SolidWorks軟件的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)方法

2013-05-21  by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM  來(lái)源:仿真在線

介紹了基于SolidWork:軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)進(jìn)行機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的方法和關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn),以SolidWorks軟件為平臺(tái),先建立夾具標(biāo)準(zhǔn)零件參數(shù)化實(shí)體模型庫(kù);然后針對(duì)不同夾具,二次開發(fā)出非標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)體模型庫(kù);在通過(guò)虛擬裝配得到裝配體的三維實(shí)體模型后,經(jīng)過(guò)圖形轉(zhuǎn)換和專家修改得到生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用的二維工程圖。該方法有利于提高夾具設(shè)計(jì)效率,可以在機(jī)床夾具設(shè)計(jì)行業(yè)推廣。

作者: 倪小丹 楊遠(yuǎn)程 劉建華 來(lái)源: 萬(wàn)方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字: 夾具設(shè)計(jì) 三維建模 虛擬裝配 圖形轉(zhuǎn)換

 1前言
   
機(jī)床夾具是機(jī)械制造過(guò)程中最常用的一種工藝裝備。在機(jī)械制造過(guò)程中,它裝在機(jī)床上,使工件相對(duì)刀具與機(jī)床保待正確的位置,并能承受切削力。機(jī)床夾具的主要作用是保證加工精度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍和保證生產(chǎn)安全,因此,機(jī)床夾具在機(jī)械制造中占有很重要的地位。
   
采用本文介紹的基子Solidworks的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)方法后,設(shè)計(jì)者在新的夾具設(shè)計(jì)時(shí)不需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)零件進(jìn)行建模,直接從標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)選擇或調(diào)用即可。設(shè)計(jì)過(guò)程在簡(jiǎn)潔、明了的三維操作界面中進(jìn)行,減少了重復(fù)繪圖工作量。更重要的是最終可以自動(dòng)生成夾具零件及裝配體的三維實(shí)體圖和二維工程圖。這種設(shè)計(jì)方法不僅可以把夾具設(shè)計(jì)技術(shù)人員從繁雜重復(fù)的設(shè)計(jì)勞動(dòng)中解脫出來(lái),更可縮短夾具的開發(fā)周期,提高其設(shè)計(jì)制造水平和質(zhì)量,從而使夾具行業(yè)的整體勞動(dòng)生產(chǎn)率得到提高。
   
    2夾具標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)的建立
   
建立夾具標(biāo)準(zhǔn)零件的圖形庫(kù),對(duì)提高夾具設(shè)計(jì)效率起著至關(guān)重要的作用。運(yùn)用soisawarks提供的基于特征實(shí)體的建模功能,通過(guò)拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、高級(jí)抽殼、特征陣列以及打孔等操作來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)零件的三維模型設(shè)計(jì),并按其形狀、尺寸分別建立參數(shù)化模型庫(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)的簡(jiǎn)單修改,就可以獲得所需標(biāo)準(zhǔn)件三維實(shí)體模型。
    
標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)的建立過(guò)程如下:
    
(1)設(shè)置目錄首先建立機(jī)床夾具通用零件的根目錄,在此根目錄下,再建立各類標(biāo)準(zhǔn)零件的子目錄,如圖1所示;

(2)標(biāo)準(zhǔn)零件三維建模將國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的《機(jī)床夾具零件及部件》所列標(biāo)準(zhǔn)零件按類型、尺寸建立參數(shù)化幾何模型。例如圖2為快換鉆套的三維模型;

 (3)將建立的標(biāo)準(zhǔn)零件三維模型存人指定目錄《機(jī)床夾具零件及部件》中所列標(biāo)準(zhǔn)零件的每一類型具都有不同的系列和尺寸,三維模型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)按數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行,儲(chǔ)存在特定的文件夾下。如圖3所示,A型固定手柄壓緊螺釘,直徑為M16的有60,100,120,14。等不同的長(zhǎng)度,將它們存于M16xL文件夾。

3非標(biāo)準(zhǔn)零件的設(shè)計(jì)
   
本文在夾具設(shè)計(jì)時(shí),需要設(shè)計(jì)一些非標(biāo)準(zhǔn)零件,如夾具體、鉆模板等。非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)比較靈活,要根據(jù)其使用的具體情況進(jìn)行。夾具體的設(shè)計(jì),要考慮被加工零件的結(jié)構(gòu);
   
使用的機(jī)床;夾具上定位元件、夾緊裝置、對(duì)刀裝置、導(dǎo)向裝置、分度裝置等的布置;夾具體使用的材料;加工過(guò)程中的排屑方法等等。因此非標(biāo)準(zhǔn)零件的結(jié)構(gòu)、尺寸很難統(tǒng)一,不能像標(biāo)準(zhǔn)零件那樣建立參數(shù)化的模型庫(kù),而是對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)件逐個(gè)建立三維模型,并存人個(gè)性化的模型庫(kù)。本文利用SolidWorks軟件建立了非標(biāo)準(zhǔn)件三維模型,構(gòu)建了非標(biāo)準(zhǔn)件的個(gè)性化模型庫(kù)。圖4所示為非標(biāo)準(zhǔn)零件鉆模板的三維實(shí)體模型。

    4夾具三維設(shè)計(jì)
   
標(biāo)準(zhǔn)零件參數(shù)化模型庫(kù)和非標(biāo)準(zhǔn)零件個(gè)性化模型庫(kù)建立好后,對(duì)任何零件及其各工序的夾具的設(shè)計(jì),其主要工作就是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件及非標(biāo)準(zhǔn)件圖形文件的調(diào)用并三維虛擬裝配。
   
三維虛擬裝配時(shí),先打開總裝圖圖形窗口并對(duì)被加工工件進(jìn)行三維造型(如圖5),再調(diào)用并虛擬裝配夾具的定位、夾緊、分度、對(duì)刀、導(dǎo)向等元件或裝置。標(biāo)準(zhǔn)零件的調(diào)用方法是:先雙擊【機(jī)床夾具通用零件】根目錄,再雙擊所需的標(biāo)準(zhǔn)零件文件夾,雙擊欲選的標(biāo)準(zhǔn)零件模型的圖形文件使之可視化,然后將其復(fù)制后粘貼在總裝圖窗口。非標(biāo)準(zhǔn)零件的調(diào)用方法與標(biāo)準(zhǔn)件相同,只是數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)存取路徑(文件夾)不同。裝配時(shí),先要確定基準(zhǔn),即選有配合或有位置要求的面作為基準(zhǔn);再按配合或要求的位置逐個(gè)確定各夾具零件的安裝位置,組裝成蘭維模型。

    圖6為本文設(shè)計(jì)的鉆夾具三維模型圖。

5工程圖的轉(zhuǎn)換與專家修改
   
根據(jù)參考文獻(xiàn),SolidWorks軟件平臺(tái)提供了生成完整的、指導(dǎo)生產(chǎn)的各類工程圖的功能。工程圖模型與三維模型是緊密相關(guān)的。當(dāng)修改某一工程圖紙某一結(jié)構(gòu)和尺寸時(shí),有關(guān)的三維模型、各個(gè)視圖、裝配體都會(huì)自動(dòng)隨之調(diào)整或更新。借助SolidWorks軟件平臺(tái)的相關(guān)功能,利用本文的三維模型自動(dòng)產(chǎn)生符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的二維裝配圖和零件圖集等工程圖樣,實(shí)現(xiàn)了工程圖中視圖、剖中剖視圖、尺寸標(biāo)注、零件序號(hào)和材料明細(xì)表的自動(dòng)生成。采用的三維和二維模型轉(zhuǎn)換方法如下:
   
在SolidWork,軟件窗口下打開要轉(zhuǎn)換的三維模型圖形文件,然后點(diǎn)擊【從零件凝配體制作工程圖】按鈕,如圖7所示。接下來(lái),SolidWorks軟件窗口會(huì)彈出如圖8所示的對(duì)話框,單擊所需幅面的圖紙文件名稱,點(diǎn)擊確定即可實(shí)現(xiàn)從三維模型到二維工程圖的轉(zhuǎn)換。
   
    在三維的總裝圖模型轉(zhuǎn)換成二維的工程圖后,需要進(jìn)行專家修正。即采用交互式方式根據(jù)需要補(bǔ)充一定數(shù)量的輔助視圖,簡(jiǎn)化多余的基本視圖,完善并精練的表達(dá)裝配體。
   
同時(shí),根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求以及精度分析結(jié)果,規(guī)范尺寸的表注,補(bǔ)充精度和技術(shù)要求。圖9為鉆床夾具二維總裝配圖(部分),由圖6的三維總裝模型轉(zhuǎn)換而成。為了簡(jiǎn)化本文,圖9取總裝配圖的一個(gè)主視圖。圖9表示在轉(zhuǎn)換為二維工程圖后,還來(lái)用專家修正的方法按制圖國(guó)標(biāo)補(bǔ)充標(biāo)注了配合要求,尺寸公差,形位公差和技術(shù)要求。
   
    6結(jié)論
   
將SolidWorks軟件用于機(jī)床夾具輔助設(shè)計(jì),通過(guò)建立夾具參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)、設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)件并建立夾具個(gè)性化非標(biāo)準(zhǔn)件模型庫(kù),采用三維與二維模型自動(dòng)轉(zhuǎn)換和專家修正相結(jié)合的方法生成符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的二維裝配圖和零件圖集。通過(guò)本文的研究,可以獲得以下結(jié)論:
   
(1)在夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中,三維建模圖形文件的調(diào)用快捷、方便,虛擬裝配過(guò)程簡(jiǎn)潔、明了,有利于提高設(shè)計(jì)效率,減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。
   
(2)夾具的設(shè)計(jì)采用三維模型,不僅直觀、減輕設(shè)計(jì)勞動(dòng),還可以借助動(dòng)畫檢查各零件間有無(wú)干涉,提高設(shè)計(jì)質(zhì)量;模擬加工過(guò)程中夾具裝卸工件、夾緊工件、翻轉(zhuǎn)鉆模板等各種動(dòng)作,提高設(shè)計(jì)的可行性。
   
(3)減少了標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)查找和繪圖工作,有利于提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。

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