赵利平

【摘要】    夹具设计集技术、决策和经验于一体的结构设计， 设计通常是基于相似设计或者是系列化设计方法，以此来得到自己想要的设计过程，在本文中结合智能设计技术和设计知识对机床夹具库实现快速设计，并基于现有夹具设计系统存在的不足，结合夹具智能化设计的特点，实现模块化和参数化设计，并构建完整的机床夹具库系统。

【关键词】    夹具智能设计    机床夹具库    开发

引言：

随着信息化推进，目前仍有大量的设计资源无法进行系统化和结构化表示，这就导致设计人员在设计新的夹具任务时候直接调用相关的工艺流程和参数，影响到设计效率。目前智能设计方法的出现可以形成以知识为基础，知识基础为核心的夹具智能化设计，在该过程中可以通过知识因子进行知识内容关联，方便机器对设备进行识别，实现工件设计智能化和快速化。

一、夹具智能设计原理

机床夹具设计过程中主要包括数据参数的输入、设计决策，夹具数据校验和夹具设计输出。在设计中信息输入主要是指零配件的加工工艺参数和加工工艺，设计决策则是对工件定位、夹紧方法以及布局等方面的决策，在校验过程中要评估定位精准度以及夹紧力，是否符合设计要求，若是不符合就需要对设计进行调整，夹具设计输出需要对夹具装配图、元件图以及标准间明细表等进行一一核对，按照上述五个基础操作步骤可以实现智能设计。

二、机床夹具库开发

2.1模块化设计

2.1.1模块的划分

模块化设计的思想核心在于按照自上而下的顺序对夹具数据库进行功能分区，这样既可以呈现出模块之间的联系又能体现出不同模块的独立性，用户可以根据实际的需要对其进行快速选择。在机床夹具数据库的设计中需要对典型结构或者是零部件进行拆解，后将数据录入，这样便于实际设计中根据构件的需要进行模块的调用、参数的修改以及充足。其次就是对数据误差进行计算，其包括定位误差和夹紧力计算，了解不同影响因素对构件设计误差的影响，这将决定选择何种模块类型。

2.1.2模块的创建

通常模块的创建没有统一的标准要求，只是按照不同模块的功能类型对其进行区分，因而不同类型的模块在创建过程也有所不同，内容侧重和供应侧重也存在差异为此需要根据现实需求对起进行合理的划分，划分的目的是便于在实际操作中进行设计功能的完成，具体不同模块的创建规则如下：

1.典型夹具案例模块。在数据库中典型夹具的案例主要是包括机常用的夹具类型，无论是在国内还是在国外都有较高的使用频率，尤其是结构上呈现出不同的复杂度，最常见的包括车床夹具、铣床夹具等，对不同的夹具需要对起按照层级的关系进行细分，最终目的是对不同类型下的子类型进行可参数驱动图形数据库的建立。以典型夹具为例，在设计中需要对各个典型案例进行参数模型化， 这就需将各种夹具结构案例中的装配模型和夹装动画等一一实现，在该模块下，用户可以根据需要对这些模块的案例进行调用，根据自己的需要对相关的零件参数、路径等进行修改，并通过DMU装夹动画清晰将夹具结构案例、夹装过程表现出来，这样有助于结合项目加工工序求快速实现机床夹具成品设计。

2.标准件模块。在数据库标准件模块下，同样是囊括了各元件的结构、尺寸以及画法等，这些均是按照统一规定进行标准化的谁当，由于夹具各元件的功能和作用有所差异，为此需要对其进行分类，如 定位件、导向件以及夹紧件等，这种分类方法可以达到数十种。不同的种类又可以进一步细分，最终按照类型→系→组→标准件的顺序进行划分，因而本文所提到的标准间就是在组别属下的内容，以为导向件为例，可以细分出三个系即钻套、镗套和衬套，在钻套所在的系别可以细分为两个组即A型固定钻套和B型固定钻套，由此可以知道在设计中需要按照模块的分类级别对最小子类进行数据库的创建，这样方便使用者和设计者对其进行快速的调用。 在标准间模块下需要搭建完整的图形库，在这一过程中需要使用到参数化设计技术，根据现有标准，需要确定个参数的特征，通过参数的设定实现对图形控制 ，这样可以按照设计要求来对工件进行标准设计。在对夹具设计过程中需要用戶对标准件进行重组，实现替换，以此来获取到全新的夹具结构，以此来提升夹具设计效率。

3.非标准件模块。由于夹具类型并非都是标准也会涉及到的非标准件，如夹具的支架部分、钻模板等，夹具设计非标准件部分需要收集相关的参数数据，对其进行归纳整理，以图文的形式建立夹具非标准件图形的数据库。在对机床夹具数据库的建设中，对非标准件模块也要采用参数化的技术设计形式，按照构件的具体形状，对其进行建模，这样可以根据需要将零件的主要结构框架中所涉及到的参数进行提取，并以为单独的命名方式实现搭建，后通过参数驱动图形完成整体的修改，后根据用户现实需求，对相关构件的非标准件部分进行局部参数进行修改，达到最终的设计目的。

4.分析计算模块。在对机床夹具设计期间需要做好定位和夹紧两个部分，由于机械加工工序非常复杂，可干扰因素较多，为了避免外界因素影响到产品的加工质量，就需要充分考虑不同因素所引发的误差程度，常见有工艺系统受热会引发形变会造误差;夹具在机场中很容易出现定位误差;切削、夹紧以及惯性等在对材料进行受力作用的时候会导致材料出现变形或者是位移等;甚至工件基准平面与定位元件支撑面间会出现接触形变，该工序会造成基准位移，最终导致工件误差的出现。为此对工件的定位和夹紧，需要在满足所有要求情况下，考虑工件放置于正确的位置，采用的合适力度的夹紧大小，确保操作过程循序可靠，由于夹具设计在设计要求中会提出误差范围，尽可能保证所设计出的夹具在误差内即可，这表面所生产出的夹具符合设计要求。该过程需要确定的科学的加工工序，其次就是加工过程中的不同工序的误差累加或者是某项具体的工艺误差不能大于规定要求的误差，否则将会视为加工设计不合格;后对夹具进行数据核算，这是因为计算校核标准都是数据化的呈现，计算也是设计的重要步骤和环节，目前在机床夹具设计中所存在的误差类型有很多，为了满足应用需要，应当做好对定位误差和夹紧力的计算与校核。在对机床夹具进行设计中需要做好计算模块的分析，该过程包括概念、公式以及计算方法，如自动校验定位误差，对夹具的夹紧力进行计算等，常见的定位包括平面定位、圆柱孔定位等，不同的工件类型所采用的定位方式也有所不同，为此需要根据设计要求进行确定。同时需要根据不同定位类型再对工件的定位进行细分如平面定位、垂直面定位等。

5.帮助模块。在帮助模块的设计中需要将机床夹具数据库系统的设计进行阐述，其包括设计构想、系统的结构、系统使用流程和功能键和常见问题解答等内容的整理，对各个模块做好功能的划分。

2.2数据库开发技术

2.2.1开发工具

1.开发平台。在机床夹具库系统中使用CATIA软件进行平台开发，其参数化设计可以提供机床夹具库零件设计、装配设计以及DMU运动机构分析等功能实现的环境，其次是增加了多种程序接口，可实现与不同平台进行接口连接，在不同的平台下实现集成，后使用VB、VC等不同的开发语言实现二次开发。

2. VB与ACCESS。在机床夹具库系统中是以VB作为语言开发环境，通过程序编写的方式来建立机床夹具库可视化人机操作界面，同时Access数据库软件可以在方便操作的同时提供更强大的应用功能，为此选用Access数据库平台对用户所需要的数据进行存储。

2.2.2图形库的建立

当前机床夹具库中的图形库需要基于特征参数化技术，实现对专用夹具的设计，建立合适的图形数据库，其包括典型结构、标准图像以及非标准图形等，以此来搭建机床加工所需要的完整图形库。

2.2.3数据库的建立与操作

1.数据库的建立。机床夹具数據库的存储资料包括结构案例、具体夹具标准尺寸数据、技术要求和各种工艺加工参数等，在数据库中所需要的数据资料非常多，需要以文件导入数据表的方式可以快速对数据库进行创建，并且根据需要对不同的数据进行命名，这样便于使用者进行数据查找。

2.数据库的操作。常见的机床夹具库操作过程有两种类型，即数据输入和数据输出，数据的输入体现在数据库需要进行构建特征参数的输入过程的操作界面，在这个界面下需要通过特征参数化的形式对其进行建模;其次是数据输出，从参数输入→界面操作→特征参数反馈过程中，需要对新模型进行建立，也要将尺寸标准进行输出。   在Access数据库系统可以实现对多种类型的接口进行编程，相较于DAO、ADO和RDO等，最容易进行编程的就是ADO接口，同时在数据库性能相类似的条件下，该接口的运行效率非常好，为此在本文中采用ADO技术实现对机床夹具数据库进行访问。

2.2.4程序库的创建

机床夹具库数据库中需要对其建立程序库，程序库的作用非常大，需要编写出操作界面的程序、数据面板的程序、通信程序等，在本次机床夹具库的设计系统程序库以CATI技术为主，这样可以实现与外部程序共享对象，以及满足如VB、VC等不同接口的脚本语言。将宏脚本进行脚本转变最终成为VB程序，后对其进行调试，并生成可执行文件，以.exe为后缀，通常情况下，在处理过程中需要对其进行调试，为保证系统可执行的稳定性和安全性，会有部分错误信息跳出。若是有错误信息跳出后需要分析出具体的出错段落，将这段字节进行删除，或者是对其进行修正。

2.3数据库操作技术

在机床夹具库的设计中使用到了Access2000进行编写，按照国家要求标准，需要整理相关的V形块特征数据，并将国际标准尺寸进行数据库的录入，后存放于文档中，并导入计量管理相关的数据内容，按照类型命名数据库，方便后续使用，以V形块为例，创建V形块特征尺寸的数据库，找到具体的尺寸：

当=90°时，T=H+0.707D-0.5N。

三、结束语

本文是基于夹具智能技术和机床夹具设计现状，提出机床夹具库的总体设计思路，以CATIA作为系统开发平台，VB语言为开发环境，Access为数据库提供支持，最终开发出机床专用数据库，并以V形块特征为例阐述具体实现过程。

参  考  文  献

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