基于Solidworks的組合夾具元件庫的建立與應(yīng)用

1、基于 Solidworks 的組合夾具元件庫的建立與應(yīng)用 摘 要 現(xiàn)代制造業(yè)已經(jīng)由單一品種、大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)向多品種、小批量、個性化制造，傳 統(tǒng)的專業(yè)夾具設(shè)計浪費資源和時間，組合夾具設(shè)計是當(dāng)前夾具設(shè)計的最佳選擇。 由于夾具種類較多且夾具設(shè)計大多是經(jīng)驗設(shè)計，而且設(shè)計方法特別靈活，針對傳 統(tǒng)夾具設(shè)計中存在的問題，以及組合夾具元件標(biāo)準(zhǔn)化的特點，本課題為方便組合夾具 的使用和管理，利用 Solidworks 軟件強(qiáng)大的功能，采用 EXCEL 表格驅(qū)動技術(shù)建立了組 合夾具元件庫。在此基礎(chǔ)上對零件送經(jīng)臂的典型工藝進(jìn)行了組合夾具的虛擬裝配。 關(guān)鍵詞：組合夾具，Excel 表格驅(qū)動，元件庫，Solidworks

2、Development and Application of Modular Fixture Library Based on SolidWorks ABSTRACT Modem mechanical manufacture has been changed the style from single kind，mass production to low volume，characteristic manufactureTraditional fixture design wastes resource and timeModular fixture design is theoptimal

3、 choice For fixtures have a great variety, fixture design is experience design and fixture design method is very flexibleSummarizes the deficiencies of traditional fixture design, and the features of standardization of modular fixture elements, this topic based on the power of Solidworks software ,

4、builting modular fixture library by using Excel table-driven technology. Based on this, The virtual assembly of modular fixture was made for the typical process of one typical components. KEY WORDS: Modular Fixture，Excel table-driven, Library, Solidworks 目 錄 摘要 ABSTRACT 1 緒論1 1.1 引言 1 1.2 課題背景及來源 1

5、1.2.1 現(xiàn)代制造技術(shù)與夾具設(shè)計.2 1.2.2 CAFD 技術(shù)概述3 1.2.3 夾具的分類4 1.2.4 國內(nèi)外研究狀況6 1.2.5 國內(nèi)外發(fā)展趨勢8 1.3 本論文的主要研究內(nèi)容10 1.4 研究中的難點10 1.5 研究的目的和意義11 2 夾具元件建庫方法的選擇 12 2.1 Access 軟件技術(shù)12 2.2 Solidworks 二次開發(fā)技術(shù)12 2.3 Excel 表格驅(qū)動13 2.4 方案的選擇14 2.5 采用 EXCEL 表格驅(qū)動的具體設(shè)計步驟 15 3 組合夾具元件庫的建立17 3.1 組合夾具元件的分類17 3.2 Excel 表格驅(qū)動零件系列化17 3.3 夾具

6、元件的三維建模17 3.4 夾具元件系列化22 3.4.1 零件參數(shù)定23 3.4.2 建立系列零件設(shè)計表24 3.5 建立夾具元件庫25 3.6 夾具元件庫的管理27 4 組合夾具元件庫的管理.27 4.1 組合夾具在各部門的管理情況.27 4.1.1 工藝技術(shù)部門中的組合夾具管理.27 4.1.2 工藝裝備部門中的組合夾具管理.27 4.1.3 生產(chǎn)部門中的組合夾具管理. 28 4.2 組合夾具元件庫的管理 28 4.2.1 數(shù)據(jù)庫在夾具設(shè)計系統(tǒng)中的功能和內(nèi)容28 4.2.2 數(shù)據(jù)庫在夾具管理中的功能和內(nèi)容. 28 4.2.3 本設(shè)計的組合夾具管理方案29 5 組合夾具的應(yīng)用 31 5.1

7、 組合夾具的發(fā)展31 5.2 六點定位原理32 5.2.1 六點定位32 5.2.2 工件的定位33 5.3 組合夾具的應(yīng)用34 5.3.1 組合夾具虛擬設(shè)計組裝 34 5.3.2 送經(jīng)臂工藝分析 34 5.3.3 組合夾具設(shè)計 36 6 總 結(jié) 40 致 謝 41 參考文獻(xiàn) 4 1 緒論 1.1 引言 工藝裝備(Tooling)指在機(jī)械加工中使用的一切工具的總稱。夾具是工藝裝備的重 要部分，無論在傳統(tǒng)制造業(yè)，還是在現(xiàn)代制造業(yè)中，視為實現(xiàn)各類產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、 低耗原則而必備的硬件。 國際生產(chǎn)研究協(xié)會統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類 總數(shù)的 85左右。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)說制造

8、的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場激 烈的競爭。產(chǎn)品生命周期縮短；交貨期成為主要競爭因素；大市場和大競爭已基本形 成；用戶需求個性化、多品種、小批量生產(chǎn)比例增大。然而，一般企業(yè)仍習(xí)慣于大量 采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種塵產(chǎn)的企業(yè)中，約隔 4 年就要更新 80左 右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為 15左右。特別是近年來，數(shù)控機(jī)床(NC)、 加工中心(MC)、成組技術(shù)(GT)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)等新技術(shù)的應(yīng)用，對機(jī)床夾具提 出了如下新的要求1： (a)能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本。 (b)能裝夾一組具有相似性特征的工件。 (c)適用于精密加工的

9、高精度機(jī)床夾具。 (d)適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具。 (e)采用液壓或者氣壓夾緊的高效加緊裝置，以進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率。 (f)提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。夾具對于加工質(zhì)量、生 產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有直接的影響。花費在夾具設(shè)計和制造的時間不論在改變現(xiàn)有產(chǎn)品 或者開發(fā)新產(chǎn)品中，在生產(chǎn)周期中都占有較大的比重。為滿足生產(chǎn)的需要，組合夾具 的開發(fā)成為一個重要課題。下面我們對組合夾具和專用夾具做個比較： 組合夾具：不需要設(shè)計、不需要制造，循環(huán)使用，快速成型，降低成本。它的生 產(chǎn)流程是：元件庫-組裝使用拆卸清洗油封元件庫； 專用夾具：設(shè)計、制造

10、周期長，成本高，極不適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的更新速度。它 的生產(chǎn)流程是：設(shè)計制造使用報廢。 組合夾具用過后又可方便地拆開，供下次另行組裝使用。組合夾具系統(tǒng)的應(yīng)用范 圍很廣，不受工件形狀的限制，能組裝成鉆、銑、刨、車、鏜等加工用的機(jī)床專用夾 具，也能組裝成檢驗、裝配、焊接等用的夾具，最適用于新產(chǎn)品試制和產(chǎn)品經(jīng)常更換 的單件、小批生產(chǎn)以及臨時任務(wù)。組合夾具與專用夾具相比，雖然初次投資較大，但 使用時可大量減少專用夾具的設(shè)計和制造工作，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié)約金屬材料， 降低成本，并減少存放夾具的庫房面積。使用機(jī)床夾具較多的工廠在一、二年內(nèi)即可 將組合夾具的投資收回，因此，組合夾具在生產(chǎn)中開始大量使用。 1

11、.2 課題背景及來源 1.2.1 現(xiàn)代制造技術(shù)與夾具設(shè)計 機(jī)械制造自動化已有幾十年的歷史，最早由于技術(shù)水平的局限性，自動化的引入只 在大批量生產(chǎn)領(lǐng)域中。從 30 年代到 50 年代，人們主要建立機(jī)械式或液壓式的自動車 床、組合車床或?qū)Ｓ脵C(jī)床組成的單品種自動生產(chǎn)線。這種生產(chǎn)線有其固定的生產(chǎn)節(jié)拍， 而要改變生產(chǎn)品種則是非常困難和昂貴的。故這種自動線稱為剛性自動化生產(chǎn)。剛性 自動化雖然可使復(fù)雜產(chǎn)品以合理的成本進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，但這種生產(chǎn)方式在中、小 型批量中并不能有效的應(yīng)用。到了 60 年代，當(dāng)國外多數(shù)大批量生產(chǎn)的工廠已經(jīng)實現(xiàn)自 動化后，人們意識到大批量生產(chǎn)只是機(jī)械制造業(yè)的一部分，只占 15-25，

12、而中、小 批量生產(chǎn)占 7585。由此可見，在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)部門中比重占絕對優(yōu)勢的多品種 中、小批量生產(chǎn)企業(yè)的勞動生產(chǎn)率極大的落后于大批量生產(chǎn)企業(yè)。同時國際貿(mào)易發(fā)展 和交流，使跨國產(chǎn)品和出口產(chǎn)品在生產(chǎn)中的比重大大增加。要使產(chǎn)品在市場上具有競 爭能力，必須結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)越，價格便宜。只有不斷改進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品性 能，并在保證質(zhì)量的前提下不斷提高生產(chǎn)率，減低成本，才能使產(chǎn)品打入國際市。 根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，我國現(xiàn)有工業(yè)水平，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期一般要占整個產(chǎn)品研制周 期的 5070，而工藝裝備的設(shè)計制造周期又占生產(chǎn)準(zhǔn)備周期的 50-70，其中 工藝裝備的準(zhǔn)備階段中有 70-80的時間用于夾具的設(shè)計和制造。

13、在現(xiàn)在制造企業(yè)中， 夾具是保證產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)全面質(zhì)量管理的重要手段。所以夾具設(shè)計的周期長短對于 產(chǎn)品的開發(fā)周期有重大的影響。通常使用普通加工設(shè)備進(jìn)行多品種小批量生產(chǎn)時，在 零件的生產(chǎn)過程中，坯料和制品的運輸、存放時間約占生產(chǎn)過程時間的 95，花在機(jī) 床上的時間僅 5。而這 5中真正進(jìn)行切削加工的只占 30，其它 70時間用于零 件的定位、裝卡、換刀、測量、機(jī)床的調(diào)整和維修以及清除鐵屑、待料等。數(shù)控機(jī)床 只是減少了機(jī)床上部分的非切削時間和部分的工序間零件的搬運、存放等時間(由于能 進(jìn)行集中工序力，因此，為了進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率，縮短零件生產(chǎn)周期，充分發(fā)揮 機(jī)床利用率，必須在中小批量生產(chǎn)領(lǐng)域罩進(jìn)一

14、步提高自動化程度。 另外，從夾具投資上看，研究夾具設(shè)計也是有必要的，例如在一條 6 臺加高產(chǎn)品 性能，并在保證質(zhì)量的前提下不斷提高生產(chǎn)率，減低成本，才能使產(chǎn)品工中心組成的 FMS 中，夾具部分要占初投資的 12.5，為機(jī)床投資的 13，刀具投資的 3 倍。在當(dāng) 前世界能源緊張的形勢下，高效節(jié)能的夾具設(shè)計方面的研究對當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的健康可持續(xù) 發(fā)展是具有重要意義的。 傳統(tǒng)制造業(yè)已經(jīng)從根本上發(fā)生了改變，世界各國正致力于研究和探索適應(yīng)現(xiàn)代市 場和社會需求的現(xiàn)代制造技術(shù)。成組技(GroupTechnology,GT)、計算機(jī)集成制造系統(tǒng) (Computer Integrated Manufacturing

15、System，CIMS)、柔性制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System，F(xiàn)MS)、并行(Concurrent Engineering,CE)、精益生產(chǎn)(Lean Production,LP)、敏捷制造(Agile Manufacture，AM)和虛擬制造(Virtual Manufacture，VM)等生產(chǎn)模式應(yīng)運而生。 現(xiàn)代機(jī)械加工的主要設(shè)備是數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工中心，機(jī)械制造自動化技術(shù)發(fā)展 表明，以數(shù)控設(shè)備為基礎(chǔ)的數(shù)控加工。數(shù)控技術(shù)的特點：大大提高生產(chǎn)率、穩(wěn)定加工 質(zhì)量、縮短加工周期、增加生產(chǎn)柔性、實現(xiàn)對各種復(fù)雜精密零件的自動化加工，易于 在工廠或車間實行計算機(jī)管

16、理，還使車問設(shè)備總數(shù)減少，節(jié)省人力，改善勞動條件， 有利于加快產(chǎn)品的開發(fā)和更新?lián)Q代，提高企業(yè)對市場的適應(yīng)能力和綜合經(jīng)濟(jì)效益。數(shù) 控加工技術(shù)的應(yīng)用，使機(jī)械加工的大量前期準(zhǔn)備工作與機(jī)械加工過程聯(lián)為一體，使零 件的計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)、計算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(CAPP)和計算機(jī)輔助制造(CAM)的 一體化成為現(xiàn)實，使機(jī)械加工的柔性自動化水平不斷提高。 要想提高數(shù)控機(jī)床的利用率，充分發(fā)揮它的生產(chǎn)能力，就必須提高他的工藝裝備 水平，尤其是縮短機(jī)床夾具的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。傳統(tǒng)的機(jī)床夾具以及專用夾具都不適合 數(shù)控機(jī)床，必須采用準(zhǔn)備時間短的柔性夾具。國內(nèi)外工廠的生產(chǎn)實踐都證明了這一點。 現(xiàn)實生產(chǎn)中，由于夾具設(shè)計是

17、高度依賴經(jīng)驗，所以夾具設(shè)計方案一般都屬于企業(yè) 機(jī)密，這也限制了夾具設(shè)計軟件的推廣和夾具設(shè)計技術(shù)的交流。 1.2.2 CAFD 技術(shù)概述 從 20 世紀(jì) 70 年代開始夾具 CAD 研究至今，CAFD 技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為 CAD/CAM 集成技術(shù)的一個重要組成部分。目前，圍繞 CAFD 技術(shù)所展開的研究包括四方面內(nèi)容： 安裝規(guī)劃，裝夾規(guī)劃，夾具構(gòu)形設(shè)計和夾具性能評價。 安裝規(guī)劃（Setup Planning）的任務(wù)是確定加工時所需的安裝次數(shù)，每次安裝中工 件的方位及加工面。這部分也可以是 CAPP（Computer-aided Process Planning）的一個 子集，也是 CAFD 和 C

18、APP 集成的交互接口。安裝規(guī)劃的框架包括制造特征描述和特 征庫的開發(fā)、裝夾特征的定義和定位表面的選擇、安裝規(guī)劃算法、以及夾具設(shè)計和驗 證。安裝規(guī)劃由于與 CAPP 聯(lián)系更為緊密，大多數(shù) CAFD 領(lǐng)域內(nèi)的研究都集中在裝夾 規(guī)劃，夾具構(gòu)形設(shè)計和夾具性能評價三方面，但目前在夾具構(gòu)形設(shè)計中對夾具自動構(gòu) 形設(shè)計的研究較少。 裝夾規(guī)劃（Fixture Planning）主要用來決定在某一特定安裝條件下工件上的定位支 撐面，支撐點以及夾緊點。裝夾規(guī)劃所考慮的主要問題包括：工件上可以選作裝夾表 面的表面類型（比如平面和圓柱面作為裝夾特征容易到達(dá)和測量，裝夾規(guī)劃中常用這 兩種表面作為裝夾面）；裝夾表面相對于

19、刀具軸線的方位（考慮到裝夾穩(wěn)定性，定位 表面通常選擇那些表面法線方向與刀具軸線相反或垂直的表面，夾緊面則要求其法線 方向應(yīng)該與刀具軸線一致或垂直，這是因為夾具設(shè)計中要求夾緊力向著定位組件）； 候選裝夾表面的精度要求（表面精度等級是選擇定位表面的一個重要因素，對于不同 類型的公差和表面粗糙度的表面需要一個統(tǒng)一化的精度描述，在裝夾規(guī)劃中，具有較 高精度等級的表面應(yīng)該優(yōu)先選作定位表面，以使加工誤差最小）；候選裝夾表面的組 合情況（在裝夾規(guī)劃中，通常不止選擇一個工件表面作為定位和夾緊表面，定位表面 的組合情況對于工件的準(zhǔn)確定位也很重要）；裝夾穩(wěn)定性和裝夾表面的可及性等。 夾具構(gòu)形設(shè)計（Fixture

20、Configuration Design）的任務(wù)是選擇夾具元件，構(gòu)造夾具 結(jié)構(gòu)，并把它們裝配成最終的夾具構(gòu)形來夾持工件。CAFD 中夾具構(gòu)形設(shè)計的主要問 題包括：夾具元件的選擇如與工件直接接觸的定位件、支承件與壓緊件等的選擇；確 定夾具組件的高度；夾具組件在基礎(chǔ)板上的擺放；夾具元件之間的連接；夾具、工件 及加工面之間的干涉檢查等。 夾具性能評價（Fixture Verification）是對已經(jīng)設(shè)計完成的夾具的有關(guān)性能進(jìn)行評 價和分析，并對夾具設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化處理，用以保證夾具設(shè)計的質(zhì)量。性能評價的內(nèi)容 包括定位精度，加工表面精度，夾緊和加工穩(wěn)定性，抵抗夾具元件變形的剛度，刀具 路徑的干涉檢查，表

21、面可及性等。 1.2.3 夾具的分類 隨著機(jī)械制造發(fā)展的需要，新型的夾具結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，夾具的形式愈來愈多。為 了掌握各種夾具的特點和基本設(shè)計方法，也為了便于工廠的技術(shù)管理工作，有必要對 夾具進(jìn)行分類，可按夾具的應(yīng)用范圍分，也可按所使用的動力源進(jìn)行分，下面對按夾 具應(yīng)用范圍分類的各類夾具的特點作一個簡要的介紹。 （1）通用夾具 通用夾具是指在一般通用機(jī)床上所附有的一些使用性能較廣泛的夾具，如車、磨 床上的三爪和四爪卡盤、頂針和雞心夾頭，銑、刨床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作 臺等。它在使用上有很大的通用性，往往無需調(diào)整或稍加調(diào)整(包括配換個別零件)就可 用于裝夾不同的工件，這類夾具一般己標(biāo)準(zhǔn)化，并

22、由專業(yè)工廠生產(chǎn)作為機(jī)床附件供用 戶使用。 通用夾具主要用于單件和中、小批生產(chǎn)，裝夾形狀比較簡單. 加五精度要求 不太高的工件。在大批量生產(chǎn)中，對形狀復(fù)雜或加工精度要求較高的工件，往往由于 操作麻煩和裝夾效率低而很少采用這類夾具。 （2）專用夾具 專用夾具是指專門為某一類工件的某一工序設(shè)計的夾具。此類夾具一般不考慮通 用性，以便使夾具設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、操作迅速和維修方便。專用夾具通常由使用 廠根據(jù)工件的加工要求自行設(shè)計與制造，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較長。當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品或零件工 藝過程變更時，往往無法繼續(xù)使用，故此類夾具只適于在產(chǎn)品固定和工藝過程穩(wěn)定的 大批量生產(chǎn)中使用，目前汽車、摩托車、部分家電、輕工業(yè)行

23、業(yè)中仍在廣泛使用。 （3）成組夾具 在生產(chǎn)中，有時由于加工批量較小，為每種零件都分別設(shè)計專用夾具很不經(jīng)濟(jì)， 而使用通用夾具又往往不能滿足加工精度和生產(chǎn)率的要求，故而采用成組加工工藝， 并根據(jù)組內(nèi)的典型代表零件設(shè)計成組夾具。成組夾具又稱可調(diào)整夾具，適合形狀相似 的一組或一族零件的生產(chǎn)，可用于各類產(chǎn)品的成批生產(chǎn)。這類夾具在使用時，只需對 夾具上的部分定位、夾緊元件等進(jìn)行調(diào)整或更換，就可用于組成不同工件的加工。 （4）組合夾具 此類夾具也正是本文主要的研究對象。在長期的生產(chǎn)實踐中，人們對可調(diào)整夾具、 成組夾具進(jìn)行了分析和總結(jié)，從而產(chǎn)生了將所有夾具元件都變成可調(diào)換的標(biāo)準(zhǔn)件，按 搭“積木”的方法組成各種

24、夾具的設(shè)想。機(jī)械制業(yè)和修理業(yè)使用的夾具，從專用向通用 化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，逐漸形成了現(xiàn)在的組合夾具。 組合夾具由一套預(yù)先準(zhǔn)備好的各種不同形狀，不同規(guī)格尺寸的標(biāo)準(zhǔn)元件與合件組 成，可根據(jù)卜件形狀和 L 序要求裝配成各種所需要的機(jī)床夾具(這個裝配過程稱為組裝)。 組合夾具根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的原理，在夾具元件和組件完全標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，由一 整套預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和合件，針對不同卜件組合和裝配成各種專用夾具。一旦 使用完畢后，可將夾具再拆散成元件和合件，如此不斷重復(fù)使用?？捎糜谠囍?、單件 小批生產(chǎn)、也可用于成批生產(chǎn)。在夾具用完后，將夾具拆開，經(jīng)過清洗、油封后存放 起來，需要時再重新組裝成其它夾具。它

25、具有精度高、組裝快、節(jié)省投資和靈活多變 的特點。由于組合夾具適用性強(qiáng)，容易掌握，從而適應(yīng)了產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求。一次 性投資于組合夾具，其元件能夠長期使用，并能確保產(chǎn)品的加質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，因此， 在國內(nèi)外各工業(yè)部門中迅速得到推廣和應(yīng)用。 由此可見，組合夾具不僅具有標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、組合化等當(dāng)代先進(jìn)設(shè)計思想，又 符合節(jié)約資源的原則，更適合綠色制造的環(huán)境保護(hù)原理。所以是今后夾具技術(shù)的一個 重要發(fā)展方向。 但是現(xiàn)在，組合夾具的設(shè)計由于還是采用有經(jīng)驗的人工拼裝和管理的方法，夾具 工藝師對工件的定位、裝夾設(shè)計主要依賴經(jīng)驗，定性分析較多，定量分析較少，且計 算復(fù)雜，同時缺乏必要的優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計的圖樣不夠直觀。

26、設(shè)計過程中的裝配干涉問 題，無法在設(shè)計中提前發(fā)現(xiàn)，造成效率比較低、生產(chǎn)的周期比較長等種種問題，這就 使對組合夾具的計算機(jī)輔助設(shè)計的研究提升到了一個重要地位。 為了使組合夾具的設(shè)計更加快捷、方便，必須建立組合夾具元件庫。大量三維實 體造型軟件崛起，如 ProE、UG、Solid Works、Solidedge 等，推動了設(shè)計領(lǐng)域的新 革命。由于這些三維軟件，不僅僅可創(chuàng)建三維實體模型，還可利用設(shè)計出三維模型進(jìn) 行模擬裝配和靜態(tài)干涉檢查、機(jī)構(gòu)分析、動態(tài)干涉檢查、動力學(xué)分析、強(qiáng)度分析等， 機(jī)床夾具設(shè)計也由原先的二維平面設(shè)計向著三維化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā) 展。結(jié)合專用夾具設(shè)計的復(fù)雜性、高精度性

27、等特點，采用了易學(xué)易懂的 SolidWorks 三 維實體造型軟件來實現(xiàn)組合夾具元件庫的建立。SolidWorks 是完全基于 Windows 的三 維 CADCAECAM 軟件。它采用與 UG 相同的底層圖形核心 Parasolid，具有強(qiáng)大 的基于特征的參數(shù)化實體建模能力，操作相對更加簡潔，因此本課題將采用 SolidWorks 建立組合夾具元件庫2。 1.2.4 國內(nèi)外研究狀況 組合夾具誕生于德國二戰(zhàn)時期，由于對產(chǎn)品研發(fā)的速度要求很高，管理大批量的 專業(yè)夾具難度很大，同時又為了節(jié)約非常寶貴的鋼材資源，德國開發(fā)出了最初的組合 夾具，我國于六十年代初期開始使用組合夾具，目前已經(jīng)基本普及，各大

28、機(jī)械制造單 位都有自己的組合夾具站，甚至專門的夾具廠，可見組合夾具對于機(jī)械制造行業(yè)的重 要程度。 組合夾具特點是把專用夾具的設(shè)計，制造，使用，報廢的單項過程，變?yōu)榱私M裝， 使用，清洗入庫，在循環(huán)使用的過程，不但節(jié)約了大批量的鋼材等資源成本，更加降 低了人力和時間成本，據(jù)某機(jī)械加工企業(yè)負(fù)責(zé)人介紹：從前，開發(fā)一個產(chǎn)品的零部件， 如采用專業(yè)夾具，從設(shè)計，制造，動平衡，一直到最后的使用，幾個月時間過去了， 一旦發(fā)現(xiàn)此夾具不適合此零部件，那么返回修改，又要耗費更多的時間，損失的不單 單是時間的流逝帶來的人力成本，更重要的是眼睜睜看著競爭對手的產(chǎn)品不斷的推出， 而自己卻無能為力，眼睜睜的看著自己產(chǎn)品的競爭

29、力在逐漸喪失，市場份額逐步萎縮。 過去組合夾具主要經(jīng)歷了二次大的更新?lián)Q代，一次是以 60 年代槽系為主的組合夾 具，其特點是可調(diào)節(jié)性好，但是剛性差，被加工件很容易由于槽系夾具的剛性不好而 移位，造成精度不能達(dá)到要求，有時吃刀量大的時候，能把工件彈飛，再次種種缺點 和不足的基礎(chǔ)上，80 年代孔系組合夾具被推向市場，它的優(yōu)點是彌補(bǔ)了槽系組合夾具 的不足，剛性較好，但是卻不能很方便的調(diào)節(jié)，所以各大企業(yè)往往準(zhǔn)備兩套組合夾具， 用于不同的場合和需求。 在機(jī)械加工制造過程中，用來固定加工對象，使其占有正確的位置，以便接受施 工、檢測的裝置,都可統(tǒng)稱為“夾具”。夾具的發(fā)展歷程，大約可以分為三個階段:第一個

30、階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上 ，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，使得 加工過程進(jìn)一步提高效率和趨于完善;第二階段 ，夾具成為人與機(jī)床之間的橋梁，夾具 的機(jī)能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊；第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的結(jié)合， 夾具作為機(jī)床的一部分，成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備。 夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件 ,在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、 環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向 發(fā)展。 （a）高精度 為了提高勞動生產(chǎn)率，縮短工件的加工工時，工件的加工已向著高速方向發(fā)展， 工序高度集中，工件定位夾緊后要依次完成銑、鉆、鏜等多工序的加

31、工。切削力的大 小、方向在不斷地變化，這就需要組合夾具本身要有較高的強(qiáng)度和剛度，才能滿足工 件的加工精度。 隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差 ，提高加工精度對夾具的制造精度 要求，更高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)5 mm，夾具支承面的垂直度達(dá)到 0 .01mm/ 300mm，平行度高達(dá) 0 .01mm/ 500mm。德國 demmeler 公司制造的 4mm 長、2mm 寬 的孔系列組合焊接夾具平臺,其等高誤差為0 .03mm，精密平口鉗的平行度和垂直度 5mm 以內(nèi)，夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)5mm，瑞士 EROWA 柔性夾具的重復(fù)定位 精度高達(dá) 2 - 5mm。機(jī)床夾具的精度已提高到

32、微米級。 （b）高效率 為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。新型的 電控永磁夾具,加緊和松開工件只用 1-2 秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面 和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時間，瑞典 3R 夾具僅用 1 分鐘即可完成線切割機(jī)床夾具的安裝與校正。采用美國 Jergens 杰金斯公司的球鎖裝 夾統(tǒng)，1 分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機(jī)床工作臺上。 （c）模塊化 組合夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。省工、省時、節(jié)材、節(jié)能,體現(xiàn)在各種 先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計為夾具的計算機(jī)輔助設(shè)計與組裝打下基礎(chǔ)。應(yīng) 用 CAD 技術(shù),可建立元件庫

33、、典型夾具庫、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫,進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè) 計。組合夾具分會與華中科技大學(xué)合作,正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站 ,為夾具行業(yè) 提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設(shè)計與服務(wù)的通用化、 遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營電子商務(wù)化。 組合夾具能單獨使用也能與其他元件組合在一起使用，其多功能模塊化單元體的 比例將進(jìn)一步增加。如現(xiàn)在使用的各種定位夾緊座、定位壓緊支承、精密虎鉗等模塊 式單元體具有定位、夾緊以及調(diào)節(jié)的綜合功能，可以一件單獨使用，也可以幾件組裝 在一起使用。T 形基礎(chǔ)等一次能裝夾多件相同或不相同的工件的夾具，可以減少機(jī)床 的停機(jī)時間，最大限度發(fā)揮數(shù)控、加工中心機(jī)床的高效性能。 （

34、d）通用化 經(jīng)濟(jì)夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展 性功能強(qiáng),應(yīng)用范圍廣通用性好,夾具利用率高。德國 demmeler 公司的孔系列組合焊接 夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能 強(qiáng)，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟(jì)實用才有推廣應(yīng)用的值。 （e）專用夾具、組合夾具、成組夾具一體化 現(xiàn)代化加工設(shè)備的多功能化使工藝過程高度集中、工件一次定位裝夾后能完成多 工序加工，這就需要一種通用而又能重復(fù)使用的組合可調(diào)式的夾具系統(tǒng)，它是由一系 列統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化的元件和合件組成，利用這些元件、合件組裝成各種不同形式、不 同結(jié)構(gòu)

35、、可重復(fù)使用的夾具，供單件或中小批量生產(chǎn)使用。這種夾具系統(tǒng)保留了組合 夾具的各種優(yōu)點，組裝又像專用夾具那樣簡單可靠，又有可調(diào)整元件，保留了成組夾 具的優(yōu)點。為了便于夾具與機(jī)床定位連接，夾具基體有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的定位連接位置，使 專用、組合、成組夾具向著一體化、組合化方向發(fā)展，以滿足現(xiàn)代化加工設(shè)備的需要。 （f）工件夾緊快速化、自動化 為縮短工件加工中的輔助時間，減輕工人的勞動強(qiáng)度，工件的裝夾、拆卸也需要 機(jī)械化、自動化。工件的夾緊由原來的單一功能的壓緊件、緊固件發(fā)展為可以調(diào)整的 模塊，以便實現(xiàn)快速組裝和快速夾緊。對于批量大的一些零件的加工，液壓夾具、氣 動夾具可實現(xiàn)工件自動化快速夾緊。 1.2.5

36、國內(nèi)外發(fā)展趨勢 我國國內(nèi)的組合夾具始于 20 世紀(jì) 60 年代，當(dāng)時建立了面向機(jī)械行業(yè)的天津組合 夾具廠和面向航空工業(yè)的保定向陽機(jī)械廠以后又建立了數(shù)個生產(chǎn)組合夾具元件的工廠。 當(dāng)時產(chǎn)品均為引進(jìn)前蘇聯(lián)烏斯貝（YC）槽系組合夾具系統(tǒng)。推廣應(yīng)用遍及機(jī)械、航 空、電子輕工 、造船、紡織等各類制造業(yè)，取得豐碩的社會、經(jīng)濟(jì)效益。在使用過程 中改進(jìn)并修改了原系統(tǒng)，建立了適合我國國情、有我國特色的槽系組合夾具系統(tǒng)。在 當(dāng)時曾達(dá)到全國年產(chǎn)組合夾具元件 800 萬件的水平。至今天津、保定二廠仍是我國組 合夾具的主要生產(chǎn)基地。20 世紀(jì) 80 年代以后，兩廠又各自獨立開發(fā)了適合 NC 機(jī)床、 加工中心的孔系組合夾具

37、系統(tǒng)，不僅滿足了我國國內(nèi)的需求，還出口到美國等國家。 當(dāng)前我國每年尚需進(jìn)口不少 NC 機(jī)床、加工中心，而由國外配套孔系夾具價格非常昂 貴，現(xiàn)大都由國內(nèi)配套，節(jié)約了大量外匯。 從國際上看俄國、德國和美國是組合夾具的主要生產(chǎn)國。前蘇聯(lián)的（YC）槽系 組合夾具系統(tǒng)非常著名，以后又開發(fā)了孔系組合夾具系統(tǒng)、沖合沖模和焊接組合夾具 系統(tǒng),但主要在國內(nèi)應(yīng)用，出口交流較少。德國一直都重視工藝裝備包括夾具的設(shè)計、 制造及其標(biāo)準(zhǔn)化，組合夾具和各種機(jī)床附件都由專業(yè)化中小型企業(yè)生產(chǎn)這些企業(yè)中具 有代表性的有：Halder 是設(shè)計生產(chǎn)槽系組合夾具的著名公司；Bluco 是享譽世界生產(chǎn)完 整系列孔系組合夾具系統(tǒng)的供應(yīng)商；

38、Kipp 是生產(chǎn)中型和大型孔系組合夾具；Witte 公司 生產(chǎn)孔系組合檢測夾具，是為三座標(biāo)準(zhǔn)測量機(jī)（CMM）配套的絕好的柔性檢測夾具。 目前在美國本土生產(chǎn)、銷售和出租組合夾具的工廠都是小型企業(yè)，分為三種類型：一 種是專門銷售出租組合夾具的小型工廠；二是工具制造廠，同時生產(chǎn)或銷售組合夾具； 三為某類機(jī)械廠，在生產(chǎn)某一產(chǎn)品的同時也生產(chǎn)銷售組合夾具。在芝加哥附近的 Rockford 公司原為德國 Bluco 公司的銷售代理商，現(xiàn)已獨立生產(chǎn)、銷售、租賃， 16mm、12mm、10mm 三個系列的公制孔系組合夾具。CarrLane 是一家工具公司，生 產(chǎn)夾具通用零部件，歷史悠久，20 世紀(jì) 80 年代后

39、期開始生產(chǎn)銷售英制孔系組合夾具。 TE.CO 公司是一家生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件、夾具通用件和檢測儀表附件的工廠，也 10 余年前生 產(chǎn)商標(biāo)為 “QU.CO”的英制孔系組合夾具。西部亞利桑那州的 Stevens 工具公司早在 20 多年前開始制造組合夾具的基礎(chǔ)件，然后用鋁板為用 戶制造過渡板，以適應(yīng)客戶 各種工件的要求。該公司目前生產(chǎn)有本公司特色的整套英制孔系組合夾具。圖 1-1 和 圖 1-2 分別為當(dāng)前國際上槽系和孔系組合夾具的主要系統(tǒng)9。 圖 1-1 槽系組合夾具9 圖 1-2 孔系組合夾具9 當(dāng)前國際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和 國內(nèi)訂貨，而通用性強(qiáng)的組合夾具已逐步

40、成熟為國際貿(mào)易中的一個品種。有關(guān)夾具和 組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計資料，但歐美市場上一套用于加工中心的央具， 通常為機(jī)床價格的 1/101/15，而組合夾具的大型基礎(chǔ)件尤其昂貴。由于我國在組合夾 具技術(shù)上有歷史的積累和性能價格比的優(yōu)勢，隨著我國加入 WTO 和制造業(yè)全球一體化 的趨勢，特別是電子商務(wù)的日益發(fā)展，其中蘊藏著很大的商機(jī)，具有進(jìn)一步擴(kuò)大出口 良好前景。 孔槽系組合夾具由于孔系組合夾具的良好柔性，已為 NC 機(jī)床和加工中心廣泛配 套使用。下圖為我國天津組合夾具廠所生產(chǎn)的孔系組合夾具系統(tǒng)。由于孔系組合夾具 的元件不能作無級調(diào)整距離，現(xiàn)在研究孔一槽相組合的新型孔系組合夾具。 圖 1-

41、3 孔系組合夾具 1.3 本論文的主要研究內(nèi)容 本課題的題目是：基于 Solidworks 的組合夾具元件庫的建立與應(yīng)用，課題的研究 的主要內(nèi)容是選用 Excel 表格驅(qū)動完成組合夾具元件庫的建立，在此基礎(chǔ)上完成典型零 件的加工工藝分析和組合夾具設(shè)計。主要內(nèi)容可分為一下幾步： （a）夾具標(biāo)準(zhǔn)件的測量：由于牽扯到企業(yè)內(nèi)部機(jī)密問題，夾具實例很難直接從現(xiàn) 行企業(yè)中搜集得到，所以主要以夾具手冊為基礎(chǔ)，通過 SolidWorks 軟件實體造型，建 立典型夾具實例。另外由學(xué)校聯(lián)系還從咸陽紡織機(jī)械廠得到了一些夾具實例測量機(jī)會 以及企業(yè)內(nèi)部的組合夾具的實例。 （b）夾具元件庫的建立：本課題主要采用的是 Exc

42、el 表格驅(qū)動 Solidwoks 軟件實 體造型完成夾具庫的建立，重點是槽系夾具。 （c）組合夾具元件庫的應(yīng)用：夾具元件庫的建立是為了更加方便的使用以及管理 夾具元件，通過調(diào)用庫中的夾具對一個典型零件進(jìn)行組合夾具設(shè)計，從而熟悉元件庫 的使用。 1.4 研究中的難點 夾具設(shè)計本質(zhì)上是一種經(jīng)驗設(shè)計，且夾具分類比較多，夾具參數(shù)比較復(fù)雜，夾具 設(shè)計和工件形狀、加工條件、加工工藝等很多因素有關(guān)。該課題的難點主要有： （a）Excel 表格對夾具元件的參數(shù)化：在進(jìn)行組合夾具庫的建立時，選取的參數(shù)化 變量不能準(zhǔn)確完成夾具元件系列化。 （b）典型零件的工藝分析：對零件的工藝分析要求對該零件有相當(dāng)熟悉的了解，

43、 由于條件有限使得對零件不熟悉，可能導(dǎo)致工藝分析不到位。 （c）組合夾具的設(shè)計：目前組合夾具的設(shè)計跟個人的經(jīng)驗有直接關(guān)系，所以本課 題的設(shè)計可能不夠成熟。 1.5 研究的目的和意義 當(dāng)前夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫建立很多方法，有基于 UG 的，也有基于 SolidWorks 的，但是 由于夾具實例的變化參數(shù)比較多，所以夾具實例的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)很少。本課題研究 可以為夾具實例庫開發(fā)提供參考。 由于夾具設(shè)計是一個高度依賴經(jīng)驗的設(shè)計問題。設(shè)計師在構(gòu)造新工件的夾具設(shè)計 方案時，往往是根據(jù)個人的設(shè)計或制造經(jīng)驗將新的工件的結(jié)構(gòu)特征、制造特征與已有 工件的結(jié)構(gòu)特征和制造特征相比較，根據(jù)這些特征的相似性找出與新工件最為相似

44、的 工件和它的裝夾規(guī)劃方案和夾具元件，經(jīng)過調(diào)整來獲得新夾具的設(shè)計，很少從頭做起。 這也是我們開發(fā)夾具實例庫的目的1。 針對以上差異，我們在現(xiàn)有條件基礎(chǔ)上，開發(fā)夾具元件庫；對夾具實例庫圖形進(jìn) 行管理和有效的檢索。以進(jìn)一步縮短工裝設(shè)計周期，提高夾具設(shè)計質(zhì)量，通過本課題 的研究達(dá)到以下目的：建立基于 SolidWorks 和柔性夾具的實例數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)；研究 夾具計算機(jī)輔助編碼系統(tǒng)；建立基于 SolidWorks 的夾具實例修改系統(tǒng)。 夾具實例數(shù)據(jù)庫有利于現(xiàn)實生產(chǎn)中夾具設(shè)計方案的保存與管理，當(dāng)數(shù)據(jù)庫不斷豐 富到一定程度后，可以作為其他企業(yè)夾具設(shè)計的重要參考，也可以作為夾具設(shè)計軟件 開發(fā)的重要資源。期

45、望通過課題研究，可以在夾具參數(shù)化和夾具編碼以及和數(shù)據(jù)庫開 發(fā)系統(tǒng)的結(jié)合上有所創(chuàng)新，在夾具檢索上有所突破，特別期望該夾具數(shù)據(jù)庫管理軟件 具有實用性，能在現(xiàn)實生產(chǎn)中夾具設(shè)計方案的管理上發(fā)揮一定的作用。 2 夾具元件建庫方法的選擇 根據(jù)該課題的內(nèi)容和目的，主要的難點在于選擇夾具元件庫建立的方法，即要易于 操作同時也要求有較高的實用性，目前的方法有：Solidwoks 二次開發(fā)、Access 、Excel 表格驅(qū)動等。本章將對上面三種方法進(jìn)行比較，最終確定本論文的夾具元件庫 的建立方法，并對該方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。 2.1 Access 軟件技術(shù) Microsoft Access 是當(dāng)前最流行的關(guān)系數(shù)據(jù)庫

46、管理系統(tǒng)之一，基本的核心是 Microsoft Jet 數(shù)據(jù)庫引擎，其數(shù)據(jù)庫對象的層次結(jié)構(gòu)和編程方法及訪問與在 VB 中訪問 數(shù)據(jù)庫一樣。它以操作方便、簡單易學(xué)以及和的 Mocrosoft Office 完美結(jié)合著稱于世。 同時，Access 又能滿足小型企業(yè)客戶服務(wù)器解決方案的要求來組建客戶N 務(wù)器的數(shù) 據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)，是一種功能較完備的系統(tǒng)，幾乎包含了數(shù)據(jù)庫技術(shù)領(lǐng)域的所有技術(shù)和 內(nèi)容。正因為這些特點，在使用 VB 開發(fā)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序時，采用作為后臺數(shù)據(jù)庫訪 問處理系統(tǒng)是比較適合的。 Access 也是一種桌面關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，但它與傳統(tǒng)的桌面數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 完全不一樣。Access 是

47、Visual Basic 的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫，即缺省數(shù)據(jù)庫類型。這里的“內(nèi)部” 有兩方面的含義：一是用 Access 建立的數(shù)據(jù)庫可以在 Visual Basic 中使用；二是用 Visual Basic 可以直接建立 Access 數(shù)據(jù)庫。因此，在 Visual Basic 中，Access 數(shù)據(jù)庫和 Visual Basic 數(shù)據(jù)庫含義相同5。 Access 數(shù)據(jù)庫文件的結(jié)構(gòu)文件的結(jié)構(gòu)是以 Microsoft SQL Server 數(shù)據(jù)庫文件結(jié)構(gòu) 為基礎(chǔ)，它具有如下特點：與 Visual Basic 融合性很好，這也是本研究采用的主要原因； Access 數(shù)據(jù)庫具有較強(qiáng)的安全性。另外，Acces

48、s 還可以利用整個套件共享的編程語言 VBA(Visual Basic For Application)進(jìn)行高級操作控制和復(fù)雜的工作。 2.2 Solidworks 二次開發(fā)技術(shù) SolidWorks 是一套完全基于 WindOWS 的三維設(shè)計軟件。它采用了與 Unigaphic 相 同的先進(jìn)底層圖形核心 Parasolid。它基于特征的參數(shù)化、變化量設(shè)計技術(shù)，使其操作 方便，簡單易學(xué)。此外，它還為用戶提供了采用 Windows“對象鏈接與嵌入(OLE)技術(shù) 和“部件對象模式(COM)”技術(shù)的應(yīng)用程序接口，有利于二次開發(fā)技術(shù)的實現(xiàn)，開發(fā)者 和用戶能夠通過使用 VisualBasic、Visua

49、l C+、Delphi 以及任何一種支持 ActiveX Automation 技術(shù)的工具，對 SolidWorks 進(jìn)行二次開發(fā)，全面擴(kuò)展 SolidWorks 的功能或 將其功能集 成到客戶應(yīng)用程序中，以實現(xiàn) SolidWorks 的完全客戶化。 SolidWbrks API 是 SolidWorks 的 OLE 應(yīng)用程序開發(fā)接口，用戶可以使用它并通過 支持 OLE 編程的開發(fā)工具，如 Visual C+、Visual Basic、Delphi 等對 SolidWorks 進(jìn)行 二次開發(fā)，創(chuàng)建用戶定制的、專用的 SolidWorks 功能模塊。 SolidWorks 通過 COM(Comp

50、onent Object Model，組件對象模型)技術(shù)為用戶提供了 強(qiáng)大的二次開發(fā)接口(SolidWorks API)，凡支持 COM 編程的開發(fā)工具，如 Visual C+，C#,Visual Basic, Delphi 等均可用于 SolidWorks 的二次開發(fā)。SolidWorks API 及 其有關(guān)文檔都包括在 SolidWorks 軟件中，任何用戶都可以對 Solidworks 進(jìn)行二次開發(fā)， Solidworks API 是 Soliworks 的 OLE 編程接口，為程序員提供了完全面向?qū)ο蟮念愺w系， 程序員可以在自己的程序中，派生這些類的子類，生成這些類的對象，對對象進(jìn)行操

51、 作，運行對象的方法，設(shè)置或修改對象的屬性，從而訪問 SolidWorks 的數(shù)據(jù)庫、圖形 系統(tǒng)和系統(tǒng)界面。SolidWorks API 接口采用面向?qū)ο蟮姆椒ǎ械暮瘮?shù)都是有關(guān)對 象的方法或?qū)傩?。SolidWorks 的 API 對象涵蓋了全部的 SolidWorks 的數(shù)據(jù)模型，通過 對這些對象屬性的設(shè)置和方法的調(diào)用，就可以在用戶自己開發(fā)的 DLL 中實現(xiàn)與 SolidWorks 相同的功能。進(jìn)行二次開發(fā)時，調(diào)用 SolidWorks 中的 API 函數(shù)，可以完成 零件的建造和修改，零件各特征的建立、修改、刪除和壓縮等各項控制，零件特征信 息的提取，如特征尺寸的設(shè)置與提取，特征所在面的信

52、息提取及各種幾何和拓?fù)湫畔ⅲ?零件的裝配信息，零件工程圖紙中的各項信息等。 Solidworks 二次開發(fā)通常有兩種形式：一是獨立應(yīng)用程序(standalone application)， 用戶程序作為一個獨立的應(yīng)用程序(*.exe),通過 API 接口調(diào)用 SolidWorks 提供的服務(wù)， 完成對 SolidWorks 的控制和操作；二是插件形式（AddIn application)，用戶程序作為 一個插件（*.dll)集成到 Solidworks 中去。插件形式下，用戶程序跟 Solidworks 程序運 行在同一進(jìn)程空間，運行效率高，而且用戶可以在 SolidWorks 中添加自己的菜

53、單、工 具欄、屬性頁等，使用戶程序跟 Solidworks 程序渾然容為一體。由于插件程序跟 SolidWorks 運行在同一進(jìn)程空間，插件程序的異常會導(dǎo)致 solidworks 程序的不穩(wěn)定， 因此在做開發(fā)時也要更加小心。相對應(yīng)的獨立應(yīng)用程序跟 solidworks 程序運行在不同 的進(jìn)程空間，客戶程序的異常不會影響 solidworks，但由于涉及到跨進(jìn)程調(diào)用，它的效 率會相對比較低，而且這種方式下用戶不可以在 solidworks 中添加自己的菜單、工具 欄和屬性頁等。 2.3 Excel 表格驅(qū)動技術(shù) 配置是 SolidWorks 軟件的一個重要功能，實現(xiàn)配置的方法之一就是通過壓縮或隱

54、藏 特征來設(shè)計結(jié)構(gòu)相近或相似的系列零件和裝配體方案，并對它們分別命名，來快速實 現(xiàn)設(shè)計任務(wù)；也可以通過系列零件設(shè)計表來控制系列零件的尺寸值，從而生成不同的 配置，實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計。如圖 1 所示的結(jié)構(gòu)相似的系列零件，應(yīng)用 SolidWorks 配置功 能，可以通過零件設(shè)計表來定義側(cè)孔的位置和數(shù)量，可以通過壓縮或隱藏特征來控制 零件腔體中通孔的有無。所以在設(shè)計時，只需要對圖 2-1 所示零件一次造型，通過靈 活使用配置功能，不需再次造型就可以實現(xiàn)圖 2-2、圖 2-3 零件的設(shè)計，從而實現(xiàn)圖 1 所示該組零件的參數(shù)化設(shè)計。 圖 2-1 系列零件 1 圖 2-2 系列零件 2 圖 2-3 系列零件

55、3 像這樣將一個系列的零件通過配置功能自動生成系列零件設(shè)計表，只需要在表中 對零件的尺寸修改，就能生成如上圖的系列化的零件。 2.4 方案的選擇 通過比較上面三種數(shù)據(jù)庫技術(shù)可以看出： ACCESS 數(shù)據(jù)庫技術(shù)它結(jié)合了 Microsoft Jet Database Engine 和 圖形用戶界面兩 項特點，是 Microsoft Office 的成員之一。Access 部署簡單方便,他可以開發(fā)基于自己 的桌面數(shù)據(jù)庫應(yīng)用(UI), 熟練的軟件設(shè)計師和資料分析師利用它來開發(fā)應(yīng)用軟件,一些不 熟練的程序員和非程序員的初級用戶則使用它來開發(fā)簡單的應(yīng)用軟件。但是，數(shù)據(jù)儲 存量小，對高強(qiáng)度操作適應(yīng)性差，如果

56、服務(wù)器不夠好，網(wǎng)絡(luò)不夠好，編程的方法不夠 好，6-7 個人同時訪問就能導(dǎo)致 MDB 損壞或者并死，不能將 VBA 代碼開發(fā)的軟件系 統(tǒng)直接編譯成 EXE 可執(zhí)行文件，不能脫離 ACCESS 或者 ACCESS RUNTIME 環(huán)境， 該環(huán)境相對其他軟件體積較大（50M 左右） 。Microsoft Access 數(shù)據(jù)庫有一定的極限， 如果數(shù)據(jù)達(dá)到 100M 左右，很容易造成服務(wù)器假死，或者消耗掉服務(wù)器的內(nèi)存導(dǎo)致服 務(wù)器崩潰。 Solidworks 二次開發(fā)既可以采用宏技術(shù)，利用宏通過內(nèi)部編程操作 SolidWorks 對 象，然后利用 VCVB 等語言編程實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計；也可以采用尺寸驅(qū)動技術(shù)

57、，利用 尺寸驅(qū)動原理，采用外部編程實現(xiàn) SolidWorks 對象的操作，進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計。軟件二 次開發(fā)的方法對零件特征提取的要求相對較低，軟件功能強(qiáng)大，使用方便，效率高， 對操作者的水平要求不高，但是軟件開發(fā)工作量大，軟件修改維護(hù)不便15。 EXCEL 表格技術(shù)靈活應(yīng)用 SolidWorks 軟件本身的強(qiáng)大功能，實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計。 采用 SolidWorks 軟件本身的功能實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計時，對操作者的水平要求較高，對零 件特征提取要求高，使用比較方便，不需要軟件開發(fā)，非常便于修改、維護(hù)和擴(kuò)展。 由于組合夾具元件的特征參數(shù)和參數(shù)系列比較明確，而且在使用時經(jīng)常要根據(jù)應(yīng) 用情況進(jìn)行局部的修改，所以本

58、文將采用基于 SolidWorks 軟件的配置技術(shù)自動生成 EXCEL 表格來實現(xiàn)組合夾具的參數(shù)化設(shè)計。 2.5 采用 EXCEL 表格驅(qū)動的具體設(shè)計步驟 （a）夾具建模與尺寸命名：用 solidworks 設(shè)計組合夾具元件時，為了便于識別和 管理系列零件，可以給主要特征和尺寸專門命名。例如在標(biāo)定尺寸時，可以自己定義 尺寸名稱，具體實現(xiàn)方式是右擊尺寸，在屬性窗口中更改名字。另外也可以在特征樹 中為拉伸、切除和線形陣列等特征命名，中橫 T 形槽陣列等。 （b）建立系列零件表：在 “FeatherManager”設(shè)計樹選項中右擊 “注解”文件夾，選 擇 “顯示特征尺寸”選項，然后在工具欄中選擇插入

59、系列零件設(shè)計表，在系列零件 設(shè)計表窗口中選擇自動生成，雙擊需要系列化的尺寸就生成一個配置。如圖 2-4： 圖 2-4 系列零件設(shè)計表 （c） 系列零件顯示：建立了零件設(shè)計表后，點擊“ConfigurationManager”設(shè)計樹， 就會顯示基礎(chǔ)板的不同配置如下圖所示。在圖 2-5 所示窗口中雙擊不同的配置名可以 顯示相應(yīng)配置的零件。 圖 2-5 零件配置 3 組合夾具元件庫的建立 3.1 Excel 表格驅(qū)動零件系列化 SolidWorks 的參數(shù)化功能有多種實現(xiàn)方式，本章詳細(xì)將介紹利用 Excel 表格驅(qū)動 SolidWorks 模型的方法：通過 Excel 輸入?yún)?shù)，完成夾具元件的系列化

60、。這種方法更 加快捷方便。 參數(shù)化設(shè)計方法就是將模型中的定量信息變量化，使之成為任意調(diào)整的參數(shù)。對 于變量化參數(shù)賦予不同數(shù)值，就可得到不同大小和形狀的零件模型。用 CAD 方法開發(fā) 產(chǎn)品時，產(chǎn)品設(shè)計模型的建立速度是決定整個產(chǎn)品開發(fā)效率的關(guān)鍵。如果該設(shè)計是從 概念創(chuàng)意開始，則產(chǎn)品開發(fā)初期，零件形狀和尺寸有一定模糊性，要在裝配驗證、性 能分析之后才能確定，這就希望零件模型具有易于修改的柔性;如果該設(shè)計是改型設(shè)計， 則快速重用現(xiàn)有的設(shè)計數(shù)據(jù)，不啻為一種聰明的做法。無論哪種方式，如果能采用參 數(shù)化設(shè)計，其效率和準(zhǔn)確性將會有極大的提高。 SolidWorks 是典型的參數(shù)化設(shè)計軟件，參數(shù)化功能非常強(qiáng)大，