基于UG平台的铣床夹具设计研究

2018-07-27李艳霞郭新兰

现代制造技术与装备 2018年6期

李艳霞郭新兰

（南京交通职业技术学院，南京 211188）

传统的机床夹具设计，通常使用二维CAD技术，设计人员无法观测其三维结构，设计周期长、劳动量大、修改不便、效率低。基于UG的机床夹具设计，运用UG强有力的工具进行三维造型设计，改变了传统夹具设计模式。其以加工件为基本件，采用自上而下装配建模与自下而上装配相结合的方式进行设计，以三维造型为基础构建夹具实体模型，再运用UG软件二维转换功能，生成夹具的二维装配图和零件图，大大缩短了夹具设计与制造周期，减少重复劳动，提高工作效率，降低生产成本。本文以铣床夹具为例，介绍了基于UG平台的机床夹具设计方法。

1 基于UG的铣床夹具三维造型设计

1.1 创键工件三维实体模型

基于UG平台构建三维实体模型，方法、步骤如下。

1.1.1 绘制草图

建立ZY草图平面绘制草图，如图1（a）、图1（b）所示。

1.1.2 回转草图

选择草图曲线，回转轴Y生成回转实体，如图1（c）所示。

1.1.3 拉伸草图

选择两个矩形草图对称拉伸，与回转实体求差，生成工件三维实体，如图1（d）所示。

1.1.4 美化实体

隐藏草图曲线、坐标系，更改实体显示颜色，生成实体模型，如图1（e）所示。

图1 创建工件三维实体模型

1.2 设计定位装置

1.2.1 定位元件三维造型

根据工件的尺寸，设计固定V形块和活动V形块，其上的细部构造可先粗略地设计出来，待与其他元件装配发现问题时再做调整和编辑。同时，还需要设计一个辅助元件支承板，用于限制工件的一个面以及支承固定V形块和活动V形块，如图2所示。

图2 定位元件

1.2.2 装配定位元件

在UG平台中，进入装配模块。首先，调入工件模型，选择绝对原点定位，如图3（a）所示。然后，分别选择支承板、固定V形块、活动V形块，通过各种约束方法进行定位，完成定位元件装配，如图3（b）、图3（c）、图3（d）所示。

图3 装配定位元件

1.3 设计夹紧机构

本夹具的两个V形块既是定位元件，也是直接夹紧元件。夹紧的方式采用偏心槽轮机构，当旋转偏心槽轮时，通过安装在偏心槽中的滑柱使活动V形块移动，实现夹紧动作。为了实现这一夹紧操作，还需要其他一些辅助夹紧元件，如偏心槽轮、导轨板及轮轴等。

首先设计导轨板，再依据活动V形块的移动行程，设计偏心槽轮和轮轴，最后设计滑柱和手柄，如图4所示。然后，将各元件按照装配关系进行装配，夹紧机构装配模型如图5所示。

1.4 设计对刀装置

本夹具采用侧装对刀块结构形式，该对刀块具有水平和侧向两个对刀基准，通过塞尺可同时将两个切削面一次对刀完成，如图6所示。将对刀块装配到已完成夹具的装配结构中，如图7所示。

图4 夹紧元件

图5 夹紧机构装配图

图6 对刀块

图7 对刀块装配图

1.5 设计夹具体

夹具体拟采用铸造毛坯平板式结构。在设计夹具体时，先要测算一下全部夹具元件所占空间的位置和大小，以确定夹具体的总体尺寸。在细部结构上主要考虑其加工制造应具有良好的工艺性，如图8所示。

根据夹具设计的整体方案，将夹具体装配到已完成的装配结构中，如图9所示。

图10 夹具爆炸图

图9 夹具装配模型

图8 夹具体

图12 夹具体零件图

爆炸图是组件按装配关系偏离原来位置的拆分图形，可以方便查看各零件之间的装配关系以及包含的组件数，夹具爆炸图如图10所示。位元件、夹紧元件以及辅助元件直接复制到夹具装配文件夹中，并依次装配各元件；再按照各元件尺寸位置设计夹具体，并装配成三维实体夹具；最后把三维实体夹具，转换为二维夹具装配图，并以铣床夹具为例进行验证。

运用UG软件强有力的工具，创建夹具三维设计的新环境，改变了传统夹具设计模式，大大缩短了设计与制造周期，减少重复劳动，提高工作效率，降低生产成本。