引言

　　長期以來，組合夾具的應用一直徘徊在實物拼裝狀態，既無零件裝夾方案的夾具裝配圖，亦無組合夾具調用夾具基礎件的設計文檔。在生產現場，工藝人員、組合夾具裝配人員和機床操作人員主要憑經驗組裝夾具。這不僅使生產準備時間長，機床利用率低，而且復雜零部件的裝夾方案得不到很好的保留與合理利用。雷達產品系多品種小批量投產，產品更新換代較快，生產中時常出現復雜零件的裝夾質量不穩定、裝夾周期長、生產效率低等問題。快速進行工裝生產準備，提高加工零件裝夾質量和穩定性，提高機床有效利用率，已逐漸引起人們的關注。

　　數字化零件裝夾仿真技術是在三維CAD軟件設計平臺上創建常用組合夾具標準件元件庫、組合夾具典型裝配結構組件庫和開放型的典型零件裝夾實例庫。在此基礎上，合理設計精密復雜零件的裝夾方案，進行零件的虛擬裝夾。數字化零件裝夾仿真技術的應用

　　能夠較好地扭轉生產現場憑借操作人員工作經驗拼裝組合夾具的狀況，保留零件裝夾信息，提高數控加工精密零件裝夾質量和裝夾效率，提高數控加工工裝準備反應能力。在某些復雜零件的數控加工中，它不僅能保證零件的裝夾質量，提高零件的加工質量穩定性，還可大幅度縮短零件占用機床的裝夾時間。該技術對提高雷達精密深腔薄壁殼體零件及傳動系統精密支撐件數控加工的質量穩定性及批量生產能力具有技術保障作用，對提高機床利用率和加工效率起到積極的推動作用，而且還適應雷達產品多品種、少批量生產的需求。。

1 零件裝夾仿真系統的基本組成

　　數字化數控加工零件裝夾仿真系統的基本組成如圖1所示。系統以CAD軟件為平臺，在數控編程環境下進行工裝夾具快速設計。系統建有常用夾具標準件庫、通用夾具組件結構庫、典型零件裝夾方案實例庫、零件裝夾仿真設計環境、零件裝夾方案2D和3D展示平臺以及仿真設計后組裝夾具調用基礎件清單。其作用是通過計算機載體先期進行精密數控加工零件柔性裝夾仿真，獲取優化的零件裝夾方案，保證零件裝夾質量，提高零件加工質量穩定性，提高數控加工工裝準備反應能力，節省零件占機裝夾時間，提高機床利用率和加工效率。

2 組合夾具數據庫

　　在CAD軟件設計平臺上，采用基于元件族的參數化設計創建組合夾具標準件庫H]，即通過參數化方式設計標準件基礎夾具的三維幾何模型，再利用元件族設計理念將同一系列標準件夾具按幾何尺寸變化規律進行排序、分類、賦值，同一系列的標準件夾具只需創建一個幾何模型。在裝夾仿真時，可以在裝配環節中對同一族類標準夾具按尺寸規格需求進行互換。基板夾具族的外形尺寸分別是400mm×320 mm、500 mm×400mm,630 mm×500 mm,800 mm×630 mm4種規格。

　　根據夾具組件的使用頻率，通過調用標準件庫中的基礎夾具，按相似性產品零件的加工方式(銑加工、車加工等)分類虛擬裝配夾具組件，建立組合夾具基礎件、支承件、定位件、導向件、夾緊件等通用夾具組件數據庫，并實現通用夾具組件參數化設計，以此提高零件組合夾具仿真設計的效率和組合夾具裝夾設計的標準化。

　　梳理已有復雜零件裝夾方案，分類創建典型零件裝夾實例信息庫。在進行相似零件的組合裝夾仿真設計時，應借鑒成功的組合裝夾設計實例，這不僅可保證相似零件裝夾質量的可靠性，還能減少組合夾具仿真設計的時間和夾具生產現場安裝調試的時間，從而提高零件的加工質量和合格率及數控加工設備的利用率。

3 組合夾具庫的管理

　　引入產品BOM管理思路，以結構樹形式對組合夾具庫進行分類管理。分別設立柔性夾具標準件單元、組合夾具組件單元、典型零件組合夾具裝夾實例單元等分支，建立基于知識庫的導向系統，由此進行上述各種信息的查詢、調用。

　　柔性夾具標準件單元下設定位元件、夾緊元件、基板元件等常用元件，一旦在BOM結構樹上選擇所需標準件，工作界面即可展示該標準夾具基礎件的3D預覽圖、2D工程圖及該標準件組族的一系列尺寸規格設計參數，方便夾具仿真設計人員選用。

　　組合夾具組件單元按定位組件、基礎組件、壓緊組件、頂緊組件等常用組合夾具組件進行分類管理，每個組件可通過BOM結構樹獲得清晰的組件結構，并能瀏覽組件的3D模型和夾具組件主要結構尺寸，利于仿真設計人員快捷實現組合夾具的動態模擬裝配。典型零件裝夾實例單元的典型零件裝夾實例均通過了生產驗證，是對既往復雜零件裝夾經驗及知識的總結、繼承與有效利用，為組裝夾具設計人員提供一個參考和引用平臺。

4 夾具信息庫與CAD設計平臺集成

　　要實現快速零件裝夾仿真就需將組合夾具數據庫與通用三維CAD軟件設計平臺集成起來，將夾具數據庫中的標準件實體模型、三維預覽圖、二維工程圖及相關參數信息相互關聯，集成一體，以保證零件虛擬裝夾調用夾具元件時，可直接通過標準件庫的導向系統瀏覽夾具名稱、視圖、參數表等信息。在調用夾具組件時，可直接瀏覽組件名稱、組件裝配視圖、組件裝配明細表等信息，在引用典型零件裝夾方案時，可直接瀏覽裝配視圖、裝配明細表等信息，從而提高數控加工零件裝夾設計質量和效率。

5 組合夾具仿真設計

　　在導入待加工零件模型的基礎上，調用夾具數據庫的標準元件、常用夾具組件，可快速完成精密加工零件裝夾仿真。通過零件裝夾仿真結果，可清晰列出柔性組合夾具的裝配順序、主從關系，同時給出組合夾具裝配圖和裝配夾具明細清單。數控加工操作人員依據仿真信息進行零件裝夾，這不僅提高了精密零件的裝夾質量和質量穩定性，而且還降低了零件占用機床的裝夾時間。該項技術的應用，可保證數控加工零件的裝夾設計和裝配過程快捷、方便，利于典型精密零件裝夾方案的保留和重復應用，可有效提高雷達精密深腔薄壁殼體零件及傳動系統精密支撐件數控加工的質量穩定性及批量生產能力，滿足雷達產品批量生產時工裝夾具生產準備的需求。

6 結束語

　　在建立數控加工常用夾具標準件、典型結構組件和典型零件裝夾方案數據庫基礎上，進行復雜零件柔性夾具數字化裝夾仿真。保證數控加工零件裝夾方案合理，裝配過程快捷方便，使裝夾方案得以保留和重復調用。這不僅能提高精密數控加工零件的裝夾質量，還扭轉了數控加工現場臨時設計、拼裝組合夾具的被動狀況，減少了占用數控機床裝夾零件的時間。

　　在某產品精密深腔薄壁殼體零件、精密伺服傳動零件的加工中，應用該項技術合理制定了零件的裝夾方案，提高了精密加工零件的裝夾質量和數控加工工裝準備反應能力，零件占用數控機床的裝夾時間節省了45％-55％，有效提高了數控機床的利用率，保證了雷達精密零件數控加工的質量穩定性及批量生產能力。