基于SolidWorks组合夹具元件的参数化设计

ghghhghg

参数化设计以其快速简便的操作，在现代设计制造中占有了很重要的地位，本文借用对烟草机械组合夹具的参数化设计，简单讲述了一个利用SolidWorks 2003软件进行参数化设计的具体实例。
    烟草机械属单件小批量生产，零件品种多且形状复杂，对组合夹具的需求量大。随着数控机床和加工中心的普遍使用，充分利用这些昂贵的设备，使其满负荷运行才能取得良好的经济效益，因此快速进行工装生产准备成为一个引人注目的问题。传统的专用夹具因其准备周期长、成本高，越来越不能满足企业发展的需要，而组合夹具恰恰正是适合这类生产所必备的艺装备。然而目前组合夹具的设计和组装仍采用落后的人工拼装和管理方法，效率低周期长，所有这些因素都将组合夹具的计算机辅助设计研究提到了一个新的重要地位。
    为了使计算机辅助组合夹具设计更加快捷、方便，必须建立组合夹具元件库。对于系列化零件而言，如果仍采用传统的设计方法，将每一个尺寸不同、结构相似的同类零件都单独进行设计，其工作量大、效率低，图样管理也大为不便。针对这一问题，笔者通过工程实践，采用SolidWorks 2003软件，实现了组合夹具元件的参数化设计。
' Z4 s# N$ }$ M0 B一、基本设计原理
: X( V" H" I! A) z; v  V9 h    所谓参数化设计是指参数化模型的尺寸用对应的关系表示，而不需用确定的数值，变化一个参数值，将自动改变所有与它相关的尺寸，也就是采用参数化模型，通过调整参数来修改和控制几何形状，自动实现元件的精确造型。
二、设计方法和过程
# [2 W8 n2 ]) [. R) r2 e/ Q    以最常用的长方形基础板（Z1110）为例来说明参数化造型的过程，图1所示为其基本结构，该组元件共有22件，即22个规格，首先选择该型号中规格最大的Z111090进行建模。
" S* y8 R7 c! T4 |) Y

http://www.chinajxgcs.cn/solidworks/images/20060622164539948.jpg
. C+ J4 n" F# f. ?$ V0 _http://www.chinajxgcs.cn/solidworks/images/20060622164540357.jpg
) L0 }: _! `8 m1 r# O  R. `
8 m4 x% X$ ^  S图1 夹具元件的基本结构

    1.设计样件：在构形过程中，必须标出各个部分的尺寸。尺寸可以是设计尺寸，也可为任意尺寸。用添加几何关系的功能，保证侧T型槽中心与基础体的高度的中心重合。  
    2.重新命名特征：在绘制三维图形时、系统自动为一个特征命名，为了使每个特征直观、易懂，最好为元件中的特征起一个有意义的名称，这样既可避免设计时元件本身各个特征间产生混淆，也利于他人调用、编辑系列零件。例如将通用名称“基体—拉伸”该为“基础体”
2 |$ t! K$ J2 P    (1)单击“Feature Manager”设计树中的“基体—拉伸”，弹出快捷菜单。
( O2 c5 \% s6 @& t4 s* e7 k: T    (2)单击快捷菜单中的“属性”选项，弹出特征属性对话框。
% }: D2 |1 S; x1 s    (3)在对话框的“名称”框中输入新的名称“基础体”，单击“确定”。也可非连续单击设计树中“基体—拉伸”使名称框变为可编辑状态，输入新名称即可。
2 A: ?: J+ v0 [' N    按此法将其他部分重要特征重新命名，比如：将“切除—拉伸1”改为“横T型槽”；将“阵列（线性）2”改为“纵T型槽阵列”；将“阵列（线性）3”改为“M12螺纹孔阵列”；将“镜向4”改为“侧边T型槽镜向”等等。
  `) @* ^2 m; y    3.将元件保存为“长方形基础板.sldprt”。
    4.显示尺寸：在F“eather Manager”设计树选项中右键单击“注解”文件夹，选择“显示特征尺寸”选项；若要在模型中间同时显示尺寸名称和尺寸值，可单击“工具”下拉菜单中的“选项”，在系统选项标签下，单击“一般”，然后选择“显示尺寸名称”复选框，单击“确定”。
    5.重新命名尺寸：更改一些尺寸的名称，实现用尺寸的名称来识别系列元件中各个不同的实体部分，并以此名称作为系列零件设计表中的标题。
8 h( P4 e1 l) }4 F3 H5 \/ v    改变横T型槽阵列的数量名称方法：用左键双击特征树中的横T型槽阵列，在三维实体图中出现阵列数量和名称，用右键单击阵列数量，弹出快捷菜单，取“属性”选项；在尺寸属性对话框中，在名称框中输入一个新的名称 “槽数”,单击“确定”按纽。
& x# Y7 ?% U# t# j3 u& p8 A    6.同法改变其它尺寸名称：将“纵T型槽阵列的数量名称”（D1）改为“槽数”；将“底面凹槽阵列的数量名称”（D3）也改为“槽数”等等。
    7.插入新的系列零件设计表
    上述工作完成后，即可建立新的系列零件设计表。
    (1)单击“插入”下拉菜单中的“新建系列零件设计表”，弹出新建系列零件设计表对话框。随之，一个嵌入的Excel工作表出现在窗口中。单元格A1标示工作表为系列零件设计表，模型名称为“长方形基础板”，单元格A3为第一个新配置的默认名称“第一实例”。
. D2 v  D9 R1 ^. r! o$ ~1 V    (2)在第二行中，输入想控制的参数名称（即尺寸名称），输入方法为保持合适的工作表单元格为激活状态，在图形区域中双击某个尺寸，则尺寸名称和当前参数值被写入单元格中。继续以这种方法增加参数时，相邻的单元格会自动被激活，将每个参数添加到标题行中，当前数值显示在第三行中，可以迅速地向表中增加某些类型的参数。
    (3)可改变A3单元格中的配置名称（可以用产品名称或型号代替，本例为Z111090）。
    (4)在Excel工作表单元格中输入参数值，创建的系列零件设计表如图2所示。

http://www.chinajxgcs.cn/solidworks/images/20060622164541195.jpg

图2 新创建的系列零件设计表

    8.显示配置
    单击窗口底部的“Configuration Manager”标签，在窗口的左窗格中显示已有的配置名称。双击某一个配置名称，即可显示该配置的零件。
    9.长方形基础板系列实体模型中的3个规格Z111070、Z111075、Z111080的驱动模型如图3所示。
8 g- r% T' p; A( C

http://www.chinajxgcs.cn/solidworks/images/20060622164542216.jpg
http://www.chinajxgcs.cn/solidworks/images/20060622164543179.jpg
http://www.chinajxgcs.cn/solidworks/images/20060622164544676.jpg

0 m. T4 ?' d  K' m* U3 x0 l) C" G图3 实体模型的驱动模型

三、结论
    采用SolidWorks 2003软件进行系列化组夹元件的参数化设计，其设计方法编辑，修改等很容易实现。从上述过程可以清楚地看出，参数化设计与传统设计相比，最大的特点是它储存了设计整个过程，使工程技术人员可以通过变动某些约束参数而不必改动元件设计的全过程来更新设计。成为进行初始设计、元件模型的编辑修改以及多种方案设计和比较的有效手段。