基于UG的数控机床夹具设计方法研究

介绍了基于UG的数控机床夹具设计方法；首先建立基于UG平台的夹具标准元件三维图库；然后把需要的标准元件直接复制到夹具装配文件夹中，并依次装配各元件，再按照各零件尺寸位置设计夹具体，并装配；最后把三维夹具装配图，转换为二维工程图；设计过程简单、明了，并且提高了夹具设计质量和效率。

【关键词】夹具设计；标准元件；三维造型

中图分类号： TP311 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）29-0041-002

【Abstract】The design method of fixture for CNC machine tool based on UG is introduced.First，a 3D library of fixture standard components based on UG platform is established.Then，the required standard components are directly copied into the fixture assembly folder，and each component is assembled in turn，Parts size and location of the design clip fixture，and assembly；Finally，the three-dimensional fixture assembly drawings，converted to two-dimensional drawings； design process is simple and clear，and improve the fixture design quality and efficiency.

【Key words】Fixture design；Standard components；Three-dimensional modeling

0 引言

UG软件是当前世界上最先进的、面向制造行业、集CAD/CAM/CAE一体化的三維高端软件，它不仅具有强大的实体建模功能，而且具有与三维实体模型完全关联的二维工程图制作功能，UG二维工程图可以从产品设计的三维实体中直接生成，并且当三维模型改变时二维工程图中的相关视图、尺寸等信息能同步更新。

基于UG的数控机床夹具设计，在UG环境下设计夹具三维装配图，然后再转换成二维工程图，下面详细介绍设计方法。

1 建立夹具标准元件库

运用UG平台，建立夹具标准元件三维图形库，过程如下。

1.1 建立参数表格

参数表格主要表达标准元件的形状和各部位的参数，夹具设计时根据表格中的参数来选择合适的标准元件。

首先建立参数表格目录，一级标题有定位元件、导向元件、对刀元件、对定元件、夹紧元件、键、其他元件，标准元件在相应的一级标题下。

每个标准元件一个表格，参数表格的上方是标准件的二维图形和三维图形，第三行是标准件的规格、各部位对应的项目符号等，然后在下面列出各种尺寸标准件对应的参数。

1.2 建立三维图库

首先建立标准元件三维图库目录，要与参数表格目录一致，由于UG软件不能用汉字来命名，所以文件夹和文件名都采用了汉语拼音来命名；然后根据参数表格中的参数，用UG软件创建标准件三维造型，并放在三维图库相应目录的文件夹中，即构成三维图库。

在夹具设计时，如果需要使用标准件图库里的零件，可以直接复制夹具装配文件夹中；如果标准件库里没有相应尺寸的零件，但是有差不多的零件，可以简单的把图库里的文件先复制过来后，再进行适当修改即可。

2 夹具非标准件的设计

夹具设计时，需要设计的非标准件主要有夹具体、钻模板等，非标准件的设计需要根据具体情况进行，因此比较灵活。

夹具体的设计，主要考虑被加工零件的结构、使用的机床，夹具上定位元件、夹紧装置、对刀装置、导向装置等尺寸位置，夹具体使用的材料，加工过程中的排屑方法等等。因此非标准件的结构、尺寸很难统一，不能像标准件那样建立的模型库，只能利用UG软件逐个建立三维模型，具体方法这里不再介绍。

3 夹具三维装配图的设计

3.1 基于UG的夹具三维装配图的设计

根据夹具设计总体方案，把需要的标准元件和非标准件三维图形复制黏贴到夹具装配文件夹，并进行三维装配设计。

三维装配设计时，首先把被加工零件的UG三维造型调入，并按照绝对原点定位；然后装配定位元件、夹紧元件、导向元件等装置；再根据已装配好的标准元件设计夹具体并装配，即完成夹具三维装配设计；最后创建爆炸图，以方便查看装配图中各零件之间的关系。

在装配过程中，相互配对的零件如果有位置偏差直接可以看出，当选择了配对条件之后发现零件有问题，可以直接在原图上修改，装配图上会自动更新原零件的尺寸和形状。

3.2 加工后盖零件夹具三维装配图的设计

加工后盖零件夹具三维装配图的设计过程如下。

1）调入后盖零件：系统进入装配模块，调入后盖零件如图1（a）所示。

2）设计定位元件：采用一面两销定位，限制六个自由度，选择定位元件支承板和定位销，装配后如图1（b）所示。

3）设计辅助支承：由于工件是侧面安装，工件较重，防止损坏定位销，增加了辅助支承，辅助支承元件有支板、支承套、调整套等，装配后如图1（c）所示。

4）设计夹紧元件：采用铰链压板机构，从工件顶部压向定位面实现夹紧，选择设计B型弧形压块、B型铰链压板、活节螺栓等夹紧元件，装配后如图1（d）所示。endprint

5）设计导向元件：钻底面8-？椎10.5孔选用可换钻套，钻A面6-M12螺纹底孔选用固定钻套，装配后如图1（e）所示。

6）设计夹具体：夹具体拟采用铸造毛坯，夹具体与钻模板合二为一，底面凹下部分用来安装固定钻套，在L型结构的基础上左右各增加一块竖板用于安装翻转支架，装配后如图1（f）所示。

7）设计翻转机构：被加工孔目前是侧立放置，加工时需要把整个夹具翻转90，所以要设计翻转机构。翻转机构包括支承部分和操作定位部分，主要零件有支架、轴、轴套、回转盘、定位销、导套、把手等，装配后如图1（g）所示。

8）设计连接机构：主要连接支架和工作台，需要设计底座和定位键，装配后如图1（h）所示。

9）创建爆炸图：爆炸图可以方便查看装配图中的零件，零件之间的装配关系，以及包含的零件数。该夹具的爆炸图如图1（i）所示。

4 夹具装配工程图的设计

4.1 基于UG的工程图设计方法

在UG软件中，二维工程图可以从产品设计的三维实体中直接生成，并且当三维模型改变时二维工程图中的相关视图、尺寸等信息能同步更新，使工程图的生成非常简单。基于UG的工程图设计方法主要包括：设置图纸、参数预设置、视图创建、视图标注、图纸输出设置。

4.2 加工后盖零件夹具装配工程图的设计

点击【开始】进入【制图】模块，首先进行基本参数设置，包括设置图纸、制图首选项、注释首选项等，按照国标要求设置各项内容；然后创建基本视图、剖视图、尺寸标注、零件序号标注、绘制图框、标题栏、绘制明细表、标注技术要求等，完成夹具装配工程图，如图2所示。

5 结语

基于UG的数控机床夹具设计，首先建立夹具标准库，在夹具设计过程时直接调用标准件库中的零件，使装配设计过程快捷、方便、简单、明了；夹具的设计采用三维模型，不仅直观、省力，还可以检查各零件间有无干涉，提高设计质量；采用三維与二维模型自动转换和专家修正相结合的方法生成符合国家标准的二维装配图，有利于提高设计效率，减少设计错误。

【参考文献】

[1]孙义林，胡增荣，赵利润，等.基于UG NX的球孔加工夹具设计[J].机械工程师，2013（10）：66-68.

[2]吴新腾.基于UG NX平台的专用夹具设计[J].煤矿机械，2012（06）：143-144.

[3]范孝良，梁宇红.基于UG的机床夹具虚拟装配技术研究[J].机械设计与制造，2011（8）：237-239.

[4]李名望.机床夹具选用简明手册[M].北京：化学工业出版社，2012.endprint