【关键词】计算机辅助设计(CAD) 工艺管理 工装设计 成组技术
【摘 要】介绍了先进的成组技术和计算机辅助设计(CAD)技术，计算机辅助工艺管理和工装设计系统软件的构造与应用，并举例说明了应用成组技术进行工装夹具设计的具体方法。
1系统的设计思路和组成
计算机辅助工艺管理和设计系统主要由2部分组成：
(1)工量夹具计算机辅助设计系统
工量夹具计算机辅助设计系统的设计基于国际上较为先进的成组技术理论，以AutoCAD软件作为工作平台进行开发，其界面风格与Windows基本一致。首先按成组技术原理对已经选定的具有典型代表意义的多类零件(或部件)进行成组分类，建立零部件模块(或文件夹)，再根据同组零部件的相似性原理，选录过去具有代表性的典型零部件工量夹具(或称标准夹具)的装配及零部件图纸作为软件的主体框架，而工量夹具的具体尺寸则可以随着输入零件的尺寸变化要求，或改变全部零部件的尺寸大小，或改变部分零部件(主要是定位、夹紧机构)的尺寸大小。系统的调用和修改为交互式，改变其中任一尺寸都有可能影响其他关联尺寸。
系统由数据库、程序库和图形库3部分组成。数据库存放的内容主要是工量夹具设计时的各种数据参数，如公称尺寸、公差配合、计算函数及中间结果等。程序库是利用AutoCAD的专用语言Autolisp语言(也可以用c++或Java语言)编写的，主要是设计计算程序和绘图程序等，包括定位基准和定位方法、夹紧机构和夹紧方法选择等。图形库主要以参数化方式存放各种典型的(或标准的)零部件及典型工具、量具或夹具的图形文件。
运行时根据用户的选择程序自动调用装配图的绘图函数，并根据零件的尺寸和定位夹紧信息，在CAD的环境下绘制出装配图，然后再根据装配图和用户的选择绘制部件图或零件图。以夹具设计为例，其系统结构如图1所示。
(2)工艺管理系统
工艺管理系统的编制较为简单，根据工量夹具系统已经选定的具有典型代表意义的多类成组零件(或部件)特点，再结合本厂的生产实际，建立健全典型零部件的工艺管理文件系统库，并随时增补新遇到的特殊零件工艺系统文件，及时修改不能满足生产需要的工艺与管理文件即可。
工艺管理系统同样由数据库、程序库和图形库3部分组成。系统的数据和图形基本上与工量夹具计算机辅助设计系统一致，因此，可以共用相同数据资源。只不过对于一般的工艺文件和管理文件为工作方便和提高工作速度，不需要调用AutoCAD程序而已。对于需要绘图(加附工艺附页)同样可以自动启动AutoCAD。
2典型夹具的图样与设计实例
利用CAD进行成组夹具设计，首先应根据零件的性质进行成组编码，编码原则可以按照成组技术的相似性原理，也可以沿用企业内部的编码标准，但要求使用方便，易于记忆和适合计算机管理。其次在零件编码的基础上分析同类零件的共同特点，进行典型夹具的设计，或者直接选用过去使用效果良好的技术成熟的夹具，并作为典型夹具录入夹具库。
图2所示零件为煤矿液压支架上立柱千斤顶的缸底，由于其结构典型，代表性强，不同架型的千斤顶采用的缸底虽然尺寸大小不同，但其形状和结构差异不大。因此成组性能较好，特别适宜采用成组理论进行工艺安排和工量夹具设计。为减少夹具的数量，以利于生产和管理，设计时可按其尺寸从小到大的顺序，先进行段落划分，根据其典型的性能参数—缸体直径进行分段。如+140—200、20—230、70～320、仍60～40O各为一段，在同段尺寸内夹具的设计采取仅改变定位元件尺寸而不改变夹具本体及夹紧机构的方式设计，对于不同尺寸段的夹具则应使夹具各主要零件(本体、夹紧机构、定位元件等)的尺寸相应有所改变。决定夹具尺寸是否改变或改变多少，应由计算机辅助工艺管理和工装设计系统的菜单参数控制。总的原则是：尺寸相近时，只调整定位元件；尺寸变化较大时整个夹具的所有零、部件重新设计。图3即为这种缸底钻孔夹具的装配图，图中采用环形套定位，对于不同尺寸的缸底，只要更换环形套即可。装夹时，可以将活动板置于水平位置并让定位套向上(见图3(a))，放上工件并夹紧。钻孔时，将活动板转到垂直位置并用活动插销定位，即可完成对通液孔和通液孔沉孔的钻削加工(见图3(b))。而加工+10～16和+22—30孔时，只需再将活动板转动90o(此时活动板的位置与图4所示位置正好相反)。然后将4个活动插销移到水平位置插上即可进行钻削加工。
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