基于UG/KF的槽系组合夹具关键零件系列化设计
基于UG/KF的槽系组合夹具关键零件系列化设计
夹具是一种在加工过程中能准确稳定地定位及夹紧加工工件的工艺装备,好的夹具设计方案能提高产品质量和生产效率.针对目前客户需要产品零件干变万化的背景,夹具快速设计系统具有重要的研究意义.本文利用UG进行二次开发，开发了一种槽系组合夹具基础件的快捷生成系统，本设计可根据用户需求改变模版尺寸，T型槽尺寸，型芯尺寸，实现真正的方便，快捷。
关键字 UG，槽系组合夹具，系列化，二次开发
1 引言 1
1.1 研究的目的及意义 1
1.2 国内外的发展状况 1
1.3 系列化的方法 2
2 槽系组合夹具的主要参数 2
2.1 T型槽尺寸 2
2.2 螺纹孔尺寸 4
2.3 标准键的尺寸 5
2.4 沉头孔 6
2.5 槽系组合夹具的规格 7
3 基于UG/KF的夹具设计技术应用 7
3.1 二次开发建库思想 7
3.2 UG/KF的目录结构图 8
3.3 UG/KF的对话框设计 8
3.4 UG/KF建库界面的实现 12
4 基于UG/KF的夹具数据设计 14
4.1 正方形槽系夹具基础件 14
4.2 圆形槽系组合夹具基础件 23
4.3 压紧件 25
5 基于UG/KF的槽系典型夹具装配 28
5.1 压紧件的固定 28
5.2 垫块与T型槽的配合 28
5.3 支撑件和工件之间的固定 29
结论 30
致谢 31
参 考 文 献 32
1 引言
1.1 研究的目的及意义
组合夹具是一种标准化、系列化、通用化程度很高的工艺装备。它是由一套预先制造好的各种不同的形状、不同规格、具有互换性、高耐磨性和高精度的标准元件组成，其结构灵活多变，适应性广，元件可长期循环使用。在加工工件前，根据工件的工艺要求、采用的设备和夹具设计原则，选取夹具元件、确定元件间的位置关系、组装出机械加工使用的工装夹具。组合夹具的元件精度高、耐磨，并且实现了完全互换，元件精度一般为IT6~IT7级。用组合夹具加工的工件，位置精度一般可达IT8~IT9级。
由于组合夹具有很多优点，又特别适用于新产品试制和多品种小批量生产，所以近年来发展迅速应用较广。随着机械制造业的飞速发展，产品的更新速度也越来越快，传统的大批量生产模式逐步被中小批量生产模式所取代，机械制造系统欲适应这种变化需具备较高的柔性。国内外利用柔性制造系统作为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展方向。柔性化的着眼点主要在机床和工装两个方面，组合夹具是工装柔性化的重点。它可以拆卸、清洗，并可重新组装成新的夹具，尤其适合于多品种、中小批量的生产。更重要的是组合夹具的平均设计和组装时间是专用夹具所花时间的5%-20%，
而其中槽系组合夹具以槽（T形槽、键槽）和键相配合的方式来实现元件间的定位。因元件的位置可沿槽的纵向作无级调节，故组装十分灵活，适用范围广，是最早发展起来的组合夹具系统，它广泛的应用于普通机床上进行一般精度零件的机械加工，所以日益受到厂家的青睐。
1.2 国内外的发展状况
从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。德国一直都重视工艺装备（包括夹具）的设计制造及其标准化,组合夹具和各种机床附件都由专业化中小型企业生产。这些企业中具有代表性的有：Halder 是设计生产槽系组合夹具的著名公司；目前在美国本土生产销售和出租组合夹具的工厂都是小型企业,分为三种类型：一种是专门销售出租组合夹具的小型工厂,二是工具制造厂, 同时生产或销售组合夹具,三为某类机械厂, 在生产某一产品的同时也生产销售组合夹具。西部亚利桑那州的Stevens工具公司早在20多年前开始制造组合夹具的基础件, 然后用铝板为用户制造过渡板, 以适应客户各种工件的要求。 专用夹具面向的客户主要是国内, 而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料, 但欧美市场上一套用于加工中心的夹具，通常为机床价格1/10-1/15，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势, 随着我国加入WTO制造业，具有进一步扩大出口良好前景。
我国国内的组合夹具始于20世纪60年代,当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂, 和面向航空工业的保定向阳机械厂, 以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。20世纪80年代以后，两厂又各自独立开发了适合NC机床、加工中心的孔系组合夹具系统，不仅满足了我国国内的需求，还出口到美国等国家。在当时曾达到全国年产组合夹具元件800万件的水平。至今天津保定二厂仍是我国组合夹具的主要生产基地。
1.3 系列化的方法
系列化是使某一类产品系统的结构优化、功能最佳的标准化形式。系列化通常指产品系列化，它通过对同一类产品发展规律的分析研究，经过全面的技术经济比较，将产品的主要参数、型式、尺寸、基本结构等作出合理的安排与计划，以协调同类产品和配套产品之间的关系。产品系列化的目的，是为了简化产品品种和规格，尽可能满足多方面的需要。产品系列化，便于增加品种，扩大产量，降低成本。在现代激烈的市场竞争中，产品系列化设计可提高产品的适应性，也可以满足特定的市场需要：同时，系列化设计充分体现了成套意识，成套残品造型更加整齐美观，具有良好的视觉效果，使产品更具有选着性，更具有商业价值,从而更能产生品牌效应。
2 槽系组合夹具的主要参数
2.1 T型槽尺寸
T型槽平台工作面上可加工V形、T形、U形槽和圆孔、长孔等，可用来固定动力机械设备。T型槽主要用来固定工件,是钳工工人用来调试设备,装配设备,维修设备的基础工作平面。本设计中的T型槽参数尺寸引用了图1，表1，表2。
10 T型槽的特征关系
(list) list1: loop
{
for $h1 from 0 to floor(m1:)-1 by 1;
append {ug_createInstance(
{
Class, ug_block,
Length,l2:,
Width,l1:,
Height,w2:,
origin, Point(-l2:/2+$h1*n1:,l1:/2,h1:),
x_axis, Vector(1,0,0),
y_axis, Vector(0,-1,0),
Operation, subtract,
Target, {block1:},
})};
};
(list) list2: loop
{
for $h2 from 0 to floor(m1:)-1 by 1;
append{ug_createInstance(
{
Class, ug_block,
Length,l3:,
Width,l1:,
Height,w3:,
origin, Point(-l3:/2+$h2*n1:,l1:/2,h1:-w2:),
x_axis, Vector(1,0,0),
y_axis, Vector(0,-1,0),
Operation, subtract,
Target, {block1:},
})};
};
(list) list3: loop
{
for $h1 from 1 to floor(m1:)-1 by 1;
append {ug_createInstance(
{
Class, ug_block,
Length,l2:,
Width,l1:,
Height,w2:,
origin, Point(-l2:/2-$h1*n1:,l1:/2,h1:),
x_axis, Vector(1,0,0),
y_axis, Vector(0,-1,0),
Operation, subtract,
Target, {block1:},
})};
};
(list) list4: loop
{
for $h2 from 1 to floor(m1:)-1 by 1;
append{ug_createInstance(
{
Class, ug_block,
Length,l3:, 长
Width,l1:, 宽
Height, w3:, 高
origin, Point(-l3:/2-$h2*n1:,l1:/2,h1:-w2:), 实体的起点坐标
x_axis, Vector(1,0,0),
y_axis, Vector(0,-1,0), 切割方向
Operation, subtract,
Target, {block1:},
})};
};
List命令只能生成列表，不会运行，需要调用指令。
For语句即为循环指令，注意的是这只是循环了实体的长度的一半。
append{ug_createInstance( 为调用指令。
下面一段指令为实体指令，需要注意的是其中subtract为切除的意思，target后面。的对象为要切割的对象必须对应起来，否则不会运行，block1:中的冒号不能少。
夹具是一种在加工过程中能准确稳定地定位及夹紧加工工件的工艺装备,好的夹具设计方案能提高产品质量和生产效率.针对目前客户需要产品零件干变万化的背景,夹具快速设计系统具有重要的研究意义.本文利用UG进行二次开发，开发了一种槽系组合夹具基础件的快捷生成系统，本设计可根据用户需求改变模版尺寸，T型槽尺寸，型芯尺寸，实现真正的方便，快捷。
关键字 UG，槽系组合夹具，系列化，二次开发
1 引言 1
1.1 研究的目的及意义 1
1.2 国内外的发展状况 1
1.3 系列化的方法 2
2 槽系组合夹具的主要参数 2
2.1 T型槽尺寸 2
2.2 螺纹孔尺寸 4
2.3 标准键的尺寸 5
2.4 沉头孔 6
2.5 槽系组合夹具的规格 7
3 基于UG/KF的夹具设计技术应用 7
3.1 二次开发建库思想 7
3.2 UG/KF的目录结构图 8
3.3 UG/KF的对话框设计 8
3.4 UG/KF建库界面的实现 12
4 基于UG/KF的夹具数据设计 14
4.1 正方形槽系夹具基础件 14
4.2 圆形槽系组合夹具基础件 23
4.3 压紧件 25
5 基于UG/KF的槽系典型夹具装配 28
5.1 压紧件的固定 28
5.2 垫块与T型槽的配合 28
5.3 支撑件和工件之间的固定 29
结论 30
致谢 31
参 考 文 献 32
1 引言
1.1 研究的目的及意义
组合夹具是一种标准化、系列化、通用化程度很高的工艺装备。它是由一套预先制造好的各种不同的形状、不同规格、具有互换性、高耐磨性和高精度的标准元件组成，其结构灵活多变，适应性广，元件可长期循环使用。在加工工件前，根据工件的工艺要求、采用的设备和夹具设计原则，选取夹具元件、确定元件间的位置关系、组装出机械加工使用的工装夹具。组合夹具的元件精度高、耐磨，并且实现了完全互换，元件精度一般为IT6~IT7级。用组合夹具加工的工件，位置精度一般可达IT8~IT9级。
由于组合夹具有很多优点，又特别适用于新产品试制和多品种小批量生产，所以近年来发展迅速应用较广。随着机械制造业的飞速发展，产品的更新速度也越来越快，传统的大批量生产模式逐步被中小批量生产模式所取代，机械制造系统欲适应这种变化需具备较高的柔性。国内外利用柔性制造系统作为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展方向。柔性化的着眼点主要在机床和工装两个方面，组合夹具是工装柔性化的重点。它可以拆卸、清洗，并可重新组装成新的夹具，尤其适合于多品种、中小批量的生产。更重要的是组合夹具的平均设计和组装时间是专用夹具所花时间的5%-20%，
而其中槽系组合夹具以槽（T形槽、键槽）和键相配合的方式来实现元件间的定位。因元件的位置可沿槽的纵向作无级调节，故组装十分灵活，适用范围广，是最早发展起来的组合夹具系统，它广泛的应用于普通机床上进行一般精度零件的机械加工，所以日益受到厂家的青睐。
1.2 国内外的发展状况
从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。德国一直都重视工艺装备（包括夹具）的设计制造及其标准化,组合夹具和各种机床附件都由专业化中小型企业生产。这些企业中具有代表性的有：Halder 是设计生产槽系组合夹具的著名公司；目前在美国本土生产销售和出租组合夹具的工厂都是小型企业,分为三种类型：一种是专门销售出租组合夹具的小型工厂,二是工具制造厂, 同时生产或销售组合夹具,三为某类机械厂, 在生产某一产品的同时也生产销售组合夹具。西部亚利桑那州的Stevens工具公司早在20多年前开始制造组合夹具的基础件, 然后用铝板为用户制造过渡板, 以适应客户各种工件的要求。 专用夹具面向的客户主要是国内, 而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料, 但欧美市场上一套用于加工中心的夹具，通常为机床价格1/10-1/15，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势, 随着我国加入WTO制造业，具有进一步扩大出口良好前景。
我国国内的组合夹具始于20世纪60年代,当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂, 和面向航空工业的保定向阳机械厂, 以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。20世纪80年代以后，两厂又各自独立开发了适合NC机床、加工中心的孔系组合夹具系统，不仅满足了我国国内的需求，还出口到美国等国家。在当时曾达到全国年产组合夹具元件800万件的水平。至今天津保定二厂仍是我国组合夹具的主要生产基地。
1.3 系列化的方法
系列化是使某一类产品系统的结构优化、功能最佳的标准化形式。系列化通常指产品系列化，它通过对同一类产品发展规律的分析研究，经过全面的技术经济比较，将产品的主要参数、型式、尺寸、基本结构等作出合理的安排与计划，以协调同类产品和配套产品之间的关系。产品系列化的目的，是为了简化产品品种和规格，尽可能满足多方面的需要。产品系列化，便于增加品种，扩大产量，降低成本。在现代激烈的市场竞争中，产品系列化设计可提高产品的适应性，也可以满足特定的市场需要：同时，系列化设计充分体现了成套意识，成套残品造型更加整齐美观，具有良好的视觉效果，使产品更具有选着性，更具有商业价值,从而更能产生品牌效应。
2 槽系组合夹具的主要参数
2.1 T型槽尺寸
T型槽平台工作面上可加工V形、T形、U形槽和圆孔、长孔等，可用来固定动力机械设备。T型槽主要用来固定工件,是钳工工人用来调试设备,装配设备,维修设备的基础工作平面。本设计中的T型槽参数尺寸引用了图1，表1，表2。
10 T型槽的特征关系
(list) list1: loop
{
for $h1 from 0 to floor(m1:)-1 by 1;
append {ug_createInstance(
{
Class, ug_block,
Length,l2:,
Width,l1:,
Height,w2:,
origin, Point(-l2:/2+$h1*n1:,l1:/2,h1:),
x_axis, Vector(1,0,0),
y_axis, Vector(0,-1,0),
Operation, subtract,
Target, {block1:},
})};
};
(list) list2: loop
{
for $h2 from 0 to floor(m1:)-1 by 1;
append{ug_createInstance(
{
Class, ug_block,
Length,l3:,
Width,l1:,
Height,w3:,
origin, Point(-l3:/2+$h2*n1:,l1:/2,h1:-w2:),
x_axis, Vector(1,0,0),
y_axis, Vector(0,-1,0),
Operation, subtract,
Target, {block1:},
})};
};
(list) list3: loop
{
for $h1 from 1 to floor(m1:)-1 by 1;
append {ug_createInstance(
{
Class, ug_block,
Length,l2:,
Width,l1:,
Height,w2:,
origin, Point(-l2:/2-$h1*n1:,l1:/2,h1:),
x_axis, Vector(1,0,0),
y_axis, Vector(0,-1,0),
Operation, subtract,
Target, {block1:},
})};
};
(list) list4: loop
{
for $h2 from 1 to floor(m1:)-1 by 1;
append{ug_createInstance(
{
Class, ug_block,
Length,l3:, 长
Width,l1:, 宽
Height, w3:, 高
origin, Point(-l3:/2-$h2*n1:,l1:/2,h1:-w2:), 实体的起点坐标
x_axis, Vector(1,0,0),
y_axis, Vector(0,-1,0), 切割方向
Operation, subtract,
Target, {block1:},
})};
};
List命令只能生成列表，不会运行，需要调用指令。
For语句即为循环指令，注意的是这只是循环了实体的长度的一半。
append{ug_createInstance( 为调用指令。
下面一段指令为实体指令，需要注意的是其中subtract为切除的意思，target后面。的对象为要切割的对象必须对应起来，否则不会运行，block1:中的冒号不能少。
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