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基于Solidworks組合夾具的參數化設計原理.doc

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?1 基于Solidworks的組合夾具的參數化設計原理組合夾具是典型的具有尺寸系列特征的產品,組合夾具元件的幾何拓撲結構基本相同或相似,尺寸規格不同,但是尺寸規格具有系列化的特點。在傳統的組合夾具設計過程中,由于缺少有力的工具,設計人員經常要進行重復設計,效率較低。為提高設計效率,采用基于特征的參數化設計技術是適合組合夾具特點、實現組合夾具快速設計的有效方法之一。本文將討論基于三維設計軟件平臺SolidWorks的參數化設計方法。目前采用SolidWorks 平臺實現參數化設計的方法有兩大類。第一類是采用基于SolidWorks軟件進行二次開發的方法實現,既可以采用宏技術,利用宏通過部編程操作SolidWorks對象,然后利用VC/VB 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,進行參數化設計。第二類是靈活應用SolidWorks軟件本身的強大功能,實現參數化設計。這兩種參數化設計方法各有千秋,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。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用情況進行局部的修改,所以本文將基于采用SolidWorks 軟件的配置技術來實現組合夾具的參數化設計。1.1 應用SolidWorks配置功能實現參數化設計的基本思路  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,并對它們分別命名,以便快速實現設計任務;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。如閣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隔板的有無。所以在設計時,只需要對圖la 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lb 、圖lc零件的設計,從而實現圖1 所示該組零件的參數化設計。同樣,將具有配置屬性的零件裝配在一起,通過定義各個零件的不同配置,就可以實現不同的裝配體設計,從而實現產品的參數化設計。顯然這種設計方法不需要多次造型、修改零件或多次裝配,節約了涉及間,提高了效率。(a)(c)(b)圖1-1 配置的功能 1.2 基于配置技術的組合夾具元件參數化設計 組合夾具元件,按其用途不同,可分為八大類:基礎件、支承件、定位件、導向件、壓緊件、緊固件、其它件和合件等。本文主要以基礎件為例來說明組合夾具元件的參數化設計過程。具體設計步驟如下:(1)基本零件設計與尺寸和特征命名用 solidworks設計圖1-2所示基礎件的三維圖形,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,具體實現方式是右擊尺寸,在屬性窗口中更改名字,如圖1-3中的基礎板寬、基礎板厚等。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。   (2) 建立系列零件表 在"Feather Manager" 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戚,雙擊需要系列化的尺寸就生成一個配置。如圖1-3 所示,在A3 中輸入配置名稱,在田、C3 、D3…等欄中輸入不同的參數數據,就可以生成配置1 ,同理可以生成A4 ,A5 , A6…等不同配置,不同配置就表示系列化零件之一。圖1-3 所示的系列零件設計表類似于數據庫中的一表,A3、A4、A5、A6 表示實體,B, C、D等字段表示屬性,零件的不同配置就是表中的紀錄。因此通過配置建立系列零件設計表,就相當于建立了該零件的參數數據庫,通過選取、修改、增加數據庫中的參數,就可以實現組合夾具元件的參數化設計。如果元件不同配置的特征稍有差別,還可以通過壓縮、隱藏特征的功能實現。本文通過改變參數值生成了5 個配置,零件設計表如圖3所示。(3) 系列零件顯示建立了零件設計表后,點擊"Configuration Manager" 設計樹,圖 1-2 配置2圖1-3 配置3圖1-4 配置4圖1-1 配置1圖1-2 基礎板部分配置零件圖圖1-3 系列零件設計表 就會顯示基礎板的不同配置如圖1-4 所示。在圖1-4 所示窗口中雙擊不同的配置名可以顯示相應配置的零件,具體操作結果如圖1-2所示。圖1-4 配置表   1.3 基于配置技術的組合夾具參數化設計組合夾具是由組合夾具元件裝配而成的,將具有配置屬性的零件裝配在一起,通過選擇各個零件的不同配置,同樣可以進行裝配體的配置設置,從而實現組合夾具的參數化設計。具體操作過程如下。圖1-5 裝配圖(1) 建立組合夾具新建裝配體,通過配合功能將基礎板和V型塊裝配起來。如圖1-5所示:(2) 上述裝配體中已經建立一個默認配置,在"Configuration Manager" 設計樹中右擊頂端的文件名稱圖標,從快捷菜單中選擇[添加配置]命令,建立一個"組合1" 的配置,默認[添加配置]對話框中的其他選項,單擊[確認]按鈕(依照同樣方法,建立不同的配置)。(3) 新添加的配置"組合1" 為當前激活的配置,在"Feather Manager" 設計樹中可看到該裝配體的零件組成。如圖1-6 所示。圖1-6 裝配體組合配置(4)可通過改變零件"基礎板"或"v型塊"的屬性來實現新的配置,如右擊基礎板文件名,選擇[屬性]命令,在屬性窗口中只需要選擇基礎板的不同配置(如圖1-7所示) ,同樣可以選擇支承的配置,從而組成一個新的裝配體。重復上述過程,即可實現組合夾具的參數化設計。若要修改組合夾具,既可以通過修改元件,也可以在裝配體中直接修改。靈活運用SolidWorks的配置功能,可以很方便地實現系列組合夾具的參數化設計,而且產品的設計、編輯、修改等很容易實現,技術人員可以通過改變某些參數而不必改動元件設計的全過程來更新設計,太太節約了設計人員的精力、時間、降低了企業產品的戚本。同時,所建立的夾具元件庫和夾具庫對自動化或系列化生產的機械制造企業,建立自己的產品設計數據庫,實現數字化設計與制造具有實用參考價值。2 典型零件的組合夾具的設計2.1 典型軸類零件的組合夾具的設計2.1.1 花鍵軸的組合夾具的設計1) 零件結構特點及應用圖2-1零件實體圖2-2零件主要尺寸平面圖該零件為一帶有花鍵的軸,主要特征是花鍵,左端是帶有錐度的端面,軸向有螺紋孔,并且有半圓鍵槽,右端擔有中心孔。 其中,右端中心孔起定位作用,保證花鍵軸與其他零部件同軸度。半圓鍵槽裝有半。省略部分。膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈
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