行業(yè)動態(tài)2024-10-22
在工裝夾具設計過程中，有超過50%的零件是標準件，設計人員不得不進行簡單的重復性勞動。建立夾具標準件庫，設計人員不用再進行重復性勞動，根據(jù)夾具設計方案把需要的定位元件、夾緊元件以及輔助元件直接復制到夾具裝配文件夾中，并依次裝配各元件；再按照各元件尺寸位置設計夾具體，并裝配成三維實體夾具；最后把三維實體夾具，轉(zhuǎn)換為二維夾具裝配圖，節(jié)省了設計時間，大大提高了工作效率，降低了生產(chǎn)成本。
參數(shù)表格可以體現(xiàn)標準件的形狀和各部位的參數(shù)，建立的方法和步驟如下。
1. 建立標準件參數(shù)表格目錄
2. 創(chuàng)建標準件參數(shù)表格
參數(shù)表格的上方放置標準件的二維圖形和三維圖形，第三行列出標準件的規(guī)格、各部位對應的符號等，然后在下面列出各種規(guī)格標準件對應的參數(shù)，如圖1（c）所示。
二、三維圖庫的建立
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。
三、標準件三維圖造型
四、標準件庫應用
2.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(shù)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(nèi)容；然后創(chuàng)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。
3.建立夾具標準庫并應用設計夾具的優(yōu)勢
本文從應用UG軟件構建夾具標準件庫開始，并舉例來說明使用標準件庫來設計夾具的方法。
一、參數(shù)表格的建立
1. 建立標準件參數(shù)表格目錄
根據(jù)夾具標準件分類建立一級標題，主要包括定位元件、導向元件、對刀元件、對定元件、夾緊元件、鍵和其他元件，并在每個一級標題下方列出各個標準件，如圖1（a）所示。
1（a） 標準件參數(shù)目錄
2. 創(chuàng)建標準件參數(shù)表格
標準件參數(shù)表格要把標準件的形狀和各部位的參數(shù)用表格的方式表述出來，每個標準件一個表格，圖1（b）為各個標準件的表格。
1（b） 各個標準件的表格
參數(shù)表格的上方放置標準件的二維圖形和三維圖形，第三行列出標準件的規(guī)格、各部位對應的符號等，然后在下面列出各種規(guī)格標準件對應的參數(shù)，如圖1（c）所示。
1（c） 闡述表格詳細內(nèi)容
二、三維圖庫的建立
根據(jù)參數(shù)表格中的參數(shù)，用UG軟件創(chuàng)建標準件三維造型，并放在三維圖庫相應的目錄中，即構成三維圖庫。
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漢語拼音來命名，從而建立標準件三維圖庫目錄。
與參數(shù)表格相對應的為一級目錄，包括定位、導向、對刀、對定、夾緊、鍵等元件。
放在每個一級目錄下的各個標準件文件夾為二級目錄。
圖2為標準件三維圖庫目錄。
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漢語拼音來命名，從而建立標準件三維圖庫目錄。
與參數(shù)表格相對應的為一級目錄，包括定位、導向、對刀、對定、夾緊、鍵等元件。
放在每個一級目錄下的各個標準件文件夾為二級目錄。
圖2為標準件三維圖庫目錄。
圖2 標準件三維圖庫目錄
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。
三、標準件三維圖造型
按照常規(guī)零件的造型方法對各個標準件進行造型設計，可以繪制草圖進行拉伸、回轉(zhuǎn)、掃掠，也可以采用實體造型。
現(xiàn)在以A型固定式定位銷為例，介紹標準件造型的方法與步驟。
（1）繪制草圖。單擊“草圖”圖標，建立ZY草圖平面→繪制草圖，如圖3（a）所示。
（2）回轉(zhuǎn)草圖。單擊“回轉(zhuǎn)”圖標→選擇草圖曲線（圖3（b）所示）→回轉(zhuǎn)軸Z→回轉(zhuǎn)坐標（0,0,0），生成回轉(zhuǎn)實體，如圖3（c）所示。
（3）美化實體。隱藏草圖曲線、坐標系，更改實體顯示顏色，生成A型固定式定位銷實體模型，如圖3（d）所示。
現(xiàn)在以A型固定式定位銷為例，介紹標準件造型的方法與步驟。
（1）繪制草圖。單擊“草圖”圖標，建立ZY草圖平面→繪制草圖，如圖3（a）所示。
（2）回轉(zhuǎn)草圖。單擊“回轉(zhuǎn)”圖標→選擇草圖曲線（圖3（b）所示）→回轉(zhuǎn)軸Z→回轉(zhuǎn)坐標（0,0,0），生成回轉(zhuǎn)實體，如圖3（c）所示。
（3）美化實體。隱藏草圖曲線、坐標系，更改實體顯示顏色，生成A型固定式定位銷實體模型，如圖3（d）所示。
圖3 A型固定式定位銷建模的方法與步驟
四、標準件庫應用
在UG環(huán)境下創(chuàng)建的夾具標準件庫，在夾具設計時，如果需要使用標準件庫里的零件，直接調(diào)用圖庫中的標準件，放置到裝配文件夾中即可；如果標準件庫里沒有相應尺寸的零件，但有尺寸差不多的零件，可以先把庫里的文件調(diào)用過來，再進行尺寸參數(shù)修改即可。圖4為標準件的調(diào)用方法。
圖4 標準件的調(diào)用方法
五、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(jù)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(tǒng)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，但非標夾具里依舊有標準的零件可以在模型庫中套用。
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(tǒng)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，但非標夾具里依舊有標準的零件可以在模型庫中套用。
六、夾具三維裝配圖的設計
根據(jù)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(diào)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(jù)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(chuàng)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(fā)現(xiàn)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。
接下來通過一個實際的設計操作來說明應用標準件庫設計夾具的方法。
三維裝配設計時，首先把被加工零件的UG三維造型調(diào)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(jù)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(chuàng)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(fā)現(xiàn)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。
接下來通過一個實際的設計操作來說明應用標準件庫設計夾具的方法。
七、加工后蓋零件夾具三維裝配圖的設計
1.三維裝配圖的設計過程
1.三維裝配圖的設計過程
（1）調(diào)入后蓋零件：系統(tǒng)進入裝配模塊，調(diào)入后蓋零件如圖5（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(diào)整套等，裝配后如圖5（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(xiàn)夾緊，選擇設計B型弧形壓塊、B型鉸鏈壓板、活節(jié)螺栓等夾緊元件，裝配后如圖5（d）所示。
（5）設計導向元件：鉆底面孔選用可換鉆套，鉆A面螺紋底孔選用固定鉆套，裝配后如圖5（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(zhuǎn)支架，裝配后如圖5（f）所示。
（7）設計翻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)90，所以要設計翻轉(zhuǎn)機構。翻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)盤、定位銷、導套、把手等，裝配后如圖5（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5（h）所示。
（9）創(chuàng)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(shù)。該夾具的爆炸圖如圖5（i）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(diào)整套等，裝配后如圖5（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(xiàn)夾緊，選擇設計B型弧形壓塊、B型鉸鏈壓板、活節(jié)螺栓等夾緊元件，裝配后如圖5（d）所示。
（5）設計導向元件：鉆底面孔選用可換鉆套，鉆A面螺紋底孔選用固定鉆套，裝配后如圖5（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(zhuǎn)支架，裝配后如圖5（f）所示。
（7）設計翻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)90，所以要設計翻轉(zhuǎn)機構。翻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)盤、定位銷、導套、把手等，裝配后如圖5（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5（h）所示。
（9）創(chuàng)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(shù)。該夾具的爆炸圖如圖5（i）所示。
圖5 夾具三維裝配圖的設計
2.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(shù)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(nèi)容；然后創(chuàng)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。
3.建立夾具標準庫并應用設計夾具的優(yōu)勢
1. 在夾具設計過程時直接調(diào)用標準件庫中的零件，使裝配設計過程快捷、方便、簡單、明了；
2. 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(zhì)量；
3. 采用三維與二維模型自動轉(zhuǎn)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。
2. 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(zhì)量；
3. 采用三維與二維模型自動轉(zhuǎn)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。
