基于计算机辅助重构的组合夹具拼装方法研究

摘要：组合夹具在机械制造夹具领域中占有十分重要的地位，而进行组合夹具标准元件库建立及零件参数化重构特征分析则是夹具设计中重中之重。利用UGNX软件建立组合夹具元件库，并利用Java程序进行夹具提取重构管理。从而实现组合夹具元件的自主选择和虚拟装配，有效提高组合夹具的设计、使用效率。

关键词：组合夹具;UGNX;参数化重构特征;虚拟装配

引言

组合夹具是由标准化功能元件组成，是一种“积木”式的夹具。其方便、快捷、精确的定位装夹特征使之在机械制造领域运用广泛。但从由于其零件参数多，组合重构难，费用高等问题，造成该夹具在中小企业推广困难。作者设计该套重构系统，为以上问题提供了有效解决方案，通过基于UGNX软件开发的组合夹具重构系统，建立了完整的组合夹具元件参数库，并通过Java程序开发库管理重构平台，实现了组合夹具的虚拟装配和管理。大幅度提升了元件选取、零件装配、调试效率。

1.组合夹具元件库的建库思路

组合夹具参数库的设计思路：①组合夹具相关资料的收集。②建立槽系和孔系组合夹具库。③夹具库Java管理系统的程序编制。④运用库的管理系统从中选择需要的组合夹具零件。

2.组合夹具元件分析及建库方法研究

该种夹具元件繁多，以槽系和孔系两大系列为主。槽系组合夹具又分为大、中、小三个系列[1] ，以适应各类零件交互的需求。鉴于元件数量庞大，作者运用UG软件[2]进行计算机辅助元件库建立。通过UG全参建模，使库模型兼具简单、易修改的特点。

2.1 孔系钻模板参数化建模实例

根据零件形状及尺寸特征，分析夹具H型孔系钻模类HB 4533.5-1991钻模板。钻板尺寸共十二个，在精确设置零件的长宽高参数尺寸后，再以参数化设计为基础，由数学式及尺寸关系进行参数联接，使之可以轻易变换所需尺寸。

3.夹具库重构调用管理系统设计

在完成已有的组合夹具资料库中五百多个零件的三维建模后。庞大数据库若要短时间检索，就必须设计出一种快速有效、方便的查询系统。对此，运用Java程序开发出了一套方便快捷的夹具库查询系统。

3.1 通过Java程序制作库零件查询及调用系统

Java语言编程[3]是如今十分流行的一种计算机语言。具有语言简单易修改的特点，能轻松实现与其他软件的无缝链接。通过研究，能满足夹具库管理重构系统的使用要求。该软件界面具备以下特性：①能够根据用户需求任意建立树目录，达到联系所有型号零件的目的; ②能够自由联系不同软件，具有广泛的兼容性;③点击相应的型号链接后，界面右方可迅速出现零件图样及三维图，使零件形状及尺寸一目了然;④软件源代码灵活、易懂，让夹具设计使用人员更快上手。

4.夹具库重构系统运用实例

下面运用已建立的组合夹具库对套筒零件的四个φ12径向孔进行组合夹具调用重构设计，以验证该系统的可行性，拟定本工序之前，已加工到位套筒的外圆及内孔。图1所示为组合夹具设计组装流程图，根据此流程图进行后面的系列操作。

4.1组合夹具的选用

对于孔的加工，组合夹具定位以孔系钻板加基础板件组装为主，并且夹具库中孔系元件组合相对槽系更为方便。因此选用孔系组合夹具。

4.2工艺分析

运用零件库管理重构系统自动根据零件外形及孔加工工艺要求，优化筛选出夹具库中：H型孔系组合夹具钻模类HB 4533.5-1991钻模板[4] 、H型孔系组合夹具钻模类HB 4533.2-1991衬套用来配套进行钻孔加工。

图1组合夹具设计及装配流程图

4.3定位分析及定位元件的选择

对套筒4个径向孔加工，经过定位分析属于完全定位。Z轴的移动、转动自由度，选用HB 4528.14-1991 孔系组合夹具基础件整组孔变换板，HB 4529.36-1991孔系组合夹具定位件进行钻头导向定位;沿Y轴的移动、转动自由度，选用HB 4528.14-1991 孔系组合夹具基础件整组孔变换板，HB 4531.5-1991 孔系组合夹具系统附件过渡定位销进行约束定位;沿X轴的移动、转动自由度，选用HB 4528.14-1991 孔系组合夹具基础件整组孔变换板，HB 4531.5-1991 孔系组合夹具系统附件过渡定位销进行定位约束。

4.4基础件及其他元件的选择

通过所选零件间的合理配合能使钻头通过钻套达到加工套筒4孔的正确钻孔位置。系统自动为用户选出的基础附件为：通用支承，矩形基础板，单螺孔变换板，定位销，圆柱销;带肩六角螺母，紧固件螺杆。

4.5组合夹具的虚拟装配

通过库管理重构软件的辅助筛选需的各类零件后，系统自动将所选择的三维零件调入一个文件夹，通过UG的装配功能，对这些零件施加合理的装配约束。如图所示为组合夹具加工套筒零件的完整装配。

图2夹具组装图

4.7输出组合夹具元件清单

夹具重构管理系统在零件装配完成后，可根据零件型号列出相应零件的清单以便设计人员查看。

5.结束语

通过计算机辅助重构组合夹具元件库的方法，运用UG与Java程序对零件建模及管理。实验表明，库管理系统具有完整、易查询，易修改，易添加的优点，为夹具设计使用人员提供了方便高的设计、重构平台。

参考文献：

[1]王光斗.王春福.机床夹具设计手册[M].上海：上海科学技术出版社，2000，13-21

[2]迟涛. UGNX 6.0中文版典型实例教程[M].北京：电子工业出版社，2009，35-77

[3]埃克尔. JAVA编程思想[M].北京：机械工业出版社，1994，102-145

[4]组合夹具元件[S].中国航空工业总公司保定向阳精密机械厂，2001

4.4基础件及其他元件的选择 

通过所选零件间的合理配合能使钻头通过钻套达到加工套筒4孔的正确钻孔位置。系统自动为用户选出的基础附件为：通用支承，矩形基础板，单螺孔变换板，定位销，圆柱销;带肩六角螺母，紧固件螺杆。

4.5组合夹具的虚拟装配

通过库管理重构软件的辅助筛选需的各类零件后，系统自动将所选择的三维零件调入一个文件夹，通过UG的装配功能，对这些零件施加合理的装配约束。如图所示为组合夹具加工套筒零件的完整装配。

图2夹具组装图

4.7输出组合夹具元件清单

    夹具重构管理系统在零件装配完成后，可根据零件型号列出相应零件的清单以便设计人员查看。

5.结束语                            

    通过计算机辅助重构组合夹具元件库的方法，运用UG与Java程序对零件建模及管理。实验表明，库管理系统具有完整、易查询，易修改，易添加的优点，为夹具设计使用人员提供了方便高的设计、重构平台。

参考文献：

[1]王光斗.王春福.机床夹具设计手册[M].上海：上海科学技术出版社，2000，13-21

[2]迟涛. UGNX 6.0中文版典型实例教程[M].北京：电子工业出版社，2009，35-77

[3]埃克尔. JAVA编程思想[M].北京：机械工业出版社，1994，102-145

[4]组合夹具元件[S].中国航空工业总公司保定向阳精密机械厂，2001

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