基于計(jì)算機(jī)輔助重構(gòu)的組合夾具拼裝方法研究

鄧超

摘要：組合夾具在機(jī)械制造夾具領(lǐng)域中占有十分重要的地位，而進(jìn)行組合夾具標(biāo)準(zhǔn)元件庫(kù)建立及零件參數(shù)化重構(gòu)特征分析則是夾具設(shè)計(jì)中重中之重。利用UGNX軟件建立組合夾具元件庫(kù)，并利用Java程序進(jìn)行夾具提取重構(gòu)管理。從而實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)、使用效率。

關(guān)鍵詞：組合夾具;UGNX;參數(shù)化重構(gòu)特征;虛擬裝配

引言

組合夾具是由標(biāo)準(zhǔn)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(jī)械制造領(lǐng)域運(yùn)用廣泛。但從由于其零件參數(shù)多，組合重構(gòu)難，費(fèi)用高等問(wèn)題，造成該夾具在中小企業(yè)推廣困難。作者設(shè)計(jì)該套重構(gòu)系統(tǒng)，為以上問(wèn)題提供了有效解決方案，通過(guò)基于UGNX軟件開(kāi)發(fā)的組合夾具重構(gòu)系統(tǒng)，建立了完整的組合夾具元件參數(shù)庫(kù)，并通過(guò)Java程序開(kāi)發(fā)庫(kù)管理重構(gòu)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)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(diào)試效率。

1.組合夾具元件庫(kù)的建庫(kù)思路

組合夾具參數(shù)庫(kù)的設(shè)計(jì)思路：①組合夾具相關(guān)資料的收集。②建立槽系和孔系組合夾具庫(kù)。③夾具庫(kù)Java管理系統(tǒng)的程序編制。④運(yùn)用庫(kù)的管理系統(tǒng)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(kù)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(gè)系列[1]?，以適應(yīng)各類(lèi)零件交互的需求。鑒于元件數(shù)量龐大，作者運(yùn)用UG軟件[2]進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助元件庫(kù)建立。通過(guò)UG全參建模，使庫(kù)模型兼具簡(jiǎn)單、易修改的特點(diǎn)。

2.1?孔系鉆模板參數(shù)化建模實(shí)例

根據(jù)零件形狀及尺寸特征，分析夾具H型孔系鉆模類(lèi)HB?4533.5-1991鉆模板。鉆板尺寸共十二個(gè)，在精確設(shè)置零件的長(zhǎng)寬高參數(shù)尺寸后，再以參數(shù)化設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，由數(shù)學(xué)式及尺寸關(guān)系進(jìn)行參數(shù)聯(lián)接，使之可以輕易變換所需尺寸。

3.夾具庫(kù)重構(gòu)調(diào)用管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在完成已有的組合夾具資料庫(kù)中五百多個(gè)零件的三維建模后。龐大數(shù)據(jù)庫(kù)若要短時(shí)間檢索，就必須設(shè)計(jì)出一種快速有效、方便的查詢系統(tǒng)。對(duì)此，運(yùn)用Java程序開(kāi)發(fā)出了一套方便快捷的夾具庫(kù)查詢系統(tǒng)。

3.1?通過(guò)Java程序制作庫(kù)零件查詢及調(diào)用系統(tǒng)

Java語(yǔ)言編程[3]是如今十分流行的一種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。具有語(yǔ)言簡(jiǎn)單易修改的特點(diǎn)，能輕松實(shí)現(xiàn)與其他軟件的無(wú)縫鏈接。通過(guò)研究，能滿足夾具庫(kù)管理重構(gòu)系統(tǒng)的使用要求。該軟件界面具備以下特性：①能夠根據(jù)用戶需求任意建立樹(shù)目錄，達(dá)到聯(lián)系所有型號(hào)零件的目的;?②能夠自由聯(lián)系不同軟件，具有廣泛的兼容性;③點(diǎn)擊相應(yīng)的型號(hào)鏈接后，界面右方可迅速出現(xiàn)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(shè)計(jì)使用人員更快上手。

4.夾具庫(kù)重構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)用實(shí)例

下面運(yùn)用已建立的組合夾具庫(kù)對(duì)套筒零件的四個(gè)φ12徑向孔進(jìn)行組合夾具調(diào)用重構(gòu)設(shè)計(jì)，以驗(yàn)證該系統(tǒng)的可行性，擬定本工序之前，已加工到位套筒的外圓及內(nèi)孔。圖1所示為組合夾具設(shè)計(jì)組裝流程圖，根據(jù)此流程圖進(jìn)行后面的系列操作。

4.1組合夾具的選用

對(duì)于孔的加工，組合夾具定位以孔系鉆板加基礎(chǔ)板件組裝為主，并且?jiàn)A具庫(kù)中孔系元件組合相對(duì)槽系更為方便。因此選用孔系組合夾具。

4.2工藝分析

運(yùn)用零件庫(kù)管理重構(gòu)系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)零件外形及孔加工工藝要求，優(yōu)化篩選出夾具庫(kù)中：H型孔系組合夾具鉆模類(lèi)HB?4533.5-1991鉆模板[4]?、H型孔系組合夾具鉆模類(lèi)HB?4533.2-1991襯套用來(lái)配套進(jìn)行鉆孔加工。

圖1組合夾具設(shè)計(jì)及裝配流程圖

4.3定位分析及定位元件的選擇

對(duì)套筒4個(gè)徑向孔加工，經(jīng)過(guò)定位分析屬于完全定位。Z軸的移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，選用HB?4528.14-1991?孔系組合夾具基礎(chǔ)件整組孔變換板，HB?4529.36-1991孔系組合夾具定位件進(jìn)行鉆頭導(dǎo)向定位;沿Y軸的移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，選用HB?4528.14-1991?孔系組合夾具基礎(chǔ)件整組孔變換板，HB?4531.5-1991?孔系組合夾具系統(tǒng)附件過(guò)渡定位銷(xiāo)進(jìn)行約束定位;沿X軸的移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，選用HB?4528.14-1991?孔系組合夾具基礎(chǔ)件整組孔變換板，HB?4531.5-1991?孔系組合夾具系統(tǒng)附件過(guò)渡定位銷(xiāo)進(jìn)行定位約束。

4.4基礎(chǔ)件及其他元件的選擇

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

4.5組合夾具的虛擬裝配

通過(guò)庫(kù)管理重構(gòu)軟件的輔助篩選需的各類(lèi)零件后，系統(tǒng)自動(dòng)將所選擇的三維零件調(diào)入一個(gè)文件夾，通過(guò)UG的裝配功能，對(duì)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(gòu)管理系統(tǒng)在零件裝配完成后，可根據(jù)零件型號(hào)列出相應(yīng)零件的清單以便設(shè)計(jì)人員查看。

5.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助重構(gòu)組合夾具元件庫(kù)的方法，運(yùn)用UG與Java程序?qū)α慵＜肮芾?。?shí)驗(yàn)表明，庫(kù)管理系統(tǒng)具有完整、易查詢，易修改，易添加的優(yōu)點(diǎn)，為夾具設(shè)計(jì)使用人員提供了方便高的設(shè)計(jì)、重構(gòu)平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王光斗.王春福.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000，13-21

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

[3]埃克爾.?JAVA編程思想[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994，102-145

[4]組合夾具元件[S].中國(guó)航空工業(yè)總公司保定向陽(yáng)精密機(jī)械廠，2001

4.4基礎(chǔ)件及其他元件的選擇

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

4.5組合夾具的虛擬裝配

通過(guò)庫(kù)管理重構(gòu)軟件的輔助篩選需的各類(lèi)零件后，系統(tǒng)自動(dòng)將所選擇的三維零件調(diào)入一個(gè)文件夾，通過(guò)UG的裝配功能，對(duì)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(gòu)管理系統(tǒng)在零件裝配完成后，可根據(jù)零件型號(hào)列出相應(yīng)零件的清單以便設(shè)計(jì)人員查看。

5.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助重構(gòu)組合夾具元件庫(kù)的方法，運(yùn)用UG與Java程序?qū)α慵＜肮芾?。?shí)驗(yàn)表明，庫(kù)管理系統(tǒng)具有完整、易查詢，易修改，易添加的優(yōu)點(diǎn)，為夾具設(shè)計(jì)使用人員提供了方便高的設(shè)計(jì)、重構(gòu)平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王光斗.王春福.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000，13-21

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[4]組合夾具元件[S].中國(guó)航空工業(yè)總公司保定向陽(yáng)精密機(jī)械廠，2001