【正文】 具，如果想要對所有的夾具加以分析，那是不可能的。如三爪自定心或四爪單動卡盤、機(jī)用虎鉗、回轉(zhuǎn)工作臺、萬能分度頭、磁力工作臺等。不論何種生產(chǎn)類型，都被廣泛利用。在使用專為工件的某道工序時(shí)，一般能夠直接裝夾工件而無須劃線和找正，他成為機(jī)床的一種附加裝備，在加工中起到機(jī)床、工件、刀具之間的橋梁作用，我們稱之為專用夾具，專用夾具的設(shè)計(jì)和制造是機(jī)械加工中的一項(xiàng)重要的技術(shù)準(zhǔn)備工作。其共同點(diǎn)是:在加工完一種工件后，經(jīng)過調(diào)整或更換個(gè)別元件，即可加工形狀相似、尺寸相近或加工工藝相似的多種工件。4）組合夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先準(zhǔn)備好的通用的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組合成的夾具。2. 夾具的組成由于各種專用夾具裝夾的工件是各不相同的，所以夾具結(jié)構(gòu)也各種各樣。由此可以得出一般夾具共有的如下組成元件和裝置:1）定位元件和裝置它的作用是確定工件在夾具中的加工位置。其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件的定位在加工中不因受外力而產(chǎn)生位移，同時(shí)防止或減少振動。4）對刀導(dǎo)向裝置 用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的餓元件稱為對刀導(dǎo)向元件。6）夾具體 他是夾具的基本件和骨架，上述各類元件或裝置都安裝在夾具體上，使之成為一個(gè)夾具整體。 上述六個(gè)組成部分，并非每套機(jī)床夾具都必須全部具備。機(jī)床夾具的組成部分與工件、機(jī)床、刀具之間的聯(lián)系，可以從圖12看出，該圖為正確設(shè)計(jì)夾具提供了思考問題的線索:例如定位、夾緊裝置直接與工件有關(guān)，故在設(shè)計(jì)時(shí)必須掌握與工件形狀、尺寸、技術(shù)要求等有關(guān)資料。設(shè)計(jì)確認(rèn)夾具在機(jī)床上位置的元件時(shí)，則應(yīng)依據(jù)機(jī)床工作臺或主軸端部的結(jié)構(gòu)形式和尺寸等 圖12 機(jī)床夾具組成示意圖 現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向隨著機(jī)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(jī)械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機(jī)床夾具提出更高的要求。 完善的標(biāo)準(zhǔn)化，不僅指現(xiàn)有夾具零部件(包括毛坯及半成品)的標(biāo)準(zhǔn)，而且應(yīng)有各種類型夾具結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)(如果用可調(diào)夾具標(biāo)準(zhǔn)、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)、自動線夾具標(biāo)準(zhǔn)等)。無疑這“三化”是夾具發(fā)展的基礎(chǔ)工作，有此基礎(chǔ)，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(diǎn)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。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(yīng)這種機(jī)床的需要，成為當(dāng)前機(jī)床夾具的又一重要發(fā)展方向。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)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。面對21世紀(jì)的制造技術(shù)創(chuàng)新，數(shù)字化是主要手段。繼計(jì)算幾何、計(jì)算力學(xué)問世之后，計(jì)算切削工學(xué)、計(jì)算制造、數(shù)字化制造、新型材料零件數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造等陸續(xù)被提出，明顯地看出數(shù)字化是技術(shù)創(chuàng)新的重要手段。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(guān)系融合到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，尚有大量工作要做；利用社會學(xué)、心理學(xué)、人體機(jī)構(gòu)與行為科學(xué)等，更好的發(fā)揮人在企業(yè)中的作用，利用計(jì)算機(jī)仿真與人機(jī)界面技術(shù)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。重要的是數(shù)字化全部信息，不僅要數(shù)字化技術(shù)信息，也要數(shù)字化評估信息，以便在信息冗余的當(dāng)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。為了改善數(shù)字化在技術(shù)創(chuàng)新中的作用，要求計(jì)算機(jī)工具盡可能早地進(jìn)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(jī)界面向自然化接口過渡，以加快信息的流暢交換；要求計(jì)算機(jī)在實(shí)現(xiàn)自復(fù)位工程輔助作用時(shí)，由被動變成主動，即計(jì)算機(jī)能主動向操作人員建議有關(guān)方案并傳送相關(guān)信息。在機(jī)械制造領(lǐng)域中，全球化經(jīng)濟(jì)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。計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)相結(jié)合、滲透，就產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與輔助制造（Computer Aided Design and Manufacturing）技術(shù)，簡稱CAD/CAM[5]。從手工業(yè)使用圖板到計(jì)算機(jī)二維繪圖和NC加工，從三維設(shè)計(jì)到數(shù)字樣機(jī)，由數(shù)字化工藝過程設(shè)計(jì)到數(shù)字化制造、虛擬制造，從CAD應(yīng)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。實(shí)踐表明，數(shù)字化技術(shù)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(chǔ)[6]。在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，并作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。Pro/E整個(gè)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(gè)設(shè)計(jì)至生產(chǎn)過程集中在一起，他一共有20多個(gè)模塊供用戶選擇，讓所有的用戶能夠同時(shí)進(jìn)行同一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造工作，即實(shí)現(xiàn)所謂的并行工程。Pro/E系統(tǒng)主要功能如下： Pro/E是采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)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。 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(gè)數(shù)據(jù)庫上。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反映在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中的相關(guān)環(huán)節(jié)上。這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計(jì)的完整的結(jié)合，使得每一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程緊密結(jié)合起來。Pro/E軟件功能包括參數(shù)化功能定義，實(shí)體零件及組裝造型，三維上色實(shí)體或線框造型、完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖。采用這種手段建立形體，更自然、更直觀?？傊琍ro/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(guān)系，任何一個(gè)參數(shù)改變，其他相關(guān)的特征也會自動修正。造型不但可以在屏幕上顯示，還可以傳送到繪圖機(jī)上或一些支持Postscript格式的彩色打印機(jī)。第二章 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(biāo)準(zhǔn)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(shí)體建模技術(shù)將每個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)件的繪制出來。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(hù)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?biāo)準(zhǔn)專用件，其余的如螺釘、墊片、銷、柱銷、拉桿、手把等標(biāo)準(zhǔn)件直接從標(biāo)準(zhǔn)庫中調(diào)取。下面介紹生成簡單三維實(shí)體所用的拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和混合等基本操作方法和技巧。草圖、拉伸方向和拉伸長度是拉伸特征的 3 要素。其中，草圖輪廓、旋轉(zhuǎn)中心線和旋轉(zhuǎn)角度構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)特征的 3 要素。掃描路徑和掃描輪廓是掃描特征的必備要素?；旌咸卣鞯纳杀仨毦邆鋬蓚€(gè)或兩個(gè)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(gè)點(diǎn)。建模中參數(shù)的約束有兩種形式：一是幾何約束，包括相互平行、相互垂直、相互同心、相互共線和等長等，幾何約束是確定要素之間的幾何關(guān)系，這種約束關(guān)系（具有參數(shù)化性）在后面的設(shè)計(jì)中是保持不變的；二是尺寸約束，包括長、寬、高、角度、半徑，距離等，這種約束用于確定要素之間的尺寸大小和相對距離[8]。盡管機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式千差萬別，用途和工作原理也各不相同；但在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行三維實(shí)體建模還是有一些規(guī)律可循，特別是復(fù)雜三維實(shí)體的建模方法。以下分別是夾具體、分度盤、定位銷、齒輪軸、芯軸、錐套、拉桿、螺母的單個(gè)零件造型[9,10]。圖29 銑八方夾具主視圖圖210 銑八方夾具左視圖銑八方夾具整體結(jié)構(gòu)示意圖（圖2圖210） 圖211為分度盤的平面圖，2個(gè)Φ6的通孔是用來與錐套定位的，其定位可以保證分度盤與錐套的軸中心線重合從而保證兩者的同軸度；M12的通孔用來安裝手把，以便轉(zhuǎn)動分度盤；兩個(gè)沉孔可用螺釘將分度盤與錐套固定；而8個(gè)錐孔則是用于銑八方的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，每個(gè)錐孔代表要加工的一個(gè)平面，當(dāng)加工完一個(gè)平面時(shí)，只需轉(zhuǎn)動分度盤使定位銷嵌入下一個(gè)錐孔，依次加工，直至加工完工件的八個(gè)平面。同時(shí)依次擰緊調(diào)整螺母、螺母（使拉桿處于拉緊狀態(tài)）；再次擰動手把11，在螺栓12的作用下拉近上卡塊10與下卡塊8的距離；最后將定位螺釘13擰緊。使用時(shí)，由于錐套的內(nèi)外徑與銅套、芯軸有間隙，安裝方便：拆卸時(shí)，只需松開螺母，錐套在沒有軸向力的作用時(shí)，可自動回彈到原尺寸，這樣即可輕松取出零件。 銑床夾具的裝配在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)師首先繪制裝配圖，然后根據(jù)裝配圖拆畫零件圖。完成了組成裝配體的各個(gè)零件設(shè)計(jì)后，將設(shè)計(jì)的零件按設(shè)計(jì)要求的約束條件或連接方式裝配在一起才能形成一個(gè)完整的產(chǎn)品或機(jī)構(gòu)裝置。在Pro/E的裝配模式下選兩個(gè)有裝配關(guān)系的零件，以默認(rèn)位置在裝配環(huán)境里，利用Pro/E提供的約束形式（如匹配、共面、旋轉(zhuǎn)曲面共軸及曲面相切等）進(jìn)行裝配。裝配過程中要將某元件在空間內(nèi)定位，必須限制其在X、Y、Z三個(gè)軸向的平移和旋轉(zhuǎn)。不同的組裝模型需要的約束條件不同，完成一個(gè)元件的完全定位需要同時(shí)滿足幾種約束條件。創(chuàng)建元件同時(shí)要考慮到：從一個(gè)基本元件開始創(chuàng)建組件；將第一個(gè)零件或子組件裝配在缺省組件基準(zhǔn)上。以銑八方夾具為例，由于此夾具零部件較多，因此選取幾個(gè)較為典型的零件來進(jìn)行裝配介紹。【文件】224。“新建”對話框打開。不使用缺省模板。在彈出的“新文件選項(xiàng)”對話框中選擇公制模板mmns_asm_design，單擊【確定】進(jìn)入零件設(shè)計(jì)界面?！白詣印奔s束集列表中單擊【缺省】約束集，以將元件裝配到缺省約束位置?！盃顟B(tài)”行指示基礎(chǔ)元件已完全約束。并繼續(xù)裝配?！酒ヅ洹?24。選取需要匹配的兩個(gè)面F5和F12，如圖214所示；接受并保存組件。應(yīng)用上面的零件移動方法將零件移動到合適的位置，然后定義約束，則系統(tǒng)智能選擇的約束類型更加合適，裝配可能更合理。 圖215 夾具裝配圖一 圖216 夾具裝配圖二 銑床夾具的動畫仿真[12]Pro/ E動畫功能 (Animation)是Pro/ E的一種讓組件運(yùn)動起來的技術(shù),用戶可以在不設(shè)定運(yùn)動副的情況下,通過運(yùn)動性質(zhì)的指定,仿造動畫影片的制作過程,一步步快拍產(chǎn)生關(guān)鍵幀,最后連續(xù)播放這些關(guān)鍵幀制造影像。本夾具為靜態(tài)機(jī)構(gòu)，因此可