基于UG平臺的銑床夾具設(shè)計(jì)研究

李艷霞 郭新蘭

（南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京 211188）

傳統(tǒng)的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，通常使用二維CAD技術(shù)，設(shè)計(jì)人員無法觀測其三維結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)周期長、勞動(dòng)量大、修改不便、效率低。基于UG的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，運(yùn)用UG強(qiáng)有力的工具進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)，改變了傳統(tǒng)夾具設(shè)計(jì)模式。其以加工件為基本件，采用自上而下裝配建模與自下而上裝配相結(jié)合的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，以三維造型為基礎(chǔ)構(gòu)建夾具實(shí)體模型，再運(yùn)用UG軟件二維轉(zhuǎn)換功能，生成夾具的二維裝配圖和零件圖，大大縮短了夾具設(shè)計(jì)與制造周期，減少重復(fù)勞動(dòng)，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本。本文以銑床夾具為例，介紹了基于UG平臺的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)方法。

1 基于UG的銑床夾具三維造型設(shè)計(jì)

1.1 創(chuàng)鍵工件三維實(shí)體模型

基于UG平臺構(gòu)建三維實(shí)體模型，方法、步驟如下。

1.1.1 繪制草圖

建立ZY草圖平面繪制草圖，如圖1（a）、圖1（b）所示。

1.1.2 回轉(zhuǎn)草圖

選擇草圖曲線，回轉(zhuǎn)軸Y生成回轉(zhuǎn)實(shí)體，如圖1（c）所示。

1.1.3 拉伸草圖

選擇兩個(gè)矩形草圖對稱拉伸，與回轉(zhuǎn)實(shí)體求差，生成工件三維實(shí)體，如圖1（d）所示。

1.1.4 美化實(shí)體

隱藏草圖曲線、坐標(biāo)系，更改實(shí)體顯示顏色，生成實(shí)體模型，如圖1（e）所示。

圖1 創(chuàng)建工件三維實(shí)體模型

1.2 設(shè)計(jì)定位裝置

1.2.1 定位元件三維造型

根據(jù)工件的尺寸，設(shè)計(jì)固定V形塊和活動(dòng)V形塊，其上的細(xì)部構(gòu)造可先粗略地設(shè)計(jì)出來，待與其他元件裝配發(fā)現(xiàn)問題時(shí)再做調(diào)整和編輯。同時(shí)，還需要設(shè)計(jì)一個(gè)輔助元件支承板，用于限制工件的一個(gè)面以及支承固定V形塊和活動(dòng)V形塊，如圖2所示。

圖2 定位元件

1.2.2 裝配定位元件

在UG平臺中，進(jìn)入裝配模塊。首先，調(diào)入工件模型，選擇絕對原點(diǎn)定位，如圖3（a）所示。然后，分別選擇支承板、固定V形塊、活動(dòng)V形塊，通過各種約束方法進(jìn)行定位，完成定位元件裝配，如圖3（b）、圖3（c）、圖3（d）所示。

圖3 裝配定位元件

1.3 設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)

本夾具的兩個(gè)V形塊既是定位元件，也是直接夾緊元件。夾緊的方式采用偏心槽輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)偏心槽輪時(shí)，通過安裝在偏心槽中的滑柱使活動(dòng)V形塊移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作。為了實(shí)現(xiàn)這一夾緊操作，還需要其他一些輔助夾緊元件，如偏心槽輪、導(dǎo)軌板及輪軸等。

首先設(shè)計(jì)導(dǎo)軌板，再依據(jù)活動(dòng)V形塊的移動(dòng)行程，設(shè)計(jì)偏心槽輪和輪軸，最后設(shè)計(jì)滑柱和手柄，如圖4所示。然后，將各元件按照裝配關(guān)系進(jìn)行裝配，夾緊機(jī)構(gòu)裝配模型如圖5所示。

1.4 設(shè)計(jì)對刀裝置

本夾具采用側(cè)裝對刀塊結(jié)構(gòu)形式，該對刀塊具有水平和側(cè)向兩個(gè)對刀基準(zhǔn)，通過塞尺可同時(shí)將兩個(gè)切削面一次對刀完成，如圖6所示。將對刀塊裝配到已完成夾具的裝配結(jié)構(gòu)中，如圖7所示。

圖4 夾緊元件

圖5 夾緊機(jī)構(gòu)裝配圖

圖6 對刀塊

圖7 對刀塊裝配圖

1.5 設(shè)計(jì)夾具體

夾具體擬采用鑄造毛坯平板式結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)夾具體時(shí)，先要測算一下全部夾具元件所占空間的位置和大小，以確定夾具體的總體尺寸。在細(xì)部結(jié)構(gòu)上主要考慮其加工制造應(yīng)具有良好的工藝性，如圖8所示。

根據(jù)夾具設(shè)計(jì)的整體方案，將夾具體裝配到已完成的裝配結(jié)構(gòu)中，如圖9所示。

圖10 夾具爆炸圖

圖9 夾具裝配模型

圖8 夾具體

圖12 夾具體零件圖

爆炸圖是組件按裝配關(guān)系偏離原來位置的拆分圖形，可以方便查看各零件之間的裝配關(guān)系以及包含的組件數(shù)，夾具爆炸圖如圖10所示。位元件、夾緊元件以及輔助元件直接復(fù)制到夾具裝配文件夾中，并依次裝配各元件；再按照各元件尺寸位置設(shè)計(jì)夾具體，并裝配成三維實(shí)體夾具；最后把三維實(shí)體夾具，轉(zhuǎn)換為二維夾具裝配圖，并以銑床夾具為例進(jìn)行驗(yàn)證。

運(yùn)用UG軟件強(qiáng)有力的工具，創(chuàng)建夾具三維設(shè)計(jì)的新環(huán)境，改變了傳統(tǒng)夾具設(shè)計(jì)模式，大大縮短了設(shè)計(jì)與制造周期，減少重復(fù)勞動(dòng)，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本。

2 基于UG的銑床夾具工程圖設(shè)計(jì)

在UG軟件中，二維工程圖可以從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的三維實(shí)體中直接生成，并且當(dāng)三維模型改變時(shí)二維工程圖中的相關(guān)視圖、尺寸等信息能同步更新，使工程圖的生產(chǎn)非常簡單。設(shè)計(jì)方法主要包括：設(shè)置圖紙、參數(shù)預(yù)設(shè)置、視圖創(chuàng)建、視圖標(biāo)注、圖紙輸出設(shè)置。夾具裝配工程圖如圖11所示，夾具體零件圖如圖12所示。

圖11 夾具裝配工程圖

3 結(jié)語

基于UG的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，首先建立了基于UG平臺的夾具標(biāo)準(zhǔn)元件圖庫；然后根據(jù)夾具設(shè)計(jì)方案，把需要的定