基于UG的數控機床夾具設計方法研究

李艷霞

【摘 要】介紹了基于UG的數控機床夾具設計方法；首先建立基于UG平臺的夾具標準元件三維圖庫；然后把需要的標準元件直接復制到夾具裝配文件夾中，并依次裝配各元件，再按照各零件尺寸位置設計夾具體，并裝配；最后把三維夾具裝配圖，轉換為二維工程圖；設計過程簡單、明了，并且提高了夾具設計質量和效率。

【關鍵詞】夾具設計；標準元件；三維造型

中圖分類號： TP311 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）29-0041-002

【Abstract】The design method of fixture for CNC machine tool based on UG is introduced.First，a 3D library of fixture standard components based on UG platform is established.Then，the required standard components are directly copied into the fixture assembly folder，and each component is assembled in turn，Parts size and location of the design clip fixture，and assembly；Finally，the three-dimensional fixture assembly drawings，converted to two-dimensional drawings； design process is simple and clear，and improve the fixture design quality and efficiency.

【Key words】Fixture design；Standard components；Three-dimensional modeling

0 引言

UG軟件是當前世界上最先進的、面向制造行業、集CAD/CAM/CAE一體化的三維高端軟件，它不僅具有強大的實體建模功能，而且具有與三維實體模型完全關聯的二維工程圖制作功能，UG二維工程圖可以從產品設計的三維實體中直接生成，并且當三維模型改變時二維工程圖中的相關視圖、尺寸等信息能同步更新。

基于UG的數控機床夾具設計，在UG環境下設計夾具三維裝配圖，然后再轉換成二維工程圖，下面詳細介紹設計方法。

1 建立夾具標準元件庫

運用UG平臺，建立夾具標準元件三維圖形庫，過程如下。

1.1 建立參數表格

參數表格主要表達標準元件的形狀和各部位的參數，夾具設計時根據表格中的參數來選擇合適的標準元件。

首先建立參數表格目錄，一級標題有定位元件、導向元件、對刀元件、對定元件、夾緊元件、鍵、其他元件，標準元件在相應的一級標題下。

每個標準元件一個表格，參數表格的上方是標準件的二維圖形和三維圖形，第三行是標準件的規格、各部位對應的項目符號等，然后在下面列出各種尺寸標準件對應的參數。

1.2 建立三維圖庫

首先建立標準元件三維圖庫目錄，要與參數表格目錄一致，由于UG軟件不能用漢字來命名，所以文件夾和文件名都采用了漢語拼音來命名；然后根據參數表格中的參數，用UG軟件創建標準件三維造型，并放在三維圖庫相應目錄的文件夾中，即構成三維圖庫。

在夾具設計時，如果需要使用標準件圖庫里的零件，可以直接復制夾具裝配文件夾中；如果標準件庫里沒有相應尺寸的零件，但是有差不多的零件，可以簡單的把圖庫里的文件先復制過來后，再進行適當修改即可。

2 夾具非標準件的設計

夾具設計時，需要設計的非標準件主要有夾具體、鉆模板等，非標準件的設計需要根據具體情況進行，因此比較靈活。

夾具體的設計，主要考慮被加工零件的結構、使用的機床，夾具上定位元件、夾緊裝置、對刀裝置、導向裝置等尺寸位置，夾具體使用的材料，加工過程中的排屑方法等等。因此非標準件的結構、尺寸很難統一，不能像標準件那樣建立的模型庫，只能利用UG軟件逐個建立三維模型，具體方法這里不再介紹。

3 夾具三維裝配圖的設計

3.1 基于UG的夾具三維裝配圖的設計

根據夾具設計總體方案，把需要的標準元件和非標準件三維圖形復制黏貼到夾具裝配文件夾，并進行三維裝配設計。

三維裝配設計時，首先把被加工零件的UG三維造型調入，并按照絕對原點定位；然后裝配定位元件、夾緊元件、導向元件等裝置；再根據已裝配好的標準元件設計夾具體并裝配，即完成夾具三維裝配設計；最后創建爆炸圖，以方便查看裝配圖中各零件之間的關系。

在裝配過程中，相互配對的零件如果有位置偏差直接可以看出，當選擇了配對條件之后發現零件有問題，可以直接在原圖上修改，裝配圖上會自動更新原零件的尺寸和形狀。

3.2 加工后蓋零件夾具三維裝配圖的設計

加工后蓋零件夾具三維裝配圖的設計過程如下。

1）調入后蓋零件：系統進入裝配模塊，調入后蓋零件如圖1（a）所示。

2）設計定位元件：采用一面兩銷定位，限制六個自由度，選擇定位元件支承板和定位銷，裝配后如圖1（b）所示。

3）設計輔助支承：由于工件是側面安裝，工件較重，防止損壞定位銷，增加了輔助支承，輔助支承元件有支板、支承套、調整套等，裝配后如圖1（c）所示。

4）設計夾緊元件：采用鉸鏈壓板機構，從工件頂部壓向定位面實現夾緊，選擇設計B型弧形壓塊、B型鉸鏈壓板、活節螺栓等夾緊元件，裝配后如圖1（d）所示。endprint

5）設計導向元件：鉆底面8-？椎10.5孔選用可換鉆套，鉆A面6-M12螺紋底孔選用固定鉆套，裝配后如圖1（e）所示。

6）設計夾具體：夾具體擬采用鑄造毛坯，夾具體與鉆模板合二為一，底面凹下部分用來安裝固定鉆套，在L型結構的基礎上左右各增加一塊豎板用于安裝翻轉支架，裝配后如圖1（f）所示。

7）設計翻轉機構：被加工孔目前是側立放置，加工時需要把整個夾具翻轉90，所以要設計翻轉機構。翻轉機構包括支承部分和操作定位部分，主要零件有支架、軸、軸套、回轉盤、定位銷、導套、把手等，裝配后如圖1（g）所示。

8）設計連接機構：主要連接支架和工作臺，需要設計底座和定位鍵，裝配后如圖1（h）所示。

9）創建爆炸圖：爆炸圖可以方便查看裝配圖中的零件，零件之間的裝配關系，以及包含的零件數。該夾具的爆炸圖如圖1（i）所示。

4 夾具裝配工程圖的設計

4.1 基于UG的工程圖設計方法

在UG軟件中，二維工程圖可以從產品設計的三維實體中直接生成，并且當三維模型改變時二維工程圖中的相關視圖、尺寸等信息能同步更新，使工程圖的生成非常簡單。基于UG的工程圖設計方法主要包括：設置圖紙、參數預設置、視圖創建、視圖標注、圖紙輸出設置。

4.2 加工后蓋零件夾具裝配工程圖的設計

點擊【開始】進入【制圖】模塊，首先進行基本參數設置，包括設置圖紙、制圖首選項、注釋首選項等，按照國標要求設置各項內容；然后創建基本視圖、剖視圖、尺寸標注、零件序號標注、繪制圖框、標題欄、繪制明細表、標注技術要求等，完成夾具裝配工程圖，如圖2所示。

5 結語

基于UG的數控機床夾具設計，首先建立夾具標準庫，在夾具設計過程時直接調用標準件庫中的零件，使裝配設計過程快捷、方便、簡單、明了；夾具的設計采用三維模型，不僅直觀、省力，還可以檢查各零件間有無干涉，提高設計質量；采用三維與二維模型自動轉換和專家修正相結合的方法生成符合國家標準的二維裝配圖，有利于提高設計效率，減少設計錯誤。

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