基于計算機輔助重構的組合夾具拼裝方法研究

鄧超

摘要：組合夾具在機械制造夾具領域中占有十分重要的地位，而進行組合夾具標準元件庫建立及零件參數化重構特征分析則是夾具設計中重中之重。利用UGNX軟件建立組合夾具元件庫，并利用Java程序進行夾具提取重構管理。從而實現組合夾具元件的自主選擇和虛擬裝配，有效提高組合夾具的設計、使用效率。

關鍵詞：組合夾具;UGNX;參數化重構特征;虛擬裝配

引言

組合夾具是由標準化功能元件組成，是一種“積木”式的夾具。其方便、快捷、精確的定位裝夾特征使之在機械制造領域運用廣泛。但從由于其零件參數多，組合重構難，費用高等問題，造成該夾具在中小企業推廣困難。作者設計該套重構系統，為以上問題提供了有效解決方案，通過基于UGNX軟件開發的組合夾具重構系統，建立了完整的組合夾具元件參數庫，并通過Java程序開發庫管理重構平臺，實現了組合夾具的虛擬裝配和管理。大幅度提升了元件選取、零件裝配、調試效率。

1.組合夾具元件庫的建庫思路

組合夾具參數庫的設計思路：①組合夾具相關資料的收集。②建立槽系和孔系組合夾具庫。③夾具庫Java管理系統的程序編制。④運用庫的管理系統從中選擇需要的組合夾具零件。

2.組合夾具元件分析及建庫方法研究

該種夾具元件繁多，以槽系和孔系兩大系列為主。槽系組合夾具又分為大、中、小三個系列[1]?，以適應各類零件交互的需求。鑒于元件數量龐大，作者運用UG軟件[2]進行計算機輔助元件庫建立。通過UG全參建模，使庫模型兼具簡單、易修改的特點。

2.1?孔系鉆模板參數化建模實例

根據零件形狀及尺寸特征，分析夾具H型孔系鉆模類HB?4533.5-1991鉆模板。鉆板尺寸共十二個，在精確設置零件的長寬高參數尺寸后，再以參數化設計為基礎，由數學式及尺寸關系進行參數聯接，使之可以輕易變換所需尺寸。

3.夾具庫重構調用管理系統設計

在完成已有的組合夾具資料庫中五百多個零件的三維建模后。龐大數據庫若要短時間檢索，就必須設計出一種快速有效、方便的查詢系統。對此，運用Java程序開發出了一套方便快捷的夾具庫查詢系統。

3.1?通過Java程序制作庫零件查詢及調用系統

Java語言編程[3]是如今十分流行的一種計算機語言。具有語言簡單易修改的特點，能輕松實現與其他軟件的無縫鏈接。通過研究，能滿足夾具庫管理重構系統的使用要求。該軟件界面具備以下特性：①能夠根據用戶需求任意建立樹目錄，達到聯系所有型號零件的目的;?②能夠自由聯系不同軟件，具有廣泛的兼容性;③點擊相應的型號鏈接后，界面右方可迅速出現零件圖樣及三維圖，使零件形狀及尺寸一目了然;④軟件源代碼靈活、易懂，讓夾具設計使用人員更快上手。

4.夾具庫重構系統運用實例

下面運用已建立的組合夾具庫對套筒零件的四個φ12徑向孔進行組合夾具調用重構設計，以驗證該系統的可行性，擬定本工序之前，已加工到位套筒的外圓及內孔。圖1所示為組合夾具設計組裝流程圖，根據此流程圖進行后面的系列操作。

4.1組合夾具的選用

對于孔的加工，組合夾具定位以孔系鉆板加基礎板件組裝為主，并且夾具庫中孔系元件組合相對槽系更為方便。因此選用孔系組合夾具。

4.2工藝分析

運用零件庫管理重構系統自動根據零件外形及孔加工工藝要求，優化篩選出夾具庫中：H型孔系組合夾具鉆模類HB?4533.5-1991鉆模板[4]?、H型孔系組合夾具鉆模類HB?4533.2-1991襯套用來配套進行鉆孔加工。

圖1組合夾具設計及裝配流程圖

4.3定位分析及定位元件的選擇

對套筒4個徑向孔加工，經過定位分析屬于完全定位。Z軸的移動、轉動自由度，選用HB?4528.14-1991?孔系組合夾具基礎件整組孔變換板，HB?4529.36-1991孔系組合夾具定位件進行鉆頭導向定位;沿Y軸的移動、轉動自由度，選用HB?4528.14-1991?孔系組合夾具基礎件整組孔變換板，HB?4531.5-1991?孔系組合夾具系統附件過渡定位銷進行約束定位;沿X軸的移動、轉動自由度，選用HB?4528.14-1991?孔系組合夾具基礎件整組孔變換板，HB?4531.5-1991?孔系組合夾具系統附件過渡定位銷進行定位約束。

4.4基礎件及其他元件的選擇

通過所選零件間的合理配合能使鉆頭通過鉆套達到加工套筒4孔的正確鉆孔位置。系統自動為用戶選出的基礎附件為：通用支承，矩形基礎板，單螺孔變換板，定位銷，圓柱銷;帶肩六角螺母，緊固件螺桿。

4.5組合夾具的虛擬裝配

通過庫管理重構軟件的輔助篩選需的各類零件后，系統自動將所選擇的三維零件調入一個文件夾，通過UG的裝配功能，對這些零件施加合理的裝配約束。如圖所示為組合夾具加工套筒零件的完整裝配。

圖2夾具組裝圖

4.7輸出組合夾具元件清單

夾具重構管理系統在零件裝配完成后，可根據零件型號列出相應零件的清單以便設計人員查看。

5.結束語

通過計算機輔助重構組合夾具元件庫的方法，運用UG與Java程序對零件建模及管理。實驗表明，庫管理系統具有完整、易查詢，易修改，易添加的優點，為夾具設計使用人員提供了方便高的設計、重構平臺。

參考文獻：

[1]王光斗.王春福.機床夾具設計手冊[M].上海：上海科學技術出版社，2000，13-21

[2]遲濤.?UGNX?6.0中文版典型實例教程[M].北京：電子工業出版社，2009，35-77

[3]埃克爾.?JAVA編程思想[M].北京：機械工業出版社，1994，102-145

[4]組合夾具元件[S].中國航空工業總公司保定向陽精密機械廠，2001

4.4基礎件及其他元件的選擇

通過所選零件間的合理配合能使鉆頭通過鉆套達到加工套筒4孔的正確鉆孔位置。系統自動為用戶選出的基礎附件為：通用支承，矩形基礎板，單螺孔變換板，定位銷，圓柱銷;帶肩六角螺母，緊固件螺桿。

4.5組合夾具的虛擬裝配

通過庫管理重構軟件的輔助篩選需的各類零件后，系統自動將所選擇的三維零件調入一個文件夾，通過UG的裝配功能，對這些零件施加合理的裝配約束。如圖所示為組合夾具加工套筒零件的完整裝配。

圖2夾具組裝圖

4.7輸出組合夾具元件清單

夾具重構管理系統在零件裝配完成后，可根據零件型號列出相應零件的清單以便設計人員查看。

5.結束語

通過計算機輔助重構組合夾具元件庫的方法，運用UG與Java程序對零件建模及管理。實驗表明，庫管理系統具有完整、易查詢，易修改，易添加的優點，為夾具設計使用人員提供了方便高的設計、重構平臺。

參考文獻：

[1]王光斗.王春福.機床夾具設計手冊[M].上海：上海科學技術出版社，2000，13-21

[2]遲濤.?UGNX?6.0中文版典型實例教程[M].北京：電子工業出版社，2009，35-77

[3]埃克爾.?JAVA編程思想[M].北京：機械工業出版社，1994，102-145

[4]組合夾具元件[S].中國航空工業總公司保定向陽精密機械廠，2001