引言

　　長期以來，組合夾具的應(yīng)用一直徘徊在實物拼裝狀態(tài)，既無零件裝夾方案的夾具裝配圖，亦無組合夾具調(diào)用夾具基礎(chǔ)件的設(shè)計文檔。在生產(chǎn)現(xiàn)場，工藝人員、組合夾具裝配人員和機床操作人員主要憑經(jīng)驗組裝夾具。這不僅使生產(chǎn)準(zhǔn)備時間長，機床利用率低，而且復(fù)雜零部件的裝夾方案得不到很好的保留與合理利用。雷達(dá)產(chǎn)品系多品種小批量投產(chǎn)，產(chǎn)品更新?lián)Q代較快，生產(chǎn)中時常出現(xiàn)復(fù)雜零件的裝夾質(zhì)量不穩(wěn)定、裝夾周期長、生產(chǎn)效率低等問題?？焖龠M(jìn)行工裝生產(chǎn)準(zhǔn)備，提高加工零件裝夾質(zhì)量和穩(wěn)定性，提高機床有效利用率，已逐漸引起人們的關(guān)注。

　　數(shù)字化零件裝夾仿真技術(shù)是在三維CAD軟件設(shè)計平臺上創(chuàng)建常用組合夾具標(biāo)準(zhǔn)件元件庫、組合夾具典型裝配結(jié)構(gòu)組件庫和開放型的典型零件裝夾實例庫。在此基礎(chǔ)上，合理設(shè)計精密復(fù)雜零件的裝夾方案，進(jìn)行零件的虛擬裝夾。數(shù)字化零件裝夾仿真技術(shù)的應(yīng)用

　　能夠較好地扭轉(zhuǎn)生產(chǎn)現(xiàn)場憑借操作人員工作經(jīng)驗拼裝組合夾具的狀況，保留零件裝夾信息，提高數(shù)控加工精密零件裝夾質(zhì)量和裝夾效率，提高數(shù)控加工工裝準(zhǔn)備反應(yīng)能力。在某些復(fù)雜零件的數(shù)控加工中，它不僅能保證零件的裝夾質(zhì)量，提高零件的加工質(zhì)量穩(wěn)定性，還可大幅度縮短零件占用機床的裝夾時間。該技術(shù)對提高雷達(dá)精密深腔薄壁殼體零件及傳動系統(tǒng)精密支撐件數(shù)控加工的質(zhì)量穩(wěn)定性及批量生產(chǎn)能力具有技術(shù)保障作用，對提高機床利用率和加工效率起到積極的推動作用，而且還適應(yīng)雷達(dá)產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的需求。。

1 零件裝夾仿真系統(tǒng)的基本組成

　　數(shù)字化數(shù)控加工零件裝夾仿真系統(tǒng)的基本組成如圖1所示。系統(tǒng)以CAD軟件為平臺，在數(shù)控編程環(huán)境下進(jìn)行工裝夾具快速設(shè)計。系統(tǒng)建有常用夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫、通用夾具組件結(jié)構(gòu)庫、典型零件裝夾方案實例庫、零件裝夾仿真設(shè)計環(huán)境、零件裝夾方案2D和3D展示平臺以及仿真設(shè)計后組裝夾具調(diào)用基礎(chǔ)件清單。其作用是通過計算機載體先期進(jìn)行精密數(shù)控加工零件柔性裝夾仿真，獲取優(yōu)化的零件裝夾方案，保證零件裝夾質(zhì)量，提高零件加工質(zhì)量穩(wěn)定性，提高數(shù)控加工工裝準(zhǔn)備反應(yīng)能力，節(jié)省零件占機裝夾時間，提高機床利用率和加工效率。

2 組合夾具數(shù)據(jù)庫

　　在CAD軟件設(shè)計平臺上，采用基于元件族的參數(shù)化設(shè)計創(chuàng)建組合夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫H]，即通過參數(shù)化方式設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)件基礎(chǔ)夾具的三維幾何模型，再利用元件族設(shè)計理念將同一系列標(biāo)準(zhǔn)件夾具按幾何尺寸變化規(guī)律進(jìn)行排序、分類、賦值，同一系列的標(biāo)準(zhǔn)件夾具只需創(chuàng)建一個幾何模型。在裝夾仿真時，可以在裝配環(huán)節(jié)中對同一族類標(biāo)準(zhǔn)夾具按尺寸規(guī)格需求進(jìn)行互換?；鍔A具族的外形尺寸分別是400mm×320 mm、500 mm×400mm,630 mm×500 mm,800 mm×630 mm4種規(guī)格。

　　根據(jù)夾具組件的使用頻率，通過調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件庫中的基礎(chǔ)夾具，按相似性產(chǎn)品零件的加工方式(銑加工、車加工等)分類虛擬裝配夾具組件，建立組合夾具基礎(chǔ)件、支承件、定位件、導(dǎo)向件、夾緊件等通用夾具組件數(shù)據(jù)庫，并實現(xiàn)通用夾具組件參數(shù)化設(shè)計，以此提高零件組合夾具仿真設(shè)計的效率和組合夾具裝夾設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化。

　　梳理已有復(fù)雜零件裝夾方案，分類創(chuàng)建典型零件裝夾實例信息庫。在進(jìn)行相似零件的組合裝夾仿真設(shè)計時，應(yīng)借鑒成功的組合裝夾設(shè)計實例，這不僅可保證相似零件裝夾質(zhì)量的可靠性，還能減少組合夾具仿真設(shè)計的時間和夾具生產(chǎn)現(xiàn)場安裝調(diào)試的時間，從而提高零件的加工質(zhì)量和合格率及數(shù)控加工設(shè)備的利用率。

3 組合夾具庫的管理

　　引入產(chǎn)品BOM管理思路，以結(jié)構(gòu)樹形式對組合夾具庫進(jìn)行分類管理。分別設(shè)立柔性夾具標(biāo)準(zhǔn)件單元、組合夾具組件單元、典型零件組合夾具裝夾實例單元等分支，建立基于知識庫的導(dǎo)向系統(tǒng)，由此進(jìn)行上述各種信息的查詢、調(diào)用。

　　柔性夾具標(biāo)準(zhǔn)件單元下設(shè)定位元件、夾緊元件、基板元件等常用元件，一旦在BOM結(jié)構(gòu)樹上選擇所需標(biāo)準(zhǔn)件，工作界面即可展示該標(biāo)準(zhǔn)夾具基礎(chǔ)件的3D預(yù)覽圖、2D工程圖及該標(biāo)準(zhǔn)件組族的一系列尺寸規(guī)格設(shè)計參數(shù)，方便夾具仿真設(shè)計人員選用。

　　組合夾具組件單元按定位組件、基礎(chǔ)組件、壓緊組件、頂緊組件等常用組合夾具組件進(jìn)行分類管理，每個組件可通過BOM結(jié)構(gòu)樹獲得清晰的組件結(jié)構(gòu)，并能瀏覽組件的3D模型和夾具組件主要結(jié)構(gòu)尺寸，利于仿真設(shè)計人員快捷實現(xiàn)組合夾具的動態(tài)模擬裝配。典型零件裝夾實例單元的典型零件裝夾實例均通過了生產(chǎn)驗證，是對既往復(fù)雜零件裝夾經(jīng)驗及知識的總結(jié)、繼承與有效利用，為組裝夾具設(shè)計人員提供一個參考和引用平臺。

4 夾具信息庫與CAD設(shè)計平臺集成

　　要實現(xiàn)快速零件裝夾仿真就需將組合夾具數(shù)據(jù)庫與通用三維CAD軟件設(shè)計平臺集成起來，將夾具數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)件實體模型、三維預(yù)覽圖、二維工程圖及相關(guān)參數(shù)信息相互關(guān)聯(lián)，集成一體，以保證零件虛擬裝夾調(diào)用夾具元件時，可直接通過標(biāo)準(zhǔn)件庫的導(dǎo)向系統(tǒng)瀏覽夾具名稱、視圖、參數(shù)表等信息。在調(diào)用夾具組件時，可直接瀏覽組件名稱、組件裝配視圖、組件裝配明細(xì)表等信息，在引用典型零件裝夾方案時，可直接瀏覽裝配視圖、裝配明細(xì)表等信息，從而提高數(shù)控加工零件裝夾設(shè)計質(zhì)量和效率。

5 組合夾具仿真設(shè)計

　　在導(dǎo)入待加工零件模型的基礎(chǔ)上，調(diào)用夾具數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)元件、常用夾具組件，可快速完成精密加工零件裝夾仿真。通過零件裝夾仿真結(jié)果，可清晰列出柔性組合夾具的裝配順序、主從關(guān)系，同時給出組合夾具裝配圖和裝配夾具明細(xì)清單。數(shù)控加工操作人員依據(jù)仿真信息進(jìn)行零件裝夾，這不僅提高了精密零件的裝夾質(zhì)量和質(zhì)量穩(wěn)定性，而且還降低了零件占用機床的裝夾時間。該項技術(shù)的應(yīng)用，可保證數(shù)控加工零件的裝夾設(shè)計和裝配過程快捷、方便，利于典型精密零件裝夾方案的保留和重復(fù)應(yīng)用，可有效提高雷達(dá)精密深腔薄壁殼體零件及傳動系統(tǒng)精密支撐件數(shù)控加工的質(zhì)量穩(wěn)定性及批量生產(chǎn)能力，滿足雷達(dá)產(chǎn)品批量生產(chǎn)時工裝夾具生產(chǎn)準(zhǔn)備的需求。

6 結(jié)束語

　　在建立數(shù)控加工常用夾具標(biāo)準(zhǔn)件、典型結(jié)構(gòu)組件和典型零件裝夾方案數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，進(jìn)行復(fù)雜零件柔性夾具數(shù)字化裝夾仿真。保證數(shù)控加工零件裝夾方案合理，裝配過程快捷方便，使裝夾方案得以保留和重復(fù)調(diào)用。這不僅能提高精密數(shù)控加工零件的裝夾質(zhì)量，還扭轉(zhuǎn)了數(shù)控加工現(xiàn)場臨時設(shè)計、拼裝組合夾具的被動狀況，減少了占用數(shù)控機床裝夾零件的時間。

　　在某產(chǎn)品精密深腔薄壁殼體零件、精密伺服傳動零件的加工中，應(yīng)用該項技術(shù)合理制定了零件的裝夾方案，提高了精密加工零件的裝夾質(zhì)量和數(shù)控加工工裝準(zhǔn)備反應(yīng)能力，零件占用數(shù)控機床的裝夾時間節(jié)省了45％-55％，有效提高了數(shù)控機床的利用率，保證了雷達(dá)精密零件數(shù)控加工的質(zhì)量穩(wěn)定性及批量生產(chǎn)能力。