摘 要:机床夹具在机械加工起着重要的作用，它直接影响着机械加工的质量，生产效率和成本，本文针对这一需求，对基于 CAD 软件Pro/e的机床夹具快速设计理论和系统的开发方法进行了研究。

　　关键词：机床夹具，虚拟设计，Pro/e

　　RESEARCH OF MACHINE TOOL FIXTURE VIRTUAL DESIGN TECHNOLOGY BASED ON PRO/E

　　ABSTRACT: Machine tool fixture is very important equipment in process of machine manufacturing because it can directly affect the quality of products and productivity and cost, In order to satisfy this requirement, Machine tool fixture rapid design theory and system development methods, based on CAD software: Pro/e, are studied.

　　KEY WORDS: machine tool fixture , Virtual Design, pro/e 1 引言 随着数控机床的广泛应用，机床专用夹具在制造企业中发挥了越来越重要的作用，与其相关的设计过程和设计方法、经验等方面的管理技术和相应的计算机辅助技术研究越来越受到国内外学术领域的重视，产生一系列计算机辅助夹具设计的方法，并且研制了相应的设计系统。以三维 CAD 软件 Pro/e 为平台，研究机床专用夹具快速设计方法，进行机床专用夹具虚拟设计，可以达到缩短机床专用夹具设计时间，减少工程设计人员工作强度，提高机床夹具设计质量的目的。本文试图利用现有机床专用夹具设计经验，在建立典型夹具参数化零部件的基础上进行推理、变型，快速地设计和组装出满足工艺要求的机床专用夹具，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。 2 机床专用夹具零件参数化建模 机床专用夹具零件自动几何建模主要基于三维造型中的尺寸驱动原理如图3.1 所示，尺寸驱动原理最初是由美国麻省理工大学 D .C. Gossand 教授在 20 世纪 70 年代末提出的，已经成为一项热门的研究课题。目前，在国内随着用户对软件产品的使用要求日益增强，这一新技术正在逐步发展成熟。所谓尺寸驱动思想通俗的讲指正式图或徒手勾画的图，一经标注尺寸后，允许任意修改尺寸值，绘图系统自动保持图形与最新尺寸保持一致的图形编辑方法。其中，操作对象是尺寸值，而操作结果是图形的变换，这种方法显然是与传统的绘图过程截然不同的全新思路。尺寸驱动过程是指在零件几何特征不变的约束下，把零件的尺寸参数作为尺寸驱动变量，给定尺寸驱动变量的值，即可生成相应参数的零件的过程。

　　图 1尺寸驱动原理 3 加工托架斜孔的分度钻模夹具零件三维设计示例 如图2为托架工序图，工件的材料为铸铁，年产1000件，已加工面为Ф33H7孔及其两端面A、C和距离为44mm的两侧面B。本工序加工两个M12mm的底孔Ф10.1mm，试设计钻床专用夹具模。

　　图2-1 托架平面图

　　机床专用夹具零件参数化设计过程一般是：首先通过对机床专用夹具零件建模特征的解析，从特征中抽象出特征参数，再对特征参数进行分析，得到参数模型。根据模型信息建立参数间关联与约束，并确定某些参数为设计变量，进而建立由设计变量驱动的零件族。通过待加工件托架的参数化造型过程的造型过程来讲述机床专用夹具零件参数化设计过程。参数化设计过程简述如下：

←拉伸，拉伸→

←拉伸拔模，拉伸→

←做面，阵列切→

←切做孔，建组阵列或者镜像→

　　完成整个零件设计：

　　图3 托架零件三维造型 4 机床夹具零部件数据库 为了提高夹具的设计质量和效率，在进行夹具图形库的建立时首先将夹具系统零部件按功能分类为基础件、支承件、定位件、导向件、夹紧及紧固件、合件、专用夹具零部件、辅助件等几大部分。夹具零部件的分类有助于夹具库的建立和操作，有利于夹具设计时对零部件的编辑和修改。事实证明模型建立的正确与否在很大程度上决定了夹具设计过程的有效性和顺利程度。

　　为了提高夹具设计时的装配效率，在进行夹具零部件的图形设计时，按照机床专用夹具的装配设计规律如槽槽对齐、槽键对齐、孔轴同心等对零部件的装配面进行特征属性面定义(FaceType)，当属性面定义完成后按装配方式(MateType)通过搜索对应的特征属性面进行装配设计，达到快速装配的目的。

　　在机床专用夹具零件和部件参数化造型完成以后，根据机床专用夹具设计意图将不同的零件或者部件组装在一起，形成符合工件定位和夹紧要求的装配结构以供夹具设计者分析评估，这个过程称之为机床专用夹具装配。目前机床专用夹具装配在很多企业都是利用机床专用夹具零件实物直接进行装配，装配过程复杂，需要反复试装，花费时间较长，而且效率较低。如果改为在 CAD 平台上进行试装，则可大大提高装配的效率，而且还可以达到真实模拟实物装配过程，从而在进行实物装配时不需试装，只需按照虚拟装配的过程进行实物零件的装配，这样可以节省大量装配时间和节省装配人员的体力消耗。 5加工托架斜孔的分度钻模零件成库后的装配 应用 Pro/E软件进行机床专用夹具设计，Pro/E 系统本身有一个数量庞大的特征库：Pro/LIBRARY 其中包括少部分机床夹具标准件，在创建了机床专用夹具零件图形库后，利用Pro/E软件标准件模型，直接在标准件库和机床专用夹具零件图形库中选取零件，非常快捷地实现夹具的虚拟装配。

　　机床专用夹具装配时可根据零部件之间的装配关系和约束条件，在分析工序图，初步确定了定位、夹紧及导向、对刀方案后，即可在标准件库中直接选取合适的定位、夹紧、导向、对刀元件，同时在机床专用夹具零件图形库选择合适的基础板来支承这些元件虚拟装配，利用Analysis命令可在元件间检查干涉现象，及时发现零部件在装配体中的静态空间位置的相交性和零部件在夹具装配过程中在空间上的几何干涉性，从而及时纠正虚拟装配设计中存在的问题，图4即虚拟装配好的加工托架斜孔的钻床专用夹具装配图 。

 1/2    1 2 下一页 尾页