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1、 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 課 題 基于SolidWorks組合夾具元件庫的 開發(fā)—基礎(chǔ)件、定位件 20 / 21 摘要 針對傳統(tǒng)夾具設(shè)計中存在的問題,以與組合夾具元件標準化的特點,通過CAD 參數(shù)化設(shè)計思想,利用Delphi7建立數(shù)據(jù)庫,存儲標準件的尺寸參數(shù),設(shè)計用戶交互界面,編輯相關(guān)代碼,添加SolidWorks 的類型庫,最后調(diào)用SolidWorks API 函數(shù)自動繪制三維夾具元件圖,建立組合夾具標準件圖庫。應(yīng)用驗證表明本文開發(fā)的參數(shù)化3D圖庫對提高組合夾具設(shè)計效率和質(zhì)量有

2、較好的推動作用。為解決組合夾具典型功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計經(jīng)驗重用問題,提出了一種在三維繪圖軟件SolidWorks平臺上、基于裝配約束方程的構(gòu)件自動建模方法. 文中分析了構(gòu)件自動建模原理、構(gòu)建模板建立方法、裝配參數(shù)方程提取、參數(shù)方程語義分析以與參數(shù)驅(qū)動方法。在此基礎(chǔ)上建立了組合夾具元件庫系統(tǒng)給出了構(gòu)建應(yīng)用實例，從而解決了構(gòu)件自動建模中的難點，為夾具的自動裝配和自動設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：組合夾具， 標準件庫， 二次開發(fā)技術(shù)， SolidWorks 目錄 1 緒論 ....

3、............................................................................................................................................... 1 1.1 課題研究背景和意義 ....................................................................................................................... 1 1.2 二次開發(fā)的分析 ....

4、........................................................................................................................... 2 2 夾具元件庫的結(jié)構(gòu)框架 .........................................................................................................3 2.1 引言 .............................................

5、.......................................................................................................3 2.2 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu) ........................................................................................................................................3 2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ....................................

6、........................................................................................................5 2.4 組合夾具元件的自動幾何建模原理 ................................................................................................5 2.5 組合夾具元件模板建立 ...........................................................

7、........................................................ 5 3 組合夾具元件庫的建立 ........................................................................................................ 7 3.1 組合夾具按品種建模 .........................................................................................................

8、.............. 7 3.2 建立組合夾具元件庫 ....................................................................................................................... 8 3.3 在SolidWorks界面添加“組合夾具元件”菜單 ......................................................................... 8 3.4 組合夾具構(gòu)件的自動建模原理.....................

9、.................................................................................... 8 4 組合夾具元件的參數(shù)化設(shè)計................................................................................................10 4.1 用SolidWorks對組合夾具元件實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計的方法...............................................................10

10、 4.2 實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計的基本思路.............................................................................................................10 4.3 組合夾具元件參數(shù)化設(shè)計.................................................................................................................11 4.3.1 實體結(jié)構(gòu)特征分析與建模.....................

11、........................................................................................11 4.3.2 零件設(shè)計尺寸和特征命名.............................................................................................................12 4.3.3 建立系列零件表.................................................................

12、............................................................12 4.3.4 系列零件顯示.................................................................................................................................14 5 結(jié)語.......................................................................................

13、.............................................................16 參考文獻.....................................................................................................................................................17 1 緒論 1.1課題研究的背景與意義 當今世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展，市場競爭越來越激烈，快速響應(yīng)用戶需求成為現(xiàn)代制造企業(yè)面臨的首要課題。為

14、了贏得產(chǎn)品的上市時間，各個企業(yè)不斷增加人力和物力來加快產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)速度。與此同時，產(chǎn)品快速設(shè)計的課題也成為了各個研究機構(gòu)的研究熱點。 為了適應(yīng)這一新變化，制造業(yè)正在朝著信息化的方向發(fā)展。對制造企業(yè)而言，信息化的核心是產(chǎn)品設(shè)計、制造和工裝以與相關(guān)信息的數(shù)字化。CAD 技術(shù)在企業(yè)數(shù)字化、信息化過程中起著重要作用。但 CAD 技術(shù)長期以來以通用化為標準，過分強調(diào)系統(tǒng)的通用化程度，造成了目前 CAD 技術(shù)只是作為一種通用畫圖的工具，而沒有結(jié)合相關(guān)行業(yè)的專業(yè)知識，成為一種真正的計算機輔助設(shè)計技術(shù)。因此，研究面向各種行業(yè)的 CAD 系統(tǒng)就成了目前國外研究開發(fā) CAD的熱點和重點，這對 CAD 系統(tǒng)的

15、發(fā)展將產(chǎn)生重要深遠的影響。在這種背景下計算機輔助夾具設(shè)計（computer aided fixture design，CAFD）研究逐漸成為一個熱點。 根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，我國現(xiàn)有工業(yè)水平，生產(chǎn)準備周期一般要占整個產(chǎn)品研制周期的 50%～70%，而工藝裝備的設(shè)計制造周期又占生產(chǎn)準備周期的50%～70%，其中工藝裝備的準備階段中有 70%～80%的時間用于夾具的設(shè)計和制造。在現(xiàn)在制造企業(yè)中，夾具是保證產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)全面質(zhì)量管理的重要手段。所以夾具設(shè)計的周期長短對于產(chǎn)品的開發(fā)周期有重大的影響。 為了適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)類型對夾具快速設(shè)計的需要，以與隨著數(shù)控機床的廣泛應(yīng)用，越來越多的機械制造企業(yè)

16、采用組合夾具。組合夾具是在夾具零部件標準化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的工藝裝備，它由一套預(yù)先制好的具有各種不同形狀和規(guī)格尺寸的標準元件和組合件組成。在加工前，根據(jù)工件要求，所采用的機床和夾具的設(shè)計原則，選取標準元件，確定所選元件之間的位置關(guān)系，裝配出滿足要求的夾具。由于組合夾具應(yīng)變能力強，設(shè)計和制造周期短，成本低，能適應(yīng)多品種小批量的生產(chǎn)要求，可以大幅度提高了企業(yè)的競爭力，所以日益受到制造企業(yè)的青睞。 經(jīng)過對金城集團、14 所等單位的調(diào)研得知，目前組合夾具設(shè)計基本上還是滯留在手工階段，主要依靠組合夾具設(shè)計人員的經(jīng)驗進行直接設(shè)計、選件和組裝。這樣，組合夾具設(shè)計完成之后，既沒有相關(guān)的組合夾具設(shè)計

17、文檔，也無組合夾具組裝圖紙。因此，就會帶來以下幾個問題： 1．設(shè)計周期長、效率低、成本高； 2．設(shè)計的質(zhì)量在很大程度上受到設(shè)計人員的經(jīng)驗和水平所限制； 3．設(shè)計人員的經(jīng)驗在組合夾具設(shè)計中重用率低。 計算機輔助組合夾具快速設(shè)計系統(tǒng)（CAMFRDS）的研究試圖解決上述在組合夾具設(shè)計中存在的問題。此項研究主要從組合夾具可重構(gòu)性的角度出發(fā)，對組合夾具元件、構(gòu)件和典型組合夾具實例進行合理的建模，從而對組合夾具設(shè)計過程產(chǎn)生重大的改進。系統(tǒng)設(shè)計的基本原理是充分有效利用現(xiàn)有組合夾具設(shè)計經(jīng)驗，在典型夾具實例庫的基礎(chǔ)上進行推理、變型，快速地設(shè)計和組裝出滿足工藝要求的組合夾具，以縮短夾具設(shè)計與準備的時間，滿

18、足快速響應(yīng)客戶需求的目標。因此該項研究對于提高機械產(chǎn)品的市場競爭力具有重要的意義。 1.2 二次開發(fā)的分析 夾具是一種標準化、系列化、通用化程度很高的工藝裝備,它是由一套預(yù)先制造好的各種不同形狀、不同規(guī)格、不同尺寸、具有完全互換性的標準元件和組合件,按工件的加工要求組裝而成。它可以拆卸、清洗,并可重新組裝成新的夾具,其應(yīng)用非常普遍,尤其適合于多品種、中小批量的生產(chǎn)。但是現(xiàn)在,組合夾具的設(shè)計由于還是采用有經(jīng)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(shè)計主要依賴經(jīng)驗,定性分析較多,定量分析較少,且計算復(fù)雜,同時缺乏必要的優(yōu)化設(shè)計,設(shè)計的圖樣不夠直觀。設(shè)計過程中的裝配干涉問題,無法在

19、設(shè)計中提前發(fā)現(xiàn),造成效率比較低、生產(chǎn)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(shè)計的研究提升到了一個重要地位。 為了使組合夾具的設(shè)計更加快捷、方便,必須建立組合夾具元件庫。本系統(tǒng)利用Delphi7 對SolidWorks 進行二次開發(fā),自動繪制組合夾具三維圖,建立圖庫,直接用于夾具的虛擬組合裝配,指導(dǎo)實際夾具組裝,為設(shè)計人員省去很多重復(fù)勞動。 SolidWorks 是美國SolidWorks 公司基于Windows平臺開發(fā)的著名的全參數(shù)化三維實體造型軟件,它具有強大的零件設(shè)計、鈑金設(shè)計、管理設(shè)計、繪制二維工程圖、支持異地協(xié)同工作等功能,它可實現(xiàn)由三維實體造型向二維工程圖的轉(zhuǎn)化,能

20、夠使零件設(shè)計、裝配設(shè)計和工程圖保持全時間的相關(guān)和同步。同時SolidWorks 具有良好的開放性和兼容性。它不僅可以向下兼容二維AutoCAD ,同時還可以與其它專業(yè)軟件(如有限元分析軟件Ansys、數(shù)據(jù)加工軟件Camworks、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)SmarTeams、三維實體設(shè)計軟件UG、Pro / E 等) 無縫集成為功能十分強大的CAD / CAE / CAM / PDM 系統(tǒng),能夠勝任一般大型工程與產(chǎn)品的設(shè)計、分析、制造和數(shù)據(jù)管理。SolidWorks 的API (Application Programming Inter2face) 應(yīng)用程序接口, 是一個基于ActiveX Automati

21、on的編程接口, 此接口為用戶提供了自由、開放、功能完整的開發(fā)工具, 其中包含了數(shù)以百計的功能函數(shù),這些函數(shù)提供了程序員直接訪問SolidWorks 的能力。API 中的函數(shù)可以被Visual Basic 、Delphi 、C/ C+ + 、VBA ( Excel 、Access 等) 或者是SolidWorks 宏文件以與其它支持OLE 的開發(fā)程序調(diào)用, 從而可以擴展SolidWorks 的功能。 Delphi 是Borland 公司研制的新一代可視化開發(fā)工具,擁有一個可視化的集成開發(fā)環(huán)境(IDE) ,采用面向?qū)ο蟮木幊陶Z言O(shè)bjectPascal 和基于部件的開發(fā)結(jié)構(gòu)框架。它提供了500

22、 多個可供使用的構(gòu)件,利用這些部件,開發(fā)人員可以快速地構(gòu)造出應(yīng)用系統(tǒng)。開發(fā)人員也可以根據(jù)自己的需要修改部件或用Delphi 本身編寫自己的部件。并且其具有高性能的32 位本地優(yōu)化代碼編譯器,可直接運行,能夠最終生成可單獨執(zhí)行的DLL 與EXE 文件,能方便地進行多媒體、動畫、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫等應(yīng)用程序的開發(fā)。 第二章 夾具元件庫的結(jié)構(gòu)框架 2.1引言 組合夾具元件是從專用夾具中的夾具元件逐漸演化而來的。在人們不斷的生產(chǎn)實踐過程中，把一些常用的夾具元件的外形尺寸、結(jié)構(gòu)和精度等加以取舍和提高，再將它們加以標準化、系列化和規(guī)格化，直至演變成組合夾具中各種不同

23、形式的元件。目前，隨著 CNC 機床的廣泛應(yīng)用，組合夾具在生產(chǎn)中應(yīng)用也越來越多。組合夾具的元件在生產(chǎn)實踐中也不斷加以改進，數(shù)量和品種逐漸增加。因此，組合夾具元件庫是隨著生產(chǎn)的發(fā)展而不斷擴充和完善的，并且這一趨勢將繼續(xù)進行下去。 組合夾具設(shè)計過程是將分散的組合夾具元件按照一定的規(guī)律組裝成符合工藝要求的夾具的過程。組合夾具元件是組合夾具設(shè)計的基礎(chǔ)。目前絕大多數(shù) CAD系統(tǒng)軟件，比如 UG、CATIA、Pro/E、SolidWorks 等，雖然提供了一些常用的標準件庫，但是都沒有提供面向組合夾具設(shè)計的參數(shù)化、用戶可方便自擴充的元件庫和構(gòu)件庫。這樣，對于組合夾具設(shè)計人員，就常常因為沒有組合夾具元件庫

24、和構(gòu)件庫，而要進行很多不必要的重復(fù)繪圖工作，大大降低了設(shè)計人員的工作效率。因此在 CAD 系統(tǒng)上建立一套用戶自己維護的參數(shù)化的組合夾具元件庫和構(gòu)件庫可以滿足組合夾具設(shè)計人員快速設(shè)計的需要。 組合夾具設(shè)計一般是面向單件小批量生產(chǎn)的。隨著工件的結(jié)構(gòu)形式和加工要求的變化，組合夾具結(jié)構(gòu)形式和組成夾具的元件尺寸也會做出相應(yīng)的調(diào)整。經(jīng)過長期的組合夾具設(shè)計經(jīng)驗積累，企業(yè)在不斷調(diào)整組合夾具結(jié)構(gòu)形式的過程中，總結(jié)了大量滿足一定功能的系列化的、參數(shù)化的典型夾具結(jié)構(gòu)體。在本文中，這些典型的組合夾具結(jié)構(gòu)體稱之為組合夾具構(gòu)件。將這些典型的結(jié)構(gòu)集中管理，就形成一個構(gòu)件庫。以后遇到相似的需求時，便可以從這個庫中直接調(diào)出修

25、改應(yīng)用，這樣便實現(xiàn)了已有構(gòu)件設(shè)計經(jīng)驗的重用。 目前國外也有大量的組合夾具元件庫建庫研究，但是研究基本上還是停留在方便繪圖這個層次上面。對于如何進一步將組合夾具元件模型應(yīng)用于組合夾具實例推理系統(tǒng)上，這方面的研究還很少，至于組合夾具構(gòu)件庫的研究就更少了。本文從基于 CBR 的組合夾具快速設(shè)計角度出發(fā)，構(gòu)建組合夾具元件和構(gòu)件信息模型。這種建模的特點不僅是面向繪圖，而且面向組合夾具的快速裝配模型和組合夾具實例模型，最大程度上將已有結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗重用，從而達到快速設(shè)計夾具的目的。 本文研究的元件和構(gòu)件庫以 CAD 軟件 SolidWorks 為平臺。SolidWorks 支持多種格式的 CAD 文件轉(zhuǎn)

26、換，在 SolidWorks 建立夾具元件庫和構(gòu)件庫，就可以通過相應(yīng)的文件格式轉(zhuǎn)換實現(xiàn)其他 CAD 系統(tǒng)的文件，從而可以達到滿足其它 CAD系統(tǒng)調(diào)用的目的。 2.2數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu) 其結(jié)構(gòu)型式分為孔系組合夾具、槽系組合夾具、組合沖模三大系列。槽系組合夾具又分16mm、12mm、8mm 三種型式。也就是通常所說的大型、中型、小型組合夾具。槽系組合夾具元件分為8 類:即基礎(chǔ)件、支承件、定位件、導(dǎo)向件、壓緊件、緊固件、其他件和合件,每個類里又有不同規(guī)格。槽系組合夾具標件數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如圖2-1 所示。 圖2-1 3D標件圖庫結(jié)構(gòu) 將每個元件參數(shù)抽象成數(shù)據(jù)表,利用Delphi 里面自帶的數(shù)據(jù)庫Dat

27、abase Desktop 建立Paradox 類型的表。 （1）基礎(chǔ)件 有長方形、圓形、方形與基礎(chǔ)角鐵等，它們常作為組合夾具的夾具體，主要類型有以下幾種： 圖2-2 基礎(chǔ)件的類型 （2）定位件 有平鍵、T型鍵、圓形定位銷、菱形定位銷、圓形定位盤、定位接頭、方形定為支承、六菱定位支承座等。主要用于工件的定位與元件之間的定位主要類型有以下幾種： 圖2-3 定位件的類型 2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 　　用戶只需操作用戶界面,選擇所需的元件類型與參數(shù),系統(tǒng)自動調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù),驅(qū)動繪圖程序,得到所需元件的三維圖形。其功能圖如圖2 所示。 圖2-4 系統(tǒng)功能圖 其中,邏輯支撐程序

28、包括建立Delphi 與solidwords 連接的框架平臺,設(shè)置繪圖環(huán)境,選擇調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的記錄與各個繪圖程序,基礎(chǔ)應(yīng)用程序主要是利用SolidWorksAPI 函數(shù)進行繪圖。 2.4 組合夾具元件的自動幾何建模原理 組合夾具元件自動幾何建模主要基于三維造型中的尺寸驅(qū)動原理。尺寸驅(qū)動原理最初是由美國麻省理工大學(xué) D .C. Gossand 教授在 20 世紀 70 年代末提出的，已經(jīng)成為一項熱門的研究課題。目前，在國隨著用戶對軟件產(chǎn)品的使用要求日益增強，這一新技術(shù)正在逐步發(fā)展成熟。所謂尺寸驅(qū)動思想通俗的講指正式圖或徒手勾畫的圖，一經(jīng)標注尺寸后，允許任意修改尺寸值，繪圖系統(tǒng)自動保持圖形與最

29、新尺寸保持一致的圖形編輯方法。其中，操作對象是尺寸值，而操作結(jié)果是圖形的變換，這種方法顯然是與傳統(tǒng)的繪圖過程截然不同的全新思路。尺寸驅(qū)動過程是指在零件幾何特征不變的約束下，把零件的尺寸參數(shù)作為尺寸驅(qū)動變量，給定尺寸驅(qū)動變量的值，即可生成相應(yīng)參數(shù)的零件的過程。每一類零件對應(yīng)一個零件模板，在模板中定義尺寸變量和變量之間的尺寸約束關(guān)系。目前 SolidWorks 支持尺寸驅(qū)動的思想，在繪制圖形的時候只要修改相應(yīng)的繪圖尺寸，就可以修改圖形。 2.5 組合夾具元件模板建立 所謂模板是具有屬性的，參數(shù)化的，大小可變的三維幾何實體。這種幾何實體在有些相關(guān)研究中被稱之為“啞圖”或者“母板” 。組合夾具元件

30、模板即為帶有屬性的，參數(shù)化的組合夾具元件圖形。它可以根據(jù)設(shè)定的參數(shù)值進行相應(yīng)的自動幾何建模。元件模板的參數(shù)分為主參數(shù)和輔助參數(shù)。主參數(shù)是指決定元件幾何形狀的關(guān)鍵幾何參數(shù)；輔助參數(shù)是指由主參數(shù)通過一定的方程式?jīng)Q定的其他幾何參數(shù)。輔助參數(shù)的值可由主參數(shù)的值決定。一般三維 CAD 軟件都提供了對輔助參數(shù)設(shè)定方程式的功能，在建立組合夾具元件模板時，可以充分利用這一功能，這樣可以使得建立的模板參數(shù)數(shù)據(jù)冗余最少，可大大減少系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)負擔，同時也可提高圖形文件尺寸參數(shù)驅(qū)動的速度。

31、 第三章 組合夾具元件庫的建立 3.1 組合夾具元件按品種建模 由于同一品種不同規(guī)格元件,其形狀一樣,只是某些參數(shù)不同,如對稱槽大長方支承件,所含的規(guī)格是由高度(H) 變化而來。按品種建模時,通過設(shè)定適當?shù)膮?shù),填寫參數(shù)表,即可自動生成不同規(guī)格的元件;同時為自動生成組合夾具裝配圖中要求的組合夾具元件明細表,在品種屬性中加入自定義屬性并加入用戶元件明細表模板。下面以對稱槽大長方支承為例說明品種建模過程。 圖3-1 對稱槽大長方支撐 圖3-2 定義參數(shù) 1) 用SolidWorks 零件模板為元件建模。 2) 定義參數(shù)。由圖4 可看出,該品種的不同規(guī)格由高度

32、(H)變化而來,定義參數(shù)H 。 3) 輸入?yún)?shù)表(見圖4) ,生成該品種不同規(guī)格的組合夾具元件。 表3-1 參數(shù)表 3.2 建立組合夾具元件庫 新建一組合夾具元件庫目錄,如d : \ 組合夾具元件庫。在其下按類建立子目錄,將品種按類存入即可得到組合夾具元件庫。 3.3 在SolidWorks 界面添加“組合夾具元件”菜單 使用VC + + 6. 0 和SolidWorks 的API 函數(shù)編寫添加菜單的源程序,用Win32 MBCS Debug 編譯,用Add - in 管理器運行C ++程序(將編譯出的. dll 文件和和. reg 復(fù)制到SolidWorks 根目錄下) 或應(yīng)

33、用APPS 目錄自動載入應(yīng)用程序(在SolidWorks 根目錄下,打開或創(chuàng)建APPS 子目錄,將應(yīng)用程序. dll 復(fù)制到該目錄下) 。加入用戶菜單后的SolidWorks 界面如圖所示。 圖3-3　加入用戶菜單后的SolidWorks 界面 3.4 組合夾具構(gòu)件的自動建模原理 組合夾具構(gòu)件是指由一定尺寸約束關(guān)系的各個組合夾具元件組裝而成的,具有一定功能的裝配體。組合夾具構(gòu)件建模是建立在組合夾具元件模型基礎(chǔ)上的,主要利用所包含的組合夾具元件自動建模原尺寸參數(shù)約束方程,來完成構(gòu)件自動建模。當給定一個組合夾具構(gòu)件模型,必須定義它的約束方程。否則,就會造成構(gòu)件中每個元件之間驅(qū)動尺寸參數(shù)沒

34、有規(guī)則約束,構(gòu)件中元件的類型參數(shù)匹配就會變得龐大,而且很多參數(shù)類型根本不能生成合理的構(gòu)件圖,成為參數(shù)冗余。相反,約束方程定義越準確越完備,構(gòu)件中參數(shù)類型匹配結(jié)果就越準確. 然后,通過提取定義的完備約束方程式和分析方程式,從組合夾具元件尺寸數(shù)據(jù)庫中就可以自動查找符合約束方程的尺寸參數(shù)規(guī)格形成構(gòu)件驅(qū)動參數(shù)視圖。用編程語言可以調(diào)用SolidWorks AP I來讀取各個零件和它們對應(yīng)的尺寸驅(qū)動參數(shù),利用元件參數(shù)化的方法,就可達到組合夾具構(gòu)件自動建模目的. 自動建模的原理見圖。 圖3-4　組合夾具構(gòu)件自動建模原理圖 第四章 組合夾具元件的參數(shù)化設(shè)計 機床夾具是機械加

35、工中的重要工藝裝備，專用組合夾具元件的設(shè)計是技術(shù)人員的一項主要工作，設(shè)計機床專用組合夾具元件時要頻繁使用各種通用零件，而查找和繪制通用零件需要花費很多時間和精力，若能將夾具的通用零件建庫，在設(shè)計夾具時只需簡單的調(diào)用和修改圖形文件，將大大提高夾具設(shè)計效率。選擇高效建模工具，建立參數(shù)化的夾具通用零件，按其形狀幾何特征分類存入不同的子目錄下成為夾具通用零件庫構(gòu)建的重要組成部分。參數(shù)驅(qū)動是一種新的參數(shù)化方法，其基本特征是直接對數(shù)據(jù)庫進行操作。因此它具有很好的交互性，用戶可以利用繪圖系統(tǒng)全部的交互功能修改圖形與其屬性，進而控制參數(shù)化的過程。與其他參數(shù)化方法相比較，參數(shù)驅(qū)動方法具有簡單、方便、易開發(fā)和使用

36、的特點，使用面廣，二維、三維問題均可適用。 4.1用Solidworks對組合夾具元件實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計的方法 目前采用Solidworks平臺實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計的方法有兩大類。第一類是采用基于Solidworks軟件進行二次開發(fā)的方法實現(xiàn)，即可以采用宏技術(shù)，利用宏通過部編程操作Solidworks對象的操作，進行參數(shù)化設(shè)計。第二類是靈活運用Solidworks軟件本身的強大功能，實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計。這兩種參數(shù)化設(shè)計方法各有千秋，軟件二次開發(fā)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(fā)工作量大，軟件修改維護不便。采用Solidworks軟件本

37、身的功能實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)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(fā)，非常便于修改、維護和擴展。由于組合夾具元件的特征參數(shù)和參數(shù)系列比較明確，而且在使用時經(jīng)常要根據(jù)應(yīng)用情況進行局部修改，所以本文將基于采用Solidworks軟件的配置技術(shù)來實現(xiàn)組合夾具的參數(shù)化設(shè)計。 4.2實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計的基本思路 配置是Solidworks軟件的一個強大功能，實現(xiàn)配置的方法之一使用就是通過壓縮或隱藏特征來設(shè)計結(jié)構(gòu)相近或相似的系列零件，并對它們分別命名，來快速實現(xiàn)設(shè)計任務(wù)；也可以通過系列零件設(shè)計表來控制系列零件的尺寸值，從而生成不同的配置，實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計，如圖1所示結(jié)構(gòu)相似的

38、正方形基礎(chǔ)板，應(yīng)用Solidworks配置功能，可以通過系列零件設(shè)計表來定義正方形的大小，通過改變參數(shù)和陣列特征來控制T形槽的數(shù)量，所以在設(shè)計時只需對圖4-1（a）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(xiàn)圖4-1（b），圖4-1（c）零件的設(shè)計，從而實現(xiàn)圖中所示該組零件的參數(shù)化設(shè)計。同樣，將所有具有配置屬性的基礎(chǔ)件和定位件一次造型，通過系列零件設(shè)計表來定義各個零件的不同配置參數(shù)，就可以實現(xiàn)產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計。顯然這種不需再次造型就可改變零件的方法即節(jié)約了時間又提高了效率。 （a)(b)(c) 圖4-1 正方形基礎(chǔ)板 4.3組合夾具元件參數(shù)化設(shè)計 組合夾具元件按其

39、用途不同，可分為八大類：基礎(chǔ)件、支撐件、定位件、導(dǎo)向件、壓緊件、緊固件、其他鍵和合件等。每一類又劃分為不同的組，每一組中又包含很多品種。不同品種的元件有相似的幾何拓撲結(jié)構(gòu)，只是尺寸規(guī)格不同，按品種建立模板，通過設(shè)定適當?shù)膮?shù)，即可自動生成不同規(guī)格的元件?，F(xiàn)以槽系組合夾具元件中的基礎(chǔ)件——四面槽正方形基礎(chǔ)板為例說明組合夾具元件的參數(shù)化設(shè)計過程。 4.3.1實體結(jié)構(gòu)特征分析與建模 首先對要創(chuàng)建的實體進行特征分析，再根據(jù)Solidworks實體建模的特點，確定創(chuàng)建特征的順序與方法，使所建立的實體特征盡可能簡單，所要驅(qū)動的幾何參數(shù)盡可能少然后利用Solidworks創(chuàng)建特征的功能（拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描

40、、放樣等），按以上分析步驟建立三維實體模板。如圖4-2所示的四面槽正方形基礎(chǔ)板。 圖4-2 四面槽正方形基礎(chǔ)板 4.3.2零件設(shè)計尺寸和特征命名 對于Solidworks設(shè)計的三維圖形，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，用戶可以自己定義尺寸名稱，具體實現(xiàn)方式是右擊尺寸，在屬性窗口中更改名字，如圖4-3所示。 圖4-3尺寸屬性 4.3.3建立系列零件表 在“Feather Manager”設(shè)計樹選項中右擊“注解”文件夾，選擇“顯示特種尺寸”選項，如圖4-4所示。在工具欄中選擇插入——系列零件設(shè)計表，在系列零件設(shè)計表中選擇自動生成，雙擊

41、需要系列化得尺寸就可生成一個配置。 (a)（b） 圖4-4 系列零件插入表 如圖4-5所示的系列零件設(shè)計表，在A3中輸入配置名稱，B3、C3、D3、等欄中輸入不同的參數(shù)數(shù)據(jù)，就可以生成配置1，同理可生成A3、A4、A5等不同的配置，不同的配置就代表系列化零件之一。 圖4-5（b）所示的系列零件設(shè)計表類似于數(shù)據(jù)庫中的一表，A3、A4表示實體B、C、D、E、F等字段表示屬性，零件的不同配置就是表中的記錄。因此通過配置建立系列零件設(shè)計表，就相當于建立了該零件的參數(shù)數(shù)據(jù)庫，通過選取修改增加數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)，就可以實現(xiàn)組合夾具元件的參數(shù)化設(shè)計。如果元件不同配置的特征稍有差別，還可以壓縮隱藏特征

42、的功能實現(xiàn)，通過改變參數(shù)值生成了兩個配置，零件設(shè)計表如圖4-5所示。 （a）(b) 圖4-5系列零件設(shè)計表 4.3.4 系列零件顯示 建立了零件設(shè)計表后，點擊“Configuration Manager”設(shè)計樹，就會顯示四面槽正方形基礎(chǔ)板的不同配置，如圖4-6所示，在圖4-6所示窗口中雙擊不同的配置名稱可以顯示相應(yīng)配置的零件具體操作結(jié)果。 (a)（b） 圖4-6系列零件設(shè)計樹 通過上述步驟就可以實現(xiàn)四面槽正方形基礎(chǔ)板以與其他組合夾具元件的參數(shù)化設(shè)計。 從上述方法可以看出，靈活運用Solidworks2006的配置功能，可以很方便的實現(xiàn)系列組合夾具元件的參數(shù)化設(shè)計，而且

43、產(chǎn)品的設(shè)計、編輯、修改等很容易實現(xiàn)，技術(shù)人員可以通過改變某些參數(shù)而不必改變元件設(shè)計的全過程來更新設(shè)計，大大節(jié)約了設(shè)計人員的精力、時間、降低了企業(yè)產(chǎn)品的成本。同時，所建立的夾具元件庫對自動化或系列化生產(chǎn)的機械制造企業(yè)，建立自己的產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計與制造具有實用參考價值。 第四章 結(jié)語 本文論述了OLE 自動化技術(shù)與其應(yīng)用。建立軟件系統(tǒng)時,利用OLE 自動化技術(shù)使用SolidWorks的API 把SolidWorks 連接到應(yīng)用程序,從而對SolidWor

44、ks 進行控制。采用SolidWorks 軟件建立組合夾具標準件庫,方便日后對其修改和更新,工程技術(shù)人員可以通過變動某些約束參數(shù)而不必改動元件設(shè)計的全過程來更新設(shè)計。大大提高了設(shè)計人員的工作效率,減輕了工人的勞動強度,在實際工作中有非常廣泛的應(yīng)用前景。 建立了組合夾具元件和構(gòu)件信息模型，包括基本信息、幾何信息、可裝配表面信息和參數(shù)驅(qū)動數(shù)據(jù)四個方面。重點研究了幾何信息模型的建立，對組合夾具元件庫的幾何自動建模原理和關(guān)鍵技術(shù)進行了詳細的研究，并在此基礎(chǔ)上，采用了基于約束方程的組合夾具構(gòu)件自動建模方法，實現(xiàn)了組合夾具元件庫和構(gòu)件庫的柔性管理，從而解決了構(gòu)件自動建模的難點，為夾具的自動裝配和自動設(shè)計

45、奠定了基礎(chǔ)。 在 SolidWorks 上建立了組合夾具快速設(shè)計系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，分析了系統(tǒng)的主要功能模塊和運行流程，設(shè)計了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，部分完成了基于實例推理思想的組合夾具快速設(shè)計系統(tǒng)開發(fā)，為以后系統(tǒng)完善打下了基礎(chǔ)。 參考文獻 [1] 組合夾具廠. 組合夾具組裝與應(yīng)用. :機械工業(yè),1971 [2] 實威科技. SolidWorks 2004 原廠培訓(xùn)手冊. :中國鐵道, 2004 [3] 翟彤. 基于SolidWorks 二次開發(fā)的零件參數(shù)化設(shè)計. 工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2007 (3) [4] 殷國富

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