SolidWorks軟件的機床夾具設計方法

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

介紹了基于SolidWork:軟件設計平臺進行機床夾具設計的方法和關鍵技術。根據機床夾具的設計特點,以SolidWorks軟件為平臺,先建立夾具標準零件參數化實體模型庫;然后針對不同夾具,二次開發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,經過圖形轉換和專家修改得到生產實際中應用的二維工程圖。該方法有利于提高夾具設計效率,可以在機床夾具設計行業推廣。

作者: 倪小丹楊遠程劉建華來源: 萬方數據
關鍵字: 夾具設計三維建模虛擬裝配圖形轉換

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、提高勞動生產率、擴大機床的使用范圍和保證生產安全,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的機床夾具設計方法后,設計者在新的夾具設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用即可。設計過程在簡潔、明了的三維操作界面中進行,減少了重復繪圖工作量。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。這種設計方法不僅可以把夾具設計技術人員從繁雜重復的設計勞動中解脫出來,更可縮短夾具的開發周期,提高其設計制造水平和質量,從而使夾具行業的整體勞動生產率得到提高。

    2夾具標準零件庫的建立

建立夾具標準零件的圖形庫,對提高夾具設計效率起著至關重要的作用。運用soisawarks提供的基于特征實體的建模功能,通過拉伸、旋轉、薄壁特征、高級抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實現標準零件的三維模型設計,并按其形狀、尺寸分別建立參數化模型庫。設計者調用時,根據具體的設計需要,對模型庫零件的形狀和尺寸參數做出相應的簡單修改,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、尺寸建立參數化幾何模型。例如圖2為快換鉆套的三維模型;

SolidWorks軟件的機床夾具設計方法solidworks simulation分析案例圖片2

(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,三維模型數據的存儲按數據庫的結構要求進行,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軟件的機床夾具設計方法solidworks simulation分析案例圖片3

3非標準零件的設計

本文在夾具設計時,需要設計一些非標準零件,如夾具體、鉆模板等。非標準件的設計比較靈活,要根據其使用的具體情況進行。夾具體的設計,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、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構、尺寸很難統一,不能像標準零件那樣建立參數化的模型庫,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。

SolidWorks軟件的機床夾具設計方法solidworks simulation分析案例圖片4

    4夾具三維設計

標準零件參數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計,其主要工作就是對標準件及非標準件圖形文件的調用并三維虛擬裝配。

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),再調用并虛擬裝配夾具的定位、夾緊、分度、對刀、導向等元件或裝置。標準零件的調用方法是: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,然后將其復制后粘貼在總裝圖窗口。非標準零件的調用方法與標準件相同,只是數據庫和數據存取路徑(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。

SolidWorks軟件的機床夾具設計方法solidworks simulation分析案例圖片5

圖6為本文設計的鉆夾具三維模型圖。

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

5工程圖的轉換與專家修改

根據參考文獻,SolidWorks軟件平臺提供了生成完整的、指導生產的各類工程圖的功能。工程圖模型與三維模型是緊密相關的。當修改某一工程圖紙某一結構和尺寸時,有關的三維模型、各個視圖、裝配體都會自動隨之調整或更新。借助SolidWorks軟件平臺的相關功能,利用本文的三維模型自動產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換方法如下:

在SolidWork,軟件窗口下打開要轉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,點擊確定即可實現從三維模型到二維工程圖的轉換。

    在三維的總裝圖模型轉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需要補充一定數量的輔助視圖,簡化多余的基本視圖,完善并精練的表達裝配體。

同時,根據國家標準和行業標準要求以及精度分析結果,規范尺寸的表注,補充精度和技術要求。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,形位公差和技術要求。

    6結論

將SolidWorks軟件用于機床夾具輔助設計,通過建立夾具參數化標準模型庫、設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和零件圖集。通過本文的研究,可以獲得以下結論:

(1)在夾具設計過程中,三維建模圖形文件的調用快捷、方便,虛擬裝配過程簡潔、明了,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、減輕設計勞動,還可以借助動畫檢查各零件間有無干涉,提高設計質量;模擬加工過程中夾具裝卸工件、夾緊工件、翻轉鉆模板等各種動作,提高設計的可行性。

(3)減少了標準件的參數查找和繪圖工作,有利于提高設計效率和質量。