【正文】 AD 系統(tǒng)的文件，從而可以達到滿足其它 CAD 系統(tǒng)調用的目的。由于產品的生產周期越來越短，制造廠商更加意識到以數(shù)控機床為基礎的現(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、裝配時間短和靈活快速的夾具，并最終實現(xiàn)自動組裝。為此本文提出基于 SolidWorks 軟件 為平臺，開發(fā)出一套機床 夾具 CAD 系統(tǒng)。利用 VB 和 Access 建立夾具的管理系統(tǒng)。 （ b） 確定夾具參數(shù)，利用 excel 建立參數(shù)表，自動生成不同的配置。 （ c） 在 VB 運行界面里，選擇不同的夾具參數(shù)，在 SolidWorks 軟件中自動繪制對應的夾具圖形。 國內外對機床 夾具 CAD 的研究 傳統(tǒng)的 夾具設計存在著 勞動強 度大、設計周期長等種種弊端。國內外的研究大致可以分為兩個階段： （ 1） 完全人機交互式組裝系統(tǒng)的研究與開發(fā)階段。 因這兩個階段在時間上有很大的交叉性，故分別從國內外的研究歷程來分析一下。從 20 世紀 80 年代中期開始，我國先后有十余所高校對 夾具 CAD 系統(tǒng)做了探索，以下是北京機械工業(yè)學院研究開發(fā)的幾個系統(tǒng)：① 槽系組合夾具CAD。此系統(tǒng)有一個帶有夾具和工藝信息的編碼系統(tǒng)， 編碼作為輸入信息用作檢索和選擇相似夾具。② 智能槽系 3 組合夾具 CAD 系統(tǒng)，此系統(tǒng)是在 版本基礎上嵌入了一個組裝專家系統(tǒng)，是基于成組技術的相似夾具的變異式系統(tǒng)，用 AutoCAD 和 DBASE 作為支持軟件。 國外研究開發(fā)計算機輔助夾具設計系統(tǒng)的情況：前蘇聯(lián)早在 20 世紀 70 年代一些專家就開始夾具 CAD 的研究工作。 20世紀 80 年代美國、歐洲不少學者和公司投入這一工作，其中美國密執(zhí)安大學于 1987 年研制成功的 CAD— FMS 系統(tǒng)就很具有代表性。 在夾具結構自動布局的理論和方法方面， Amy 用空間投影技術法簡化了工件總體形狀的表示，然后用幾何推理的方法，通過 PSOE 一套立體網絡搜索的策略得到夾具的布局。 在夾具設計專家系統(tǒng)方面， 等設計出了一個用 Prolog 語言為箱體類零件裝配組合夾具的 MODBUILD 系統(tǒng)。 和 建造了夾具設計的專家系統(tǒng)知識庫。以此知識庫為基礎的專家系統(tǒng)能產生夾具元件圖，用于顯示加工零件簡單的裝配圖。變異式即應用成組技術的原理，由新零件檢索現(xiàn)有類型相似夾具，按新零件的技術要求對已檢 索出的夾具進行修改，最后由繪圖機輸出夾具裝配圖，創(chuàng)成式是根據輸入信息，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計。專家系統(tǒng)是目前夾具智能化常用的方法。 當前機床 夾具 CAD 研究開發(fā)中存在的問題有 :自動化夾具設計系統(tǒng)的功能是有限的，許多復雜夾具設計仍需人的干涉 。 課題的意義 夾具的設計制造在機械制造生產準備工作中占有重要的地位，它的設計與制造質量對 保證產品質量有決定性影響，其設計與 制造的周期在整個生產準備中最長，實際決定著整個生產準備周期 。 ⑵ 夾具設計是一個高度依賴經驗的設計問題 設計師在構思夾具設計方案時，往往根據個人的設計制造經驗將新工件的結構特征、制造特征與已有工件的結構特征和制造特征相比較，根據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，經過調整來獲得新夾具的設計，很少是從頭做起的。 SolidWorks 是美國 SolidWorks 公司基 于 Windows 平臺開發(fā)的著名的全參數(shù)化三維實體造型軟件，它具有強大的零件設計、鈑金設計、管理設計、繪制二維圖、支持異地協(xié)同工作等功能。同時 SolidWorks 具有良好的開放性和兼容性。目前，各類用戶不僅在應用 SolidWorks 的強大功能進行各類專業(yè)設計，同時也在不斷探索 SolidWorks 的二次開發(fā)技術，從而力求擴展 SolidWorks 的功能并使其 用戶化、專業(yè)化。參數(shù)化設計是將系列化、通用化和標準化的定型產品中 ， 隨產品規(guī)格 不同而變化的參數(shù)用相應的變量代替，通過對變量的修改，從而實現(xiàn)同類結構機械零件設計的參數(shù)化。參數(shù)化實體造型的關鍵是幾何模型的構建。二是利用編程語言作為開發(fā)工具，對 SolidWorks 進行二次開發(fā)，用程序實現(xiàn)參數(shù)化設計。 SolidWorks 軟件 支持多種格式的 CAD文件轉換。 機床 夾具 夾具的一般概念 夾具廣泛用于各種制造工序中，用以將工件定位并牢固地夾持在一定的位置，以便按照產品設計規(guī)定 ， 完成要求的制造過程。傳統(tǒng) 夾具以專用夾具為代表主要有四種功能：定位、夾緊、導向和對刀。 （ b） 夾緊裝置 夾緊裝置的作用是將工件在夾具中壓緊夾牢，保證工件在加工過程中當受到外力作用時，其正確的定位位置保持不變。 （ d） 其他裝置或元件 除了定位元件、夾緊裝置和夾具體外，各種夾具還根據需要設置一些其 他裝置或元件，如分度裝置、引導裝置、對刀元件等。 （ b） 提高勞動生產率 ： 采用夾具后，能使工件迅速地定位和夾緊，不僅省去了劃線找正所花費的大量時間，而且簡化了工件的安裝工作，顯著地提高了勞動生產率。用氣動、液動等夾緊裝置，可大大減輕工人的勞動強度。 陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書） 6 （ d） 降低生產成本 ： 在批量生產中使用夾具時，勞動生產率提高，并且允許使用技術等級較低的工人操作，可顯著地降低生產成本。 機床夾具的分類 （ a） 按夾具的通用特性分類 1) 通用夾具 :通用夾具是指結構、尺寸已規(guī)格化，具有一定通用性的夾具，如三爪卡盤、四爪卡盤、平口虎鉗、萬能分度頭、頂尖、中心架、電磁吸盤等，這類夾具由專門生產廠家生產和供應，其特點是使用方便，通用性強，但加工精度 不高，生產率較低，且難以裝夾形狀復雜的工件，僅適用于單件小批量生產。在批量較大生產和形狀復雜、精度要求高的工件加工中，常用各種專用夾具，可獲得較高的生產率和加工精度。對不同類型和尺寸的工件，只需調整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用。 4) 組合夾具 :組合夾具是一種模塊化 的夾具。 （ b） 按夾具的使用機床分類 這是專用夾具設計所用的分類方法。 （ c） 按夾具的動力源分類 按夾具所使用的動力源可分為：手動夾具、氣動夾具、液動夾具、氣液夾具、電動夾具、電磁夾具等。其次還有 滿足其它 的 要求，如保證夾具的生產率 (如容易裝卸工件，采用半自動或自動夾緊裝置，容易排除切屑等 )，操作簡單并安全 (如對貴重工件采用防誤功能的元件 )，減少薄壁件變形的專門設計，有所降低成本 (優(yōu)先選用標準元件，及夾具材料選用和制造工藝擬定 )等。在手工夾具設計中，取決了夾具設計者對這些基本原理的應用和工作經驗，從夾具設計人員的經驗中收集和表達這些知識是夾具 CAD 系統(tǒng)中的關鍵之一。存在的主要問題是缺乏柔性和需要很長的設計制造周期，一旦修改產品設計，有關的專用夾具就不能再使用而報廢。 柔性 夾具 一般來說，柔性夾具指用夾具系統(tǒng)裝夾 ，定位在形狀與尺寸上有所變化的 工件?；\統(tǒng)的說，就 是 指與 NC 機床 ， 加工中心配合使用的，具有加工多種不同工件能力的夾具。表中原理和結構均有創(chuàng)新 的 柔性夾具如 :相變和偽相變式，適應性夾具，模塊化程度控制式，仿生抓夾式等正處于研究階段，有許多問題尚待解決。因此，到目前為止 ，尚 沒有找到結構上、經濟上、實用性能 上 與傳統(tǒng)夾具 相匹敵的新型夾具。可調整夾具由于現(xiàn)代生產己經由按庫存生產 改成按定單生產，產品種類市場需求的不確定性，不容易組織成組生產 ，因而可調整夾具的應用受到限制，組合夾具利用孔系和槽系相結合，其柔性更好，成為現(xiàn)代柔性夾具的主流。機械制造業(yè)和修理業(yè)使用的夾具，從專用到通用化、標準化方向發(fā)展，逐步形成了現(xiàn) 在的組合夾具。組合夾具根據標準化、模塊化的原理，在夾具和組件完全標準化的基礎上，由一套預先制造好的標準元件和合件，針對 不 同工件組合和裝配成各種專用夾具。在夾具用完之后，將夾具拆開，經過清洗、油封后存放起來，需要時再重新組裝成其他夾具。由于組合夾具適用性強，容易掌握，從而適應了產品更新?lián)Q代的要求。 由此可見，組合夾具不僅具有標準化、模塊化、組合化等當代先進設計思想，又符合節(jié)約資源的原則，更適合綠色制造的環(huán)境保護原理。 組合夾具的元件按用途的不同分為八大類，即：基礎 件、 支撐件、定位件、導向件、壓緊件、緊固件、其他件和合件。 組合夾具的元件可多次重復使用。各元件工件表面一般均按二級精度制造，鉆模板和鏜孔支撐的孔為一級精度，基礎件上 各 個表面的垂直度和平行度偏差不大于 ，大部分元件的工作表面的粗糙度 為▽ 8～▽ 10。而專用夾具是用定位銷定位、螺釘壓緊，定位銷的量一般為兩個。 ⑶組合夾具中每個鉆模板只能安裝一 個鉆套，因而對孔距較近和孔數(shù)較多的工件須分別用幾套夾具進行加工，或者專門制造特殊的鉆模板。 用范圍 (1)生產類型 :最適合 品種多、產品變化快、新產品試制和小批量 生產。大批生產也可在工廠 、機修和試制車間中使用組合夾具。其中以車床和鉆床夾具最多。 (4)各系列組合夾具的適用范圍 :見表 1— 2。 表 1— 2 各系列組合夾具的使用范圍 組合夾具 元件系列 可加工的工件 最大輪廓尺寸（ mm） 主要用途 6mm 系列 8mm 系列 500 250 250 儀表制造行業(yè)的小型零件 12mm 系列 1500 1000 500 中型零件 16mm 系列 500 2500 1000 大型零件 (1)節(jié)約夾具設計制造工時和材料 (相對專用夾具 )，提高勞動生產率 (相對鉗工劃線加工 )。 (3)縮短生產準備周期 :縮短 80%以上。生產中時常由于夾具設計制造不良，造成加工零件的報廢。 陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書） 10 2 機床夾具庫的建立 引言 隨著 CAD 技術的發(fā)展，工程師們已經習慣的二維設計正在被三維設計所取代。但是這些軟件雖然提供了一些常用的標準件庫，但是都沒有提供夾具設計的參數(shù)化、用戶可方便自擴充的元件庫。因此在CAD 系統(tǒng)上建立一套用戶自己維護的參數(shù)化的機床夾具元件庫，可 以滿足設計人員快速設計的需求。 基于 SolidWorks 的 建模，并利用 Excel 建立系列零件設計表，形成不同的配置。 夾具幾何建模介紹 三維建模系統(tǒng)分為自由建模和 CAD 建模兩大類。特征（ feature）來源于制造工程應用。這個概念來自 1978 年一個美國 博 士生論文。在 CIMS 提出之前，制造領域已經開始信息化進程，但是由于各個職能部門的行為方式和價值取向的差異，導致了在信息化過程中各自為戰(zhàn)的狀況，即所謂的 “自動化孤島 ”。 在產品全生命周期實現(xiàn)信息共享，突破由于部門分割造成的認知差異， CAD 模型必須具備廣泛的工程語義信息。參數(shù)化方法是產品模型修改和變量 設計的需要，是設計自動化所采用的關鍵技術之一。尺寸不僅僅只是對形狀測量的一個結果，更是一個驅動參數(shù)?；谔卣鞯膮?shù)化建模十分有利于設計意圖的實現(xiàn)。基于特征的參數(shù)化建模，允許設計人員返回到以前的步驟編輯草圖或者修改尺寸，這種思路正符合設計人員原本的思考方法。 實體建模 實體模型有別于傳統(tǒng)的 2D 繪圖或者 3D 曲面 CAD 模型，因為實體模型是對象的集合，而每個對象又都是獨立的主體。實體建模的優(yōu)點是可以確定材料的特性。采用實體建模還能執(zhí)行很多其他的功能，如有限元分析、動力學分析等