SolidWorks軟件的機床夾具設(shè)計方法

2013-05-21 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

介紹了基于SolidWork:軟件設(shè)計平臺進行機床夾具設(shè)計的方法和關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)機床夾具的設(shè)計特點,以SolidWorks軟件為平臺,先建立夾具標準零件參數(shù)化實體模型庫;然后針對不同夾具,二次開發(fā)出非標準件實體模型庫;在通過虛擬裝配得到裝配體的三維實體模型后,經(jīng)過圖形轉(zhuǎn)換和專家修改得到生產(chǎn)實際中應(yīng)用的二維工程圖。該方法有利于提高夾具設(shè)計效率,可以在機床夾具設(shè)計行業(yè)推廣。

作者: 倪小丹楊遠程劉建華來源: 萬方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字: 夾具設(shè)計三維建模虛擬裝配圖形轉(zhuǎn)換

1前言

機床夾具是機械制造過程中最常用的一種工藝裝備。在機械制造過程中,它裝在機床上,使工件相對刀具與機床保待正確的位置,并能承受切削力。機床夾具的主要作用是保證加工精度、提高勞動生產(chǎn)率、擴大機床的使用范圍和保證生產(chǎn)安全,因此,機床夾具在機械制造中占有很重要的地位。

采用本文介紹的基子Solidworks的機床夾具設(shè)計方法后,設(shè)計者在新的夾具設(shè)計時不需對標準零件進行建模,直接從標準零件庫選擇或調(diào)用即可。設(shè)計過程在簡潔、明了的三維操作界面中進行,減少了重復(fù)繪圖工作量。更重要的是最終可以自動生成夾具零件及裝配體的三維實體圖和二維工程圖。這種設(shè)計方法不僅可以把夾具設(shè)計技術(shù)人員從繁雜重復(fù)的設(shè)計勞動中解脫出來,更可縮短夾具的開發(fā)周期,提高其設(shè)計制造水平和質(zhì)量,從而使夾具行業(yè)的整體勞動生產(chǎn)率得到提高。

    2夾具標準零件庫的建立

建立夾具標準零件的圖形庫,對提高夾具設(shè)計效率起著至關(guān)重要的作用。運用soisawarks提供的基于特征實體的建模功能,通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、高級抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實現(xiàn)標準零件的三維模型設(shè)計,并按其形狀、尺寸分別建立參數(shù)化模型庫。設(shè)計者調(diào)用時,根據(jù)具體的設(shè)計需要,對模型庫零件的形狀和尺寸參數(shù)做出相應(yīng)的簡單修改,就可以獲得所需標準件三維實體模型。

標準零件庫的建立過程如下:

(1)設(shè)置目錄首先建立機床夾具通用零件的根目錄,在此根目錄下,再建立各類標準零件的子目錄,如圖1所示;

SolidWorks軟件的機床夾具設(shè)計方法solidworks simulation分析案例圖片1

(2)標準零件三維建模將國家標準中的《機床夾具零件及部件》所列標準零件按類型、尺寸建立參數(shù)化幾何模型。例如圖2為快換鉆套的三維模型;

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(3)將建立的標準零件三維模型存人指定目錄《機床夾具零件及部件》中所列標準零件的每一類型具都有不同的系列和尺寸,三維模型數(shù)據(jù)的存儲按數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)要求進行,儲存在特定的文件夾下。如圖3所示,A型固定手柄壓緊螺釘,直徑為M16的有60,100,120,14。等不同的長度,將它們存于M16xL文件夾。

SolidWorks軟件的機床夾具設(shè)計方法solidworks simulation分析案例圖片3

3非標準零件的設(shè)計

本文在夾具設(shè)計時,需要設(shè)計一些非標準零件,如夾具體、鉆模板等。非標準件的設(shè)計比較靈活,要根據(jù)其使用的具體情況進行。夾具體的設(shè)計,要考慮被加工零件的結(jié)構(gòu);

使用的機床;夾具上定位元件、夾緊裝置、對刀裝置、導(dǎo)向裝置、分度裝置等的布置;夾具體使用的材料;加工過程中的排屑方法等等。因此非標準零件的結(jié)構(gòu)、尺寸很難統(tǒng)一,不能像標準零件那樣建立參數(shù)化的模型庫,而是對非標準件逐個建立三維模型,并存人個性化的模型庫。本文利用SolidWorks軟件建立了非標準件三維模型,構(gòu)建了非標準件的個性化模型庫。圖4所示為非標準零件鉆模板的三維實體模型。

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    4夾具三維設(shè)計

標準零件參數(shù)化模型庫和非標準零件個性化模型庫建立好后,對任何零件及其各工序的夾具的設(shè)計,其主要工作就是對標準件及非標準件圖形文件的調(diào)用并三維虛擬裝配。

三維虛擬裝配時,先打開總裝圖圖形窗口并對被加工工件進行三維造型(如圖5),再調(diào)用并虛擬裝配夾具的定位、夾緊、分度、對刀、導(dǎo)向等元件或裝置。標準零件的調(diào)用方法是:先雙擊【機床夾具通用零件】根目錄,再雙擊所需的標準零件文件夾,雙擊欲選的標準零件模型的圖形文件使之可視化,然后將其復(fù)制后粘貼在總裝圖窗口。非標準零件的調(diào)用方法與標準件相同,只是數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)存取路徑(文件夾)不同。裝配時,先要確定基準,即選有配合或有位置要求的面作為基準;再按配合或要求的位置逐個確定各夾具零件的安裝位置,組裝成蘭維模型。

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圖6為本文設(shè)計的鉆夾具三維模型圖。

SolidWorks軟件的機床夾具設(shè)計方法solidworks simulation分析案例圖片6

5工程圖的轉(zhuǎn)換與專家修改

根據(jù)參考文獻,SolidWorks軟件平臺提供了生成完整的、指導(dǎo)生產(chǎn)的各類工程圖的功能。工程圖模型與三維模型是緊密相關(guān)的。當修改某一工程圖紙某一結(jié)構(gòu)和尺寸時,有關(guān)的三維模型、各個視圖、裝配體都會自動隨之調(diào)整或更新。借助SolidWorks軟件平臺的相關(guān)功能,利用本文的三維模型自動產(chǎn)生符合國家標準的二維裝配圖和零件圖集等工程圖樣,實現(xiàn)了工程圖中視圖、剖中剖視圖、尺寸標注、零件序號和材料明細表的自動生成。采用的三維和二維模型轉(zhuǎn)換方法如下:

在SolidWork,軟件窗口下打開要轉(zhuǎn)換的三維模型圖形文件,然后點擊【從零件凝配體制作工程圖】按鈕,如圖7所示。接下來,SolidWorks軟件窗口會彈出如圖8所示的對話框,單擊所需幅面的圖紙文件名稱,點擊確定即可實現(xiàn)從三維模型到二維工程圖的轉(zhuǎn)換。

    在三維的總裝圖模型轉(zhuǎn)換成二維的工程圖后,需要進行專家修正。即采用交互式方式根據(jù)需要補充一定數(shù)量的輔助視圖,簡化多余的基本視圖,完善并精練的表達裝配體。

同時,根據(jù)國家標準和行業(yè)標準要求以及精度分析結(jié)果,規(guī)范尺寸的表注,補充精度和技術(shù)要求。圖9為鉆床夾具二維總裝配圖(部分),由圖6的三維總裝模型轉(zhuǎn)換而成。為了簡化本文,圖9取總裝配圖的一個主視圖。圖9表示在轉(zhuǎn)換為二維工程圖后,還來用專家修正的方法按制圖國標補充標注了配合要求,尺寸公差,形位公差和技術(shù)要求。

    6結(jié)論

將SolidWorks軟件用于機床夾具輔助設(shè)計,通過建立夾具參數(shù)化標準模型庫、設(shè)計非標準件并建立夾具個性化非標準件模型庫,采用三維與二維模型自動轉(zhuǎn)換和專家修正相結(jié)合的方法生成符合國家標準的二維裝配圖和零件圖集。通過本文的研究,可以獲得以下結(jié)論:

(1)在夾具設(shè)計過程中,三維建模圖形文件的調(diào)用快捷、方便,虛擬裝配過程簡潔、明了,有利于提高設(shè)計效率,減少設(shè)計錯誤。

(2)夾具的設(shè)計采用三維模型,不僅直觀、減輕設(shè)計勞動,還可以借助動畫檢查各零件間有無干涉,提高設(shè)計質(zhì)量;模擬加工過程中夾具裝卸工件、夾緊工件、翻轉(zhuǎn)鉆模板等各種動作,提高設(shè)計的可行性。

(3)減少了標準件的參數(shù)查找和繪圖工作,有利于提高設(shè)計效率和質(zhì)量。