CAD&CAM技术在夹具设计及加工中的应用

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【摘 要】 以一个固定盖板零件为例说明cad&cam技术在夹具设计及加工中的应用。根据零件端盖的尺寸运用CAD软件绘制端盖的三维模型，之后根据图纸分析该盖板的加工工艺，根据加工工艺的需要设计相应的夹具。运用UG对夹具进行数控加工仿真，生成夹具制造的G代码程序。

【关键词】 CAD&CAM 夹具设计 仿真

图1是我校实训中心接的一个成批生产的零件，是一个固定件盖，材料为ABS塑料。特别关键的是零件的厚度为8mm。需要加工的地方为所有平面、五个通孔、三个凹槽、一个阶梯孔以及四个台阶。具体要求如图1所示。

1 零件分析

根据零件的图纸可知，零件有5个通孔和一个阶梯孔，孔的尺寸没有精度要求，加工孔一般只钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔等。要加工的槽有3个，还有4个边缘角，深度为4mm。根据我校实训中心的实际情况，我们选用铣削槽，槽深为8mm，又有加工精度，所以不能一次铣削而成。

2 夹具设计

由于在一个夹具上完成整个零件的加工是很困难的，所以我们设计了两个夹具，孔的加工在夹具1上面，槽的加工在夹具2上面。边缘角采用的也是铣削，所以将铣削边缘角的夹具和加工孔的夹具设计成一个夹具。

2.1 夹具1的设计

设计的夹具1初步设计，其中4个最小孔为预留孔。预留孔的尺寸为Ф4.5mm，上侧和右侧的3个孔为插定位销孔，定位孔的尺寸为Ф8mm，剩余4个大孔螺纹孔，用于安装夹具，螺纹孔的尺寸为Ф10mm。

还需要对Ф8、Ф11、Ф22的孔进行加工，其中Ф8、Ф11为通孔，Ф22与Ф11构成阶梯孔，所以Ф8、Ф11在夹具上也要有预留孔，这样夹具才不至于每加工一个零件就要损坏一次。

钻完这些孔后，需要铣削三个槽，铣槽部分在夹具2上完成。

铣完槽后，还需要铣削4个边缘，根据零件图可知，这4个边缘角和钻孔时所朝上的面相反，所以铣削这4个边缘角时，零件要相对于钻孔时翻转一面。这样一个螺纹孔就设计在Ф11预留孔的里面，这样可以更牢靠的固定零件。

由于零件的加工精度为1.6um，属于精加工，所以还需要密封装置利用密封的环境，进行抽气，使得零件在作用下吸附在夹具上。具体设计如图2所示。

2.2 夹具2的设计

由上面分析可知，夹具2的设计就是为了完成铣削三个槽。由于在夹具1已经完成了4个Ф4.5mm的孔的加工，所以可以用螺钉穿过这4个孔，将零件和夹具2固定在一起。夹具2的定位原理是利用了两孔一面定位原理。由于用的是螺栓，可以通过螺栓的预紧力的控制而实现零件在加工是也是出于夹紧状态的。具体的设计图3所示。

3 UG后处理

通过UG软件的后处理，为其修改最简洁且适用于加工的刀路轨迹，并且设置使用的刀具及刀具半径等参数。通过修改后夹具的加工刀路轨迹。刀路轨迹如图4所示。

再利用postbuild生成G代码。将结果保存在记事本，以.nc的文件格式保存。这样可以通过移动盘，将文件转入所需校验的仿真加工软件中。生成的G代码如图5所示。

将生成后的G代码，导入宇龙，进行仿真。通过仿真的报错，逐一寻找设计软件与加工软件不兼容的地方，并进行修改。

在已经建模的三维图下使用制图格式，就可以顺利的导出模型在任何角度的视图。并在图上进行尺寸和公差等一系列的精度要求。通过修改既可以得到一张完整的工程图。

4 夹具加工

由于真空设计部分，夹具1先通过HASS四轴联动数控加工中心进行深孔的加工。然后将夹具1从HASS机床拆下，装到FANUC立式数控加工中心上，导入UG后处理生成并修改过的加工程序。根据生成的刀路轨迹时设定的不同刀具，分别进行不同半径孔的加工。再完成有螺纹的孔，对其进行攻丝，夹具1即加工完成。

夹具2的加工方法大致和夹具1的加工方法相似。夹具2的底部我们将其铣削成圆台，这样利于加工时的分度，即每转90度可加工一个槽。

参考文献：

[1]道达安.真空夹具设计手册.[M]国防工业出版社，1991.66～68.

[2]张磊.UGNX4后处理技术培训教程.[M].清华大学出版社，2007.4～5.

[3]张梦欣.数控铣工.[M].中国劳动社会保障出版社，2010.55～56.