薄壁零件剛度低，加工工藝性差，夾緊力、切削力都容易使零件產(chǎn)生變形，造成加工誤差．合理的夾具可以保證工件準(zhǔn)確定位和穩(wěn)定夾緊，把工件的變形和位移控制在精度要求范圍之內(nèi)，是確保薄壁件加工精度的關(guān)鍵．

1計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)

    在目前的生產(chǎn)制造中，CAD技術(shù)使產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、工裝以及相關(guān)信息實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，在企業(yè)數(shù)字化、信息化過(guò)程中起著舉足輕重的作用．計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)(Computer Aided Fixture Design，CAFD)的夾具設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、總裝圖和零件圖的繪制，以及制定夾具零件的數(shù)控加工程序等工作，都是通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件程序來(lái)完成的．

    在通用CAD系統(tǒng)環(huán)境下，計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的過(guò)程一般要經(jīng)歷總體設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)3個(gè)階段．總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括分析零件的設(shè)計(jì)與工藝信息、進(jìn)行夾具形式選擇、定位導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)、夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和夾緊力與定位誤差的計(jì)算等，初步確定夾具元件的主要設(shè)計(jì)參數(shù)及夾具總體結(jié)構(gòu)．技術(shù)設(shè)計(jì)是將總體設(shè)計(jì)階段所確定的方案具體化的過(guò)程，即在三維設(shè)計(jì)環(huán)境下完成零件的具體設(shè)計(jì)和裝配圖設(shè)計(jì)，進(jìn)行干涉檢驗(yàn)和裝夾分析，從而檢驗(yàn)概念設(shè)計(jì)的正確與否，并糾正概念設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤和不合理之處．詳細(xì)設(shè)計(jì)是夾具設(shè)計(jì)的最后階段，主要工作是完成零件二維圖紙的設(shè)計(jì)．

2 SolidWorks軟件環(huán)境下的夾具設(shè)計(jì)

    SolidWorks是目前廣泛應(yīng)用的通用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，其參數(shù)化設(shè)計(jì)、裝配模擬、干涉檢驗(yàn)和有限元分析等功能，為計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，可實(shí)現(xiàn)夾具管理、工藝分析與設(shè)計(jì)、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及夾具裝配全過(guò)程一體化．SolidWorks提供了基于三維模型的強(qiáng)大設(shè)計(jì)工具，可以完成設(shè)計(jì)過(guò)程中的許多工作．其中，COSMOSMotion可以模擬夾具裝配體的機(jī)械運(yùn)作以及它們產(chǎn)生的作用力．通過(guò)確定各種相關(guān)因素(如能量消耗、運(yùn)動(dòng)零件之間的干涉)，判斷設(shè)計(jì)方案是否會(huì)失效，零件將在何時(shí)斷裂，以及它們是否存在安全隱患．COSMOSWorks可進(jìn)行應(yīng)力和變形分析等研究，識(shí)別薄弱區(qū)域，為夾具結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)；也可以通過(guò)去除多余的材料，或盡可能減少物理原型機(jī)的需求，節(jié)省資金和時(shí)間、增加設(shè)計(jì)方案可信度和降低產(chǎn)品研發(fā)成本．

3 薄壁零件夾具設(shè)計(jì)的方法和過(guò)程

    薄壁件外形復(fù)雜，剛性比較小，容易變形，加工較為困難．近年來(lái)，隨著自動(dòng)化水平的不斷提高，基于通用CAD系統(tǒng)的薄壁件夾具設(shè)計(jì)方法，使得薄壁件的加工技術(shù)得到了大幅度的提升，品質(zhì)也有了極大的改善．

    從圖1可見(jiàn)，在基于通用CAD系統(tǒng)薄壁件夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中，夾具CAD系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品的CAD幾何信息和CAPP加工工藝信息，進(jìn)行夾具的方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、精度分析、剛度分析、夾具總體裝配，以及二維工程圖的生成，并在此階段對(duì)CAPP加工工藝中的有關(guān)定位誤差，夾緊力進(jìn)行計(jì)算和夾具綜合評(píng)價(jià)、反饋，保證了工藝設(shè)計(jì)和夾具方案設(shè)計(jì)的合理性．各模塊相對(duì)獨(dú)立、信息相對(duì)集中；信息流動(dòng)簡(jiǎn)單明了，可靠性高；各信息有機(jī)結(jié)合，為夾具CAD／CAE／CAM／CAPP等數(shù)據(jù)模型的共享提供了條件．夾具設(shè)計(jì)流程如圖2所示．

圖1 基于通用CAD系統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)功能框架

圖2基于通用CAD系統(tǒng)薄壁件夾具設(shè)計(jì)流程