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1、基础件、通用件库的开发应用及夹具虚拟设计摘要:机械绘图是机械制造的一个重要环节，但是常用的标准机械零件，使用频率高，绘制复杂繁琐。例如在通用夹具的设计制造以及虚拟设计时，夹具零件反复被使用。若每次设计夹具时都重新绘制夹具零件，会浪费大量的人力物力。所以利用solidworks二次开发技术，vb程序设计，以及access数据库技术。建立通用夹具库，方便调用，查询以及装配，会大大提高工作效率。关键词:Solidwrorks二次开发 通用夹具库 access数据库 VB程序设计 夹具 虚拟设计Abstract：Mechanical drawing is an important section of
2、 manufacture. As for common standard machine elements, we will use them frequently, however re-drawing it time after time shall be a complex and cumbersome work. For example, in the design, virtual design and manufacture of universal fixture, the fixture parts are used repeatedly. Frequently re-draw
3、ing it will waste plenty of resources. So using Solidworks SDT (secondary development tools)-assisted by VB programming and Access database technology, establishing a common fixture library will be convenient for all designers. And its easy to use, queries and assembly. It will improve working effic
4、iency significantly.Keyword：Solidworks SDT (secondary development tools), common fixture library, Access database, VB programming, fixture virtual design1 引 言1.1 课题研究背景和意义 当今社会，经济飞速发展，机械行业作为国家发展的支柱行业，其生产效率越来越受到人们的关注。因此快速响应用户的需求已经成为现代制造企业面临的一个重要课题。机床夹具的设计与制造是机械工业生产中的一个重要环节。通用组合夹具作为夹具的一个重要组成部分，在生产活动中被
5、大量运用。通用夹具凭借着自身，可以适应多品种，设计和制造周期短等优点。获得越来越多制造企业的青睐。 在生产实践活动中，组合夹具的设计若采用现场装配设计，会浪费大量的人力与物力，因此利用solidworks二次开发技术，对组合夹具进行虚拟设计。首先会大大提高生产效率，为企业带来效益。其次便于修改，查看大幅度的提高了企业的生产效率降低了生产成本。 计算机辅助组合夹具快速设计系统的研究试图解决组合夹具设计中存在的问题。本课题主要是从组合夹具的快速装配及虚拟设计角度出发，对组合夹具元件以及常用典型组合夹具实例进行合理建模，从而对组合夹具设计过程产生重大的改进。本课题的基本原理是充分利用现有组合夹具的设
6、计经验，在典型夹具实例库的基础上进行推理、快速设计和组装出满足工艺需求的组合夹具，以缩短夹具设计与准备的时间，满足快速响应客户需求的目标。因此本课题对提高夹具设计生产效率有重要的意义。1.2二次开发分析 为了使组合夹具的设计更加快捷，方便，我们必须建立合适的组合夹具元件库。本系统采用VB对solidworks进行二次开发，自动绘制组合夹具三维图，建立图库，可快速对夹具零件进行调用来进行虚拟装配，指导实际夹具组装。为设计人员省去重复的劳动。 SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成
7、为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名；从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。2 组合夹具元件库的建立2.1按元件种类建立夹具元件
8、实体库 本课题以柔性夹具元件中型槽系列为例，首先将每一系列的元件建模，并对绘制过程进行宏录制，为后续自动绘图功能提供程序源代码。 绘制完成后按类型分别保存在各文件夹中，并汇总于夹具库文件夹中。如图2.1图2.1 夹具库文件分类2.2组合夹具元件按品种建模 由于同一系列不同规格的元件，它们的形状相同，但是某些参数不同，例如Z3610锥柄顶尖共有六种不同型号的元件。如图1.2图2.2 Z3610锥柄顶尖 关于如何解决一种型号不同尺寸问题，有两种解决方案。（A）按品种建模时，通过设定适当的参数，填写参数表，即可自动生成不同规格的元件；同时为自动生成组合夹具装配图中要求的组合夹具元件明细表，在品种属性
9、中加入自定义属性并加入用户元件明细表模板。（B）利用vb与solidworks二次开发技术的综合运用。首先宏录制某型号零件的绘制过程。再利用vb语言，对绘制过程的某些特定参数进行修改。实现不同尺寸零件的建模。此方法更可以对一些特定场合所需的部分非标准件进行自动建模。 综合比较两种方案，方案B的适用范围更广，功能更强大，更便于与VB程序结合，因此采用B方案3 组合夹具元件的参数化设计 机床夹具是机械加工过程中的一个重要的工艺装备，在设计机床专用组合夹具元件时，要频繁的使用各种元件，但是查找和和绘制这些元件需要花费很多的时间和精力。我们通过将通用零件建库，再设计时只需要调用已经建模好的元件，就能快
10、速的实现夹具的设计以及虚拟装配。选择高效的建模工具，建立参数化的夹具通用零件，按其形状几何特征分类存入不同的子目录下成为夹具通用零件库构建一个重要部分。参数驱动是一种参数化方法，它的本质特征就是用户对数据库的参数进行操作。另外还有很多的参数化方法，与其他参数化方法相比较，参数驱动方法具有简单、方便修改等优点。3.1数据库技术 本课题研究的是柔性夹具元件-中型槽系列，槽系组合夹具元件分为8类：即基础件、支承件、定位件、导向件、压紧件、紧固件、其他件和合件，每个类里又有不同规格。利用access数据库功能，对每一个规格的零件参数建立数据表格。如图3.1 3.2 3.3图3.1 数据库图3.2基础件
11、数据库图3.3垂直圆基础板数据表格 如上图所示，我们将各类型夹具元件分别建立数据库，并保存在同一个文件下，在同一类型的数据库中，如基础件，分别建立个型号元件的表格。并将各元件参数输入，以代号作为表格主键。3.3参数化设计 参数化设计是Revit Building的一个重要思想，它分为两个部分：参数化图元和参数化修改引擎。Revit Building中的图元都是以构件的形式出现，这些构件之间的不同，是通过参数的调整反映出来的，参数保存了图元作为数字化建筑构件的所有信息。参数化修改引擎提供的参数更改技术使用户对建筑设计或文档部分作的任何改动都可以自动的在其它相关联的部分反映出来，采用智能建筑构件、
12、视图和注释符号，使每一个构件都通过一个变更传播引擎互相关联。构件的移动、删除和尺寸的改动所引起的参数变化会引起相关构件的参数产生关联的变化，任一视图下所发生的变更都能参数化的、双向的传播到所有视图，以保证所有图纸的一致性，毋须逐一对所有视图进行修改。从而提高了工作效率和工作质量。 在参数化设计系统中，设计人员根据工程关系和几何关系来指定设计要求。要满足这些设计要求，不仅需要考虑尺寸或工程参数的初值，而且要在每次改变这些设计参数时来维护这些基本关系，即将参数分为两类：其一为各种尺寸值，称为可变参数；其二为几何元素间的各种连续几何信息，称为不变参数。参数化设计的本质是在可变参数的作用下，系统能够自
13、动维护所有的不变参数。因此，参数化模型中建立的各种约束关系，正是体现了设计人员的设计意图。3.3 图形特征联动 所谓图形特征联动就是保证在图形拓扑关系不变的情况下，对次约束的驱动，亦即保证连续、相切、垂直、平行等关系不变。反映到参数驱动过程就是要根据各种几何相关性准则去判识与从动点有上述拓扑关系的实体及其几何数据，在保证原关系不变的前提下，求出新的几何数据。称这些几何数据为从动点。这样，从动点的约束就与驱动参数有了联系。依靠这一联系，从动点得到了驱动点的驱动，驱动机制则扩大了其作用范围。 所谓相关参数联动就是建立次约束与主约束在数值上和逻辑上的关系。在参数驱动过程中，始终要保持这种关系不变。相
14、关参数的联动方法使某些不能用拓扑关系判断的从动点与驱动点建立了联系。使用这种方式时，常引入驱动树，以建立主动点、从动点等之间的约束关系的树形表示，便于直观地判断图形的驱动与约束情况。 参数驱动是一种新的参数化方法，与基本特征是直接对数据库进行操作。因此它具有很好的交互性，用户可以利用绘图系统全部的交互功能修改图形及其属性，进而控制参数化的过程与其他参数化方法相比较，参数驱动方法具有简单、方便、易开发和使用的特点，能够在现有的绘图系统基础上进行二次开发。而且适用面广，对二维、三维图形问题都适用。 3.4夹具参数化及编码系统 本课题主要基于柔性夹具和solidworks三维实体造型软件平台，基于对
15、当前制造企业夹具设计的特点，参考国内外夹具编码系统，综合考虑，JJBM编码系统比较简单，而JJDM编码系统过于复杂，综合参考两个系统的特点，并草考其他编码系统，本着有利于计算机管理的角度，将柔性夹具的参数编码系统选择为JJBM。 除了能对夹具分类分组外，夹具分类编码系统的主要功能还在于能搜集和检索有关夹具从设计、工业到生产的信息。对夹具编码后，不但有利于计算机检索，更有利于手工检索。 该夹具编码系统科根据实际需要扩展，可以用十六进制数作为编码，那样可以扩展到14位十六进制码，本课题研究在设计界面和数据库结构时候考虑到了这个柔性。当然，对于每个参数的判断标准，在软件里面也有、会有说明。 利用分类编码结果，按类组整理已有的有关家具的各种技术和生产方面的资料，然后便可按夹具的分类编码进行检索提取，这样便能使大量已有的，并被证明的十分可靠的资料，能够得到重复利用，因而便可大大节约不必要的重复劳动。充分做到物尽其用，杜绝一切可能的浪费，这样有利于提高企业的经济效益。编码系统也有助于生产的信息管理和使用的合理化。4 系统主体和用户界面的建立 本课题是利用VB开发组合夹具零件库，并使用Access数据库管理系统管理操作数据。用VB开发程序的主界面，并且生成EXE格式程序。利用程序可以打开SolidWorks程序并且调用装配零件。 本次柔性夹具元件标准件库的建立包括了基础件、支承件、定
