SolidWorks软件的机床夹具设计方法

2013-05-21 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

介绍了基于SolidWork:软件设计平台进行机床夹具设计的方法和关键技术。根据机床夹具的设计特点,以SolidWorks软件为平台,先建立夹具标准零件参数化实体模型库;然后针对不同夹具,二次开发出非标准件实体模型库;在通过虚拟装配得到装配体的三维实体模型后,经过图形转换和专家修改得到生产实际中应用的二维工程图。该方法有利于提高夹具设计效率,可以在机床夹具设计行业推广。

作者: 倪小丹杨远程刘建华来源: 万方数据
关键字: 夹具设计三维建模虚拟装配图形转换

1前言

机床夹具是机械制造过程中最常用的一种工艺装备。在机械制造过程中,它装在机床上,使工件相对刀具与机床保待正确的位置,并能承受切削力。机床夹具的主要作用是保证加工精度、提高劳动生产率、扩大机床的使用范围和保证生产安全,因此,机床夹具在机械制造中占有很重要的地位。

采用本文介绍的基子Solidworks的机床夹具设计方法后,设计者在新的夹具设计时不需对标准零件进行建模,直接从标准零件库选择或调用即可。设计过程在简洁、明了的三维操作界面中进行,减少了重复绘图工作量。更重要的是最终可以自动生成夹具零件及装配体的三维实体图和二维工程图。这种设计方法不仅可以把夹具设计技术人员从繁杂重复的设计劳动中解脱出来,更可缩短夹具的开发周期,提高其设计制造水平和质量,从而使夹具行业的整体劳动生产率得到提高。

    2夹具标准零件库的建立

建立夹具标准零件的图形库,对提高夹具设计效率起着至关重要的作用。运用soisawarks提供的基于特征实体的建模功能,通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现标准零件的三维模型设计,并按其形状、尺寸分别建立参数化模型库。设计者调用时,根据具体的设计需要,对模型库零件的形状和尺寸参数做出相应的简单修改,就可以获得所需标准件三维实体模型。

标准零件库的建立过程如下:

(1)设置目录首先建立机床夹具通用零件的根目录,在此根目录下,再建立各类标准零件的子目录,如图1所示;

SolidWorks软件的机床夹具设计方法solidworks simulation分析案例图片1

(2)标准零件三维建模将国家标准中的《机床夹具零件及部件》所列标准零件按类型、尺寸建立参数化几何模型。例如图2为快换钻套的三维模型;

SolidWorks软件的机床夹具设计方法solidworks simulation分析案例图片2

(3)将建立的标准零件三维模型存人指定目录《机床夹具零件及部件》中所列标准零件的每一类型具都有不同的系列和尺寸,三维模型数据的存储按数据库的结构要求进行,储存在特定的文件夹下。如图3所示,A型固定手柄压紧螺钉,直径为M16的有60,100,120,14。等不同的长度,将它们存于M16xL文件夹。

SolidWorks软件的机床夹具设计方法solidworks simulation分析案例图片3

3非标准零件的设计

本文在夹具设计时,需要设计一些非标准零件,如夹具体、钻模板等。非标准件的设计比较灵活,要根据其使用的具体情况进行。夹具体的设计,要考虑被加工零件的结构;

使用的机床;夹具上定位元件、夹紧装置、对刀装置、导向装置、分度装置等的布置;夹具体使用的材料;加工过程中的排屑方法等等。因此非标准零件的结构、尺寸很难统一,不能像标准零件那样建立参数化的模型库,而是对非标准件逐个建立三维模型,并存人个性化的模型库。本文利用SolidWorks软件建立了非标准件三维模型,构建了非标准件的个性化模型库。图4所示为非标准零件钻模板的三维实体模型。

SolidWorks软件的机床夹具设计方法solidworks simulation分析案例图片4

    4夹具三维设计

标准零件参数化模型库和非标准零件个性化模型库建立好后,对任何零件及其各工序的夹具的设计,其主要工作就是对标准件及非标准件图形文件的调用并三维虚拟装配。

三维虚拟装配时,先打开总装图图形窗口并对被加工工件进行三维造型(如图5),再调用并虚拟装配夹具的定位、夹紧、分度、对刀、导向等元件或装置。标准零件的调用方法是:先双击【机床夹具通用零件】根目录,再双击所需的标准零件文件夹,双击欲选的标准零件模型的图形文件使之可视化,然后将其复制后粘贴在总装图窗口。非标准零件的调用方法与标准件相同,只是数据库和数据存取路径(文件夹)不同。装配时,先要确定基准,即选有配合或有位置要求的面作为基准;再按配合或要求的位置逐个确定各夹具零件的安装位置,组装成兰维模型。

SolidWorks软件的机床夹具设计方法solidworks simulation分析案例图片5

图6为本文设计的钻夹具三维模型图。

SolidWorks软件的机床夹具设计方法solidworks simulation分析案例图片6

5工程图的转换与专家修改

根据参考文献,SolidWorks软件平台提供了生成完整的、指导生产的各类工程图的功能。工程图模型与三维模型是紧密相关的。当修改某一工程图纸某一结构和尺寸时,有关的三维模型、各个视图、装配体都会自动随之调整或更新。借助SolidWorks软件平台的相关功能,利用本文的三维模型自动产生符合国家标准的二维装配图和零件图集等工程图样,实现了工程图中视图、剖中剖视图、尺寸标注、零件序号和材料明细表的自动生成。采用的三维和二维模型转换方法如下:

在SolidWork,软件窗口下打开要转换的三维模型图形文件,然后点击【从零件凝配体制作工程图】按钮,如图7所示。接下来,SolidWorks软件窗口会弹出如图8所示的对话框,单击所需幅面的图纸文件名称,点击确定即可实现从三维模型到二维工程图的转换。

    在三维的总装图模型转换成二维的工程图后,需要进行专家修正。即采用交互式方式根据需要补充一定数量的辅助视图,简化多余的基本视图,完善并精练的表达装配体。

同时,根据国家标准和行业标准要求以及精度分析结果,规范尺寸的表注,补充精度和技术要求。图9为钻床夹具二维总装配图(部分),由图6的三维总装模型转换而成。为了简化本文,图9取总装配图的一个主视图。图9表示在转换为二维工程图后,还来用专家修正的方法按制图国标补充标注了配合要求,尺寸公差,形位公差和技术要求。

    6结论

将SolidWorks软件用于机床夹具辅助设计,通过建立夹具参数化标准模型库、设计非标准件并建立夹具个性化非标准件模型库,采用三维与二维模型自动转换和专家修正相结合的方法生成符合国家标准的二维装配图和零件图集。通过本文的研究,可以获得以下结论:

(1)在夹具设计过程中,三维建模图形文件的调用快捷、方便,虚拟装配过程简洁、明了,有利于提高设计效率,减少设计错误。

(2)夹具的设计采用三维模型,不仅直观、减轻设计劳动,还可以借助动画检查各零件间有无干涉,提高设计质量;模拟加工过程中夹具装卸工件、夹紧工件、翻转钻模板等各种动作,提高设计的可行性。

(3)减少了标准件的参数查找和绘图工作,有利于提高设计效率和质量。