机床夹具辅助设计中虚拟技术探析

摘要：联系生产实际,利用现代技术,开设了机床夹具虚拟设计实验,并结合实例介绍了虚拟实验技术在实践中的应用,通过机床夹具虚拟设计实验实例提出了与具体实体实验相结合的具体方法。
关键词：机床夹具虚拟设计KBE
在“十二五”期间,借鉴国外夹具技术,重点开发为电加工机床、数控车床、重型机床配套的夹具、组合检测夹具、磁力和真空夹具、系列化夹具标准件和功能部件等多种新产品。提高成套成线夹具的制造与综合怎么写作的能力,打入夹具高端市场。加强与高校合作,推动两化融合和高新技术夹具的开发,充实和完善夹具计算机辅助设计软件,尽快推向市场。“十二五”装备制造业转变发展方式,确定了为用户提供全方位工艺解决方案的怎么写作宗旨,开辟了机床与夹具、刀具、量具等工艺装备同步发展的平台,夹具成为机床行业提供全方位工艺解决方案的配套产业。

1、机床夹具虚拟设计组装及现状

1.1 机床夹具虚拟技术

机床夹具是一种标准化、系列化及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形状、不同规格、不同尺寸、具有完全互换性的标准元件和组合件,按工件的加工要求组装而成的夹具。由于机床夹具使用完毕后,可以拆卸、清洗,重新组装成新的夹具,因此,机床夹具的应用非常普遍,尤其适合于多品种、中小批量的生产。随着近20年来数控机床和柔性制造系统的迅猛发展,机床夹具在机械制造专业的多品种、中小批量生产及缩短生产准备时间、充分发挥现代设备能力等方面起着越来越大的作用。目前,大多数工厂的机床夹具是根据工艺人员设计的工序图由机床夹具组装站进行组装,由于大多没有详细的装配图,组装时往往需要经过多次安装、调整才能达到要求,比较费时费力。随着UG、Solidworks等CAD/CAM软件层出不穷,将这些软件应用到机床夹具设计中,则可使夹具的设计非常快捷,装配生产率得以显著提高。

1.2 机床夹具发展现状

国际生产研究协会的统计表明,目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代,以适应市场的需求与竞争。然而,一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具,一般在具有中等生产能力的工厂里,约拥有数千甚至近万套专用夹具;另一方面,在多品种生产的企业中,每隔3~4年就要更新50~80％左右专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。特别是近年来,数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用,对机床夹具提出了如下新的要求:(1)能迅速而方便地装备新产品的投产,以缩短生产准备周期,降低生产成本;(2)能装夹一组具有相似性特征的工件;(3)能适用于精密加工的高精度机床夹具;(4)能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具;(5)采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置,以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率;(6)提

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高机床夹具的标准化程度。

2、机床夹具虚拟实验的特点

随着大规模数据库技术、计算机技术、CAD软件技术的飞跃发展,许多原来由硬件才能完成的功能, 如今都能依靠软件来实现, 即“以虚代实”,“以软代硬”,在计算机上用“虚拟平台”、“虚拟元件”进行机床夹具设计和组装仿真。软件包内的机床夹具元件种类繁多,其参数可任意设定、添加,合件齐全,可做各种机床夹具设计实验;实验不消耗器材,实验所需器材种类和数量不限制,实验成本低;实验速度快,效率高,容易开展各种设计性、综合性实验;可以方便地分析组装结果,利用打印机直接打印机床夹具三维组装图、元件数量、类别。

3、机床夹具虚拟实验的实施

利用现有的计算机,再加一套机床夹具KBE快速设计软件,就相当于建立了一个拥有现代化先进设备的虚拟机床夹具实验室。机床夹具的虚拟设计技术的应用将计算机技术与机床夹具设计结合起来,为机械工装相关改革打开了窗口。掌握虚拟设计软件后,可以根据实验要求自己设计实验分析方案、组装步骤、夹具精度分析方法,并在计算机上进行机床夹具虚拟设计。虚拟设计通过后,再发给其必要的机床夹具元件,进行实物组装实验和精度分析,记录实验过程现象,分析实验中产生的现象。这样可以大大避免因夹具元件参数选取不合适或实验效果不理想而反复更换夹具元件带来的麻烦,同时也缩短了机床夹具设计和调试的周期,减少了盲目损坏元件及相关仪器工具的概率。

4、机床夹具技术的发展趋势

目前我国机床夹具行业存在的问题主要有三个方面,一是行业整体规模弱小,而且布局分散,没有形成产业实体;二是夹具行业多是中小企业,夹具单件的多样性只能采取小批量生产模式,经济效益十分有限,行业总体实力较差;三是机床夹具的社会认知度低,行业标准化、专业化程度低,制约着夹具产品朝专业化、市场化方向发展,夹具产品标准的制定工作亟待加强。机床夹具未来的发展方向表现在以下四个方面:一是标准化,夹具的标准化有利于其通用化发展,有利于实现商品化生产,有利于降低生产成本和缩短生产准备周期;二是精密化,机械产品的精度越来越高,对机床夹具的精度要求也越来越高;三是高效化,高效化夹具可以减少工件加工的时间,提高劳动生产率,减轻工人劳动强度;四是柔性化,机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似,通过调整、组合等方式,提高工艺可变因素的适应能力,更好的满足现代机械工业多品种、中小批量生产的需要。
据尚普咨询发布的《2010-2013年中国工业夹具市场分析及投资价值研究报告》显示,机床夹具市场需求潜力巨大,目前还有很多机床配套的夹具有待开发或完善,许多高新夹具技术需要攻关或向国外学习,未来机床夹具行业的主攻方向是“专、特、精”。“十二五”期间,机床行业将会持续高速发展,为夹具行业的发展创造良好机遇,机床夹具行业前景十分看好。
参考文献
融亦鸣,朱耀祥,罗振壁.计算机辅助夹具设计[M].北京:机械工业出版社2002,2.
宋象军.虚拟实验室在高校实验教学中的应用前景[J].实验技术与管理,2005,1.