Creo在機床夾具設計教學中的應用

翁禮杰

（臺州科技職業(yè)學院，浙江臺州318020）

1 教學中存在的問題

在目前的夾具教學中存在諸多問題[1]，例如帶學生到企業(yè)參觀，只能看到機床夾具表面，無法得知夾具內(nèi)部結構與它的設計原理；在進行夾具拆裝實驗時，需要大量教學模型，受條件限制，難以保證教學內(nèi)容的全面性；教師上課參照教材，機械化講解機床夾具設計理論，教學過程變成給學生“講設計”，而不是主動讓學生“做設計”，造成學生無法吸收夾具設計的精髓，限制了他們思維的創(chuàng)造性。學完后，學生掌握了夾具的基本理論知識，卻很難做到理論與實際相結合，無法設計出合理的機床夾具，滿足不了企業(yè)要求。

在機械專業(yè)教學中，隨著三維制圖軟件的廣泛應用[2]，Creo軟件在機床夾具教學中得到廣泛應用。Creo是目前應用最廣泛的三維軟件之一，具有強大的CAD/CAE功能，不僅可以進行三維建模、虛擬裝配，還可對模型進行運動仿真、生成動畫，培養(yǎng)學生的空間想象思維和構形能力，也為學生理解夾具知識、掌握夾具設計提供了有效途徑。

2 Creo在教學中的應用

2.1 直觀展示理論知識

學生在學習機床夾具設計的基本概念時，由于知識點比較抽象，難以理解。例如工件的六點定位原理，單純地照教材只做理論講解往往起不到應有的效果，學生理解起來似懂非懂，同時學習積極性也不高，但該內(nèi)容又是機床夾具設計最重要的基礎知識，必須熟練掌握，在教學中利用Creo就可以解決這一問題。

例如：圖1顯示的是平面幾何體的六點定位原理，底平面限制工件3個自由度，屬于面定位，分別限制Z軸移動、X軸和Y軸旋轉；側平面限制工件工件2個自由度，屬于線定位，分別限制X軸移動、Z軸旋轉；另外一個側平面限制工件工件1個自由度，屬于點定位，限制Y軸移動；整個定位屬于完全定位，完全限制了工件的6個自由度。在教學中利用Creo三維實體模型顯示其特性，通過學生動手多角度模擬并體會點、線、面與基本定位元件的定位作用，即可增加動手的實踐性、學習的趣味性，讓原本抽象的內(nèi)容變得易于理解，為以后夾具的分析及設計打下堅實基礎。

2.2 形象展示機床夾具各組成元件

機床夾具由定位元件、夾緊裝置、夾具體、連接元件、對刀導向元件等組成[3]。為了能讓學生系統(tǒng)掌握機床夾具相關知識，首先就需要讓學生去認識這些種類繁多的元件，但學校教學條件有限，不能全部展示給學生看。使用Creo軟件的三維實體造型模塊，教師可制作各種典型元件，從而很好地解決這一問題，實現(xiàn)展示的形象直觀性，也能讓學生更好地記住這些元件，同時還節(jié)省了教學模型的費用，更具有一定的現(xiàn)實操作性。

圖1 平面幾何體六點定位原理

例如：講解定位元件時，教師可利用Creo制作出圓柱銷、定位軸、支承釘、支承板、V形塊等定位元件三維模型，學生看了一目了然；講解夾緊裝置時，可建立夾緊元件模型，如楔塊、壓板、壓塊等；講解銑床夾具定位時，可制作出塞尺、對刀塊、定位鍵標準模型，一一展示給學生看。相比較書上的二維圖，學生更愿意也更容易記住這些模型，教學效果較好。

2.3 形象展示機床夾具內(nèi)部構造和工作原理

要使學生更好地理解夾具及其組成元件的工作原理，提高學生分析夾具裝配圖的能力，在教學中使用Creo軟件可以起到較好的效果。根據(jù)教學需要，首先利用Creo軟件制作夾具元件的三維造型圖與整個夾具的裝配造型圖，然后對各元件的造型圖和夾具裝配圖進行操作，讓學生從各角度對元件和夾具進行仔細觀察，還可以把夾具裝配過程展示給學生，便于學生理解。

例如：圖2是一個套類工件，要加工圓周上的通孔，教師利用Creo軟件制作出圖3的夾具裝配圖和圖4的夾具爆炸圖。工件選取孔作為第1定位基準，來限制4個自由度，選取工件端面作為第2定位基準，來限制1個自由度，定位元件選用定位軸3，整個定位方式屬于不完全定位，滿足加工要求。夾緊裝置采用螺旋夾緊機構，同時利用鉆套7來引導鉆頭正確加工。

圖2 工件

圖3 夾具裝配圖

圖4 夾具爆炸圖

3 教學思考

Creo軟件是機床夾具設計課堂教學的有力工具，但大量夾具元件的建立對教師的能力有一定的要求，需要教師熟練掌握Creo，同時教學材料的積累也需要花費大量時間，要求教師克服困難，從一點一滴做起，先建立夾具元件的模型，后虛擬裝配，最后實現(xiàn)夾具裝夾過程的仿真。應當注意到，機床夾具設計采用Creo只是教學輔助，它與實際應用的夾具有一定差別，不能為了追求教學便利性，而忽略課堂的教學。

4 結語

在講授機床夾具設計的過程中使用Creo軟件，避免了過往使用教學模型、PPT的缺點，為學生提供了一個理論與實際相結合的平臺。利用Creo教學可以提高學生識圖和作圖能力，提高學生分析和解決問題的能力，提高學生的學習主動性，也有利于學生深入理解并掌握夾具設計的知識要點，最終提高學生設計機床夾具的能力。