基于UG的車床夾具模塊庫設計

摘 要： 在機械加工過程當中利用著大批的夾具來用以裝夾加工工件，使其有準確的位置，以確保工件的加工質量。本設計基于UG繪圖環境，采用了參數化的設計方法，以車床加工的撥叉工件夾具為例，介紹基于UG的車床夾具模塊庫的設計過程，繪制出的不同類型的車床夾具，不僅方便后期繪圖操作的修改，而且可以提高出圖的效率和準確性，并能對其進行干涉檢查與運動仿真，為我們配置合理的加工工藝提供了方便。

關鍵詞：UG設計軟件 車床夾具模塊庫 效率 撥叉工件夾具 參數化設計 運動仿真

中圖分類號：TG65 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）07-0210-02

導言

傳統的CAD技術手段大部分是用穩固已有的尺寸值來定義幾何元素，輸入的每個幾何元素都有它們精確的位置，若要修正設計的內容，唯有刪除原來存在的幾何元素后再重新進行設計。而設計過程當中不可避免的要多次重復修改，如此給設計人員帶來大批沉重而又枯燥的事務性工作，極大的影響了設計效率。UG系統采用參數化設計的方式，提供了非常強大的基于特征的參數化造型設計的功能，使得產品的設計可以通過改善一些尺寸結構和使用環境來改正，從而非常的方便設計進程。

一、基于UG的三維參數化模塊庫的創建目標

我們所設立的基于UG的車床夾具三維參數化模塊庫要實現的目標如下：

1.具有系列化、標準化的模塊

模塊庫中零部件種類和數量的多少，是衡量模塊化實用化程度的一個重要指標。因此，模塊庫的建立必須盡可能的寬、完整。此處僅以車床加工撥叉零件夾具為例，說明模塊庫的設計方法。

2.具有良好的人-機交互界面

人機交互通常用于用戶開發的GRIP應用程序。此外，在開發過程中，形成定制的人機對話菜單，這是一個非常普遍的要求。用戶界面是用戶與模塊庫交互的窗口，如要選擇的模塊的類型、輸入模塊主要參數，以及在讀取UG的實體的屬性時，要指定被取值的實體等。所設計的人機交互界面與UG風格統一，其交互過程符合UG的習慣；通過適當的操作，引導用戶逐步完成模塊的調用，并對操作過程的每一步，提供相應的項目選擇模塊，用戶可以通過調用模塊進行參考，不需要查閱模塊設計手冊。上述近似的功用，全都能夠在GRIP程序中用人-機交互來實現。

3.快速生成三維模型

模塊模型經過適當的簡化，只保留代表其主要特征的結構和尺寸，并采用參數化技術進行建立，保證尺寸參數值與尺寸變量每每相互對應，并創建零件尺寸之間的函數關系，以減少模塊尺寸的數量。當從數據庫中調用尺寸參數來驅動模塊的生成時，就能提高模型重建的速度，快速生成用戶所需的模塊。

二、創建模板零件庫

本文是針對一種加工撥叉零件的車床夾具設計的模塊庫，所以在這簡單的介紹了一下如何創建撥叉零件庫的操作。這樣也可以節省繪圖人員的時間，提高效率。模塊庫是通過確定一組設計參數來掌控模型的外形，在三維參數化的基礎上而建立的，并選擇不同的尺寸，可以驅動實現參數化模型。因此在建立模塊庫的過程中，模板零件的好壞直接影響著調用的模塊能否成功生成。如果創建的模板零件發生錯誤，所需的模塊就不能成功的生成，那么就無法進行尺寸驅動。如果要判斷模板零件的成功必須滿足：當給定一組合理的尺寸值時，可以得到一套相同結構和不同尺寸的零件。模板零件庫的建立過程如圖1所示。

在建立車床夾具加工的撥叉工件三維參數化模板零件庫的過程中，首先進行形體分析，適當地簡化模型，并確定設計變量其結構和尺寸參數，如圖2所示。確定好參數和建模策略后，建立參數化模型，如圖3所示。利用UG中的部件族提取參數化模型的主要參數到Execl工作表中（里面顯示的就是模型的尺寸，標注的每一個尺寸它都會自己生成一個P+的尺寸，這里設置的是表達式如圖4所示，并可以在Execl工作表中填寫一些數據如圖5所示。表中第一行為各個設計變量，以下每一行為一個記錄，可以填寫零件的另一種參數。這個數據形式能夠直接和UG鏈接，從而完成零件的三維參數化模型。輸入的參數可以進行驗證，來保證參數的合理性，能夠生成另一個模型。最后保存各個參數即可。

三、基于UG的三維車床夾具模塊庫運行實例

基于UG的三維車床夾具模塊庫與UG的裝配環境無縫連接，從模塊庫中調用的模塊能夠用于裝配。用戶插入模塊后，完全按照UG系統的規定選擇插入點，系統提供了各種捕捉方式來快速和準確地確定模塊的插入基點和插入方向，使得裝配操作更加方便快捷。

首先我們要利用UG二次開發的編寫程序在UG界面顯示出模塊庫這個標題欄，在Windows記事本中輸入以下命令，并保存為擴展名為*.men的菜單文件：

VERSION 120

EDIT UG_GATEWAY_MAIN_MENUBAR

BEFORE UG_HELP

CASCADE_BUTTON menu_name_1

LABEL 車床夾具模塊庫

END_OF_BEFORE

MENU menu_name_1

BUTTON menu_name_21

LABEL 撥叉成組模塊

ACTIONS action1.dlg

CASCADE_BUTTON menu_name_22

LABEL 多件裝夾模塊

然后將這個編寫好的文件放在用戶開發目錄下創建的啟動文件夾中。當UG啟動時，菜單腳本文件會自動加載，結果如圖6所示：

1.多件裝夾車床夾具

這個夾具用于臥式車床上車削撥叉斷面及圓弧面，工件材料為灰鑄鐵HT200，生產工藝簡單，鑄造性能好，而且該夾具可以兩件同時裝夾，操作方便。工件以Φ32 0+0.02mm孔和R42mm圓弧面作為定位基準，定位由支撐板、支承套、定位銷和固定V形架定位。這個夾具可以兩件同時裝夾，用螺母來夾緊，并由夾緊塊對兩個工件實現側向夾緊。如圖7所示裝夾完成后的多件裝夾車床夾具。如果想要修改夾具的尺寸，那么可以在零件圖中修改，然后保存一下，再打開裝配圖，自己想要的尺寸夾具就生成了。

2.撥叉成組車床夾具

該夾具用于加工撥叉零件的端面。工件以內孔與側面在心軸、側面與支承及擋銷實現定位，通過旋轉轉套，拉動拉桿，其末端的圓錐使彈性套變形，定心夾緊工件。可調元件為心軸、支承、拉桿和螺母。其中心軸直徑可根據撥叉孔徑調整。如圖8所示撥叉成組車床夾具裝配圖。

模塊庫中的每個夾具的零件都有它的作用，如果用一次畫一次非常麻煩，而且也會增加錯誤率，做這個模塊庫的目的就是增快制圖人員制圖的速度，可以隨時調用，提高工作效率。模塊庫中不同類型的車床夾具，可以根據以上設計過程繼續添加。

3.運動仿真

進行運動仿真的目的，不僅是讓運動機構運動起來，而且還要確保運動機構的合理性。在UG系統中打開需要的文件，單擊菜單欄【開始】→【運動仿真】按鈕，右鍵裝配體→新建仿真，出來一個環境對話框（可以修改名稱），點擊確定即可，進入運動仿真模塊。按照界面內容對各零件進行特性創建和運動副創建，隨后建立驅動，添加解算方案，右鍵單擊裝配體文件夾，選擇解算方案，進行運動參數的設置，提交運動仿真模型數據，同時進行運動仿真動畫的輸出和運動過程的控制，UG的運動分析類型有兩類：靜態分析和動力學分析。在這個設計里，選用動力學分析，如圖9，設置時間與步數，點擊確定，彈出如圖10對話框，隨后即可看仿真運行。運動仿真完成后，即可進行運動分析，點擊功能菜單區運動分析模塊中的生成圖表按鈕 ，可生成時間與位移的圖表。

四、結束語

基于UG的車床夾具模塊庫所包含的夾具零件，可以在設計中直接調用，避免了重復繪制，工作效率大大提高，值得廣泛推廣。

參考文獻

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[4]吳拓.現代機床夾具設計及實例.--北京：化學工業出版社，2015.10.

[5]薛源順.機床夾具設計.--2版.--北京：機械工業出版社，2015.10.

作者簡介：孫麗麗（1976-），女，山東青島人，講師，本科，研究方向：機械設計制造及其自動化。