proe對(duì)組合夾具的設(shè)計(jì)和組裝

2013-06-27 by:proe培訓(xùn)中心來源:仿真在線

組合夾具是在夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種工藝裝備,它由一套預(yù)先制定好的由各種不同形式、不同規(guī)格尺寸的標(biāo)準(zhǔn)組件和組合體組成。這些組件相互配合,部分尺寸精度高、硬度高、耐磨性好并且有完全的互換性。利用這些組件,根據(jù)被加工工件的工藝要求,可以很快地組裝出機(jī)械加工及檢驗(yàn)、裝配等各工種用的夾具。組合夾具具有很大的機(jī)動(dòng)性和靈活性,它適用于多品種、中小批量的生產(chǎn)和大批生產(chǎn)的工廠,也可在某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)中得到應(yīng)用。

由于現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展迅速,機(jī)械工業(yè)也發(fā)生了很大變化,這種變化的特點(diǎn)是新產(chǎn)品開發(fā)快,產(chǎn)品的品種、系列和規(guī)格愈來愈多,形成了多樣化的特點(diǎn)。新產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快,用戶要求的交貨期愈來愈短。在生產(chǎn)類型中,大批大量生產(chǎn)的比例下降,中小批量生產(chǎn)的比例增加。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈,產(chǎn)品即要質(zhì)量好,又要成本低?，F(xiàn)代機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展,數(shù)控機(jī)床為基礎(chǔ)的現(xiàn)代柔性制造單元(FMC)和柔性制造系統(tǒng)(FMS)需要一種性能可靠、裝配時(shí)間短和靈活快速的夾具,并最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)組裝。

然而,多年來,對(duì)組合夾具的設(shè)計(jì)和組裝,由于時(shí)間、環(huán)境條件的限制,總體設(shè)計(jì)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)只能串行不能并行。夾具工藝師對(duì)工件的定位、裝夾設(shè)計(jì)主要依賴經(jīng)驗(yàn),定性分析較多,定量分析較少,且計(jì)算復(fù)雜,同時(shí)缺乏必要的優(yōu)化設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)的圖樣不夠直觀。在裝夾過程中,工人要認(rèn)真消化圖樣,設(shè)計(jì)過程前期的潛在問題,在總裝時(shí)匯總,達(dá)不到預(yù)期的效果,甚至造成返工。設(shè)計(jì)過程中的裝配干涉問題,無法在設(shè)計(jì)中提前發(fā)現(xiàn),造成工人的勞動(dòng)強(qiáng)度增大,已經(jīng)很難適應(yīng)當(dāng)今快速、多樣化的制造需求。這一特點(diǎn)為計(jì)算機(jī)輔助裝配系統(tǒng)的研制與開發(fā),提出了亟待解決的問題。同時(shí)該系統(tǒng)的成功應(yīng)用將為中小企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在計(jì)算機(jī)逐步普及的過程中,二維繪圖CAD軟件在產(chǎn)品研制過程中,深入到設(shè)計(jì)、工藝過程的各個(gè)環(huán)節(jié),使設(shè)計(jì)人員徹底甩掉圖版,從繁瑣的重復(fù)勞動(dòng)中解放出來,大大縮短了研制周期。現(xiàn)在,大量三維實(shí)體造型軟件崛起,如proeNGINEER、UG、SolidWorks、Solid Edge等,推動(dòng)了設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新革命,由于這些三維軟件,不僅可創(chuàng)建三維實(shí)體模型,還可利用設(shè)計(jì)出三維模型進(jìn)行模擬裝配和靜態(tài)干涉檢查、機(jī)構(gòu)分析、動(dòng)態(tài)干涉檢查、動(dòng)力學(xué)分析、強(qiáng)度分析等。同時(shí)由于組合夾具的組件全部是標(biāo)準(zhǔn)件,而且數(shù)量有限,易于儲(chǔ)存和檢索,使利用proeNGINEER建立組合夾具站成為可能。

2、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)組件庫的建立

2.1 組合夾具庫的結(jié)構(gòu)
組合夾具基本組件數(shù)量繁多,為便于歸類和方便檢索標(biāo)準(zhǔn)件,將組合夾具進(jìn)行分類,每一類型中又包括多個(gè)品種,每個(gè)品種中又有不同的規(guī)格,如圖1所示。

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2.2 用proeNGINEER建立組件庫
proeNGINEER三維元實(shí)體造型功能非常強(qiáng)大。簡(jiǎn)單的組件如基礎(chǔ)板、壓板等,用拉伸、切割、打孔、加強(qiáng)筋、倒角等直觀指令即可實(shí)現(xiàn),而對(duì)一些型面復(fù)雜的零件,如彈簧、螺栓等,用高級(jí)功能的旋轉(zhuǎn)掃描變截面掃描等來完成,也很方便快捷。所有這些設(shè)計(jì)都成為單一特征,在開發(fā)建立夾具站的全過程中可以修改。對(duì)組合夾具組件來說,同一類型中的組件,其形狀相似,用proeNGINEER中的族表功能會(huì)事倍工半。

proeNGINEER中的族表(Family table)是本質(zhì)上相似的零件(或組件、特征)的集合,但在一兩個(gè)方面稍有不同,諸如大小或詳細(xì)特征。對(duì)于重復(fù)性高、相似性大的零件(如螺絲、扳手等)或者標(biāo)準(zhǔn)件,不需要每個(gè)規(guī)格都建立一個(gè)零件,而可以使用一個(gè)原始樣本零件(Generic part)及一族表(Family table),即可代表無數(shù)個(gè)零件。任何時(shí)候,只要調(diào)出族表內(nèi)任一個(gè)零件的名稱,即可自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)照族表所示尺寸比例的零件。

族表提高了標(biāo)準(zhǔn)化組件的用途。它們?cè)试S在proeNGINEER中表示實(shí)際的零件清單。同時(shí),族使得組件中的零件和子組件容易互換,因?yàn)閬碜酝蛔宓膶?shí)例互相之間可以自動(dòng)互換。下面,以方形基礎(chǔ)板為例說明創(chuàng)建零件庫的操作步驟。

    (1)按照組合夾具標(biāo)準(zhǔn),創(chuàng)建方形基礎(chǔ)板的原始樣本三維模型,如圖2所示。

    (2)進(jìn)入【Part】/【Modify】→【DimCosmetics】→【Symbol】,修改相應(yīng)零件尺寸的數(shù)字元記號(hào),如圖2、圖3所示。

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(3)定義尺寸關(guān)系式。具體為:【Part】/【Ralations】→【Add/Edit...Rel】定義、編輯尺寸關(guān)系式,限制零件形狀,如DL1=D1/2等。

(4)將尺寸及特征加入標(biāo)準(zhǔn)零件庫。具體為:【Part】/【Family Tab】→【Add/delete the table columns】圖標(biāo) →加入特征尺寸符號(hào)→【OK】。

(5)建立標(biāo)準(zhǔn)零件數(shù)據(jù)庫。具體為在規(guī)格較多的情況下,進(jìn)入Excel進(jìn)行編輯零件的零件表內(nèi)容,有效管理零件,產(chǎn)生子零件,如圖4所示。

(6)檢查子零件,存儲(chǔ)此基礎(chǔ)板零件庫。以類似的方法可以建立所有組合夾具的標(biāo)準(zhǔn)組件,形成組合夾具標(biāo)準(zhǔn)組件庫,以便調(diào)用。

2.3 組合夾具動(dòng)態(tài)虛擬裝配
加工工件在組合夾具上的定位夾緊和最終裝配是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分,要把工件合理準(zhǔn)確地組裝到位并不容易。而虛擬裝配(VA)是產(chǎn)品數(shù)字化定義中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在對(duì)部件或整體進(jìn)行有限元分析或動(dòng)態(tài)分析之前,要將它們先裝配起來。其內(nèi)涵就是在計(jì)算機(jī)上完成產(chǎn)品零部件的實(shí)體造型,進(jìn)行計(jì)算機(jī)裝配、干涉分析等多次協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)過程,并通過統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)過程與產(chǎn)品零部件制造、裝配過程的高度統(tǒng)一?；趐roeNGINEER平臺(tái)的動(dòng)態(tài)虛擬裝配模塊很好地解決了這一問題,建立組合夾具組件庫后,允許設(shè)計(jì)人員用粘貼、插入、對(duì)齊、同向等直觀命令來完成裝配設(shè)計(jì)。proeNGINEER完成這項(xiàng)工作非常方便,只須定義出工件與各組合夾具組件之間的關(guān)系,系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)給出的約束關(guān)系,將工件和夾具組件自動(dòng)安裝到位。如果改變?cè)性O(shè)計(jì),與其相關(guān)的夾具組件位置就會(huì)自動(dòng)改變。夾具組件的尺寸可以在裝配中加入關(guān)系或進(jìn)行約束。零件的高級(jí)功能則支持大型、復(fù)雜的裝配,復(fù)制功能提供用戶坐標(biāo)系為基準(zhǔn),平移或旋轉(zhuǎn)復(fù)制零部件。下面以圖5所示的加工管接頭外圓為例,說明其組合夾具的裝夾過程。

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