基于UG平臺的銑床夾具設計研究

李艷霞 郭新蘭

（南京交通職業技術學院，南京 211188）

傳統的機床夾具設計，通常使用二維CAD技術，設計人員無法觀測其三維結構，設計周期長、勞動量大、修改不便、效率低。基于UG的機床夾具設計，運用UG強有力的工具進行三維造型設計，改變了傳統夾具設計模式。其以加工件為基本件，采用自上而下裝配建模與自下而上裝配相結合的方式進行設計，以三維造型為基礎構建夾具實體模型，再運用UG軟件二維轉換功能，生成夾具的二維裝配圖和零件圖，大大縮短了夾具設計與制造周期，減少重復勞動，提高工作效率，降低生產成本。本文以銑床夾具為例，介紹了基于UG平臺的機床夾具設計方法。

1 基于UG的銑床夾具三維造型設計

1.1 創鍵工件三維實體模型

基于UG平臺構建三維實體模型，方法、步驟如下。

1.1.1 繪制草圖

建立ZY草圖平面繪制草圖，如圖1（a）、圖1（b）所示。

1.1.2 回轉草圖

選擇草圖曲線，回轉軸Y生成回轉實體，如圖1（c）所示。

1.1.3 拉伸草圖

選擇兩個矩形草圖對稱拉伸，與回轉實體求差，生成工件三維實體，如圖1（d）所示。

1.1.4 美化實體

隱藏草圖曲線、坐標系，更改實體顯示顏色，生成實體模型，如圖1（e）所示。

圖1 創建工件三維實體模型

1.2 設計定位裝置

1.2.1 定位元件三維造型

根據工件的尺寸，設計固定V形塊和活動V形塊，其上的細部構造可先粗略地設計出來，待與其他元件裝配發現問題時再做調整和編輯。同時，還需要設計一個輔助元件支承板，用于限制工件的一個面以及支承固定V形塊和活動V形塊，如圖2所示。

圖2 定位元件

1.2.2 裝配定位元件

在UG平臺中，進入裝配模塊。首先，調入工件模型，選擇絕對原點定位，如圖3（a）所示。然后，分別選擇支承板、固定V形塊、活動V形塊，通過各種約束方法進行定位，完成定位元件裝配，如圖3（b）、圖3（c）、圖3（d）所示。

圖3 裝配定位元件

1.3 設計夾緊機構

本夾具的兩個V形塊既是定位元件，也是直接夾緊元件。夾緊的方式采用偏心槽輪機構，當旋轉偏心槽輪時，通過安裝在偏心槽中的滑柱使活動V形塊移動，實現夾緊動作。為了實現這一夾緊操作，還需要其他一些輔助夾緊元件，如偏心槽輪、導軌板及輪軸等。

首先設計導軌板，再依據活動V形塊的移動行程，設計偏心槽輪和輪軸，最后設計滑柱和手柄，如圖4所示。然后，將各元件按照裝配關系進行裝配，夾緊機構裝配模型如圖5所示。

1.4 設計對刀裝置

本夾具采用側裝對刀塊結構形式，該對刀塊具有水平和側向兩個對刀基準，通過塞尺可同時將兩個切削面一次對刀完成，如圖6所示。將對刀塊裝配到已完成夾具的裝配結構中，如圖7所示。

圖4 夾緊元件

圖5 夾緊機構裝配圖

圖6 對刀塊

圖7 對刀塊裝配圖

1.5 設計夾具體

夾具體擬采用鑄造毛坯平板式結構。在設計夾具體時，先要測算一下全部夾具元件所占空間的位置和大小，以確定夾具體的總體尺寸。在細部結構上主要考慮其加工制造應具有良好的工藝性，如圖8所示。

根據夾具設計的整體方案，將夾具體裝配到已完成的裝配結構中，如圖9所示。

圖10 夾具爆炸圖

圖9 夾具裝配模型

圖8 夾具體

圖12 夾具體零件圖

爆炸圖是組件按裝配關系偏離原來位置的拆分圖形，可以方便查看各零件之間的裝配關系以及包含的組件數，夾具爆炸圖如圖10所示。位元件、夾緊元件以及輔助元件直接復制到夾具裝配文件夾中，并依次裝配各元件；再按照各元件尺寸位置設計夾具體，并裝配成三維實體夾具；最后把三維實體夾具，轉換為二維夾具裝配圖，并以銑床夾具為例進行驗證。

運用UG軟件強有力的工具，創建夾具三維設計的新環境，改變了傳統夾具設計模式，大大縮短了設計與制造周期，減少重復勞動，提高工作效率，降低生產成本。

2 基于UG的銑床夾具工程圖設計

在UG軟件中，二維工程圖可以從產品設計的三維實體中直接生成，并且當三維模型改變時二維工程圖中的相關視圖、尺寸等信息能同步更新，使工程圖的生產非常簡單。設計方法主要包括：設置圖紙、參數預設置、視圖創建、視圖標注、圖紙輸出設置。夾具裝配工程圖如圖11所示，夾具體零件圖如圖12所示。

圖11 夾具裝配工程圖

3 結語

基于UG的機床夾具設計，首先建立了基于UG平臺的夾具標準元件圖庫；然后根據夾具設計方案，把需要的定