组合测具设计模块化的应用开发

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摘 要：本文主要从开发组合测具设计模块应用入手，进而对产品零件的测具设计模块进行归纳总结，实现专用组合测具模块的设计开发。从而满足科研生产快反和小批生产的要求，使专用测量夹具设计图达到标准化、模块化，提升工装设计和制造速度及质量，提升科研生产产品零件的速度。

关键词：组合测具；模块化

中图分类号：TG315.1+3 文献标识码：A

1概述

随着新产品研发的种类越来越多，形状结构也越来越复杂，产品技术要求也越来越严格，制造难度的加大，高的精度要求，所以，工装设计和制造的速度和质量也要与之匹配。在新产品研制过程中形成了品种多、单件及小批生产的特点，要求生产周期短，因此工装设计和制造反应要快，降本增效成为引人关注的问题。如何解决快速生产，怎样实现快速反应，成为我们研究的方向。以往传统的专用测具设计、制造周期长、成本高，不能满足当前新产品研发的需要。为了解决上述问题，我们选中富于柔性、精度较高可在短时间内由标准元件组装完成的组合夹具实现专用测量夹具的功能。然而以前组合测具的设计和组装仍采用人工方式，每次组装需要用加工零件前道工序半成品当作样件拼装组合测具，而测具设计结构需靠勾简图给定制造检验依据，拼装质量依赖经验丰富和技术熟练的技术工人，客观上限制了组合测具的应用。

近年来，高科技的普及和专业软件的开发，虚拟装配的应用，为组合测具设计、管理提供优越的条件。为此将组合测具设计作为研究方向，我们开发UG的某组合夹具设计系统。它以三维CAD系统为平台并实现无缝集成。既可由用户选择系统提供的标准件、组件来进行虚拟装配，也可用系统提供的知识库功能进行智能化选择标准件和组件进行虚拟装配。

2 项目实施和流程

组合测具设计是基于组合夹具元件库开展的，我们选用某生产厂的中系列槽系组合元件系统，内容包括：

标准件：指国标、航标、企标以及典型非标件的总和。

合件：由多个标准件组成的一个组合，也是标准件。

组件：是指能够完成一定功能的标准件的组合。建立组合夹具常用组件库，在设计时可以重复引用，可大幅度缩短三维实体造型和装配时间。

组合测具元件主要包括：基础件、支承件、定位件、夹紧件、导向件等几大部分，组件的功能就是上述各部分的功能。

组合测具元件建库系统：可建立组合测具元件、组件库。

总体设计思路-组合测具设计基本流程：调用CAD平台组件，标准件库，实现标准件下载和标准件替换。采用基于某技术的设计系统，将工装设计员从繁重的设计任务中解放出来，实现组合测具设计数据计算机管理。减少专用测具的使用，节约专用测具设计制造费用。缩短专用测具设计时间，提高了工装设计效率，保证了工装设计质量，提高测具设计标准化水平。

3 项目的应用实例

如图1：是某零件安装板检测组合测具模块图。按工艺规程要求，分别计算组合测具所需的上、下安装板滑表平台角度及测量尺寸，有关计算简图，见图1。

组装过程：按计算结果，分别调整上、下安装板滑表平台角度，并固定连接在正方形基础板的适当位置。通过计算，选取适当高度长方形支承，适当厚度长方形垫片，分别组成两组高度的对表块，固定连接在简式基础板的适宜位置，调整各部件到合适位置并紧固，完成测具的组装任务；通过计量检定，符合测具要求。

该测具结构合理紧凑，零件测量方便、可靠，满足零件生产质量要求，现场应用情况良好。该测具零件均为组合夹具元件标准件，测具组装迅速。一般情况下，该类型组合测具设计及组装用时约0.5天，与专用测具相比，节约设计及制造时间约95％以上。

在图2中，左、右图均是某零件磨加工背向安装板端面用夹具、组合测具模块图，在组合夹具中，零件用宽板等件定位；用回转支座旋转角度；用基础板做夹具底板，采用回转专用夹头夹紧零件榫头，单向夹紧器夹紧零件另一侧，用于铣床或磨床加工零件榫头的侧面。

在图3中，左、右图均是某零件磨加工冠顶、盆向安装板端面用夹具、组合测具模块图，在组合夹具中，采用回转专用夹头夹紧零件榫头，顶丝夹紧零件端头两侧，基础板上设有对刀块和对表面，加工完直接检测合格与否。

结论

近年来，我们逐步研究模块化设计，把组合夹具设计思路用于专用测量夹具的设计，提高了测具设计速度和准确性，因此，我们需要建立模块库，作为模块化设计的主要支持。如何建立模块库，什么样的要素可以作为模块，我们必须认真地研究决定。

我们认为，在测具结构中，能够实现特定功能，并且应用过程中拓扑结构相对不便的组合或单元体称为模块。我们需要筛选不同种类工装结构，找出常用的典型结构，进一步拆分单元体，按照模块定义找出能够称为模块的部分，经有关专家论证后作为模块。将这些模块归类、参数化建模，制定模块分类和命名原则，按照工装专业建库，将参数化模块模型分类入库。模块化设计过程中，类似组合夹具设计过程，如果模块库内容细致全面，将给设计工作带来很大的方便。

工装模块化程度的提高，亦给工装制造带来方便，如果工装制造部门预先准备部分模块元件，工装制造时，如果直接能够应用的省去制造时间，能够实现快速反应，可大大节约成本。

近年来，我们先后采用组合夹具的设计软件，解决了大部分急需工装设计、制造问题，在逐步地建立工装设计模块库，进一步采用模块化设计思路解决专用工装传统设计方法。然而这刚刚是一个开始，工装设计的现代化，路还很长，大量的工作有待我们去开发研究。

参考文献

[1]航空工艺装备设计手册.北京国防工业出版社，1978.

[2]UG NX 7.5完全自学手册.北京机械工业出版社，2010.

[3]组合夹具组装技术手册.中航工业三零一所出版社，1997.