1、精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業基于 Solidworks 的組合夾具元件庫的建立與應用摘 要現代制造業已經由單一品種、大規模生產轉向多品種、小批量、個性化制造，傳統的專業夾具設計浪費資源和時間，組合夾具設計是當前夾具設計的最佳選擇。 由于夾具種類較多且夾具設計大多是經驗設計，而且設計方法特別靈活，針對傳統夾具設計中存在的問題，以及組合夾具元件標準化的特點，本課題為方便組合夾具的使用和管理，利用 Solidworks 軟件強大的功能，采用 EXCEL 表格驅動技術建立了組合夾具元件庫。在此基礎上對零件送經臂的典型工藝進行了組合夾具的虛擬裝配。關鍵詞：組合夾具，Excel 表格驅動，元

2、件庫，Solidworks精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業Development and Application of Modular Fixture Library Based on SolidWorksABSTRACT Modem mechanical manufacture has been changed the style from single kind，mass production to low volume，characteristic manufactureTraditional fixture design wastes resource and timeMod

3、ular fixture design is theoptimal choiceFor fixtures have a great variety, fixture design is experience design and fixture design method is very flexibleSummarizes the deficiencies of traditional fixture design, and the features of standardization of modular fixture elements, this topic based on the

4、 power of Solidworks software , builting modular fixture library by using Excel table-driven technology. Based on this, The virtual assembly of modular fixture was made for the typical process of one typical components.KEY WORDS: Modular Fixture，Excel table-driven, Library, Solidworks精選優質文檔-傾情為你奉上專心

5、-專注-專業目 錄摘要 ABSTRACT 1 緒論11.1 引言 11.2 課題背景及來源 11.2.1 現代制造技術與夾具設計.2 1.2.2 CAFD 技術概述3 1.2.3 夾具的分類4 1.2.4 國內外研究狀況6 1.2.5 國內外發展趨勢81.3 本論文的主要研究內容101.4 研究中的難點101.5 研究的目的和意義112 夾具元件建庫方法的選擇 122.1 Access 軟件技術122.2 Solidworks 二次開發技術122.3 Excel 表格驅動132.4 方案的選擇142.5 采用 EXCEL 表格驅動的具體設計步驟 153 組合夾具元件庫的建立173.1 組合夾具

6、元件的分類173.2 Excel 表格驅動零件系列化173.3 夾具元件的三維建模173.4 夾具元件系列化22 3.4.1 零件參數定23 3.4.2 建立系列零件設計表243.5 建立夾具元件庫253.6 夾具元件庫的管理274 組合夾具元件庫的管理.274.1 組合夾具在各部門的管理情況.274.1.1 工藝技術部門中的組合夾具管理.274.1.2 工藝裝備部門中的組合夾具管理.27精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業4.1.3 生產部門中的組合夾具管理. 284.2 組合夾具元件庫的管理 284.2.1 數據庫在夾具設計系統中的功能和內容284.2.2 數據庫在夾具管理中的功能和

7、內容. 284.2.3 本設計的組合夾具管理方案295 組合夾具的應用 315.1 組合夾具的發展315.2 六點定位原理32 5.2.1 六點定位325.2.2 工件的定位335.3 組合夾具的應用345.3.1 組合夾具虛擬設計組裝 345.3.2 送經臂工藝分析 345.3.3 組合夾具設計 366 總 結 40致 謝 41參考文獻 4精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業1 緒論1.1 引言工藝裝備(Tooling)指在機械加工中使用的一切工具的總稱。夾具是工藝裝備的重要部分，無論在傳統制造業，還是在現代制造業中，視為實現各類產品優質、高產、低耗原則而必備的硬件。國際生產研究協會統

8、計表明，目前中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數的 85左右?，F代生產要求企業說制造的產品品種經常更新換代，以適應市場激烈的競爭。產品生命周期縮短；交貨期成為主要競爭因素；大市場和大競爭已基本形成；用戶需求個性化、多品種、小批量生產比例增大。然而，一般企業仍習慣于大量采用傳統的專用夾具。另一方面，在多品種塵產的企業中，約隔 4 年就要更新 80左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為 15左右。特別是近年來，數控機床(NC)、加工中心(MC)、成組技術(GT)、柔性制造系統(FMS)等新技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求1： (a)能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期

9、，降低生產成本。 (b)能裝夾一組具有相似性特征的工件。 (c)適用于精密加工的高精度機床夾具。 (d)適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具。(e)采用液壓或者氣壓夾緊的高效加緊裝置，以進一步提高勞動生產率。 (f)提高機床夾具的標準化程度。 不論是傳統制造，還是現代制造系統，夾具都是十分重要的。夾具對于加工質量、生產率和產品成本都有直接的影響。花費在夾具設計和制造的時間不論在改變現有產品或者開發新產品中，在生產周期中都占有較大的比重。為滿足生產的需要，組合夾具的開發成為一個重要課題。下面我們對組合夾具和專用夾具做個比較：組合夾具：不需要設計、不需要制造，循環使用，快速成型，降低成本。它的生

10、產流程是：元件庫-組裝使用拆卸清洗油封元件庫；專用夾具：設計、制造周期長，成本高，極不適應現代工業產品的更新速度。它的生產流程是：設計制造使用報廢。組合夾具用過后又可方便地拆開，供下次另行組裝使用。組合夾具系統的應用范圍很廣，不受工件形狀的限制，能組裝成鉆、銑、刨、車、鏜等加工用的機床專用夾具，也能組裝成檢驗、裝配、焊接等用的夾具，最適用于新產品試制和產品經常更換的單件、小批生產以及臨時任務。組合夾具與專用夾具相比，雖然初次投資較大，但使用時可大量減少專用夾具的設計和制造工作，縮短生產準備周期，節約金屬材料，精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業降低成本，并減少存放夾具的庫房面積。使用機床

11、夾具較多的工廠在一、二年內即可將組合夾具的投資收回，因此，組合夾具在生產中開始大量使用。1.2 課題背景及來源1.2.1 現代制造技術與夾具設計 機械制造自動化已有幾十年的歷史，最早由于技術水平的局限性，自動化的引入只在大批量生產領域中。從 30 年代到 50 年代，人們主要建立機械式或液壓式的自動車床、組合車床或專用機床組成的單品種自動生產線。這種生產線有其固定的生產節拍，而要改變生產品種則是非常困難和昂貴的。故這種自動線稱為剛性自動化生產。剛性自動化雖然可使復雜產品以合理的成本進行大批量的生產，但這種生產方式在中、小型批量中并不能有效的應用。到了 60 年代，當國外多數大批量生產的工廠已經

12、實現自動化后，人們意識到大批量生產只是機械制造業的一部分，只占 15-25，而中、小批量生產占 7585。由此可見，在國民經濟生產部門中比重占絕對優勢的多品種中、小批量生產企業的勞動生產率極大的落后于大批量生產企業。同時國際貿易發展和交流，使跨國產品和出口產品在生產中的比重大大增加。要使產品在市場上具有競爭能力，必須結構新穎、性能優越，價格便宜。只有不斷改進產品結構，提高產品性能，并在保證質量的前提下不斷提高生產率，減低成本，才能使產品打入國際市。 根據有關資料統計，我國現有工業水平，生產準備周期一般要占整個產品研制周期的 5070，而工藝裝備的設計制造周期又占生產準備周期的 50-70，其中

13、工藝裝備的準備階段中有 70-80的時間用于夾具的設計和制造。在現在制造企業中，夾具是保證產品質量，實現全面質量管理的重要手段。所以夾具設計的周期長短對于產品的開發周期有重大的影響。通常使用普通加工設備進行多品種小批量生產時，在零件的生產過程中，坯料和制品的運輸、存放時間約占生產過程時間的 95，花在機床上的時間僅 5。而這 5中真正進行切削加工的只占 30，其它 70時間用于零件的定位、裝卡、換刀、測量、機床的調整和維修以及清除鐵屑、待料等。數控機床只是減少了機床上部分的非切削時間和部分的工序間零件的搬運、存放等時間(由于能進行集中工序力，因此，為了進一步提高勞動生產率，縮短零件生產周期，充

14、分發揮機床利用率，必須在中小批量生產領域罩進一步提高自動化程度。 另外，從夾具投資上看，研究夾具設計也是有必要的，例如在一條 6 臺加高產品性能，并在保證質量的前提下不斷提高生產率，減低成本，才能使產品工中心組成的FMS 中，夾具部分要占初投資的 12.5，為機床投資的 13，刀具投資的 3 倍。在當前世界能源緊張的形勢下，高效節能的夾具設計方面的研究對當前經濟的健康可持續發展是具有重要意義的。 精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業 傳統制造業已經從根本上發生了改變，世界各國正致力于研究和探索適應現代市場和社會需求的現代制造技術。成組技(GroupTechnology,GT)、計算機集成

15、制造系統(Computer Integrated Manufacturing System，CIMS)、柔性制造系統(Flexible Manufacturing System，FMS)、并行(Concurrent Engineering,CE)、精益生產(Lean Production,LP)、敏捷制造(Agile Manufacture，AM)和虛擬制造(Virtual Manufacture，VM)等生產模式應運而生。 現代機械加工的主要設備是數控機床和數控加工中心，機械制造自動化技術發展表明，以數控設備為基礎的數控加工。數控技術的特點：大大提高生產率、穩定加工質量、縮短加工周期、增加生

16、產柔性、實現對各種復雜精密零件的自動化加工，易于在工廠或車間實行計算機管理，還使車問設備總數減少，節省人力，改善勞動條件，有利于加快產品的開發和更新換代，提高企業對市場的適應能力和綜合經濟效益。數控加工技術的應用，使機械加工的大量前期準備工作與機械加工過程聯為一體，使零件的計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工藝規劃(CAPP)和計算機輔助制造(CAM)的一體化成為現實，使機械加工的柔性自動化水平不斷提高。 要想提高數控機床的利用率，充分發揮它的生產能力，就必須提高他的工藝裝備水平，尤其是縮短機床夾具的生產準備周期。傳統的機床夾具以及專用夾具都不適合數控機床，必須采用準備時間短的柔性夾具。國內

17、外工廠的生產實踐都證明了這一點。 現實生產中，由于夾具設計是高度依賴經驗，所以夾具設計方案一般都屬于企業機密，這也限制了夾具設計軟件的推廣和夾具設計技術的交流。1.2.2 CAFD 技術概述從 20 世紀 70 年代開始夾具 CAD 研究至今，CAFD 技術已經發展成為 CAD/CAM集成技術的一個重要組成部分。目前，圍繞 CAFD 技術所展開的研究包括四方面內容：安裝規劃，裝夾規劃，夾具構形設計和夾具性能評價。安裝規劃（Setup Planning）的任務是確定加工時所需的安裝次數，每次安裝中工件的方位及加工面。這部分也可以是 CAPP（Computer-aided Process Plan

18、ning）的一個子集，也是 CAFD 和 CAPP 集成的交互接口。安裝規劃的框架包括制造特征描述和特征庫的開發、裝夾特征的定義和定位表面的選擇、安裝規劃算法、以及夾具設計和驗證。安裝規劃由于與 CAPP 聯系更為緊密，大多數 CAFD 領域內的研究都集中在裝夾規劃，夾具構形設計和夾具性能評價三方面，但目前在夾具構形設計中對夾具自動構形設計的研究較少。裝夾規劃（Fixture Planning）主要用來決定在某一特定安裝條件下工件上的定位支撐面，支撐點以及夾緊點。裝夾規劃所考慮的主要問題包括：工件上可以選作裝夾表面的表面類型（比如平面和圓柱面作為裝夾特征容易到達和測量，裝夾規劃中常用這精選優質

19、文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業兩種表面作為裝夾面）；裝夾表面相對于刀具軸線的方位（考慮到裝夾穩定性，定位表面通常選擇那些表面法線方向與刀具軸線相反或垂直的表面，夾緊面則要求其法線方向應該與刀具軸線一致或垂直，這是因為夾具設計中要求夾緊力向著定位組件）；候選裝夾表面的精度要求（表面精度等級是選擇定位表面的一個重要因素，對于不同類型的公差和表面粗糙度的表面需要一個統一化的精度描述，在裝夾規劃中，具有較高精度等級的表面應該優先選作定位表面，以使加工誤差最?。缓蜻x裝夾表面的組合情況（在裝夾規劃中，通常不止選擇一個工件表面作為定位和夾緊表面，定位表面的組合情況對于工件的準確定位也很重要）；裝夾穩定

20、性和裝夾表面的可及性等。夾具構形設計（Fixture Configuration Design）的任務是選擇夾具元件，構造夾具結構，并把它們裝配成最終的夾具構形來夾持工件。CAFD 中夾具構形設計的主要問題包括：夾具元件的選擇如與工件直接接觸的定位件、支承件與壓緊件等的選擇；確定夾具組件的高度；夾具組件在基礎板上的擺放；夾具元件之間的連接；夾具、工件及加工面之間的干涉檢查等。夾具性能評價（Fixture Verification）是對已經設計完成的夾具的有關性能進行評價和分析，并對夾具設計進行優化處理，用以保證夾具設計的質量。性能評價的內容包括定位精度，加工表面精度，夾緊和加工穩定性，抵抗夾具

21、元件變形的剛度，刀具路徑的干涉檢查，表面可及性等。1.2.3 夾具的分類隨著機械制造發展的需要，新型的夾具結構不斷出現，夾具的形式愈來愈多。為了掌握各種夾具的特點和基本設計方法，也為了便于工廠的技術管理工作，有必要對夾具進行分類，可按夾具的應用范圍分，也可按所使用的動力源進行分，下面對按夾具應用范圍分類的各類夾具的特點作一個簡要的介紹。（1）通用夾具通用夾具是指在一般通用機床上所附有的一些使用性能較廣泛的夾具，如車、磨床上的三爪和四爪卡盤、頂針和雞心夾頭，銑、刨床上的平口鉗、分度頭和回轉工作臺等。它在使用上有很大的通用性，往往無需調整或稍加調整(包括配換個別零件)就可用于裝夾不同的工件，這類夾

22、具一般己標準化，并由專業工廠生產作為機床附件供用戶使用。 通用夾具主要用于單件和中、小批生產，裝夾形狀比較簡單. 加五精度要求不太高的工件。在大批量生產中，對形狀復雜或加工精度要求較高的工件，往往由于操作麻煩和裝夾效率低而很少采用這類夾具。（2）專用夾具專用夾具是指專門為某一類工件的某一工序設計的夾具。此類夾具一般不考慮通用性，以便使夾具設計結構簡單、緊湊、操作迅速和維修方便。專用夾具通常由使用廠根據工件的加工要求自行設計與制造，生產準備周期較長。當生產的產品或零件工精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業藝過程變更時，往往無法繼續使用，故此類夾具只適于在產品固定和工藝過程穩定的大批量生產中

23、使用，目前汽車、摩托車、部分家電、輕工業行業中仍在廣泛使用。（3）成組夾具在生產中，有時由于加工批量較小，為每種零件都分別設計專用夾具很不經濟，而使用通用夾具又往往不能滿足加工精度和生產率的要求，故而采用成組加工工藝，并根據組內的典型代表零件設計成組夾具。成組夾具又稱可調整夾具，適合形狀相似的一組或一族零件的生產，可用于各類產品的成批生產。這類夾具在使用時，只需對夾具上的部分定位、夾緊元件等進行調整或更換，就可用于組成不同工件的加工。（4）組合夾具此類夾具也正是本文主要的研究對象。在長期的生產實踐中，人們對可調整夾具、成組夾具進行了分析和總結，從而產生了將所有夾具元件都變成可調換的標準件，按搭

24、“積木”的方法組成各種夾具的設想。機械制業和修理業使用的夾具，從專用向通用化、標準化方向發展，逐漸形成了現在的組合夾具。組合夾具由一套預先準備好的各種不同形狀，不同規格尺寸的標準元件與合件組成，可根據卜件形狀和 L 序要求裝配成各種所需要的機床夾具(這個裝配過程稱為組裝)。組合夾具根據標準化、模塊化的原理，在夾具元件和組件完全標準化的基礎上，由一整套預先制造好的標準元件和合件，針對不同卜件組合和裝配成各種專用夾具。一旦使用完畢后，可將夾具再拆散成元件和合件，如此不斷重復使用?？捎糜谠囍?、單件小批生產、也可用于成批生產。在夾具用完后，將夾具拆開，經過清洗、油封后存放起來，需要時再重新組裝成其它夾

25、具。它具有精度高、組裝快、節省投資和靈活多變的特點。由于組合夾具適用性強，容易掌握，從而適應了產品更新換代的要求。一次性投資于組合夾具，其元件能夠長期使用，并能確保產品的加質量和經濟效益，因此，在國內外各工業部門中迅速得到推廣和應用。由此可見，組合夾具不僅具有標準化、模塊化、組合化等當代先進設計思想，又符合節約資源的原則，更適合綠色制造的環境保護原理。所以是今后夾具技術的一個重要發展方向。但是現在，組合夾具的設計由于還是采用有經驗的人工拼裝和管理的方法，夾具工藝師對工件的定位、裝夾設計主要依賴經驗，定性分析較多，定量分析較少，且計算復雜，同時缺乏必要的優化設計，設計的圖樣不夠直觀。設計過程中的

26、裝配干涉問題，無法在設計中提前發現，造成效率比較低、生產的周期比較長等種種問題，這就使對組合夾具的計算機輔助設計的研究提升到了一個重要地位。為了使組合夾具的設計更加快捷、方便，必須建立組合夾具元件庫。大量三維實體造型軟件崛起，如 ProE、UG、Solid Works、Solidedge 等，推動了設計領域的新革命。由于這些三維軟件，不僅僅可創建三維實體模型，還可利用設計出三維模型進行模擬裝配和靜態干涉檢查、機構分析、動態干涉檢查、動力學分析、強度分析等，精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業機床夾具設計也由原先的二維平面設計向著三維化、集成化、智能化和網絡化方向發展。結合專用夾具設計的復

27、雜性、高精度性等特點，采用了易學易懂的 SolidWorks 三維實體造型軟件來實現組合夾具元件庫的建立。SolidWorks 是完全基于 Windows 的三維 CADCAECAM 軟件。它采用與 UG 相同的底層圖形核心 Parasolid，具有強大的基于特征的參數化實體建模能力，操作相對更加簡潔，因此本課題將采用SolidWorks 建立組合夾具元件庫2。1.2.4 國內外研究狀況組合夾具誕生于德國二戰時期，由于對產品研發的速度要求很高，管理大批量的專業夾具難度很大，同時又為了節約非常寶貴的鋼材資源，德國開發出了最初的組合夾具，我國于六十年代初期開始使用組合夾具，目前已經基本普及，各大機

28、械制造單位都有自己的組合夾具站，甚至專門的夾具廠，可見組合夾具對于機械制造行業的重要程度。 組合夾具特點是把專用夾具的設計，制造，使用，報廢的單項過程，變為了組裝，使用，清洗入庫，在循環使用的過程，不但節約了大批量的鋼材等資源成本，更加降低了人力和時間成本，據某機械加工企業負責人介紹：從前，開發一個產品的零部件，如采用專業夾具，從設計，制造，動平衡，一直到最后的使用，幾個月時間過去了，一旦發現此夾具不適合此零部件，那么返回修改，又要耗費更多的時間，損失的不單單是時間的流逝帶來的人力成本，更重要的是眼睜睜看著競爭對手的產品不斷的推出，而自己卻無能為力，眼睜睜的看著自己產品的競爭力在逐漸喪失，市場

29、份額逐步萎縮。過去組合夾具主要經歷了二次大的更新換代，一次是以 60 年代槽系為主的組合夾具，其特點是可調節性好，但是剛性差，被加工件很容易由于槽系夾具的剛性不好而移位，造成精度不能達到要求，有時吃刀量大的時候，能把工件彈飛，再次種種缺點和不足的基礎上，80 年代孔系組合夾具被推向市場，它的優點是彌補了槽系組合夾具的不足，剛性較好，但是卻不能很方便的調節，所以各大企業往往準備兩套組合夾具，用于不同的場合和需求。在機械加工制造過程中，用來固定加工對象，使其占有正確的位置，以便接受施工、檢測的裝置,都可統稱為“夾具”。夾具的發展歷程，大約可以分為三個階段:第一個階段主要表現在夾具與人的結合上 ，這

30、是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，使得加工過程進一步提高效率和趨于完善;第二階段 ，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發生變化，它主要用于工件的定位和夾緊；第三階段表現為夾具與機床的結合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業夾具是機械加工不可缺少的部件 ,在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環保方向發展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發展。（a）高精度為了提高勞動生產率，縮短工件的加工工時，工件的加工已向著高速方向發展，工序高度集中，工件定位夾緊后要依次完成銑、鉆、鏜等多工序的加工。切削力的

31、大小、方向在不斷地變化，這就需要組合夾具本身要有較高的強度和剛度，才能滿足工件的加工精度。隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差 ，提高加工精度對夾具的制造精度要求，更高精度夾具的定位孔距精度高達5 mm，夾具支承面的垂直度達到 0 .01mm/ 300mm，平行度高達 0 .01mm/ 500mm。德國 demmeler 公司制造的 4mm 長、2mm 寬的孔系列組合焊接夾具平臺,其等高誤差為0 .03mm，精密平口鉗的平行度和垂直度5mm 以內，夾具重復安裝的定位精度高達5mm，瑞士 EROWA 柔性夾具的重復定位精度高達 2 - 5mm。機床夾具的精度已提高到微米級。（b）高效率為了提

32、高機床的生產效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產品越來越多。新型的電控永磁夾具,加緊和松開工件只用 1-2 秒，夾具結構簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創造了條件。為了縮短在機床上安裝與調整夾具的時間，瑞典 3R 夾具僅用1 分鐘即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國 Jergens 杰金斯公司的球鎖裝夾統，1 分鐘內就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上。（c）模塊化組合夾具元件模塊化是實現組合化的基礎。省工、省時、節材、節能,體現在各種先進夾具系統的創新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎。應用 CAD 技術,可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫,進行夾具優

33、化設計。組合夾具分會與華中科技大學合作,正在著手創建夾具專業技術網站 ,為夾具行業提供信息交流、夾具產品咨詢與開發的公共平臺，爭取實現夾具設計與服務的通用化、遠程信息化和經營電子商務化。組合夾具能單獨使用也能與其他元件組合在一起使用，其多功能模塊化單元體的比例將進一步增加。如現在使用的各種定位夾緊座、定位壓緊支承、精密虎鉗等模塊式單元體具有定位、夾緊以及調節的綜合功能，可以一件單獨使用，也可以幾件組裝在一起使用。T 形基礎等一次能裝夾多件相同或不相同的工件的夾具，可以減少機床的停機時間，最大限度發揮數控、加工中心機床的高效性能。（d）通用化經濟夾具的通用性直接影響其經濟性。夾具系統的可重組性、

34、可重構性及可擴展性功能強,應用范圍廣通用性好,夾具利用率高。德國 demmeler 公司的孔系列組合焊接精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業夾具，僅用品種、規格很少的配套元件即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經濟實用才有推廣應用的值。（e）專用夾具、組合夾具、成組夾具一體化現代化加工設備的多功能化使工藝過程高度集中、工件一次定位裝夾后能完成多工序加工，這就需要一種通用而又能重復使用的組合可調式的夾具系統，它是由一系列統一化、標準化的元件和合件組成，利用這些元件、合件組裝成各種不同形式、不同結構、可重復使用的夾具，供單件或中小批量生產

35、使用。這種夾具系統保留了組合夾具的各種優點，組裝又像專用夾具那樣簡單可靠，又有可調整元件，保留了成組夾具的優點。為了便于夾具與機床定位連接，夾具基體有統一標準的定位連接位置，使專用、組合、成組夾具向著一體化、組合化方向發展，以滿足現代化加工設備的需要。（f）工件夾緊快速化、自動化為縮短工件加工中的輔助時間，減輕工人的勞動強度，工件的裝夾、拆卸也需要機械化、自動化。工件的夾緊由原來的單一功能的壓緊件、緊固件發展為可以調整的模塊，以便實現快速組裝和快速夾緊。對于批量大的一些零件的加工，液壓夾具、氣動夾具可實現工件自動化快速夾緊。1.2.5 國內外發展趨勢我國國內的組合夾具始于 20 世紀 60 年

36、代，當時建立了面向機械行業的天津組合夾具廠和面向航空工業的保定向陽機械廠以后又建立了數個生產組合夾具元件的工廠。當時產品均為引進前蘇聯烏斯貝（YC）槽系組合夾具系統。推廣應用遍及機械、航空、電子輕工 、造船、紡織等各類制造業，取得豐碩的社會、經濟效益。在使用過程中改進并修改了原系統，建立了適合我國國情、有我國特色的槽系組合夾具系統。在當時曾達到全國年產組合夾具元件 800 萬件的水平。至今天津、保定二廠仍是我國組合夾具的主要生產基地。20 世紀 80 年代以后，兩廠又各自獨立開發了適合 NC 機床、加工中心的孔系組合夾具系統，不僅滿足了我國國內的需求，還出口到美國等國家。當前我國每年尚需進口不

37、少 NC 機床、加工中心，而由國外配套孔系夾具價格非常昂貴，現大都由國內配套，節約了大量外匯。從國際上看俄國、德國和美國是組合夾具的主要生產國。前蘇聯的（YC）槽系組合夾具系統非常著名，以后又開發了孔系組合夾具系統、沖合沖模和焊接組合夾具系統,但主要在國內應用，出口交流較少。德國一直都重視工藝裝備包括夾具的設計、制造及其標準化，組合夾具和各種機床附件都由專業化中小型企業生產這些企業中具有代表性的有：Halder 是設計生產槽系組合夾具的著名公司；Bluco 是享譽世界生產完整系列孔系組合夾具系統的供應商；Kipp 是生產中型和大型孔系組合夾具；Witte 公司精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專

38、注-專業生產孔系組合檢測夾具，是為三座標準測量機（CMM）配套的絕好的柔性檢測夾具。目前在美國本土生產、銷售和出租組合夾具的工廠都是小型企業，分為三種類型：一種是專門銷售出租組合夾具的小型工廠；二是工具制造廠，同時生產或銷售組合夾具；三為某類機械廠，在生產某一產品的同時也生產銷售組合夾具。在芝加哥附近的Rockford 公司原為德國 Bluco 公司的銷售代理商，現已獨立生產、銷售、租賃，16mm、12mm、10mm 三個系列的公制孔系組合夾具。CarrLane 是一家工具公司，生產夾具通用零部件，歷史悠久，20 世紀 80 年代后期開始生產銷售英制孔系組合夾具。TE.CO 公司是一家生產標準

39、件、夾具通用件和檢測儀表附件的工廠，也 10 余年前生產商標為 “QU.CO”的英制孔系組合夾具。西部亞利桑那州的 Stevens 工具公司早在20 多年前開始制造組合夾具的基礎件，然后用鋁板為用 戶制造過渡板，以適應客戶各種工件的要求。該公司目前生產有本公司特色的整套英制孔系組合夾具。圖 1-1 和圖 1-2 分別為當前國際上槽系和孔系組合夾具的主要系統9。圖 1-1 槽系組合夾具9精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業圖 1-2 孔系組合夾具9當前國際上的夾具企業均為中小企業，專用夾具、可調整夾具主要接受本地區和國內訂貨，而通用性強的組合夾具已逐步成熟為國際貿易中的一個品種。有關夾具和

40、組合夾具的產值和貿易額尚缺乏統計資料，但歐美市場上一套用于加工中心的央具，通常為機床價格的 1/101/15，而組合夾具的大型基礎件尤其昂貴。由于我國在組合夾具技術上有歷史的積累和性能價格比的優勢，隨著我國加入 WTO 和制造業全球一體化的趨勢，特別是電子商務的日益發展，其中蘊藏著很大的商機，具有進一步擴大出口良好前景?？撞巯到M合夾具由于孔系組合夾具的良好柔性，已為 NC 機床和加工中心廣泛配套使用。下圖為我國天津組合夾具廠所生產的孔系組合夾具系統。由于孔系組合夾具的元件不能作無級調整距離，現在研究孔一槽相組合的新型孔系組合夾具。圖 1-3 孔系組合夾具1.3 本論文的主要研究內容本課題的題目

41、是：基于 Solidworks 的組合夾具元件庫的建立與應用，課題的研究的主要內容是選用 Excel 表格驅動完成組合夾具元件庫的建立，在此基礎上完成典型零件的加工工藝分析和組合夾具設計。主要內容可分為一下幾步：（a）夾具標準件的測量：由于牽扯到企業內部機密問題，夾具實例很難直接從現行企業中搜集得到，所以主要以夾具手冊為基礎，通過 SolidWorks 軟件實體造型，建立典型夾具實例。另外由學校聯系還從咸陽紡織機械廠得到了一些夾具實例測量機會以及企業內部的組合夾具的實例。（b）夾具元件庫的建立：本課題主要采用的是 Excel 表格驅動 Solidwoks 軟件實體造型完成夾具庫的建立，重點是槽

42、系夾具。精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業（c）組合夾具元件庫的應用：夾具元件庫的建立是為了更加方便的使用以及管理夾具元件，通過調用庫中的夾具對一個典型零件進行組合夾具設計，從而熟悉元件庫的使用。1.4 研究中的難點夾具設計本質上是一種經驗設計，且夾具分類比較多，夾具參數比較復雜，夾具設計和工件形狀、加工條件、加工工藝等很多因素有關。該課題的難點主要有：（a）Excel 表格對夾具元件的參數化：在進行組合夾具庫的建立時，選取的參數化變量不能準確完成夾具元件系列化。（b）典型零件的工藝分析：對零件的工藝分析要求對該零件有相當熟悉的了解，由于條件有限使得對零件不熟悉，可能導致工藝分析不到位

43、。（c）組合夾具的設計：目前組合夾具的設計跟個人的經驗有直接關系，所以本課題的設計可能不夠成熟。1.5 研究的目的和意義 當前夾具標準件庫建立很多方法，有基于 UG 的，也有基于 SolidWorks 的，但是由于夾具實例的變化參數比較多，所以夾具實例的數據庫管理系統很少。本課題研究可以為夾具實例庫開發提供參考。 由于夾具設計是一個高度依賴經驗的設計問題。設計師在構造新工件的夾具設計方案時，往往是根據個人的設計或制造經驗將新的工件的結構特征、制造特征與已有工件的結構特征和制造特征相比較，根據這些特征的相似性找出與新工件最為相似的工件和它的裝夾規劃方案和夾具元件，經過調整來獲得新夾具的設計，很少

44、從頭做起。這也是我們開發夾具實例庫的目的1。 針對以上差異，我們在現有條件基礎上，開發夾具元件庫；對夾具實例庫圖形進行管理和有效的檢索。以進一步縮短工裝設計周期，提高夾具設計質量，通過本課題的研究達到以下目的：建立基于 SolidWorks 和柔性夾具的實例數據庫管理系統；研究夾具計算機輔助編碼系統；建立基于 SolidWorks 的夾具實例修改系統。 夾具實例數據庫有利于現實生產中夾具設計方案的保存與管理，當數據庫不斷豐富到一定程度后，可以作為其他企業夾具設計的重要參考，也可以作為夾具設計軟件開發的重要資源。期望通過課題研究，可以在夾具參數化和夾具編碼以及和數據庫開發系統的結合上有所創新，在

45、夾具檢索上有所突破，特別期望該夾具數據庫管理軟件具有實用性，能在現實生產中夾具設計方案的管理上發揮一定的作用。精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業2 夾具元件建庫方法的選擇根據該課題的內容和目的，主要的難點在于選擇夾具元件庫建立的方法，即要易于操作同時也要求有較高的實用性，目前的方法有：Solidwoks 二次開發、Access 、Excel 表格驅動等。本章將對上面三種方法進行比較，最終確定本論文的夾具元件庫的建立方法，并對該方法進行詳細介紹。2.1 Access 軟件技術Microsoft Access 是當前最流行的關系數據庫管理系統之一，基本的核心是 Microsoft Jet

46、數據庫引擎，其數據庫對象的層次結構和編程方法及訪問與在 VB 中訪問數據庫一樣。它以操作方便、簡單易學以及和的 Mocrosoft Office 完美結合著稱于世。同時，Access 又能滿足小型企業客戶服務器解決方案的要求來組建客戶N 務器的數據庫應用系統，是一種功能較完備的系統，幾乎包含了數據庫技術領域的所有技術和內容。正因為這些特點，在使用 VB 開發數據庫應用程序時，采用作為后臺數據庫訪問處理系統是比較適合的。 Access 也是一種桌面關系型數據庫管理系統，但它與傳統的桌面數據庫管理系統完全不一樣。Access 是 Visual Basic 的內部數據庫，即缺省數據庫類型。這里的“內

47、部”有兩方面的含義：一是用 Access 建立的數據庫可以在 Visual Basic 中使用；二是用Visual Basic 可以直接建立 Access 數據庫。因此，在 Visual Basic 中，Access 數據庫和Visual Basic 數據庫含義相同5。 Access 數據庫文件的結構文件的結構是以 Microsoft SQL Server 數據庫文件結構為基礎，它具有如下特點：與 Visual Basic 融合性很好，這也是本研究采用的主要原因；Access 數據庫具有較強的安全性。另外，Access 還可以利用整個套件共享的編程語言VBA(Visual Basic For

48、Application)進行高級操作控制和復雜的工作。2.2 Solidworks 二次開發技術SolidWorks 是一套完全基于 WindOWS 的三維設計軟件。它采用了與 Unigaphic 相同的先進底層圖形核心 Parasolid。它基于特征的參數化、變化量設計技術，使其操作方便，簡單易學。此外，它還為用戶提供了采用 Windows“對象鏈接與嵌入(OLE)技術精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業和“部件對象模式(COM)”技術的應用程序接口，有利于二次開發技術的實現，開發者和用戶能夠通過使用 VisualBasic、Visual C+、Delphi 以及任何一種支持 Acti

49、veX Automation 技術的工具，對 SolidWorks 進行二次開發，全面擴展 SolidWorks 的功能或將其功能集 成到客戶應用程序中，以實現 SolidWorks 的完全客戶化。 SolidWbrks API 是 SolidWorks 的 OLE 應用程序開發接口，用戶可以使用它并通過支持 OLE 編程的開發工具，如 Visual C+、Visual Basic、Delphi 等對 SolidWorks 進行二次開發，創建用戶定制的、專用的 SolidWorks 功能模塊。SolidWorks 通過 COM(Component Object Model，組件對象模型)技術為

50、用戶提供了強大的二次開發接口(SolidWorks API)，凡支持 COM 編程的開發工具，如 Visual C+，C#,Visual Basic, Delphi 等均可用于 SolidWorks 的二次開發。SolidWorks API 及其有關文檔都包括在 SolidWorks 軟件中，任何用戶都可以對 Solidworks 進行二次開發，Solidworks API 是 Soliworks 的 OLE 編程接口，為程序員提供了完全面向對象的類體系，程序員可以在自己的程序中，派生這些類的子類，生成這些類的對象，對對象進行操作，運行對象的方法，設置或修改對象的屬性，從而訪問 SolidWo

51、rks 的數據庫、圖形系統和系統界面。SolidWorks API 接口采用面向對象的方法，所有的函數都是有關對象的方法或屬性。SolidWorks 的 API 對象涵蓋了全部的 SolidWorks 的數據模型，通過對這些對象屬性的設置和方法的調用，就可以在用戶自己開發的 DLL 中實現與SolidWorks 相同的功能。進行二次開發時，調用 SolidWorks 中的 API 函數，可以完成零件的建造和修改，零件各特征的建立、修改、刪除和壓縮等各項控制，零件特征信息的提取，如特征尺寸的設置與提取，特征所在面的信息提取及各種幾何和拓撲信息，零件的裝配信息，零件工程圖紙中的各項信息等。 Sol

52、idworks 二次開發通常有兩種形式：一是獨立應用程序(standalone application)，用戶程序作為一個獨立的應用程序(*.exe),通過 API 接口調用 SolidWorks 提供的服務，完成對 SolidWorks 的控制和操作；二是插件形式（AddIn application)，用戶程序作為一個插件（*.dll)集成到 Solidworks 中去。插件形式下，用戶程序跟 Solidworks 程序運行在同一進程空間，運行效率高，而且用戶可以在 SolidWorks 中添加自己的菜單、工具欄、屬性頁等，使用戶程序跟 Solidworks 程序渾然容為一體。由于插件程序跟

53、SolidWorks 運行在同一進程空間，插件程序的異常會導致 solidworks 程序的不穩定，因此在做開發時也要更加小心。相對應的獨立應用程序跟 solidworks 程序運行在不同的進程空間，客戶程序的異常不會影響 solidworks，但由于涉及到跨進程調用，它的效率會相對比較低，而且這種方式下用戶不可以在 solidworks 中添加自己的菜單、工具欄和屬性頁等。2.3 Excel 表格驅動技術配置是 SolidWorks 軟件的一個重要功能，實現配置的方法之一就是通過壓縮或隱藏精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業特征來設計結構相近或相似的系列零件和裝配體方案，并對它們分別命

54、名，來快速實現設計任務；也可以通過系列零件設計表來控制系列零件的尺寸值，從而生成不同的配置，實現參數化設計。如圖 1 所示的結構相似的系列零件，應用 SolidWorks 配置功能，可以通過零件設計表來定義側孔的位置和數量，可以通過壓縮或隱藏特征來控制零件腔體中通孔的有無。所以在設計時，只需要對圖 2-1 所示零件一次造型，通過靈活使用配置功能，不需再次造型就可以實現圖 2-2、圖 2-3 零件的設計，從而實現圖 1所示該組零件的參數化設計。圖 2-1 系列零件 1圖 2-2 系列零件 2精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業圖 2-3 系列零件 3像這樣將一個系列的零件通過配置功能自動生

55、成系列零件設計表，只需要在表中對零件的尺寸修改，就能生成如上圖的系列化的零件。2.4 方案的選擇通過比較上面三種數據庫技術可以看出：ACCESS 數據庫技術它結合了 Microsoft Jet Database Engine 和 圖形用戶界面兩項特點，是 Microsoft Office 的成員之一。Access 部署簡單方便,他可以開發基于自己的桌面數據庫應用(UI), 熟練的軟件設計師和資料分析師利用它來開發應用軟件,一些不熟練的程序員和非程序員的初級用戶則使用它來開發簡單的應用軟件。但是，數據儲存量小，對高強度操作適應性差，如果服務器不夠好，網絡不夠好，編程的方法不夠好，6-7 個人同時

56、訪問就能導致 MDB 損壞或者并死，不能將 VBA 代碼開發的軟件系統直接編譯成 EXE 可執行文件，不能脫離 ACCESS 或者 ACCESS RUNTIME 環境，該環境相對其他軟件體積較大（50M 左右） 。Microsoft Access 數據庫有一定的極限，如果數據達到 100M 左右，很容易造成服務器假死，或者消耗掉服務器的內存導致服務器崩潰。 Solidworks 二次開發既可以采用宏技術，利用宏通過內部編程操作 SolidWorks 對象，然后利用 VCVB 等語言編程實現參數化設計；也可以采用尺寸驅動技術，利用尺寸驅動原理，采用外部編程實現 SolidWorks 對象的操作，

57、進行參數化設計。軟件二次開發的方法對零件特征提取的要求相對較低，軟件功能強大，使用方便，效率高，對操作者的水平要求不高，但是軟件開發工作量大，軟件修改維護不便15。EXCEL 表格技術靈活應用 SolidWorks 軟件本身的強大功能，實現參數化設計。采用 SolidWorks 軟件本身的功能實現參數化設計時，對操作者的水平要求較高，對零件特征提取要求高，使用比較方便，不需要軟件開發，非常便于修改、維護和擴展。由于組合夾具元件的特征參數和參數系列比較明確，而且在使用時經常要根據應精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業用情況進行局部的修改，所以本文將采用基于 SolidWorks 軟件的配置

58、技術自動生成EXCEL 表格來實現組合夾具的參數化設計。2.5 采用 EXCEL 表格驅動的具體設計步驟（a）夾具建模與尺寸命名：用 solidworks 設計組合夾具元件時，為了便于識別和管理系列零件，可以給主要特征和尺寸專門命名。例如在標定尺寸時，可以自己定義尺寸名稱，具體實現方式是右擊尺寸，在屬性窗口中更改名字。另外也可以在特征樹中為拉伸、切除和線形陣列等特征命名，中橫 T 形槽陣列等。（b）建立系列零件表：在 “FeatherManager”設計樹選項中右擊 “注解”文件夾，選擇 “顯示特征尺寸”選項，然后在工具欄中選擇插入系列零件設計表，在系列零件設計表窗口中選擇自動生成，雙擊需要系

59、列化的尺寸就生成一個配置。如圖 2-4：圖 2-4 系列零件設計表（c） 系列零件顯示：建立了零件設計表后，點擊“ConfigurationManager”設計樹，就會顯示基礎板的不同配置如下圖所示。在圖 2-5 所示窗口中雙擊不同的配置名可以顯示相應配置的零件。精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業圖 2-5 零件配置3 組合夾具元件庫的建立3.1 Excel 表格驅動零件系列化SolidWorks 的參數化功能有多種實現方式，本章詳細將介紹利用 Excel 表格驅動SolidWorks 模型的方法：通過 Excel 輸入參數，完成夾具元件的系列化。這種方法更加快捷方便。參數化設計方法就

60、是將模型中的定量信息變量化，使之成為任意調整的參數。對于變量化參數賦予不同數值，就可得到不同大小和形狀的零件模型。用 CAD 方法開發產品時，產品設計模型的建立速度是決定整個產品開發效率的關鍵。如果該設計是從概念創意開始，則產品開發初期，零件形狀和尺寸有一定模糊性，要在裝配驗證、性能分析之后才能確定，這就希望零件模型具有易于修改的柔性;如果該設計是改型設計，則快速重用現有的設計數據，不啻為一種聰明的做法。無論哪種方式，如果能采用參數化設計，其效率和準確性將會有極大的提高。SolidWorks 是典型的參數化設計軟件，參數化功能非常強大，并且實現方法多種多樣。通過 Excel 表格對模型參數進行