元件裝配而成的，將具有配置屬性的零件裝配在一起，通過(guò)選擇各個(gè)零件的不同配置，同樣可以進(jìn)行裝配體的配置設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)組合夾具的參數(shù)化設(shè)計(jì)。　　圖25系列零件設(shè)計(jì)表　　3) 系列零件顯示建立了零件設(shè)計(jì)表后，點(diǎn)擊Configuration Manager 設(shè)計(jì)樹(shù)，就會(huì)顯示基礎(chǔ)板的不同配置如圖26所示。如果元件不同配置的特征稍有差別，還可以通過(guò)壓縮、隱藏特征的功能實(shí)現(xiàn)?！　D25 所示的系列零件設(shè)計(jì)表類(lèi)似于數(shù)據(jù)庫(kù)中的一張表，AAAA6 表示實(shí)體，B、C、D等字段表示屬性，零件的不同配置就是表中的紀(jì)錄。 配置1 配置2 配置3 配置4　　圖24基礎(chǔ)板部分配置零件閣　2) 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。例如在標(biāo)定尺寸時(shí)，用戶可以自己定義 尺寸名稱(chēng)，具體實(shí)現(xiàn)方式是右擊尺寸，在屬性窗口中更改名字，如圖24中的基礎(chǔ)板寬、基礎(chǔ)板厚等。本小節(jié)主要以基礎(chǔ)件為例來(lái)說(shuō)明組合夾具元件的參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程。顯然這種設(shè)計(jì)方法不需要多次造型、修改零件或多次裝配，節(jié)約了涉及間，提高了效率。也可以通過(guò)系列零件設(shè)計(jì)表來(lái)控制系列零件的尺寸值，從而生成不同的配置，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)。其驅(qū)動(dòng)的原理圖如圖22所示。 每一類(lèi)零件對(duì)應(yīng)一個(gè)零件模板，在模板中定義尺寸變量和變量之間的尺寸約束關(guān)系。其中，操作對(duì)象是尺寸值， 而操作結(jié)果是圖形的變換，這種方法顯然是與傳統(tǒng)的繪圖過(guò)程截然不同的全新思路。尺寸驅(qū)動(dòng)原理最初是由美國(guó)麻省理工大學(xué) D .C. Gossand 教授在 20 世紀(jì) 70年代末提出用要求日益增強(qiáng)，這一新技術(shù)正在逐步發(fā)展成熟。從實(shí)用性和有效性的角度考慮，本文應(yīng)用尺寸驅(qū)動(dòng)原理對(duì)組合夾具元件庫(kù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。尺寸驅(qū)動(dòng)原理如圖 所示。這種方法的缺點(diǎn)是使零件模型與語(yǔ)言程序混在一起，不能實(shí)現(xiàn)用戶自己添加元件，建庫(kù)柔性差，元件庫(kù)的維護(hù)人員要求較高。然后用變量代替宏文件中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如螺紋規(guī)格、螺紋長(zhǎng)度、六角頭厚度、圓角半徑等等，而這些變量的數(shù)據(jù)來(lái)源即為螺栓數(shù)據(jù)庫(kù)中的某種螺栓類(lèi)型數(shù)據(jù)表。 圖 21 Solid Works中系列零件設(shè)計(jì)表2．宏技術(shù) 所謂宏技術(shù)建模就是從內(nèi)部編程角度操作三維軟件提供的API對(duì)象，然后利用語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)建模。當(dāng)完成輸入系列零件設(shè)計(jì)表資料后，模型中會(huì)自動(dòng)生成新的配置。以下是生成系列零件設(shè)計(jì)表的兩種方法： 1）作為一個(gè)獨(dú)立的操作，在 Excel中生成系列零件設(shè)計(jì)表工作表。這種技術(shù)一般是由三維CAD軟件本身提供的。對(duì)于幾何特征的自動(dòng)建模，三維 CAD軟件一般都為用戶提供了下述三種開(kāi)發(fā)方法： 1．系列零件設(shè)計(jì)表技術(shù) 系列零件設(shè)計(jì)表，在一些系統(tǒng)中又被稱(chēng)為簇表。采用 Solid Works軟件本身的功能實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)操作者的水平要求較高，對(duì)零件特征提取要求高，使用比較方便，不需要軟件開(kāi)發(fā)，非常便于修改、維 護(hù)和擴(kuò)展。第二類(lèi)是靈活應(yīng)用Solid Works軟件本身的強(qiáng)大功能，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)。第一類(lèi)是采用基Solid Works軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的方法實(shí)現(xiàn)，既可以采用宏技術(shù)，利用宏通過(guò)內(nèi)部編程操作 Solid Works對(duì)象，然后利用VC/VB 等語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)。3. 采用實(shí)體建模還能執(zhí)行很多其他的功能，如有限元分析、動(dòng)力學(xué)分析等。 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。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，幾何約束較尺寸約束更加直觀，更加富有工程意義。，但是在1997年SDRC在它的IDEAS系統(tǒng)中推出變量化技術(shù)，變量化技術(shù)是將沒(méi)有明確定義的草圖尺寸當(dāng)作變量存儲(chǔ)起來(lái)，暫時(shí)以當(dāng)前的繪制尺寸復(fù)值，這樣不影響草圖生成特征，以及以后的裝配工作。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。通改變尺寸的數(shù)值，能夠決定另部件更新后的形狀。：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。而要在產(chǎn)品全生命周期實(shí)現(xiàn)信息共享，突破由于部門(mén)分割造成的認(rèn)知差異， CAD模型必須具備廣泛的工程語(yǔ)義信息。在CIMIS提出之前，制造領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)始信息化進(jìn)程，但是由于各個(gè)職能部門(mén)的行為方式和價(jià)值取向的差異，導(dǎo)致了在信息化過(guò)程中各自為戰(zhàn)的狀況，即所謂的“自動(dòng)化孤島”。這個(gè)概念來(lái)自1978年一個(gè)美國(guó)博士生論文。特征（feature）來(lái)源于制造工程應(yīng)用。 三維建模技術(shù)概述 特征技術(shù)概要三維建模系統(tǒng)分為自由建模和CAD建模兩大類(lèi)。 本章研究的元件庫(kù)以 CAD軟件Solid Works為平臺(tái)。這樣，對(duì)于組合夾具設(shè)計(jì)人員，就常常因?yàn)闆](méi)有組合夾具元件庫(kù)和構(gòu)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。組合夾具元件是組合夾具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。借助成組技術(shù)按組合夾具定位，夾緊方法進(jìn)行初步分類(lèi)和管理，為企業(yè)提供一種實(shí)用的組合夾具CAD系統(tǒng)，促進(jìn)組合夾具的應(yīng)用和技術(shù)交流，為CAD/CAM集成提供有效接口。二是利用編程語(yǔ)言作為開(kāi)發(fā)工具，對(duì)Solid Works進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，用程序?qū)崿F(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)。參數(shù)化實(shí)體造型的關(guān)鍵是幾何模型的構(gòu)建。參數(shù)化設(shè)計(jì)是將系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化的定型產(chǎn)品中隨產(chǎn)品規(guī)格不同而變化的參數(shù)用相應(yīng)的變量代替，通過(guò)對(duì)變量的修改，從而實(shí)現(xiàn)同類(lèi)結(jié)構(gòu)機(jī)械零件設(shè)計(jì)的參數(shù)化。目前，各類(lèi)用戶不僅在應(yīng)用Solid Works的強(qiáng)大功能進(jìn)行各類(lèi)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)，同時(shí)也在不斷探索Solid Works的二次開(kāi)發(fā)技術(shù)，從而力求擴(kuò)展Solid Works的功能并使用用戶化、專(zhuān)業(yè)化。同時(shí)Solid Works具有良好的開(kāi)放性和兼容性。Solid Works是美國(guó)Solid Works公司基于Windows平臺(tái)開(kāi)發(fā)的著名的全參數(shù)化三維實(shí)體造型軟件，它具有強(qiáng)大的零件設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、管理設(shè)計(jì)、繪制二維圖、支持異地協(xié)同工作等功能。⑵ 夾具設(shè)計(jì)是一個(gè)高度依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)問(wèn)題設(shè)計(jì)師在構(gòu)思工作的夾具設(shè)計(jì)方案時(shí)，往往根據(jù)個(gè)人的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)將新工件的結(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及它的裝夾規(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)，很少是從頭做起的。 課題的意義夾具的設(shè)計(jì)制造在機(jī)械制造生產(chǎn)準(zhǔn)備工作中占有重要的地位，它的設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量有決定性影響，其設(shè)計(jì)與制造的周期在整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備中最長(zhǎng)，實(shí)際決定著整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備周期的關(guān)鍵。當(dāng)前組合夾具CAD研究開(kāi)發(fā)中存在的問(wèn)題有:自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能是有限的，許多復(fù)雜夾具設(shè)計(jì)仍需人的干涉。專(zhuān)家系統(tǒng)是目前夾具智能化常用的方法。變異式即應(yīng)用成組技術(shù)的原理，由新零件檢索現(xiàn)有類(lèi)型相似夾具，按新零件的技術(shù)要求對(duì)已檢索出的夾具進(jìn)行修改，最后由繪圖機(jī)輸出夾具裝配圖，創(chuàng)成式是根據(jù)輸入信息，系統(tǒng)能或多或少地部分生成夾具裝配圖，在較少的交互方式下完成設(shè)計(jì)。以此知識(shí)庫(kù)為基礎(chǔ)的專(zhuān)家系統(tǒng)能產(chǎn)生夾具元件圖，用于顯示加工零件簡(jiǎn)單的裝配圖。這個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)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(jì)。、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(lái)校驗(yàn)其平衡，從而得出合理的夾具布局。國(guó)際上的這些研究主要是在夾具結(jié)構(gòu)自動(dòng)布局的理論與方法，夾具設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng)，CAPP中增加夾具規(guī)劃功能和實(shí)用化夾具CAD系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)等。由于所用計(jì)算機(jī)軟件落后，使發(fā)展受到很大限制。河北工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的組合夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)軟件包MFS CAD 。雖然二維圖形價(jià)格便宜、應(yīng)用成熟、接口方便和數(shù)據(jù)量小，但難以自動(dòng)消隱，對(duì)較復(fù)雜的夾具圖，組裝人員讀圖困難。系統(tǒng)也是給予成組技術(shù)（GT）的檢索變異式，可以和CAD和CAPP集成，具有夾緊力校驗(yàn)功能。組裝專(zhuān)家系統(tǒng)的主要功能為組裝定位、夾緊方案設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)件選擇。系統(tǒng)向設(shè)計(jì)人員提供組裝結(jié)構(gòu)思路，并自動(dòng)生成清單。用于加工中心上M12槽系組合夾具設(shè)計(jì)，運(yùn)行于十六位微機(jī)和DOS操作系統(tǒng)下。設(shè)計(jì)了一套二維計(jì)算機(jī)組裝軟件，揭開(kāi)了我國(guó)開(kāi)發(fā)夾具CAD系統(tǒng)的帷幕。因這兩個(gè)階段在時(shí)間上有很大的交叉性，故分別從國(guó)內(nèi)外的研究歷程來(lái)分析一下。國(guó)內(nèi)外的研究大致可以分為兩個(gè)階段：（1） 完全人機(jī)交互式組裝系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)階段。 國(guó)內(nèi)外對(duì)組合夾具CAD的研究 傳統(tǒng)的組合夾具人工組裝設(shè)計(jì)存在著工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)等種種弊端。，采用了基于典型實(shí)例的組合夾具設(shè)計(jì)方法。，按零件定位，夾緊方式對(duì)組合夾具進(jìn)行分類(lèi)，簡(jiǎn)單了解組合夾具管理數(shù)據(jù)庫(kù)。課題的主要內(nèi)容：,通過(guò)分析某品種組合夾具元件結(jié)構(gòu)，確定結(jié)構(gòu)參數(shù)，利用excel建立參數(shù)表，自動(dòng)生成不同的規(guī)格。為此本文提出基于Solid Works軟件，研究開(kāi)發(fā)出一套組合夾具CAD系統(tǒng)。由于產(chǎn)品的生產(chǎn)周期越來(lái)越短，制造廠商更加意識(shí)到以數(shù)控機(jī)床為基礎(chǔ)的現(xiàn)代柔性制造系統(tǒng)（FMS）和柔性制造單元（FMC）,需要一種性能可靠、裝配時(shí)間短和靈活快速的夾具，并最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)組裝。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)工T89級(jí)，通過(guò)精選元件和精心調(diào)整，也可達(dá)到工T6——7級(jí)的精度。(2)設(shè)備和工藝方法:各類(lèi)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(zhuān)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多用途，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(zhuān)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。各元件工件表面一般均按二級(jí)精度制造，鉆模板和鏜孔支撐的孔為一級(jí)精度，大部分元件的工作表面的光潔度為▽8～▽10.由此可見(jiàn)，組合夾具的組裝如同搭“積木”一樣它與專(zhuān)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鍵定位并由螺釘緊固，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)甚至更多的鍵定位。組合夾具的元件可多次重復(fù)使用。組合夾具的元件按用途的不同分為八大類(lèi)，即：基礎(chǔ)支撐件、定位件、導(dǎo)向件、壓緊件、緊固件、其他件和合件。由此可見(jiàn)，組合夾具不僅具有標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、組合化等當(dāng)代先進(jìn)設(shè)計(jì)思想，又符合節(jié)約資源的原則，更適合綠色制造的環(huán)境保護(hù)原理。由于組合夾具適用性強(qiáng)，容易掌握，從而適應(yīng)了產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求。在夾具用完之后，將夾具拆開(kāi)，經(jīng)過(guò)清洗、油封后存放起來(lái)，需要時(shí)再重新組裝成其他夾具。組合夾具根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的原理，在夾具和組件完全標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，由一套預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和合件，針對(duì)不同元件組合和裝配成各種專(zhuān)用夾具。機(jī)械制造業(yè)和修理業(yè)使用的夾具，從專(zhuān)用到通用化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，逐步形成了現(xiàn)在的組合夾具。表1—1 柔性?shī)A具原理方法及分類(lèi)表分 類(lèi)柔性工作原理種 類(lèi)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(zhuān)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偽相變材料流態(tài)床夾具仿生抓夾式夾具形狀記憶合金機(jī)器人終端器夾具 組合夾具此類(lèi)夾具也正是本文主要研究的對(duì)象。 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(lèi)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。所以，CNC機(jī)床上使用的夾具只需