取力箱箱体工艺半精镗2-φ72的孔、镗床夹具设计与装配校核（含三维图及CAD图纸）
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取力箱
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取力箱箱体工艺半精镗2-φ72的孔、镗床夹具设计与装配校核（含三维图及CAD图纸）,取力箱,箱体,工艺,半精镗,72,镗床,夹具,设计,装配,校核,三维,CAD,图纸
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原文出处：国际电气、自动化与机械工程会议(EAME 2015)计算机辅助组合夹具设计中的夹具分析与配置方法研究摘要：模块化夹具设计是一个复杂的过程。计算机辅助组合夹具设计有助于积累夹具设计人员的经验和技术。本文研究了计算机辅助组合夹具设计中孔组合夹具的优化配置方法。首先分析了模块化夹具的特点，给出了夹具设计过程中需要的详细信息，包括零件的结构信息、功能信息和装配特征信息。建立夹具信息描述模型，支持模块化夹具的数据库设计和模块化夹具的自动生成。研究了一种优化配置算法，从夹具零件中生成符合要求的模块化夹具。最后通过实例验证了该算法的可行性。关键词：模块化夹具;最优配置;夹具的分析一介绍在制造过程中，工件的几何精度主要取决于工件与机床的相对位置，应通过夹具来保证。因此，夹具设计是制造过程中的重要内容之一1-2。对于组合夹具的设计，可根据不同的加工工艺要求，选择部分零件组装成机床上使用的各种夹具。该组合夹具使用后可拆装成新工件的零件和部件。组合夹具的设计与装配是一个复杂的过程。其效果在很大程度上取决于具有丰富生产经验和熟练技术的工人，这限制了组合夹具3的广泛使用。对计算机辅助组合夹具设计系统的研究有助于解决这一问题。计算机辅助组合夹具的设计越来越受到研究人员的重视。主要研究夹具布局设计、定位夹紧点的选择、夹具结构设计的刚度分析和自动生成算法等。论文5给出了计算机辅助夹具设计中的夹具信息编码系统，以描述工件的夹具特征。本文对夹具结构设计的自动生成进行了研究，给出了组合夹具零件的装配关系图。提出了一种基于实例的夹具自动生成算法。数据库是计算机辅助夹具设计系统的重要组成部分。在自动生成夹具的同时，利用算法从数据库中搜索所需夹具元素，装配成零件的模块化夹具。本文研究了一种优化配置算法。详细分析了夹具零件的结构信息和功能信息，分析了夹具设计中需要的其他信息。提出了一种从夹具单元生成模块化夹具的算法，以满足模块化夹具的要求。二模块化夹具的特点分析在设计模块化夹具时，首先要确定夹具的布置方案、定位和夹紧点。然后在确定的定位点设计模块化夹具以满足要求，这是夹具优化配置的内容。夹具零件数量庞大。为工件设计的组合夹具是多种多样的。因此，应研究优化配置算法，给出模块化夹具设计的最优规则，分析夹具零件的结构和装配特点，研究工人的设计经验。以孔系组合夹具为例，研究了组合夹具的优化设计方法。对组合夹具的结构进行了研究，对记录的信息进行了分析。A.夹具结构特征分析夹具的结构特点分析通常，组合夹具由多个部件组成，具有定位和夹紧功能。每个组件根据某种装配关系由一个或多个元素组成。每个夹具零件包括若干功能面，即定位、夹紧或支承面等。功能表面有装配特征，如销孔、沉孔、螺孔等。夹具可以看作是一组单元。每个单元都可以看作是一组组件。F表示夹具，Ui表示夹具F中的第i个单元，Cij表示构件编号。单位的Ui。则F可表示为: （1） （2）所以 （3）其中为夹具单元数，为单元组件数。在夹具设计过程中，从数据库中选择夹具组件，组装成所需的模块化夹具。因此分析夹具零件信息是最基本的。对夹具零件的结构进行了详细的分析，以便在夹具自动设计中获得必要的信息。B.夹具零件的结构及信息分析孔系列组合夹具零件可分为5类:基础零件、支承零件、定位零件、夹紧零件、总成及附件。根据形状和结构的不同，每一类元素可以分为许多种。为了管理元素数据，分析了相同的数据格式来描述元素。每个零件由不同的功能面组成，表面有装配特征。夹具零件可以是支撑其他零件或工件的零件，也可以是支撑其他零件的零件。功能面包括支承面和支承面。表面的装配特征包括定位孔、沉孔、螺孔、紧固沉槽、紧固键槽、紧固U型沉槽、紧固U型键槽。定位孔、沉孔、紧固沉槽、紧固键槽、紧固U型沉槽、紧固支承面上的U型键槽，可用于定位和紧固支承件上的支承件。这些特性被定义为与所支持表面相关的组装特性。定位孔时，可在支承面上用螺钉孔、紧固键槽和U型键槽定位和紧固所支承的零件。这些特征被定义为与支撑面相关的装配特征。通过对模块化夹具零件的结构和需要保存的信息进行分析，得到结构和信息图，如图1所示。需要记录的夹具零件信息包括:基本信息、几何信息和装配信息。基本信息主要记录元素的ID、名称、类型、功能类型和装配特征。类型记录元素的类别。底板包括水平底板和垂直底板。定位零件包括底定位零件、侧定位零件、底侧组合定位零件、内孔定位零件和外圆定位零件(v型块)。夹紧零件包括顶部夹紧零件和侧面夹紧零件。支承零件包括夹紧支承零件、底部定位支承零件和侧面定位支承零件。配件包括螺母、螺钉、垫片等。ID、名称、类型、功能类型、装配功能基础信息夹具零件ID，位置，几何信息ID，位置，几何信息相关紧固U型键槽相关的缩孔相关的定位孔位置和方向，局部坐标系参数:长、宽、高、功能点、功能高度图一 夹具零件结构及信息图。ID、类型、装配类型方位和作用点相关紧固沉槽相关紧固键槽相关紧固U型槽相关紧固U型键槽相关紧固键槽相关的螺孔相关的定位孔方位和作用点ID、类型、装配类型支承表面被支承表面装配信息几何信息根据夹具组件的功能，组件包括垂直定位组件、水平定位组件、垂直-水平定位组件、垂直夹紧组件、水平夹紧组件、夹紧支撑组件、垂直支撑组件和水平支撑组件。组件由元素组成。所记录的元素的函数类型是它可以用于哪种类型的组件。同一元素可能具有不同的函数类型。它可以与其他元素组成垂直定位组件，也可以与其他元素组成垂直支撑组件。用于表示组件的类型集。用于表示fixture元素的函数类型集。这就是元素可以用于什么类型的组件。所以 （4）其中为元素可以形成的组件类型的数量。夹具零件的几何信息主要记录零件的几何参数、功能点和功能高度。对于不同类型的元素，几何参数是不同的。对于底板、支承板、定位零件，应记录其长、宽、高。对于v形块，应记录其夹角、交点到端面的高度、支承单元的最大外径和最小外径。夹紧零件应记录长度、宽度、高度范围、夹紧行程范围和装配可调范围。夹具零件的装配信息包括夹具零件的位置和方位、局部坐标系信息以及包含装配特征的功能面。记录表面ID、类型、装配类型和方向、相关孔ID、位置和几何信息。C.夹具装配特征分析夹具零件的基本装配特征信息主要记录其可装配的部件。夹具零件之间的装配关系不具有任何自由度，并受一定的约束。有些零件只能直接接触工件进行定位动作，而有些零件可以支撑其他零件，而有些零件只能直接放置在底板上，其他零件无法支撑。以孔组合夹具为例，分析了夹具零件的装配特点。元素的装配特性可以分为以下几类：第一种:该零件只能作为支承零件装配在底板上。其它零件如四面支承零件、夹紧支承零件等不能支承。这两个零件可以装配在与自支撑夹具零件相同的类型零件上。第二种:零件只能直接与工件接触，用于定位动作，装配在零件的顶部。该元素不能支持其他元素。修边圆柱轴承、台阶圆柱轴承、圆垫片、可调止动销、v型挡块、顶部夹紧零件和侧面夹紧零件均为此类零件。圆垫片可配套类似垫片，调整装配零件的高度第三种类型:可以支持元素，也可以支持其他元素，即，既可作为垫料支撑，也可作为定位零件，如方倒角步进支撑、杆进支撑、定位杆板可调。所述方台阶支架的顶面上可安装一杆支架，所述方台阶支架可置于所述四面支架的顶面上。支架的步长可以进行垂直和水平定位，并记录在零件的功能类型信息中。例如，对于杆阶支撑，其功能类型集合为垂直定位元素，垂直和水平综合定位元素。通过分析，将装配特征集UAssem定义为:UAssem=是否可以支撑，是否可以支撑，是否可以直接定位或夹紧，是否可以自支撑。对于四面支撑和夹紧支撑，装配特征集UAssem=0,1,0,1。0表示没有，1表示有。即对于四面支承和夹紧支承，它们可以不支承，可以支承，可以不直接定位或夹紧，也可以自支承。用于修整圆柱轴承、台阶圆柱轴承、可调止动销、v型挡块、顶部夹紧零件和侧面夹紧零件，装配特征集UAssem=1,0,1,0。对于圆形垫圈，装配特性集UAssem=1,0,1,1。对于方倒角步进支架、杆进支架、可调定位杆板，装配特征集UAssem=1,1,1,0。在记录夹具零件装配特征信息后，在选择要构建零件的零件时，将选择可以装配在一起的零件。三模块化夹具优化配置算法在此基础上，记录了组合夹具的基本信息、功能信息、装配特征信息等要素信息。此外，还记录了功能元素之间的装配关系信息。在设计组合夹具时，根据所记录的信息，查找相关的零件，形成所需要的零件。研究了一种模块化夹具的优化配置算法。步骤1:输入所需夹具组件的类型j和动作高度H。步骤2:根据组件的函数类型j和元素的函数信息，选择具有第二种或第三种装配特征的元素。即选择可直接定位或夹紧的零件，其功能高度小于h。步骤3:选择顺序Cn作为支持的元素中的元素,然后搜索它的支持元素基于装配关系信息元素的累积功能高度小于或等于h或搜索元素与第一或第三种类型的装配特性基于元素的功能信息而积累功能高度小于或等于h .记录所有可能的元素集。步骤4:如果积累高度小于H,然后选择搜索支持元素作为支持元素顺序,继续搜索支持元素积累高度小于或等于H基于装配关系信息和功能的信息元素,根据在步骤3中方法。将新元素添加到之前搜索的元素集中。报告此过程，直到累积高度等于H。步骤5:将所有累积函数高度为h的元素组成所需的组件，依次记录元素组合，形成组件装配信息。利用三维CAD软件对各部件之间的装配关系进行指定并记录在计算机辅助组合夹具设计系统中，采用最优配置算法形成模块化零件时，将所有信息记录并存储到数据库中进行搜索。四居于固定的设计如图2所示，在工件的左侧，需要水平和垂直定位在底部和侧面。从左下表面到底板的距离为155mm(如图2(a)所示)。根据水平和垂直定位函数类型及高度要求，采用最优配置算法搜索夹具零件数据库，形成所需零件020-052-343(如图2(b)所示)。该组件由前表面支架310-020-3-1、方倒角步进支架310-052-1-1和杆进支架310-343-7-1组成。定位图如图2(c)所示。该组件可满足水平和垂直定位要求。图二 组件设计案例五结论本文详细分析了孔系组合夹具零件的结构。每个元素被分解成具有装配特征的各种功能表面。所记录的夹具零件的必要信息包括基本信息、几何信息和装配信息。将根据所记录的信息自动选择该元素，以形成所需的组件。提出了模块化夹具的优化配置算法。建立了夹具信息描述模型，给出了模块化夹具的优化配置算法，为计算机辅助夹具设计系统中的数据库建立和夹具组件的自动生成提供了依据。参考文献1 Y. Rong, Y. Zhu, L. Bi, computer-aided fixture design, Machinery Industry Press,2002 2 B.S. Thompson, M.V. Gandhi, Commentary on Flexible Fixturing, Applied Mechanics Review, 39(9): p.13651369, 1986. 3 H. Zhao, Y. Zeng, Computer simulation of modular fixture assembly and Information Management, Aerospace Manufacturing Technology, 4(2) , p.37-41,2004. 4 J. Cecil, Computer-Aided Fixture Design- A Review and Future Trends, the International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 18,p.790-793, 2001. 5 Y. Rong, J. Zhu, and S. Li, Fixturing Feature Analysis for ComputerAided Fixture Design, Manufacturing Science and Engineering, ASME WAM, New Orleans, LA, Nov.28-Dec.2, PED-Vol. 64,p. 267-271, 1993. 6 Y. Rong, Y
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