檢具設(shè)計(jì) 基于通用CAD平臺(tái)的方法

第 21 卷，第 3 期，2005 年 6 月 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究卷。21 No. 3 Jun. ,2005 文章編號(hào)：100622343（2005) 032062203 質(zhì)量的重要工具。和規(guī)律性的設(shè)計(jì)和建模方法?；谕ㄓ肅AD平臺(tái)檢具設(shè)計(jì)方法姚興軍（華東理工大學(xué)，石油化工學(xué)院, 上海201512, E2mail: yxjshcn @126. com) YAO Xing2jun1. 1 關(guān)于檢查特定的成型表面：基于檢具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和要求的分析，提出了一種通用CAD軟件平臺(tái)上檢具設(shè)計(jì)建模的通用總結(jié)方法，以Pro/E通用模塊為例，總結(jié)了使用quilt函數(shù)生成檢測(cè)面的三種方法：擠壓到被子，加厚被子，并用被子修改實(shí)體；描述使用族表功能創(chuàng)建和使用檢驗(yàn)工具的直紋零件庫的步驟。這些方法對(duì)通用夾具的設(shè)計(jì)也有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：檢具；加元；造型; 被子; 零件庫圖分類號(hào)：TH12 文檔識(shí)別碼：ADesigning Methods of Testing Fixture Based on Conventionol CAD（華東理工大學(xué)石油化工學(xué)院，上海201512）檢驗(yàn)工具是一種用于測(cè)試的平面工具，可以快速測(cè)試工件的合格性，甚至測(cè)量有關(guān)元素的誤差值。這些方法對(duì)通用夾具的設(shè)計(jì)也有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：檢具；加元；造型; 被子; 零件庫圖分類號(hào)：TH12 文檔識(shí)別碼：ADesigning Methods of Testing Fixture Based on Conventionol CAD（華東理工大學(xué)石油化工學(xué)院，上海201512）檢驗(yàn)工具是一種用于測(cè)試的平面工具，可以快速測(cè)試工件的合格性，甚至測(cè)量有關(guān)元素的誤差值。這些方法對(duì)通用夾具的設(shè)計(jì)也有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：檢具；加元；造型; 被子; 零件庫圖分類號(hào)：TH12 文檔識(shí)別碼：ADesigning Methods of Testing Fixture Based on Conventionol CAD（華東理工大學(xué)石油化工學(xué)院，上海201512）檢驗(yàn)工具是一種用于測(cè)試的平面工具，可以快速測(cè)試工件的合格性，甚至測(cè)量有關(guān)元素的誤差值。

檢具已成為受控產(chǎn)品。由于檢具的特殊性，檢具的發(fā)展必須跟上產(chǎn)品推出的新節(jié)奏。隨著產(chǎn)品周期的縮短和產(chǎn)品形狀的不規(guī)則化，對(duì)檢具的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。基于這樣的要求和目的，使用CAD技術(shù)來設(shè)計(jì)數(shù)字模型的檢測(cè)工具是大勢(shì)所趨，這也為后續(xù)的檢測(cè)工具CAM做準(zhǔn)備。從這個(gè)意義上說，檢測(cè)工具的開發(fā)和模前產(chǎn)品設(shè)計(jì)都廣泛使用了CAD技術(shù)，并且直接基于產(chǎn)品開發(fā)有很多相似之處。但是主流的CAD軟件已經(jīng)有了比較成熟的模具模塊，只是沒有專門的檢測(cè)工具模塊，這也說明了檢測(cè)工具開發(fā)的復(fù)雜性。盡管如此，根據(jù)檢具的特點(diǎn)和要求，可以得出更適合檢具的通用CAD平臺(tái)。1 檢具零件的分析應(yīng)具有定位、裝夾和檢測(cè)工件的功能。定位主要通過檢查混凝土和各種定位銷零件來實(shí)現(xiàn)。夾緊主要由各種快速夾具及其支撐件實(shí)現(xiàn)。檢測(cè)主要通過各種量具（如限位規(guī)）和測(cè)量?jī)x器（如千分表）來實(shí)現(xiàn)。圖1顯示了一套鈑金沖壓件的檢測(cè)工具。根據(jù)形狀的規(guī)律，這些檢查零件可分為兩類：帶成型等）。以下是具體成型面和常規(guī)零件的檢測(cè)分析：表面零件（主要是檢測(cè)專用）和常規(guī)零件（如各種快速夾具、量規(guī)）。收稿日期：2005-01-04 檢測(cè)的特點(diǎn)和要求夾具設(shè)計(jì)，介紹了基于常規(guī)CAD軟件的測(cè)試夾具的一般設(shè)計(jì)和建模方法。以Pro/E通用模塊為例，介紹了基于傳統(tǒng)CAD軟件的測(cè)試治具的一般設(shè)計(jì)和建模方法。以Pro/E通用模塊為例，介紹了基于傳統(tǒng)CAD軟件的測(cè)試治具的一般設(shè)計(jì)和建模方法。以Pro/E通用模塊為例，

這就要求檢查特定的成型面與工件的成型面有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其分布一般可分為5種情況，如圖2所示。 圖2a中夾具定位基準(zhǔn)面②與工件表面①；圖2b中夾具檢測(cè)基準(zhǔn)面②與工件面①的偏移距離為3mm；夾具檢測(cè)基準(zhǔn)面②與圖2c工件面①的偏移距離為3mm，檢測(cè)基準(zhǔn)面④相對(duì)于工件面①的法線方向與工件邊緣線③對(duì)齊；圖2d中，檢具檢測(cè)參考面②與工件面①對(duì)齊，以及檢測(cè)基測(cè)量面④工件邊緣線與工件表面①的切向偏移距離為3mm；圖2e中檢測(cè)基準(zhǔn)面②與工件面①的偏移距離為3mm，檢測(cè)基準(zhǔn)面④與工件面③對(duì)齊。從圖2可以看出，檢測(cè)體的成型面與模具的型腔面不同：檢測(cè)體的成型面一般不是全成型的；除了用于定位的成型面），它與工件的表面接觸（圖2a中的面②，其他用于檢查的成型面一般是工件表面的偏置面、法向延伸面或切向延伸面。第三階段姚興軍：基于通用CAD平臺(tái)檢具設(shè)計(jì) 方法633 檢查具體成型面造型方法 根據(jù)以上分析，具體成型面有多種形式，這就決定了（不宜簡(jiǎn)單使用“摳圖”CutOut Pro/E 裝配模塊）方法或模具模塊中的型腔生成方法。而是應(yīng)充分利用quilt功能，根據(jù)檢具定位檢具的具體要求，生成檢具專用型面。Pro/E 裝配模塊中的 CutOut）方法或模具模塊中的型腔生成方法。而是應(yīng)充分利用quilt功能，根據(jù)檢具定位檢具的具體要求，生成檢具專用型面。Pro/E 裝配模塊中的 CutOut）方法或模具模塊中的型腔生成方法。而是應(yīng)充分利用quilt功能，根據(jù)檢具定位檢具的具體要求，生成檢具專用型面。

檢查具體成形面的一般流程是：①復(fù)制與工件成形面相吻合的被子；②正確處理復(fù)制的被子（偏移、延伸、修剪等）；③ 使用加工面組生成特定的成型面。▲ 2 檢查特定成型面與工件成型面的關(guān)系。3. 1 面組的生成與加工1. 2 對(duì)于規(guī)則零件，配合面組與工件對(duì)應(yīng)的成形面基本相同。如果它們重疊，則可以通過“復(fù)制 2 粘貼”方法生成它們。首先選擇所需的工件表面，如圖2b中①所示（可根據(jù)需要同時(shí)選擇多個(gè)連續(xù)表面）。檢具中的常規(guī)零件可以分為兩類：一類是可以直接購買的零件，如各種螺絲、快速夾具等，這類零件往往是系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的，不需要設(shè)計(jì)和制造。詳細(xì)制造，這些零件的數(shù)字模型可以通過第三方獲得。另一種是需要自己設(shè)計(jì)制造或定制的零件，如各種定位銷、量規(guī)等。由于這類零件的特殊性，一般不可能直接購買，但這些零件也有很強(qiáng)的規(guī)律性，只有少量的尺寸會(huì)發(fā)生變化。因此，認(rèn)為可以為此類零件建立常規(guī)零件庫。零件庫的使用可以使檢測(cè)工具的設(shè)計(jì)和制造更快更經(jīng)濟(jì)。執(zhí)行編輯菜單中的“復(fù)制”命令，再執(zhí)行“粘貼”命令，粘貼的被子就創(chuàng)建好了。

需要注意的是： ① 在裝配環(huán)境中，首先要激活被檢特定零件，然后執(zhí)行“粘貼”命令，只有這樣生成的絎縫被才是檢具零件的特征；②“粘貼”執(zhí)行過程中，一般要填滿孔洞，才能生成完整的被子，利于后續(xù)加工。選擇新創(chuàng)建的配件被子，執(zhí)行“偏移”命令，生成偏移被子。注意選擇正確的偏移方向和距離。您還可以根據(jù)需要對(duì)配合被子和偏移被子進(jìn)行進(jìn)一步的“延伸”和“修剪”處理。例如，在圖2e中，表面②可以通過表面①的法線偏移生成，并且表面④可以由表面③的切向延伸產(chǎn)生。然后對(duì)兩者進(jìn)行修剪，生成整體3. 2 人臉組生成。成型面 2 通用CAD平臺(tái)設(shè)計(jì)檢具的一般流程 這里以廣泛使用的Pro/E軟件為例，介紹通用CAD平臺(tái)上檢具的設(shè)計(jì)建模方法。綜合應(yīng)用Pro/E通用模塊的曲面建模、實(shí)體建模和裝配功能，可實(shí)現(xiàn)檢具的設(shè)計(jì)建模。由于檢具是針對(duì)待檢工件的，所以應(yīng)根據(jù)工件的數(shù)字模型進(jìn)行設(shè)計(jì)。在 Pro/E 裝配環(huán)境中，工件作為第一個(gè)組件進(jìn)行裝配，以便它可以作為參考對(duì)象以“自上而下”的方式設(shè)計(jì)檢查工具。大致流程如下： ① 三基平面建立；② 檢查具體設(shè)計(jì)；③定位銷、檢測(cè)銷等相關(guān)零件的設(shè)計(jì)；④ 其他部分的設(shè)計(jì)；⑤ 生成裝配工程圖和零件工程圖。

該方法可根據(jù)實(shí)際情況選擇。3. 2. 1 延伸到被子，生成檢具實(shí)體。檢查的上表面與被子重合。需要注意的是，草圖形狀不能超出被組在草圖平面上的投影范圍，否則拉伸會(huì)失敗。通常，面組的循環(huán)邊作為草圖形狀的一部分或全部投影到草圖平面上。被子的邊線可能比較復(fù)雜，一一選取邊線段生成投影草圖很容易出錯(cuò)。為了避免出現(xiàn)此類問題，可以使用Pro/E的“智能”選擇方法來選擇偏移被子的邊緣循環(huán)（先選擇其中一條線段，移動(dòng)鼠標(biāo)，邊循環(huán)會(huì)被預(yù)選，然后用左鍵正式選擇循環(huán)線）；然后使用“復(fù)制2粘貼”的方法，為邊緣循環(huán)線生成獨(dú)立的曲線特征；這樣，在制作拉伸特征的草圖時(shí)，可以直接以“循環(huán)”的方式將曲線投影生成草圖形狀。) 這樣生成的檢測(cè)體的側(cè)面（圖2b中的④和工件邊緣的③（圖2b）不一定與工件表面的法線方向?qū)R。在實(shí)體建模之前檢具的參考平面首先要建立檢具的三個(gè)參考面，如圖3所示。要生成的基準(zhǔn)塊的測(cè)量面（或基準(zhǔn)套的基準(zhǔn)端面和軸）必須與三個(gè)基準(zhǔn)面組合在一起。參考平面重合。

底板和檢測(cè)體等零件也將在三個(gè)基準(zhǔn)面的基礎(chǔ)上生產(chǎn)。三個(gè)基準(zhǔn)平面應(yīng)平行于工件的參考坐標(biāo)系。例如，汽車零件一般使用車身坐標(biāo)系作為零件的參考坐標(biāo)系。三個(gè)基準(zhǔn)平面應(yīng)平行于身體坐標(biāo)系和與原點(diǎn)的偏移距離。應(yīng)該是整數(shù)。在三個(gè)基礎(chǔ)平面的水平基準(zhǔn)平面的基礎(chǔ)上，偏移另一個(gè)平面（稱為放置平面），要生成的底板上的平面將與其重合。當(dāng)對(duì)邊緣輪廓沒有嚴(yán)格的檢驗(yàn)要求時(shí)，允許這樣的設(shè)計(jì)，加工工藝好。示例如圖 4 所示。 3. 2. 2 為厚被子生成儀表實(shí)體厚實(shí)體。由于朝面組法線方向加厚，側(cè)面的④（圖2C））和工件的邊緣線（圖2c中的③）自然與工件表面的法線對(duì)齊。加厚實(shí)體和檢查 基板之間的實(shí)體可以通過拉伸到加厚體的下表面來生成（完整的被子也應(yīng)該提前復(fù)制），類似于3.中描述的方法2. 1" " ，如圖5所示。 ③④ 2個(gè)被子，從中可以生成檢查混凝土造型面。檢查混凝土造型面是一個(gè)實(shí)體面，從多少個(gè)實(shí)體面生成被子是放置平面作為草圖平面，

調(diào)用零件庫的操作就像用族表組裝模板零件一樣，▲ 7 繪制圓柱檢測(cè)銷的族表3. 2. 3 使用面組將現(xiàn)有實(shí)體修改為生成檢測(cè)工具實(shí)體。用于生成 quilt set 適當(dāng)修改現(xiàn)有實(shí)體，從而生成具有所需造型表面的檢查混凝土。常用的修改方法有“替換”、“實(shí)現(xiàn)集成”和“替換”。其方法是在偏移現(xiàn)有實(shí)體的某個(gè)面時(shí)選擇“替換”選項(xiàng)，將實(shí)體的這個(gè)面替換成被子，從而形成檢測(cè)體成型面的“實(shí)體化”；方法是指使用被子分離現(xiàn)有的實(shí)體，并留下適當(dāng)?shù)膶?shí)體作為檢查細(xì)節(jié)。同樣，這兩種方法使用的現(xiàn)有實(shí)體橫截面不能超出被子的范圍。與一般零件裝配不同，需要選擇實(shí)例名稱。以這種方式組裝的是模板部件的實(shí)例部分（不是模板部件本身）。對(duì)于具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸的零件，如螺釘、基準(zhǔn)套、銷導(dǎo)套等，一般可以通過選擇合適的實(shí)例名稱來獲得所需尺寸的實(shí)例零件。對(duì)于關(guān)鍵尺寸為非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的零件，很難找到與尺寸完全對(duì)應(yīng)的示例。表中不可能列出所有可能的尺寸，只能列出其中的一些尺寸。

創(chuàng)建三維模板零件后，應(yīng)制作相應(yīng)的工程圖。生成樣例零件時(shí)，模板將零件對(duì)應(yīng)的工程圖文件復(fù)制到樣例零件的同一目錄下，并將文件名更改為與樣例零件的文件名相同（擴(kuò)展名相同）。這樣，工程圖就是實(shí)例部分的工程圖，它們之間存在著相互驅(qū)動(dòng)的關(guān)系。要發(fā)現(xiàn)各部分的規(guī)律性，尤其需要明確關(guān)鍵維度以及其他維度與關(guān)鍵維度的關(guān)系。例如，對(duì)于圓柱形檢測(cè)銷，關(guān)鍵尺寸是檢測(cè)部件和導(dǎo)向部件的標(biāo)稱名稱。直徑。圖 6 列出了一些可用于構(gòu)建零件庫的常規(guī)零件。5 應(yīng)用實(shí)例1 展示了一套使用本文介紹的方法在Pro/E 通用模型塊上設(shè)計(jì)的檢測(cè)工具。待測(cè)工件如下圖3所示為汽車沖壓件。

檢具設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下： 5. 1 工件定位▲ 6 圖中可以建立零件庫的規(guī)則零件。分解成3個(gè)平行的小平面A1、2、3散布在工件周圍；2個(gè)孔AA為B、C。為了定位工件，反映工件的檢測(cè)基準(zhǔn)檢具設(shè)計(jì)，檢測(cè)時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)工件3個(gè)參考平面對(duì)應(yīng)的平面，如圖2a所示；2個(gè)孔的定位可以通過2個(gè)定位銷來實(shí)現(xiàn)，如圖1所示。 5. 2 工件檢測(cè)（2)為每個(gè)系列創(chuàng)建模板零件。創(chuàng)建模板文件時(shí)，我們必須考慮到它的兼容性和簡(jiǎn)單性，并且不要試圖讓模板零件衍生出太多不同的形狀。例如，一個(gè)模板零件可以用于圓柱銷進(jìn)行定位和檢查，但應(yīng)該使用兩個(gè)模板零件用于圓柱銷和錐形銷。充分利用Pro/E的變量關(guān)系函數(shù)，以關(guān)鍵維度作為基礎(chǔ)變量，建立其他變量維度與關(guān)鍵維度的關(guān)系。（3)在模板部分，使用Pro/E族表功能建立參數(shù)。工件的主要檢測(cè)元素是工件的周邊區(qū)域。成型面的輪廓：1mm，而工件邊緣輪廓要求較低：3mm。但圓柱銷和錐形銷應(yīng)使用兩個(gè)模板零件。充分利用Pro/E的變量關(guān)系函數(shù)，以關(guān)鍵維度作為基礎(chǔ)變量，建立其他變量維度與關(guān)鍵維度的關(guān)系。（3)在模板部分，使用Pro/E族表功能建立參數(shù)。工件的主要檢測(cè)元素是工件的周邊區(qū)域。成型面的輪廓：1mm，而工件邊緣輪廓要求較低：3mm。但圓柱銷和錐形銷應(yīng)使用兩個(gè)模板零件。充分利用Pro/E的變量關(guān)系函數(shù)，以關(guān)鍵維度作為基礎(chǔ)變量，建立其他變量維度與關(guān)鍵維度的關(guān)系。（3)在模板部分，使用Pro/E族表功能建立參數(shù)。工件的主要檢測(cè)元素是工件的周邊區(qū)域。成型面的輪廓：1mm，而工件邊緣輪廓要求較低：3mm。在模板部分，使用 Pro/E 族表功能建立參數(shù)。工件的主要檢測(cè)要素是工件的周邊區(qū)域成形面的輪廓：1mm，而工件邊緣的輪廓要求較低：3mm。在模板部分，使用 Pro/E 族表功能建立參數(shù)。工件的主要檢測(cè)要素是工件的周邊區(qū)域成形面的輪廓：1mm，而工件邊緣的輪廓要求較低：3mm。

所以可以參考列表，一般把基本變量放到參數(shù)列表中。圖7為族表建立的圓柱形檢測(cè)銷的參數(shù)表，其中d12和13分別代表d檢測(cè)部分和檢測(cè)銷導(dǎo)向部分的公稱直徑。不同的實(shí)例名稱對(duì)應(yīng)一組參數(shù)（本例中為d12和d13），對(duì)應(yīng)一個(gè)可以生成的實(shí)例部分。保存模板文件后，會(huì)創(chuàng)建相應(yīng)的零件庫。4. 2 使用圖2b所示方案設(shè)計(jì)檢測(cè)用的檢測(cè)混凝土成型面，工件檢測(cè)面與檢測(cè)混凝土成型面的偏移距離為3mm。用限位規(guī)檢查工件表面與檢測(cè)體成型面的距離是否在3±5mm范圍內(nèi)，判斷其是否合格。0.可以通過零件庫快速設(shè)計(jì)定位銷、通止規(guī)、基準(zhǔn)組等常規(guī)零件。(接第82頁) 82 3. 2. 4 油箱螺旋槳直徑比為3. 5:1 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究卷21卷▲27圖▲28圖▲29圖[ 4 ] 陳毅沖, 易軍, 王尚武. 攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)[M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1983. [5] Fluent 應(yīng)用實(shí)例。流利。Inc. [6] Unigraphics，UG/ Open MenuScript 用戶指南，版本 18. 0, s 2001. [7] Fluent Application Handbook。流利。公司'

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