1、基于 CATI环境下的自顶向下机床夹具设计方法 毛 国平文 摘 ： 文 章充 分阐 述了 在 CATI环 境下 自顶 向下 的机 床夹 具设 计方 法 ， 对 设计 过程 和内 容的 描述 清楚 ，所 举例 子浅 显易 懂， 实用 性强 。对 于 CATI在 计算 机辅 助工 程设 计方 面的 应用 ，有 比较 深刻 的认 识。关 键词 ： 夹具 方 法 元 件 部 件Top-downmachinefixturedsignmethodunderthenvironmentofCATIMAOGu-pig(ChongqingIndustryPolytechnicoleg.Chongqing4 0 1
2、 1 2 0 ,China.)Abstract： Tearticlefulyelaboratedttop-dwndesimethodformciefixtureunderthenvironmntofCATI,thesignrcesathconttareclearlydscribd,thxamplesaresipleandpractial.HavingaprofunduderstndigoftheaplicationsforCATIincomutriengieridesign.Keywords： fixtre,ethods,oran,parts夹 具作 为制 造业 中重 要的 工艺 手段 及措
3、施， 在设 计方 法的 灵活 多样 性方 面尤 现突 出 ， 因而 很难 有一 套功 能模 块能 够像 模具 设计 或板 金设 计一 样利 用二 次开 发嵌 入其 CAD软 件中 。然 而 ， 就 设计 方法 而言 ， 夹 具设 计在 制造 业中 已经 形成 了非 常完 善的 设计 理念 和思 路 。 如 同新 产品 开发 设计 中的 关联 设计 方法 一样 ，在 CATI环 境下 的机 床夹 具自 顶向 下设 计方 法 ， 是现 今制 造业 里值 得推 荐的 一种 行之 有效 的方 法。 基 于 CATI在 计算 机辅 助工 程设 计上 的优 势 ， 按 照自 顶向 下的 设计 方法 ， 夹
4、 具的 设计 会变 得既 轻松 又愉 快 。 它 将设 计者 从烦 琐的 资料 收集 和绘 图工 作中 解放 出来 ， 置 身于 全面 的创新 设计 环境 之中 。 使 得夹 具设 计的 水平 和效 率大 幅度 提高 ， 且 设计 变得 得心 应手 。 CATI作为 一款 专门 为工 程师 设计 并应 用的 计算 机辅 助工 程设 计软 件， 着实 为夹 具的 设计 创造 了利器 。 采 用 CATI环 境下 的自 顶向 下机 床夹 具设 计方 法 ， 是 在 CATI装 配体 环境 中 ， 根 据已 经安 装到 位的 加工 工件 ， 设 计定 位元 件 、 夹 紧元 件及 其他 功能 元件
5、等的 过程 ， 完 成夹 具装 配体设 计 。 其 优点 在于 夹具 零部 件结 构的 设计 可充 分借 助已 有加 工工 件形 成的 空间 参照 ， 从 而能够 设计 出在 独立 零件 环境 下很 难完 成的 各种 夹具 结构 件， 尤其 是过 渡零 件（ 如连 接元 件 ） 和框 架零 件（ 如夹 具体 ）等 的设 计。 1 .1 1 1 CATI环 境下 的自 顶向 下机 床夹 具设 计方 法经 过长 期的 实践 和推 广应 用 ， 使 得在 CATI环 境下 进行 机床 夹具 的设 计变 得非 常具 体而清 晰， 这就 是在 CATI环 境下 的自 顶向 下机 床夹 具设 计方 法。
6、其具 体的 内容 和步 骤如 下：1 .1 获 得三 维 CD模 型工 件作 为加 工对 象的 工件 模型 ， 可 以是 从任 意软 件中 已经 生成 的实 体模 型 。 当 然 ， 也 可以 根据 工程 要求 ，直 接建 立加 工工 件模 型。 1 .2 将 得到 的加 工工 件增 至 CATI的 装配 体文 挡中当 新增 工件 到装 配体 中 ， 必 须给 予名 称并 选择 一个 平面 。 此 名称 是当 作加 工工 件名 称用的 ，而 选定 的平 面代 表工 件参 考坐 标系 限制 工件 自由 度的 主要 定位 平面 。1 .3 在 装配 体中 建立 若干 新产 品作 为夹 具功 能部
7、件的 组件当 建立 新组 件时 ，需 按照 夹具 设计 方案 ，确 定夹 具的 具体 内容 ，明 确设 计思 路和 名称 。单 击的 平面 成为 作用 中的 草图 ， 工 件处 于编 辑工 件模 式 ， 参 照装 配体 的几 何特 征 ， 采 用标 准方 法建 立夹 具零 部件 。 1 .4 根 据夹 具的 工艺 特征 ，建 立零 部件 间的 装配 约束 关系 ，完 成部 件设 计。1 .4 1 定 位元 件设 计： 根据 加工 工件 的定 位基 面及 限制 自由 度情 况， 进行 定位 元件 空间 位置 及结 构方 案设 计。1 .4 2 夹 紧装 置设 计： 通过 夹紧 点的 位置 及夹
8、紧力 方向 ，设 计合 适的 夹紧 机构 ，进 而确 定其 在空 间位 置及 结构 。1 .4 3 对 刀元 件设 计： 根据 工件 加工 表面 位置 ，设 计合 适的 对刀 元件 ，以 确定 其在 空间 位置 及结 构。1 .4 4 连 接元 件设 计： 按夹 具对 切削 成形 运动 的定 位， 考虑 夹具 在机 床上 的安 装， 设计 合适 的连 接元 件。 由于 机床 定位 面对 成形 运动 的位 置误 差是 由机 床精 度所 决定 。因 此在 夹具 设计 中， 夹具 的对 定就 是解 决好 夹具 与机 床的 连接 和配 合问 题。1 .5 夹 具各 功能 元件 详细 设计 配合 夹具
9、三维 标准 件库 完成 。1 .6 夹 具体 设计 ： 在 装配 体中 新插 入零 部件 ， 根 据已 有功 能元 件的 布局 和方 案 ， 设 计符 合结构 工艺 要求 的夹 具体 。1 .7 测 量和 检查 ：1 .7 1 是 否建 立夹 具装 配体 中所 必须 的链 接关 系， 见图 1 。1 .7 2 干 涉检 查： 确定 连接 和配 合关 系。1 .7 3 尺 寸测 量： 总体 及结 构尺 寸符 合工 艺要 求， 完成 夹具 精度 的验 算。工 件对 刀元 件 定 位元 件 夹 紧元 件 连 接元 件 夹 具体 夹具图 11 .8 强 度校 核： 直接 在 CATI分 析模 块中 进
10、行 。夹 具上 的一 般零 件不 需要 进行 强度 校核 ， 根据 经验 直观 判断 即可 。 但 对于 关键 的零 部件 必须 进行 强度 校核 ， 以 保证 夹具 在使 用过 程中 安全 可靠 ， 满 足用 户要 求 。 强 度校 核的 模型 零件 ， 需 要根 据具 体结 构及 其受 力状 况而确 定。1 .9 装 配图 标注 ：直 接在 CATI工 程制 图模 块中 完成 。2 .2 2 2 加 工工 件为 杠杆 的专 用钻 床夹 具设 计2 .1 建 立工 件三 维模 型， 见图 2 ；题 目 模 型图 22 .2 建 立夹 具装 配文 挡， 将工 件插 入， 见图 3 ；图 32
11、.3 在 装配 文挡 中确 定夹 具设 计方 案并 命名 ，见 图 4 ；图 42 .4 设 计定 位元 件， 见图 5 ；图 52 .5 在 CATI环 境下 ， 按 图 6 所 示 过 程 ， 逐 步推 进 ， 其 思路 清晰 ， 无 冗余 烦杂 ， 效 率倍 增， 完成 夹具 各功 能部 件设 计；图 62 .6 在 CATI环 境下 ，对 夹具 装配 体中 的任 意特 征进 行修 改轻 而易 举， 见图 7 ；图 72 .7 在 CATI环 境下 ， 根 据夹 具装 配体 模型 ， “ 在 新窗 口中 打开 ” 零 件 （ 见 图 8 ） ， 进 行夹 具零 件详 细设 计， 并完 善
12、工 程施 工图 及其 标注 （见 图 9 ） ；图 8图 93 .3 3 3 结 束语 工 艺装 备设 计中 ， 夹 具的 设计 至关 重要 且灵 活多 变 。 掌 握自 顶向 下的 计算 机辅 助夹 具设计 ， 是 当今 工程 技术 人员 必须 要具 备的 。 CATI作 为业 内公 认顶 级计 算机 辅助 工程 设计 软件 ，值 得我 们推 崇及 应用 。 参 考 文 献 1 毛 国平 主编 机 械加 工工 艺工 装设 计与 实践 ，北 京 高 等教 育出 版社 ， 2 0 1 0 .4 2 毛 国平 主编 三 维 CAD设 计与 实作 （ CATI） ， 北京 清 华大 学出 版社 ， 2 0 1 1 .3作 者 简 介毛 国 平 （ 1958-） ， 男 ， 重 庆 市 人 ， 副 教 授 ， 大 学 ， 从 事 机 械 设 计 制 造 及 自 动 化 方 向的 研究 。
