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基于UG平台的机床专用夹具设计研究.pdf76页
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南昌大学 硕士学位论文
基于UG平台的机床专用夹具设计研究 姓名：蔡厚道 申请学位级别：硕士 专业：机械电子工程 指导教师：吴禄慎 座机电话号码 摘要 摘要 夹具的设计制造在整个制造生产准备工作中占有很重要的地位，它的设计
与制造质量对保证产品质量有决定性的影响，由于当今市场竞争的激烈和企业
信息化的需要，企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。在此背景下，本
文根据企业的需求开发了实用性强的基于UG平台的机床专用夹具设计系统，主
要进行了下面几个方面的研究： 1、介绍了机床专用夹具设计的国内外研究现状，提出了基于UG平台的参
数化设计方法，确定了系统的体系结构和功能模块。 2、阐述了机床专用夹具设计的信息处理方法，设计支持理论和设计使能技
术，研究了机床专用夹具元件几何参数化建模设计技术。 3、利用UGOPEN二次开发了机床专用夹具设计模块用户系统菜单，编制了
参数化的控制程序，建立了人机交互操作界面。 4、在基于UG参数化设计技术研究的基础上，建立了夹具定位机构、夹具
夹紧机构、和夹具对定机构常用夹具元件及非标准模型库．实现了在机床虚拟
装配过程中快速调用相应元件的方法。 本文最后对开发的基于uG平台的机床专用夹具设计系统进行了详细的介
绍，并给出了具体应用的实例，通过实例验证了所开发夹具系统的实用性。 关键词：机床夹具设计；UG／OPEN；参数化；虚拟装配 Abstmct ABSTRACT The
and offixtureare for designmanufacturing veryimportant production are to and crucialthe of
preparing，Fixturedesignquality qualityproduct，Nowadays，
duetothesevere andthe of have competition request a demandin and ofthe
broughtuphigher designingmakingfixture．Inth
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1前言 机床 夹具 是机械制造过程中最常用的一种工艺装备。在机械制造过程中，它装在机床上，使工件相对 刀具 与机床保待正确的位置，并能承受切削力。机床夹具的
机床夹具是机械制造过程中最常用的一种工艺装备。在机械制造过程中，它装在机床上，使工件相对刀具与机床保待正确的位置，并能承受切削力。机床夹具的主要作用是保证加工精度、提高劳动生产率、扩大机床的使用范围和保证生产安全，因此，机床夹具在机械制造中占有很重要的地位。
采用本文介绍的基子Solidworks的机床夹具设计方法后，设计者在新的夹具设计时不需对标准零件进行建模，直接从标准零件库选择或调用即可。设计过程在简洁、明了的三维操作界面中进行，减少了重复绘图工作量。更重要的是最终可以自动生成夹具零件及装配体的三维实体图和二维工程图。这种设计方法不仅可以把夹具设计技术人员从繁杂重复的设计劳动中解脱出来，更可缩短夹具的开发周期，提高其设计制造水平和质量，从而使夹具行业的整体劳动生产率得到提高。
2夹具标准零件库的建立
建立夹具标准零件的图形库，对提高夹具设计效率起着至关重要的作用。运用soisawarks提供的基于特征实体的建模功能，通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现标准零件的三维模型设计，并按其形状、尺寸分别建立参数化模型库。设计者调用时，根据具体的设计需要，对模型库零件的形状和尺寸参数做出相应的简单修改，就可以获得所需标准件三维实体模型。
标准零件库的建立过程如下:
(1)设置目录首先建立机床夹具通用零件的根目录，在此根目录下，再建立各类标准零件的子目录。
(2)标准零件三维建模将国家标准中的《机床夹具零件及部件》所列标准零件按类型、尺寸建立参数化几何模型。例如图为快换钻套的三维模型：
(3)将建立的标准零件三维模型存人指定目录《机床夹具零件及部件》中所列标准零件的每一类型具都有不同的系列和尺寸，三维模型数据的存储按数据库的结构要求进行，储存在特定的文件夹下。
3非标准零件的设计
本文在夹具设计时，需要设计一些非标准零件，如夹具体、钻模板等。非标准件的设计比较灵活，要根据其使用的具体情况进行。夹具体的设计，要考虑被加工零件的结构;
使用的机床;夹具上定位元件、夹紧装置、对刀装置、导向装置、分度装置等的布置;夹具体使用的材料;加工过程中的排屑方法等等。因此非标准零件的结构、尺寸很难统一，不能像标准零件那样建立参数化的模型库，而是对非标准件逐个建立三维模型，并存人个性化的模型库。本文利用SolidWorks软件建立了非标准件三维模型，构建了非标准件的个性化模型库。
4夹具三维设计
标准零件参数化模型库和非标准零件个性化模型库建立好后，对任何零件及其各工序的夹具的设计，其主要工作就是对标准件及非标准件图形文件的调用并三维虚拟装配。
三维虚拟装配时，先打开总装图图形窗口并对被加工工件进行三维造型，再调用并虚拟装配夹具的定位、夹紧、分度、对刀、导向等元件或装置。标准零件的调用方法是:先双击【机床夹具通用零件】根目录，再双击所需的标准零件文件夹，双击欲选的标准零件模型的图形文件使之可视化，然后将其复制后粘贴在总装图窗口。非标准零件的调用方法与标准件相同，只是数据库和数据存取路径(文件夹)不同。装配时，先要确定基准，即选有配合或有位置要求的面作为基准;再按配合或要求的位置逐个确定各夹具零件的安装位置，组装成兰维模型。
5工程图的转换与专家修改
根据参考文献，SolidWorks软件平台提供了生成完整的、指导生产的各类工程图的功能。工程图模型与三维模型是紧密相关的。当修改某一工程图纸某一结构和尺寸时，有关的三维模型、各个视图、装配体都会自动随之调整或更新。借助SolidWorks软件平台的相关功能，利用本文的三维模型自动产生符合国家标准的二维装配图和零件图集等工程图样，实现了工程图中视图、剖中剖视图、尺寸标注、零件序号和材料明细表的自动生成。采用的三维和二维模型转换方法如下:
在SolidWork，软件窗口下打开要转换的三维模型图形文件，然后点击【从零件凝配体制作工程图】按钮，如图7所示。接下来，SolidWorks软件窗口会弹出如图8所示的对话框，单击所需幅面的图纸文件名称，点击确定即可实现从三维模型到二维工程图的转换。
在三维的总装图模型转换成二维的工程图后，需要进行专家修正。即采用交互式方式根据需要补充一定数量的辅助视图，简化多余的基本视图，完善并精练的表达装配体。
同时，根据国家标准和行业标准要求以及精度分析结果，规范尺寸的表注，补充精度和技术要求。图9为钻床夹具二维总装配图(部分)，由图6的三维总装模型转换而成。为了简化本文，图9取总装配图的一个主视图。图9表示在转换为二维工程图后，还来用专家修正的方法按制图国标补充标注了配合要求，尺寸公差，形位公差和技术要求。
将SolidWorks软件用于机床夹具辅助设计，通过建立夹具参数化标准模型库、设计非标准件并建立夹具个性化非标准件模型库，采用三维与二维模型自动转换和专家修正相结合的方法生成符合国家标准的二维装配图和零件图集。通过本文的研究，可以获得以下结论:
(1)在夹具设计过程中，三维建模图形文件的调用快捷、方便，虚拟装配过程简洁、明了，有利于提高设计效率，减少设计错误。
(2)夹具的设计采用三维模型，不仅直观、减轻设计劳动，还可以借助动画检查各零件间有无干涉，提高设计质量;模拟加工过程中夹具装卸工件、夹紧工件、翻转钻模板等各种动作，提高设计的可行性。
(3)减少了标准件的参数查找和绘图工作，有利于提高设计效率和质量。 　
(责任编辑：admin)
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标准零件库的建立过程如下:&
(1)设置目录首先建立机床夹具通用零件的根目录，在此根目录下，再建立各类标准零件的子目录。&
(2)标准零件三维建模将国家标准中的《机床夹具零件及部件》所列标准零件按类型、尺寸建立参数化几何模型。例如图为快换钻套的三维模型：
(3)将建立的标准零件三维模型存人指定目录《机床夹具零件及部件》中所列标准零件的每一类型具都有不同的系列和尺寸，三维模型数据的存储按数据库的结构要求进行，储存在特定的文件夹下。&
3非标准零件的设计&
本文在夹具设计时，需要设计一些非标准零件，如夹具体、钻模板等。非标准件的设计比较灵活，要根据其使用的具体情况进行。夹具体的设计，要考虑被加工零件的结构;&
使用的机床;夹具上定位元件、夹紧装置、对刀装置、导向装置、分度装置等的布置;夹具体使用的材料;加工过程中的排屑方法等等。因此非标准零件的结构、尺寸很难统一，不能像标准零件那样建立参数化的模型库，而是对非标准件逐个建立三维模型，并存人个性化的模型库。本文利用软件建立了非标准件三维模型，构建了非标准件的个性化模型库。&
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三维虚拟装配时，先打开总装图图形窗口并对被加工工件进行三维造型，再调用并虚拟装配夹具的定位、夹紧、分度、对刀、导向等元件或装置。标准零件的调用方法是:先双击【机床夹具通用零件】根目录，再双击所需的标准零件文件夹，双击欲选的标准零件模型的图形文件使之可视化，然后将其复制后粘贴在总装图窗口。非标准零件的调用方法与标准件相同，只是数据库和数据存取路径(文件夹)不同。装配时，先要确定基准，即选有配合或有位置要求的面作为基准;再按配合或要求的位置逐个确定各夹具零件的安装位置，组装成兰维模型。&
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根据参考文献，软件平台提供了生成完整的、指导生产的各类工程图的功能。工程图模型与三维模型是紧密相关的。当修改某一工程图纸某一结构和尺寸时，有关的三维模型、各个视图、装配体都会自动随之调整或更新。借助SolidWorks软件平台的相关功能，利用本文的三维模型自动产生符合国家标准的二维装配图和零件图集等工程图样，实现了工程图中视图、剖中剖视图、尺寸标注、零件序号和材料明细表的自动生成。采用的三维和二维模型转换方法如下:&
在SolidWork，软件窗口下打开要转换的三维模型图形文件，然后点击【从零件凝配体制作工程图】按钮，如图7所示。接下来，SolidWorks软件窗口会弹出如图8所示的对话框，单击所需幅面的图纸文件名称，点击确定即可实现从三维模型到二维工程图的转换。&
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同时，根据国家标准和行业标准要求以及精度分析结果，规范尺寸的表注，补充精度和技术要求。图9为钻床夹具二维总装配图(部分)，由图6的三维总装模型转换而成。为了简化本文，图9取总装配图的一个主视图。图9表示在转换为二维工程图后，还来用专家修正的方法按制图国标补充标注了配合要求，尺寸公差，形位公差和技术要求。
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