機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),機(jī)床,夾具,常用,經(jīng)常使用,計(jì)算,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告
論 文 題 目： 機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)學(xué) 院：
專 業(yè) 、班 級(jí)：學(xué) 生 姓 名：指導(dǎo)教師（職稱）
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告要求
開題報(bào)告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文
（設(shè)計(jì)）的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。一、選題依據(jù)
1. 論文（設(shè)計(jì)）題目及研究領(lǐng)域；
2. 論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值；
3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)。二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問題；
2. 擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路）；
3. 本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果。三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）；
2. 論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃。四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述
學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料，并在此基礎(chǔ)上通過分析、研究、綜合，形成文獻(xiàn)綜述。必要時(shí)應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報(bào)告。綜述或報(bào)告作為開題報(bào)告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。
五、其他要求
1. 開題報(bào)告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作開始后的前四周內(nèi)完成；
2. 開題報(bào)告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查通過；
3. 開題報(bào)告不合格或沒有做開題報(bào)告的學(xué)生，須重做或補(bǔ)做合格后，方能繼續(xù)論文（設(shè)計(jì)）工作，否則不允許參加答辯；
4. 開題報(bào)告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師；
5. 開題報(bào)告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊(cè)（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打印）。
一、選題依據(jù)
1. 論文（設(shè)計(jì)）題目
2. 研究領(lǐng)域
機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造
機(jī)械設(shè)計(jì)
3. 論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
機(jī)床夾具是機(jī)床上用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的一種裝置。其作用是將工件定位，以使工件獲得相對(duì)于機(jī)床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。
機(jī)床夾具按所使用的機(jī)床不同，夾具可分為：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機(jī)床夾具和其他機(jī)床夾具等。根據(jù)夾具所采用的夾緊動(dòng)力源不同，又可分為：手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具等。
機(jī)床夾具由定位元件，夾緊裝置，對(duì)刀、引導(dǎo)元件或裝置，連接元件，夾具體等組成。任何夾具都必須有定位元件和夾緊裝置，它們是保證工件加工精度的關(guān)鍵，目的是使工件定準(zhǔn)、夾牢。
機(jī)床夾具作用是（1）能穩(wěn)定地保證工件的加工精度：用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對(duì)于刀具及機(jī)床的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。（2）能減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率：使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要?jiǎng)澗€找正，可顯著地減少輔助工時(shí)；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，可加大切削用量；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。（3）能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能： 根據(jù)加工機(jī)床的成形運(yùn)動(dòng) ，附以不同類型的夾具，即可擴(kuò)大機(jī)床原有的工藝范圍。例如在車床的溜板上或搖臂鉆床工作臺(tái)上裝上鏜模，就可以進(jìn)行箱體零件的鏜孔加工。
機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中常用的計(jì)算有（1）夾具定位尺寸計(jì)算：a.V 形塊的設(shè)計(jì) b.一面兩孔為基準(zhǔn)的定位誤差計(jì)算等（2）夾具定位精度計(jì)算：a.常見定位形式的定位誤差計(jì)算 b.鉆模的鉆孔精度計(jì)算等（3）夾緊力的計(jì)算（4）夾緊機(jī)構(gòu)所需夾緊力的作用力計(jì)算（5）各種加工方法的切削力計(jì)算（6）氣液缸傳動(dòng)的計(jì)算（7）液壓缸傳動(dòng)的計(jì)算等
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是 20 世紀(jì) 50 年代末發(fā)展起來(lái)的綜合性計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。它是以計(jì)算機(jī)為工具，處理產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的圖形和數(shù)據(jù)信息，輔助完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的技術(shù)。
現(xiàn)使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，可以使機(jī)床夾具計(jì)算能夠快速進(jìn)行。只要輸入或者選擇相關(guān)的參數(shù)，就能夠得到有關(guān)數(shù)據(jù)。目前全國(guó)范圍內(nèi)機(jī)床夾具計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)有了大量的設(shè)計(jì)論文，但仍需努力。
4. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)
夾具最早出現(xiàn)在 18 世紀(jì)后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè)方面。
（1） 標(biāo)準(zhǔn)化 機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。我國(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148~T2259－91 以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。
（2） 精密化 隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達(dá)±0.1"； 用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為 5μm。
（3） 高效化 高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高 5 倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為 9000r/min 的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高，除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。
（4） 柔性化 機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)， 發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是人和計(jì)算機(jī)相結(jié)合，各盡所長(zhǎng)的新型設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)過程中， 人可以進(jìn)行創(chuàng)造性的思維活動(dòng)，完成設(shè)計(jì)方案構(gòu)思、工件原理擬定等，并將設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法經(jīng)過綜合、分析、轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)學(xué)模型和解析這些模型的程序。在程序運(yùn)行過程中，人可以評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)結(jié)果，控制設(shè)計(jì)過程；計(jì)算機(jī)則可以發(fā)揮其分析計(jì)算和存儲(chǔ)信息的能力，完成信息管理、繪圖、模擬、優(yōu)化和其他數(shù)值分析任務(wù)。一個(gè)好的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)既能充分發(fā)揮人的創(chuàng)造性作用，又能充分利用計(jì)算機(jī)的高速分析計(jì)算。
夾具是一種工藝化程度很高的裝備，用現(xiàn)代科技來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)開發(fā)可以提高生產(chǎn)效率，滿足不同的工藝要求，減少人力資源的浪費(fèi)。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)技術(shù)的復(fù)雜性和應(yīng)用性決定了該項(xiàng)技術(shù)潛在巨大的市場(chǎng)價(jià)值。
二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容
1. 重點(diǎn)解決的問題
（1） 夾具定位精度的有關(guān)計(jì)算
（2） 夾具定位尺寸的有關(guān)計(jì)算
（3） 各種加緊裝置夾緊力分析計(jì)算
主要機(jī)床夾具常用計(jì)算，借助于 vb 編程，實(shí)現(xiàn)人機(jī)結(jié)合的理念。
2. 擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路）
首先對(duì)夾具的概念進(jìn)行了解，再對(duì)機(jī)床夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)，從定為誤差分析到確保加工精度，然后計(jì)算出夾緊力情定夾緊點(diǎn)位數(shù)等細(xì)節(jié)計(jì)算。最后再給出氣壓傳動(dòng)裝置、液壓傳動(dòng)裝置等方面的計(jì)算，具體如下：
1. 緒論
1.1 研究背景及意義
1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
1.3 論文研究?jī)?nèi)容
1.4 論文研究技術(shù)路線
2. 夾具定位尺寸的計(jì)算：
2.1 V 形塊的計(jì)算
2.2 以一面兩孔為定位基準(zhǔn)，夾具上兩定位銷的尺寸及定位誤差計(jì)算
2.3 定位銷高度計(jì)算
2.4 小錐度高度的計(jì)算
2.5 齒輪按漸開線齒形定位時(shí)，定位滾柱（或鋼球）直徑及其外公切圓直徑計(jì)算：
a.直齒圓柱齒輪b.斜齒圓柱齒輪c.直齒圓錐齒輪
2.6 彈簧夾頭結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算
3. 夾具定位精度的計(jì)算：
3.1 常見定位形式的定位誤差計(jì)算
3.2 鉆模的鉆孔精度計(jì)算
4. 各種典型夾緊形式所需夾緊力的計(jì)算：
4.1 計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮的計(jì)算系數(shù)：
a.摩擦系數(shù)b.安全系數(shù)
5. 各種典型夾緊機(jī)構(gòu)所需作用力的計(jì)算：
5.1 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)
5.2 圓偏心夾緊機(jī)構(gòu)
6. 各種復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)所需作用力的計(jì)算
7. 液性塑料薄壁套筒的有關(guān)計(jì)算
8. 各種加工方法的切削力計(jì)算
9. 氣液缸傳動(dòng)的計(jì)算
10. 液壓缸傳動(dòng)的計(jì)算
11. 夾具設(shè)計(jì)中零件尺寸鏈的換算
12. 結(jié)論
3. 本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果
（1） 根據(jù)課題要求對(duì)機(jī)床夾具，夾具計(jì)算及計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)與研究。
（2） 通過用 VB 的文本框，條件語(yǔ)句，循環(huán)語(yǔ)句，源代碼等對(duì)機(jī)床夾具常用計(jì)算開發(fā)軟件。實(shí)現(xiàn)只要輸入或者選擇相關(guān)的參數(shù)，就能夠得到有關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算夾具。
（3） 翻譯相關(guān)外文資料。
（4） 完成畢業(yè)論文。
三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）；
1、夾具定位精度的有關(guān)計(jì)算
1） 常見定位形式的定位誤差計(jì)算
2） 鉆模的鉆孔精度計(jì)算
3） 用定位銷定位的分度裝置的分度概率精度
2、夾具定位尺寸的有關(guān)計(jì)算
1）V 形塊的計(jì)算
2） 定位銷的高度的計(jì)算
3） 小錐度心軸尺寸的計(jì)算
3、各種夾緊裝置夾緊力分析計(jì)算
1） 典型夾緊方式所需夾緊力計(jì)算。
2） 斜楔加緊機(jī)構(gòu)、偏心加緊機(jī)構(gòu)、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、定心夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力計(jì)
算。
4、氣壓傳動(dòng)裝置計(jì)算。
5、液壓傳動(dòng)裝置計(jì)算。
6、采用 Visual Basic 語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行夾具計(jì)算常用參數(shù)的設(shè)計(jì)。
2. 論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃
第 1 周：安排設(shè)計(jì)任務(wù)，布置設(shè)計(jì)要求
第 2 周：分析設(shè)計(jì)題目，了解設(shè)計(jì)內(nèi)容，復(fù)習(xí)相關(guān)專業(yè)知識(shí)
第 3 周：查找設(shè)計(jì)資料，查找設(shè)計(jì)文獻(xiàn)
第 4 周：撰寫開題報(bào)告，修改開題報(bào)告，開題答辯
第 5 周：軟件總體方案設(shè)計(jì)，主界面設(shè)計(jì)
第 6 周：夾具定位精度的有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
第 7 周：夾具定位精度的有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
第 8 周：夾具定位尺寸的有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
第 9 周：夾具定位尺寸的有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
第 10 周：斜楔加緊機(jī)構(gòu)、偏心加緊機(jī)構(gòu)夾緊力模塊設(shè)計(jì)
第 11 周：螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、定心夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力模塊設(shè)計(jì)
第 12 周：氣壓傳動(dòng)裝置計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
第 13 周：液壓傳動(dòng)裝置計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
第 14 周：程序運(yùn)行與調(diào)試
第 15 周：撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書和外文翻譯
第 16 周：修改設(shè)計(jì)說(shuō)明書，準(zhǔn)備答辯
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
[1]劉讓賢.基于圖形法的機(jī)床夾具定位誤差計(jì)算[J].裝備制造技術(shù)，2007（5）. [2]張強(qiáng).三維定位誤差計(jì)算軟件原型系統(tǒng)開發(fā).機(jī)械工程，2013（5）.
[3] 李大磊.利用 SolidWorks 建立專用夾具元件庫(kù)和輔助定位誤差計(jì)算[J].機(jī)床與液壓，2010（3）.
[4] 王春.定位誤差計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算系統(tǒng)的開發(fā)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2006（2）. [5]王維.夾具增力機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合與計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計(jì)[D].蘇州大學(xué)，2007.
[6]蘇東寧,鐘康民,孫蓓.一種斜楔增力液壓夾具的力學(xué)計(jì)算[J].山東機(jī)械，2003（9）. [7]融亦鳴等著.計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2002.
[8] 劉麗.基于知識(shí)的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)[D].山東科技大學(xué) 2005.
[9] 于善平,吳斌,管莉娜.典型機(jī)床夾具定位誤差計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算[J].大連民族學(xué)院學(xué)報(bào).2006(03).
[10] 盧秉恒.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2012.
[11] 吳玉光, 張根源, 李春光. 夾具定位誤差分析自動(dòng)建模方法[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2012,48(5): 172-179.
[12] 張國(guó)政, 劉有余. 機(jī)床夾具定位誤差的計(jì)算機(jī)輔助數(shù)據(jù)處理[J]. 制造業(yè)信息化, 2012(4): 126-142.
[13] Rong KY, Huang SH, Hou Z. Advanced computer-aided fixture design[M].
Boston:Elsevier, 2005.
[14] Necmettin Kaya. Machining fixture locating and clamping position optimization using genetic algorithms[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology,(2007)32: 1090-1103.
[15] Xiao-Jin Wana, Cai-Hua Xionga, Xu-Feng Wangb, Xiao-Ming Zhanga, You-Lun Xionga. A machining-feature-driven approach to locating scheme in multi-axis milling[J].International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2010,50(1): 42-50.
文獻(xiàn)綜述
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)作為新興的設(shè)計(jì)手段，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，在夾具的設(shè)計(jì)中也有著廣泛的應(yīng)用。文獻(xiàn)一中描述了計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)作為計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，克服了傳統(tǒng)夾具設(shè)計(jì)存在的設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，設(shè)計(jì)效率低等問題，降低了設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了夾具設(shè)計(jì)的質(zhì)量，從而能夠大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
1 計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)發(fā)展概述
1.1 國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)現(xiàn)狀
CAD/CAM 系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)以其本身特點(diǎn)是相對(duì)獨(dú)立的一部分，并和其他部分尤其是 CAPP 緊密連接。文獻(xiàn)二中對(duì)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)做了如下描述： 廣義的說(shuō)，計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)是新興的計(jì)算機(jī)輔助工藝裝備范疇。準(zhǔn)確的說(shuō)，CAPP 和計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)共同構(gòu)成 CAD 和 CAM 的接口，而二者彼此之間又是相互獨(dú)立的。前蘇聯(lián)學(xué)者在 20 世紀(jì) 70 年代開始了夾具 CAD 的研究工作，由于計(jì)算機(jī)硬件和軟件的落后，進(jìn)一步發(fā)展受到很大的阻礙。20 世紀(jì) 80 年代歐美學(xué)者投入這一工作， 80 年代中期以后我國(guó)也開始進(jìn)行研究。到現(xiàn)在大約經(jīng)歷了三代:
（1） 第一代是交互式夾具 CAD 系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用 CAD 軟件建立夾具元件庫(kù)， 菜單驅(qū)動(dòng)的夾具裝配程序，借助規(guī)定的坐標(biāo)系統(tǒng)和 X-Y 平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度來(lái)執(zhí)行夾具裝配操作，實(shí)際操作時(shí)費(fèi)時(shí)較多，但在工業(yè)上有實(shí)用價(jià)值。
（2） 第二代計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)是基于成組技術(shù)和基于知識(shí)的變異式和生成式系統(tǒng)，基于 GT 的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要用零件及夾具分類編碼系統(tǒng)進(jìn)行檢索， 修改生成合乎要求的夾具。文獻(xiàn)三和文獻(xiàn)四描述的是基于知識(shí)的系統(tǒng)，主要是搜集人類夾具專家的知識(shí)整理成知識(shí)庫(kù)中的各種規(guī)則，然后通過專家系統(tǒng)推理機(jī)得到各種決策。這種系統(tǒng)主要解決定位、夾緊方法的選擇，位置的確定。有的系統(tǒng)己搜集了上千條規(guī)則，但因工件的多樣性和夾具設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，只能設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的夾具。
（3） 第三代能生成夾具結(jié)構(gòu)的商品化夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)，如文獻(xiàn)五中描述的美國(guó)吳士脫理工學(xué)院容亦鳴教授和清華大學(xué)朱耀祥、羅振璧教授合作開發(fā)的孔系數(shù)數(shù)控組合夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)有中國(guó)航空工業(yè)總公司保定向陽(yáng)機(jī)械廠用 AUTOCAD 開發(fā)的組合夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)，建有元件庫(kù)，交互式生成組合夾具。
1.2 計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)發(fā)展方向
計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為夾具設(shè)計(jì)提供了有利的工具。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)已經(jīng)從對(duì)二維繪圖軟件的二次開發(fā)發(fā)展到實(shí)現(xiàn)與三維繪圖軟件的集成設(shè)計(jì)，使夾具的結(jié)構(gòu)表達(dá)更清晰。三維繪圖軟件成為計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的有利工具。
歸納目前計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的發(fā)展方向主要包括以下幾個(gè)方面：
（1） 集成化 計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)是生產(chǎn)準(zhǔn)備的重要部分。確定該工序所使用的夾具，給出夾具的裝配圖和零件圖是連接 CAD 與 CAM 的橋梁。集成化的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)應(yīng)首先實(shí)現(xiàn)與 CAPP 的集成。集成化是計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)發(fā)展的必然方向，是企業(yè)信息集成的必然要求。
（2） 標(biāo)準(zhǔn)化 標(biāo)準(zhǔn)化是提高計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)適應(yīng)性和促進(jìn)集成的基礎(chǔ)。功能模塊標(biāo)準(zhǔn)化將有利于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)與 CAD 的集成。
（3） 并行化 以往的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)總是在 CAPP 制定完所有工序之后才開始進(jìn)行，并行化則強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)與 CAPP 并行實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)并行化的發(fā)展將更加提高夾具設(shè)計(jì)效率，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。
（4） 智能化 人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的最初的主要應(yīng)用是專家系統(tǒng)。但是，專家系統(tǒng)在知識(shí)獲取、推理方法等方面還存在一些問題。各種技術(shù)的綜合應(yīng)用，如模糊數(shù)學(xué)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，將更進(jìn)一步推進(jìn)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)智能化的發(fā)展。
如何使計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)更加實(shí)用是當(dāng)前研究者們最為關(guān)注的問題。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)將繼續(xù)朝著集成化、標(biāo)準(zhǔn)化、并行化和智能化的方向發(fā)展，同時(shí)各方向間相互交叉、互相促進(jìn)是計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)發(fā)展的必然方向。
1.3 機(jī)床夾具零件庫(kù)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀
各種二次開發(fā)的系統(tǒng)如模具 CAD、夾具 CAD、組合夾具 CAD 等大多是基于AutoCAD 平臺(tái)開發(fā)的二維工程數(shù)據(jù)庫(kù)。基于 AutoCAD 的機(jī)床夾具零部件庫(kù)開發(fā)已有一定成果。文獻(xiàn)六中對(duì)機(jī)床夾具零件庫(kù)的組成描述為如下幾個(gè)功能模塊：零部件庫(kù)應(yīng)用程序、零部件數(shù)據(jù)庫(kù)、圖片庫(kù)。圖片庫(kù)應(yīng)用于存放不同種類夾具的工程圖，供預(yù)覽用。“零部件數(shù)據(jù)庫(kù)”是將機(jī)床夾具零部件國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB2148-GB2269-80 中的所有零部件的尺寸數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中，建立起多個(gè)數(shù)據(jù)文件，構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)，其中每種類型夾具不同規(guī)格的尺寸構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)文件，供應(yīng)用程序在 AutoCAD 中生成工程圖。一些優(yōu)秀的三維 CAD 軟件如 UG、Solid Edge 等都未提供機(jī)床夾具零部件庫(kù)。
目前，進(jìn)行簡(jiǎn)單開發(fā)的一些零部件庫(kù)，如文獻(xiàn)七描述的大部分是基于 CAD 開發(fā)的三維圖形庫(kù)，或者說(shuō)以塊的形式存儲(chǔ)的圖形文件，一般也是針對(duì)專門的系統(tǒng)，可移植性不強(qiáng)。而且，這些圖形庫(kù)存在一些問題：（1）不同系統(tǒng)開發(fā)的零部件庫(kù)由于對(duì)零部件沒有統(tǒng)一的描述格式，不能進(jìn)行信息的交換，造成了資源的極大浪費(fèi)；（2） 包括的信息不完整，多數(shù)只描述零件的幾何特性，而不包括材料、性能等級(jí)等技術(shù)信息；（3）在建庫(kù)方法上，多采用建立圖庫(kù)的方法，即把預(yù)先定義好的圖形放入庫(kù)中， 需要時(shí)重新調(diào)用。由于機(jī)床夾具零部件的數(shù)量、種類、規(guī)格非常多，而且許多尺寸不是標(biāo)準(zhǔn)尺寸或固定值，全部做成圖形要造成極大的資源浪費(fèi)，而且有些零件也不可能全部做成圖形，比如鉆套的內(nèi)孔尺寸、定位銷的外圓柱面定位尺寸等，它們是由工件的加工要求確定的，可能是整數(shù)，也可能是幾位小數(shù)，建立鉆套及定位銷模型時(shí)不可能預(yù)知這一尺寸，所以，我們需要尋求一種對(duì)這一信息的統(tǒng)一描述，包括盡可能多的信息，減少不必要的浪費(fèi)。
目前，文獻(xiàn)八和九中描述的基于UG 的夾具零部件庫(kù)及其系統(tǒng)的研究和開發(fā)較多。譬如基于 UG 和 Oracle 的夾具參數(shù)化零部件庫(kù)及其系統(tǒng)的研究和開發(fā)，在系統(tǒng)中，機(jī)床夾具零部件的各參數(shù)的數(shù)據(jù)存放在服務(wù)器中。夾具零部件按樹狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理，安裝于客戶機(jī)中，用 C++語(yǔ)言及 UG/OPEN API 提供的類庫(kù)，編制夾具零部件參數(shù)化繪圖程序，通過接口程序讀取服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中的字段值，這些值作為尺寸參數(shù)傳遞給繪圖程序庫(kù)中的繪圖程序，在 UG 環(huán)境中進(jìn)行繪圖，實(shí)現(xiàn)機(jī)床夾具零部件的三維和二維參數(shù)化設(shè)計(jì)。這種圖樣是基于特征的圖樣，不僅包含了三維幾何信息，也包含了其二維工程圖。它們不僅可以進(jìn)行三維可視化夾具裝配建模，進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)相關(guān)檢查（裝配干涉檢查、運(yùn)動(dòng)干涉檢查），還可以針對(duì)零部件，輸出二維工程圖（這些圖所針對(duì)的零部件雖然是標(biāo)準(zhǔn)的、常用的，由于批量較小，一般市場(chǎng)難以購(gòu)得，廠家可能要自行組織生產(chǎn)，故要出其工程圖）。三維零部件庫(kù)的建立，離不開種類豐富的標(biāo)準(zhǔn)件模型。三維建模方式可分為靜態(tài)建模、編程動(dòng)態(tài)建模和造型動(dòng)態(tài)建模三種。
1） 靜態(tài)建模，就是建立完全的三維標(biāo)準(zhǔn)件模型，逐個(gè)輸入計(jì)算機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)中，然后按照要求調(diào)用零件。由于每種標(biāo)準(zhǔn)件其實(shí)就是一個(gè)系列，如果把各個(gè)尺寸的零件逐一輸入，工作量巨大不說(shuō)，并且出現(xiàn)存儲(chǔ)量占用龐大，管理困難，調(diào)用速度慢等一系列問題。例如一個(gè)簡(jiǎn)單的螺栓，徑向尺寸多達(dá)十幾種規(guī)格，再與長(zhǎng)度尺寸相乘其規(guī)格總數(shù)將達(dá)幾十種，一一建模也十分可觀。由此可說(shuō)明靜態(tài)建模是沒有實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值的。
2） 編程動(dòng)態(tài)建模，就是利用二次開發(fā)工具通過編程來(lái)實(shí)現(xiàn)三維標(biāo)準(zhǔn)件建模，對(duì)于每一系列的標(biāo)準(zhǔn)件，采用一個(gè)獨(dú)立的子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過預(yù)留的接口來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化。這樣的好處是不必建立三維實(shí)體模型庫(kù)，標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)例化是在程序運(yùn)行時(shí)自動(dòng)形成裝配用的零件圖形文件，大大節(jié)省了硬盤空間。缺點(diǎn)是編程工作量龐大，有些復(fù)雜零件建
模困難，容易出錯(cuò)。
3） 造型動(dòng)態(tài)建模，就是采用參數(shù)化方法建立三維標(biāo)準(zhǔn)件模型，由于相同系列標(biāo)準(zhǔn)件具有相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和不同的尺寸參數(shù)，對(duì)同一系列的標(biāo)準(zhǔn)件就可以使用同一三維實(shí)體模型。不同的實(shí)際尺寸由存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的參數(shù)表來(lái)提供。特點(diǎn)一是現(xiàn)用現(xiàn)生成，執(zhí)行速度快，占用空間小。二是只通過修改參數(shù)表就可以修改標(biāo)準(zhǔn)，給標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的維護(hù)和擴(kuò)充帶來(lái)了極大的便利。它是一種非?？尚械慕◣?kù)方法。三是采用基于特征和約束的參數(shù)驅(qū)動(dòng)方法來(lái)建立三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，這種方法建立在對(duì)構(gòu)成零件的基本特征體素及其相關(guān)約束進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和處理的基礎(chǔ)上。其思想是通過在幾何元素或特征間添加約束關(guān)系來(lái)定義標(biāo)準(zhǔn)件的產(chǎn)品模型，當(dāng)需要生成某一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，可根據(jù)用戶給定的相關(guān)約束變量參數(shù)值，對(duì)已定義好的標(biāo)準(zhǔn)件模型的相應(yīng)約束關(guān)系進(jìn)行修改與求解，使其幾何元素和特征的幾何或拓?fù)湫畔l(fā)生改變，并引起相關(guān)圖形元素及關(guān)系的聯(lián)動(dòng)，生成所需的零件。這種方法不用重復(fù)圖形的生成過程，程序代碼量較少，便于獲得系列化的零件圖形，而且可以對(duì)用戶開放。作為新一代 CAD/CAM/CAE 集成系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，基于特征造型的參數(shù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)己經(jīng)成為三維造型中不可缺少的手段。利用 UG/OPEN API 和 C++A 進(jìn)行圖形編程是基于 UG、比較適合的零部件庫(kù)程序編制方式，這是一種動(dòng)態(tài)建模。對(duì)圖形程序采用樹狀管理模式，提出的基于客戶服務(wù)器的夾具零部件三維圖形庫(kù)模式，由于在運(yùn)行之前沒有生成三維 part 文件，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)或通用數(shù)據(jù)進(jìn)行集中統(tǒng)一的管理，因而所占用的計(jì)算機(jī)資源少，便于管理，便于在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行夾具的協(xié)同設(shè)計(jì)。這種方法，對(duì)缺乏經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，缺少直觀性， 在中小企業(yè)難以推廣，相反，建立模型對(duì)無(wú)經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者是有好處的。
2 課題的意義及內(nèi)容
2.1 課題的意義
夾具的設(shè)計(jì)制造在機(jī)械制造生產(chǎn)準(zhǔn)備工作中占有很重要的地位，它的設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量有決定性的影響，其設(shè)計(jì)與制造的周期在整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備中最長(zhǎng)， 實(shí)際決定著整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。一般來(lái)說(shuō)，夾具的生產(chǎn)屬于單件生產(chǎn)，減少設(shè)計(jì)周期是減少整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備周期的關(guān)鍵。通過查閱文獻(xiàn)我們注意到夾具設(shè)計(jì)有以下的特點(diǎn)：
1） 夾具設(shè)計(jì)中盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件和常用件
設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)時(shí)，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件或通用件進(jìn)行設(shè)計(jì)，若每次設(shè)計(jì)人員都需要重新對(duì)這些零件進(jìn)行造型，設(shè)計(jì)人員必然要做許多重復(fù)性的勞動(dòng)。
2） 夾具設(shè)計(jì)是一個(gè)高度倚賴經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)問題
設(shè)計(jì)師在構(gòu)思新工件的夾具設(shè)計(jì)方案時(shí)，往往根據(jù)個(gè)人的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)將新工件的結(jié)構(gòu)特征、制造特征與已有工件的結(jié)構(gòu)特征和制造特征相比較，根據(jù)這些特征的相似性找出與新工件最為相似的工件及它的裝夾規(guī)劃方案和夾具元件，經(jīng)過調(diào)整來(lái)獲得新夾具的設(shè)計(jì)，很少是從頭做起的。
針對(duì)這兩個(gè)特點(diǎn)，著重研究并充分利用已有的夾具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)當(dāng)中，以進(jìn)一步縮短工裝設(shè)計(jì)周期，提高夾具的設(shè)計(jì)質(zhì)量。并應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)管理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、成組技術(shù)，參數(shù)化技術(shù)為用戶提供一個(gè)良好的設(shè)計(jì)環(huán)境，將標(biāo)準(zhǔn)件、通用件以及以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，將大大提高設(shè)計(jì)人員的效率，減輕他們的勞動(dòng)強(qiáng)度，因此，本課題是具有先進(jìn)性和實(shí)用價(jià)值的。
2.2 課題的研究?jī)?nèi)容
本課題的研究?jī)?nèi)容是圍繞如何充分利用已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和資源，提高夾具設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，主要進(jìn)行了以下幾方面的研究：
（1） 根據(jù)課題要求對(duì)機(jī)床夾具，夾具計(jì)算及計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)與研究。
（2） 通過用 VB 的文本框，條件語(yǔ)句，循環(huán)語(yǔ)句，源代碼等對(duì)機(jī)床夾具常用計(jì)算開發(fā)軟件。實(shí)現(xiàn)只要輸入或者選擇相關(guān)的參數(shù)，就能夠得到有關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算夾具。
（3） 夾具輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。
指導(dǎo)教師評(píng)閱意見（對(duì)選題情況、研究?jī)?nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評(píng)閱）
審
核
簽字： 年 月 日
意
見
教研室主任意見
簽字： 年 月 日
學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見
簽字： 年 月 日公章：
摘 要
夾具在機(jī)械加工起著重要的作用，它直接影響著機(jī)械加工的質(zhì)量，生產(chǎn)效率和成本。在夾具設(shè)計(jì)中，由于有許多的計(jì)算和分析，而使得設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，設(shè)計(jì)效率低。為構(gòu)建一個(gè)能支持產(chǎn)品快速制造的生產(chǎn)準(zhǔn)備系統(tǒng)，夾具設(shè)計(jì)要從全局自動(dòng)化的高度進(jìn)行變革。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)技術(shù)就是在這種應(yīng)用要求下產(chǎn)生的一種先進(jìn)制造技術(shù)，它利用計(jì)算機(jī)輔助人工進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)。因此開發(fā)機(jī)床夾具常用計(jì)算軟件具有一定的實(shí)際意義。
針對(duì)夾具常用計(jì)算的特點(diǎn)，本文在夾具常用計(jì)算中運(yùn)用基于實(shí)例技術(shù)和基于規(guī)則技術(shù)所做的工作如下：
夾具定位精度計(jì)算中，分析了常見定位形式的定位誤差的計(jì)算，以及鉆模的鉆孔精度計(jì)算。
夾具定位尺寸計(jì)算中，分析了V形塊的計(jì)算以及定位銷高度的計(jì)算。
典型夾緊形式的夾緊力計(jì)算中，分析了各種典型夾緊形式的夾緊力計(jì)算以及計(jì)算系數(shù)。
在上述理論的分析中，應(yīng)用VC6.0開發(fā)了一套基于實(shí)例和基于規(guī)則推理的夾具設(shè)常用計(jì)算設(shè)計(jì)系統(tǒng)，用圖形控件導(dǎo)入相對(duì)應(yīng)的圖片，用文本框輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)，單擊命令按鈕，利用If循環(huán)語(yǔ)句，條件語(yǔ)句等，最后根據(jù)計(jì)算公式計(jì)算得到想要的數(shù)據(jù)。
關(guān)鍵詞：機(jī)床夾具；定位精度；定位尺寸
I
ABSTRACT
The fixture plays an important role in mechanical processing, which directly affects the quality, efficiency and cost of machining. In the fixture design, because there are a lot of calculation and analysis, and makes the design cycle is long, the design efficiency is low. To build a production readiness system that supports the rapid manufacturing of the product, the fixture design should be changed from the height of global automation.Computer aided jig design technology is an advanced manufacturing technique that is produced under the requirement of this application, which USES computer aided manual to carry on the fixture design. Therefore, it is of practical significance to develop the software for machine tools.
For the characteristic of fixture calculation, this paper USES the method based on instance technology and rule-based technology in the calculation of fixture, as follows:
In the calculation of fixture positioning precision, the calculation of location error of common positioning form is analyzed, and the drilling precision of the drill is calculated.
In the calculation of fixture positioning dimension, the calculation of V block and the height of locating pin are analyzed.
In the calculation of clamping force of the typical clamping form, the calculation of clamping force and the calculation coefficient of the various types of clamping form are analyzed.
In the above theory analysis, using VC6.0 developed a case-based and rule-based reasoning fixture set commonly used computing system design, using graphical control into the corresponding pictures, use a text box input relevant data, click the command button, using the If statement, conditional statements, etc., according to the formula to calculate the desired data.
Key Words：Machine tool fixture; Positioning accuracy; Location dimension
I
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
1 緒論 I
1.1 設(shè)計(jì)背景及研究意義 1
1.1.1 設(shè)計(jì)背景 1
1.1.2 研究意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外有關(guān)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀綜述 1
1.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容與框架...........................................................................3
2 設(shè)計(jì)方法 4
2.1 主窗體設(shè)計(jì) 4
2.2 各計(jì)算窗體設(shè)計(jì).................................................................................4
3 定位尺寸有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì)............................................................................8
3.1 V型塊的計(jì)算模塊設(shè)計(jì).........................................................................8
3.2 定位銷高度的計(jì)算模塊設(shè)計(jì)..............................................................11
3.3 軟件功能實(shí)現(xiàn)......................................................................................16
4 定位精度有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì).......................................................................18
4.1 常見定位形式的定位誤差計(jì)算模塊計(jì) ............................................18
4.2 軟件實(shí)現(xiàn)功能......................................................................................24
5 各種夾緊裝置夾緊力的計(jì)算模塊設(shè)計(jì)..........................................................25
5.1 計(jì)算系數(shù)模塊設(shè)計(jì)..............................................................................25
5.2 典型夾緊形式夾緊力的計(jì)算模塊設(shè)計(jì)..............................................26
5.3 軟件功能實(shí)現(xiàn) 31
6 結(jié) 論 32
參 考 文 獻(xiàn) 33
附錄1：外文翻譯 34
附錄2：外文原文 37
致 謝 49
程序源代碼
1 緒論
1.1 設(shè)計(jì)背景及研究意義
1.1.1 設(shè)計(jì)背景
機(jī)床夾具是機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的重要組成部分，是機(jī)械制造中的一項(xiàng)重要工藝裝備。機(jī)床夾具直接影響機(jī)械加工質(zhì)量，生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本以及工人的勞動(dòng)強(qiáng)度等。計(jì)算機(jī)輔助制造是指在機(jī)械制造業(yè)中，利用電子數(shù)字通過各種數(shù)值控制機(jī)床和設(shè)備，自動(dòng)完成離散產(chǎn)品的加工、裝配 、檢測(cè)和包裝等制造過程。
1.1.2 研究意義
在機(jī)械制造行業(yè)中，機(jī)床夾具作用是保證工件的加工精度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率以及擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design,CAD）是計(jì)算機(jī)軟硬件系數(shù)輔助人們對(duì)工程或產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法和技術(shù)。
利用VB軟件開發(fā)機(jī)床夾具計(jì)算程序，可以使機(jī)床夾具計(jì)算能夠快速進(jìn)行，從而得到的數(shù)據(jù)比人工得到的數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，同時(shí)也縮短生產(chǎn)周期，提高經(jīng)濟(jì)效益等問題。
1.2 國(guó)內(nèi)外有關(guān)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀綜述
國(guó)內(nèi)外流行許多種大型通用的CAD支撐軟件，如Pro-E、AutoCAD、I-DEAS等，其功能，成本，適用性和普及程度等各異。近十年來(lái)，隨著技術(shù)的發(fā)展，由初期的只解決安裝，定位與夾緊等問題，向解決夾具定位精度，夾具結(jié)構(gòu)和夾具結(jié)構(gòu)分析等方面發(fā)展。
早在20世紀(jì)70年代，俄羅斯學(xué)者就開始了夾具CAD的研究工作，由于計(jì)算機(jī)硬件和軟件的落后，進(jìn)一步發(fā)展受到很大的阻礙。20世紀(jì)80年代，歐美學(xué)者投入這一工作。國(guó)外開發(fā)的部分系統(tǒng)主要有:
(1) P.M Grippo等開發(fā)的一個(gè)槽系組合夾具CAD系統(tǒng)。系統(tǒng)原理基于成組技術(shù)交互生成夾具裝配圖。系統(tǒng)主要包括繪制零件圖部分，檢索商用夾具元件庫(kù)部分和夾具和零件圖形庫(kù)部分。
(2) W.Ma, Z.Lei, Y.Rong等人研制的計(jì)算機(jī)輔助標(biāo)準(zhǔn)夾具構(gòu)型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。當(dāng)定義了幾何模型和夾具元素功能夠，最終輸出夾具裝配圖。
(3) Vallapuzha.S等人研制的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。其中最主要的特點(diǎn)是通過對(duì)夾具最優(yōu)化布局方法的研究，采用了將遺傳算法和連續(xù)插補(bǔ)的兩種方法結(jié)合的方法來(lái)有效的實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化布局。
80年代中期以后我國(guó)也開始研究夾具CAD系統(tǒng)，以下是國(guó)內(nèi)開發(fā)的部分系
統(tǒng)概述。
(1)黃永強(qiáng)、劉文劍等人開發(fā)面向生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)輔助組合夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。包括自動(dòng)選件、元件數(shù)據(jù)庫(kù)以及圖形庫(kù)管理、元件交互組裝三部分。元件圖形庫(kù)以及交互組裝是基于AutoCAD環(huán)境建立的。元件自動(dòng)選擇利用了專家系統(tǒng)技術(shù)，選件的依據(jù)是工件的加工工藝信息、工件形狀、尺寸以及夾具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在夾具設(shè)計(jì)過程中，用戶需要首先進(jìn)行夾具的概念設(shè)計(jì)，即確定夾具總體結(jié)構(gòu)，夾具的定位夾緊方式，定位夾緊點(diǎn)等，然后才能選擇夾具元件。
(2)朱耀祥教授主持開發(fā)的、基于成組技術(shù)的檢索變異式系統(tǒng)。它以AutoCAD和DBASE為支撐軟件。系統(tǒng)構(gòu)造了一個(gè)帶有夾具設(shè)計(jì)信息的編碼系統(tǒng)KJBM，并用編碼作為系統(tǒng)輸入。這種編碼方式為夾具設(shè)計(jì)提供了簡(jiǎn)單的、規(guī)范化、實(shí)用性強(qiáng)和易于檢索處理的信息描述方式。系統(tǒng)嵌入了一個(gè)組裝專家系統(tǒng)，向設(shè)計(jì)者推薦適當(dāng)?shù)慕M裝定位方案和可選用的基礎(chǔ)件。
(3)王明強(qiáng)、范牧昌等針對(duì)上海儀器總廠組合夾具室開發(fā)的系統(tǒng)[f9]。是計(jì)算機(jī)
繪圖與檢索變異式算法的結(jié)合。系統(tǒng)由零件編碼，加上工件繪制、夾具查詢、拼裝等五個(gè)模塊組成，分別與加工件庫(kù)、夾具元件庫(kù)、夾具拼裝圖形庫(kù)相連接，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助拼裝與組合夾具咨詢管理功能的有機(jī)結(jié)合。
(4)北京理工大學(xué)開發(fā)的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。主要包括夾具檢索、夾具設(shè)計(jì)、夾具分析、夾具輸出、夾具庫(kù)管理、文件管理等模塊。該系統(tǒng)利用I-DEAS作為三維圖形支撐軟件，構(gòu)造了一個(gè)帶有夾具設(shè)計(jì)信息的編碼系統(tǒng)，首先用編碼作為系統(tǒng)輸入，到范例庫(kù)中搜索相似解，然后對(duì)這些信息進(jìn)行歸納整理，生成夾具設(shè)計(jì)所需要的定位特征和夾緊特征，根據(jù)規(guī)則給出修改建議。其次到I-DEAS集成環(huán)境下進(jìn)行裝配，最后輸出夾具設(shè)計(jì)的三維圖形及夾具元件清單和裝配數(shù)據(jù)。
總體來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)還處于研究階段，而專用夾具方案的自動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)則更不成熟，主要依靠人機(jī)交互來(lái)實(shí)現(xiàn)。
隨著研究的深入，CAD技術(shù)能夠取得長(zhǎng)足的發(fā)展，會(huì)在以下3個(gè)方面取得進(jìn)步：（1）設(shè)計(jì)準(zhǔn)確程度高，能夠設(shè)計(jì)較為復(fù)雜零件和工序的專業(yè)夾具；（2）自動(dòng)化程度高，設(shè)計(jì)過程人為干預(yù)少；（3）設(shè)計(jì)速度大大提高。
1.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容與框架
1.3.1 主要內(nèi)容
本設(shè)計(jì)為機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)中，由于有許多的計(jì)算和分析，而使得設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，設(shè)計(jì)效率低。現(xiàn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，通過文本框輸入?yún)?shù)，使用IF循環(huán)語(yǔ)句，圖形控件導(dǎo)入相關(guān)圖形，單擊命令按鈕便計(jì)算出有關(guān)的數(shù)據(jù)。其主要目的是改變以往傳統(tǒng)的人工計(jì)算，從而可以提高設(shè)計(jì)效率，且使得設(shè)計(jì)周期縮短。
1.3.2 程序總體功能框圖（圖1.1）
機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
定位精度計(jì)算
定位尺寸計(jì)算
典型夾緊形式夾緊力計(jì)算
V形塊的計(jì)算
定位銷的計(jì)算
菱形銷的計(jì)算
定位銷高度的計(jì)算
常見定位形式的定位誤差計(jì)算
鉆模的鉆孔精度計(jì)算
計(jì)算系數(shù)
各種典型夾緊形式的夾緊力計(jì)算
圖1.1 程序總體功能框圖
2 設(shè)計(jì)方法
2.1主窗體的設(shè)計(jì)
主窗體采用下拉菜單式設(shè)計(jì)，將夾具手冊(cè)中的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中的有關(guān)計(jì)算各部分內(nèi)容進(jìn)行編輯，使之成為菜單中的內(nèi)容，如圖2.1所示。
圖2.1 主窗體菜單編輯器
2.2各計(jì)算窗體的設(shè)計(jì)
（1）夾具定位尺寸有關(guān)計(jì)算窗體鏈接V形塊的計(jì)算，菱形銷的計(jì)算，定位銷的計(jì)算以及定位銷高度的計(jì)算四個(gè)窗體。（圖2.2）
圖2.2 定位尺寸窗體設(shè)計(jì)
其功能框圖如下（圖2.3）：
定位尺寸計(jì)算
V形塊的計(jì)算
菱形銷的計(jì)算
定位銷的計(jì)算算
定位銷高度的計(jì)算
V形塊基面到定位圓中心的距離T
定位誤差△y
一個(gè)定位銷定位
兩個(gè)定位銷定位
定位銷的最大允許高度H
定位銷的最大允許高度H
圖2.3 夾具定位尺寸功能框圖
（2）夾具定位精度有關(guān)計(jì)算窗體鏈接兩個(gè)窗體（圖2.4）。一個(gè)窗體為鉆模的鉆孔精度計(jì)算。另一個(gè)窗體為常見定位形式定位誤差計(jì)算，其頁(yè)面的六個(gè)命令按鈕鏈接六個(gè)窗體，實(shí)現(xiàn)命令按鈕與窗體鏈接代碼（命令按鈕1與窗體10的鏈接）：
Private Sub Command1_Click()
Form10.Show
End Sud
圖2.4 定位精度窗體設(shè)計(jì)
其功能框圖如下（圖2.5）：
定位精度的計(jì)算
常見定位形式定位誤差計(jì)算
鉆模的鉆孔精度計(jì)算
定位基準(zhǔn)為平面
定位基準(zhǔn)為一孔及一平面
定位基準(zhǔn)為一圓孔及兩個(gè)垂直平面
定位基準(zhǔn)為一圓孔及兩個(gè)平面
定位基準(zhǔn)為圓柱面
定位基準(zhǔn)為兩個(gè)直徑不同的外圓柱面
圖2.5 夾具定位精度功能框圖
（3）各種夾緊裝置夾緊力計(jì)算窗體鏈接兩個(gè)窗體（圖2.6）。第一個(gè)窗體為計(jì)算系數(shù)。第二個(gè)窗體為典型夾緊形式夾緊力的計(jì)算。
圖2.6 夾緊力窗體設(shè)計(jì)
其功能框圖如下（圖2.7）：
各種典型裝置夾緊力計(jì)算
計(jì)算系數(shù)
典型夾緊形式夾緊力計(jì)算
工件以一平面及兩圓孔定位
工件以兩垂直面定位，側(cè)向關(guān)系
軸向夾緊套類零件
卡盤夾緊
工件以內(nèi)孔定心，用壓板夾緊在三支撐點(diǎn)上
工件以內(nèi)孔定心及夾緊
工件以內(nèi)孔定心，端面夾緊
工件以V形塊定位，壓板夾緊
工件以V形定位，V形塊夾緊
彈簧夾頭夾緊
圖2.7 各種典型裝置夾緊力計(jì)算功能框圖
3 夾具定位尺寸有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
3.1 V型塊的計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
V型塊（圖3.1）用于軸類檢驗(yàn)、校正、劃線、還可用于檢驗(yàn)工件垂直度，平行度。精密軸類零件的檢測(cè)、劃線、定儀及機(jī)械加工中的裝夾。
V形塊的計(jì)算：
① V形塊基面到定位圓中心的距離T：
（公式3.1）
②定位誤差△y：
（公式3.2）
以上公式中（單位：mm），D表示定位圓直徑的最大值，d表示定位圓直徑的最小值，N表示V形塊的開口尺寸，α表示V形塊的工作角度，H表示V型塊高度。
圖3.1 V形塊
利用VB6.0軟件編程，只需要輸入文本框N，D，d，H，α的參數(shù)值（其中N的參數(shù)值需要查表），然后單擊命令按鈕T或者△y，計(jì)算結(jié)果便顯示出來(lái)。（圖3.2）
圖3.2 文本框輸入設(shè)計(jì)
其功能代碼：
Dim bb,cc,dd,ee,ff,gg,hh,ii,jj,ss,kk As Integer
bb = Val(Me.Text2.Text) bb代表文本框H的輸入?yún)?shù)
cc = Val(Me.Text3.Text) cc代表文本框N的輸入?yún)?shù)
dd = Val(Me.Text4.Text) dd代表文本框D的輸入?yún)?shù)
gg = 2 * Sin((ff * PI / 180) / 2) '計(jì)算公式
gg = Fix(gg * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
hh = 2 * Tan((ff * PI / 180) / 2)
hh = Fix(hh * 10000 + 0.5) / 10000
ii = bb + dd / (2 * gg) - cc / (2 * hh)
jj = bb + dd - 0.866 * cc a=60°時(shí)，計(jì)算公式
ss = bb + 0.707 * dd - 0.5 * cc a=90°時(shí)，計(jì)算公式
kk = bb + 0.577 * dd - 0.289 * cc a=120°時(shí)，計(jì)算公式
（1）當(dāng)V形塊的工作角度為60°時(shí)，T=H+D-0.866N，△y=D-d。
（2）當(dāng)V形塊的工作角度為90°時(shí)，T=H±0.707D-0.5N，△y=0.707（D-d）。
（3）當(dāng)V形塊的工作角度為120°時(shí)，T=H+0.577D-0.289N，△y=0.577（D-d）。
實(shí)現(xiàn)工作角度α輸入不同的參數(shù)時(shí)，選擇的公式不同，用IF循環(huán)語(yǔ)句，其功能代碼：
If ff = 60 Then '如果a等于60°
MsgBox jj, , "計(jì)算結(jié)果"
ElseIf ff = 90 Then '如果a等于90°
MsgBox ss, , "計(jì)算結(jié)果"
ElseIf ff = 120 Then '如果a等于120°
MsgBox kk, , "計(jì)算結(jié)果"
Else
MsgBox ii, , "計(jì)算結(jié)果"
End If
程序框圖如下（圖3.3）：
計(jì)算△y=0.577（D-d）
開始
輸入H,D,d,N,a參數(shù)
計(jì)算△y=（D-d）/2sina
計(jì)算公式H=h+D/2sina－B/2tga
If a=60°
If a=90°
If a=120°
計(jì)算H=h+D－0.866B
計(jì)算△y=D-d
輸出H，△y
計(jì)算H=h+0.707D－0.5B
計(jì)算△y=0.707(D-d)
輸出H，△y
計(jì)算H=h+0.577D-0.289B
輸出H,△y
輸出H,△y
結(jié)束
Yes
No
Yes
No
Yes
No
圖3.3 V形塊的程序框圖
3.2 定位銷高度的計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
在安裝時(shí)，不太可能將工件托平后裝入定位銷，而是將工件一邊支承在夾具支承平面上，逐漸套入定位銷，在這種情況下，如定位銷高度選擇不當(dāng)，將使工件卡在定位銷邊緣上而裝不進(jìn)去。因此，為了便利裝卸，必須校核定位銷的高度。
（1）當(dāng)定位銷的定位方式為“以一個(gè)定位銷定位”（圖3.4），定位銷的計(jì)算公式為：
（公式3.3）
式中（單位：mm）L代表兩定位孔的距離，l代表定位孔到端面的距離，D代表定位孔的最小直徑， △min代表定位孔與定位銷間的最小間隙。
圖3.4 一個(gè)定位銷定位
當(dāng)輸入文本框D,L,△min參數(shù)時(shí)，單擊命令按鈕H，計(jì)算結(jié)果便顯示出來(lái)（圖3.5）
圖3.5 文本框頁(yè)面設(shè)計(jì)
實(shí)現(xiàn)其功能代碼：
Dim aa，bb,cc,dd,ff,ee As Integer
aa = Val(Me.Text1.Text) 輸入文本框D的參數(shù)值
bb = Val(Me.Text2.Text) 輸入文本框L的參數(shù)值
cc = Val(Me.Text3.Text) 輸入文本框△min的參數(shù)值
dd = Sqr(2 * aa * cc) 計(jì)算公式
ff = (bb + 0.5 * aa) * dd
ee = ff / aa
MsgBox ee, , "計(jì)算結(jié)果"
程序框圖如下（3.6）：
開始
輸入D,L,△min
計(jì)算dd= Sqr(2 * aa * cc)
計(jì)算ff = (bb + 0.5 * aa) * dd
計(jì)算ee = ff / aa
輸入ee
結(jié)束
圖3.6 定位銷高度程序框圖
（2） 當(dāng)定位銷的定位方式為“以兩個(gè)定位銷定位”（圖3.7），定位銷的計(jì)算公式為：
① 右定位銷計(jì)算高度：
（公式3.4）
② 左定位銷計(jì)算高度：
（公式3.5）
實(shí)際定位銷高度H選擇H1和H2中較小的值。
式中（單位：mm）L代表兩定位孔的距離，l代表定位孔到端面的距離，D代表定位孔的最小直徑， △min代表定位孔與定位銷間的最小間隙。
圖3.7 兩個(gè)定位銷定位
利用VB6.0軟件編程，只需要輸入文本框D，L，l，△min參數(shù)值，然后單擊命令按鈕H1或H2，計(jì)算結(jié)果便顯示出來(lái)。（圖3.8）。
圖3.8文本框頁(yè)面設(shè)計(jì)
實(shí)現(xiàn)其功能代碼：
Private Sub Command2_Click() 計(jì)算H1命令按鈕
Dim aa ,bb,cc,dd,ff,ee,ggAs Integer
aa = Val(Me.Text4.Text) 輸入文本框L的參數(shù)
ff = Sqr(2 * (aa + cc) * dd) 計(jì)算公式
ee = (aa + bb + 0.5 * cc) * ff
gg = ee / (aa + cc)
MsgBox gg, , "計(jì)算結(jié)果"
End Sub
Private Sub Command3_Click() 計(jì)算H2命令按鈕
Dim aa，bb,cc,dd,ff,ee,gg As Integer
aa = Val(Me.Text4.Text) 輸入文本框L的參數(shù)
ff = Sqr(2 * cc * dd) 計(jì)算公式
ee = (bb + 0.5 * cc) * ff
gg = ee / cc
MsgBox gg, , "計(jì)算結(jié)果"
End Sub
計(jì)算HI程序框圖如下（圖3.9）： 計(jì)算H2程序框圖如下（圖3.10）：
開始
輸入D,L,l,△min參數(shù)
計(jì)算ff = Sqr(2 * cc * dd)
計(jì)算ee = (bb + 0.5 * cc) * ff
計(jì)算gg = ee / cc
輸出gg
結(jié)束
開始
輸入D,L,l,△min參數(shù)
計(jì)算ff = Sqr(2 * (aa + cc) * dd)
計(jì)算ee = (aa + bb + 0.5 * cc) * ff
計(jì)算gg = ee / (aa + cc)
輸出gg
結(jié)束
圖3.8 計(jì)算H1程序框圖 圖3.10 計(jì)算H2程序框圖
單擊命令按鈕H的時(shí)候，程序會(huì)選擇計(jì)算結(jié)果H1和H2。如果H1小于H2，則輸出結(jié)果為H1；如果H1大于H2，則輸出結(jié)果為H2。用IF……Else語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)（kk代表H1，ll代表H2）。
實(shí)現(xiàn)其功能代碼：
If kk > ll Then 如果H1大于H2
MsgBox ll, , "實(shí)際高度" 輸出結(jié)果H2
Else 反之
MsgBox kk, , "實(shí)際高度" 輸出結(jié)果H1
End If
End Sub
程序框圖如下（圖3.11）：
開始
計(jì)算H1
計(jì)算H2
If H1＞H2
輸出H2
結(jié)束
輸出H1
結(jié)束
Yes
No
圖3.11 計(jì)算H程序框圖
3.3 軟件功能實(shí)現(xiàn)
V形塊計(jì)算軟件功能實(shí)現(xiàn)：
N=24mm的V形塊，其中H=20mm，D=24mm，d=12mm，a=90。
計(jì)算T=25mm如圖3.12所示。
圖3.12 計(jì)算T程序運(yùn)行
計(jì)算△y=8mm如圖3.13所示。
圖3.13 計(jì)算△y程序運(yùn)行
定位銷高度計(jì)算軟件功能實(shí)現(xiàn)：
一個(gè)定位銷定位時(shí)，D=2.5mm，L=12mm，△min=1mm。計(jì)算H=13mm如圖3.14所示。
圖3.14 計(jì)算H程序運(yùn)行
- 17 -
機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
4 定位精度有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
4.1 常見定位形式的定位誤差計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
定位誤差是工件在夾具中定位，由于定位不準(zhǔn)造成的加工面相對(duì)于工序基準(zhǔn)沿加工要求方向上的最大位置變動(dòng)量。
定位誤差的組成：①定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不一致所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)不重合誤差，即工序基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以△不表示。②定位基準(zhǔn)面和定位元件本身的制造誤差所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)位移誤差，即定位基準(zhǔn)的相對(duì)位置在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以△基表示。故有：△定=△不+△基
常見的定位形式有（圖4.1）：定位基準(zhǔn)為平面，定位基準(zhǔn)為一孔及一平面，定位基準(zhǔn)為一圓孔及兩個(gè)垂直平面，定位基準(zhǔn)為一平面及兩圓孔，定位基準(zhǔn)為圓柱面以及定位基準(zhǔn)為兩個(gè)不同直徑的外圓柱表面，定位元件為兩個(gè)短V形塊。
圖4.1常見定位形式定位誤差頁(yè)面設(shè)計(jì)
當(dāng)定位基準(zhǔn)為一平面及兩圓孔時(shí)（圖4.2），兩定位銷所產(chǎn)生的最大角度定位誤差：
（公式4.1）
式中（單位：mm）：△1max代表圓柱銷與工件定位孔間的最大間隙；△2max代表菱形銷與工件定位孔間的最大間隙。
圖4.2 定位基準(zhǔn)為一平面及兩圓孔
定位基準(zhǔn)為圓柱面時(shí)：
① 兩垂直平面定位（圖4.3）的定位誤差計(jì)算公式。
（公式4.2）
（公式4.3）
（公式4.4）
（公式4.5）
式中（單位：mm）：
△yA，△yB?！鱵C，△yD代表定位誤差
圖4.3兩垂直平面定位
其編程代碼：
Dim dd ，bb，ccAs Double
dd = Val(Me.Text1.Text) 輸入文本框的參數(shù)
bb = Val(Me.Text2.Text) 輸入文本框d的參數(shù)
cc = 0.5 * bb * dd 計(jì)算公式
cc = Fix(cc * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
MsgBox cc, , "定位誤差"
其頁(yè)面設(shè)計(jì)（圖4.4）：
圖4.4 兩垂直平面定位頁(yè)面設(shè)計(jì)
其程序框圖（圖4.5）：
開始
輸入?yún)?shù)，d
計(jì)算cc = 0.5 * bb * dd
輸出cc
結(jié)束
圖4.5 兩垂直平面定位程序框圖
② 平面定位，V形塊定心（圖4.6）的定位誤差計(jì)算公式。
（公式4.6）
（公式4,7）
（公式4.8）
式中（單位：mm）：
△yA，△yB?！鱵C，代表定位誤差
圖4.6 平面定位，V形塊定心
其編程代碼：
Dim dd，bb，cc，ffAs Integer
dd = Val(Me.Text3.Text) 輸入文本框的參數(shù)
bb = Val(Me.Text4.Text) 輸入文本框d的參數(shù)
cc = Val(Me.Text5.Text) 輸入文本框γ的參數(shù)
ff = bb * dd * cc * 0 計(jì)算公式
MsgBox ff, , "定位誤差"
其頁(yè)面設(shè)計(jì)（圖4.7）：
圖4.7 平面定位，V形塊定心頁(yè)面設(shè)計(jì)
其程序框圖（圖4.8）：
開始
輸入?yún)?shù)，d，γ
計(jì)算ff = bb * dd * cc * 0
輸出ff
結(jié)束
圖4.8 平面定位，V形塊定心程序框圖
③ V形塊定位（圖4.9）的定位誤差計(jì)算公式
（公式4.9）
（公式4.10）
（公式4.11）
式中（單位：mm）：
△yA，△yB?！鱵C，代表定位誤差 圖4.9 V形塊定位
其編程代碼：
Dim dd ，bb，cc，ff，ee，vv，nn，mmAs Double
dd = Val(Me.Text6.Text) 輸入文本框的參數(shù)
bb = Val(Me.Text7.Text) 輸入文本框d的參數(shù)
cc = Val(Me.Text8.Text) 輸入文本框α的參數(shù)
ff = Val(Me.Text9.Text) 輸入文本框γ的參數(shù)
ee = 2 * Sin((cc * PI / 180) / 2) 計(jì)算公式
ee = Fix(ee * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
vv = bb * dd / ee
vv = Fix(vv * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
nn = (1 / 2) * dd * bb
nn = Fix(nn * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
mm = vv - nn
mm = Fix(mm * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
MsgBox mm, , "定位誤差"
其頁(yè)面設(shè)計(jì)（圖4.10）：
圖4.10頁(yè)面設(shè)計(jì)
開始
輸入?yún)?shù)，d，γ，α
計(jì)算ee = 2 * Sin((cc * PI / 180) / 2)
計(jì)算vv = bb * dd / ee
結(jié)束
計(jì)算nn = (1 / 2) * dd * bb
計(jì)算mm = vv - nn
輸出mm
其程序框圖（圖4.11） ：
圖4.11 V形塊定位程序框圖
4.2 軟件功能實(shí)現(xiàn)
兩垂直平面定位時(shí)，d=13mm，=0.2，計(jì)算△yB=1.3如圖4.12
圖4.12 計(jì)算△yB程序運(yùn)行
5 各種夾緊裝置夾緊力的計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
5.1 計(jì)算系數(shù)
常用的夾緊件有：壓塊，壓板；偏心輪；支座；夾具專業(yè)螺釘，螺栓；夾具專業(yè)螺母；夾具專業(yè)墊圈。
在計(jì)算夾緊力時(shí)需要考慮計(jì)算系數(shù)：摩擦系數(shù)以及安全系數(shù)。
① 摩擦系數(shù)：根據(jù)不同的接觸表面的形式選擇摩擦系數(shù)f
a.接觸表面為加工過的光滑表面，f=0.15-0.25
b.工件表面為毛坯，夾具的支撐面為球面，f=0.2-0.3
c.夾具夾緊元件的淬硬表面在沿主切削力方向有齒紋，f=0.3
d.夾具夾緊元件的淬硬表面在垂直于主切削力方向有齒紋，f=0.4
e.夾具夾緊元件在淬硬表面有互相垂直齒紋，f=0.4-0.5
f.夾具夾緊元件在淬硬表面有網(wǎng)狀齒紋，f=0.7-0.8
②安全系數(shù)：總的安全系數(shù)選擇范圍較大，一般K=1.5-2.5，若夾緊力和切削力方向相反時(shí)，為保證工件的可靠夾緊，K值不小于2.5
（公式5.1）
其中，K0-基本安全系數(shù)，一般均取1.5；
K1-加工狀態(tài)系數(shù)。粗加工，K1=1.2，精加工，K1=1.0；
K2-刀具鈍化系數(shù)。一般K2=1.0-1.9；具體數(shù)值可按圖5.1選取
K3-切削特點(diǎn)系數(shù)。連續(xù)，K3=1.0；斷續(xù)，K3=1.2；
K4-考慮夾緊動(dòng)力穩(wěn)定性系數(shù)。手動(dòng)夾緊，K4=1.3，機(jī)動(dòng)夾緊，K4=1.0；
K5-考慮手動(dòng)夾緊時(shí)手柄位置的系數(shù)；
K6-僅在有力矩企圖使工件回轉(zhuǎn)時(shí)，才應(yīng)考慮支撐面接觸情況的系數(shù)。
圖5.1 K2的取值
5.2 典型夾緊形式夾緊力的計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
常見的典型夾緊形式有：工件以一平面及兩圓孔定位；工件以兩垂直面定位，側(cè)向夾緊；軸向夾緊套類零件；卡盤夾緊；工件以內(nèi)孔定心，用壓板夾緊在三支承點(diǎn)上；工件以內(nèi)孔定心及夾緊；工件以內(nèi)孔定心，端面夾緊；工件以V形塊定位，壓板夾緊；工件以V形塊定位，V形塊夾緊以及彈簧夾頭夾緊。
用VB編程，頁(yè)面設(shè)計(jì)如圖5.2所示
圖5.2 頁(yè)面設(shè)計(jì)
單擊命令按鈕，進(jìn)入各個(gè)夾緊形式的窗體。實(shí)現(xiàn)命令按鈕與窗體間的鏈接。用VB編程代碼如下：（彈簧夾頭夾緊窗體鏈接）
Private Sub Command10_Click()
Form25.Show
End Sub
工件以V形塊定位，壓板夾緊：
① 工件承受切削扭矩及軸向力（圖5.3）：
為防止工件在切削扭矩M（kgf.mm）的作用下打滑而轉(zhuǎn)動(dòng)所需的夾緊力：
（公式5.2）
為防止工件在軸向力P（kgf.mm）的作用下打滑而軸向移動(dòng)所需的夾緊力：
（公式5.3）
圖5.3 工件承受切削扭矩及軸向力
其編程代碼：
Dim aa ，bb，cc，dd，ee，ff，gg，hh，ii，jj，ss，kk，ooAs Double
aa = Val(Me.Text1.Text) 輸入文本框K的參數(shù)
bb = Val(Me.Text2.Text) 輸入文本框M的參數(shù)
cc = Val(Me.Text3.Text) 輸入文本框α的參數(shù)
dd = Val(Me.Text4.Text) 輸入文本框f1的參數(shù)
ee = Val(Me.Text5.Text) 輸入文本框f2的參數(shù)
ff = Val(Me.Text6.Text) 輸入文本框f3的參數(shù)
gg = Val(Me.Text7.Text) 輸入文本框f4的參數(shù)
hh = Val(Me.Text8.Text) 輸入文本框R的參數(shù)
ii = Val(Me.Text9.Text) 輸入文本框P的參數(shù)
jj = Sin((cc * PI / 180) / 2) 計(jì)算公式
jj = Fix(ii * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
ss = aa * ii * jj
ss = Fix(ss * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
kk = ff * jj
kk = Fix(kk * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
oo = ss / (kk + gg)
oo = Fix(oo * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
MsgBox oo, , "計(jì)算結(jié)果"
其程序框圖（圖5.4）：
開始
輸入K,M,α，f1,f2,f3,f4,R,P
計(jì)算jj = Sin((cc * PI / 180) / 2)
計(jì)算ss = aa * ii * jj
計(jì)算kk = ff * jj
計(jì)算oo = ss / (kk + gg)
輸出oo
結(jié)束
圖5.4 工件承受切削扭矩及軸向力程序框圖
其頁(yè)面設(shè)計(jì)（圖5.5）：
圖5.5 工件承受切削扭矩及軸向力頁(yè)面設(shè)計(jì)
② 工件承受側(cè)向切削力（圖5.6）：
在側(cè)向切削力P（kgf）的作用下，為防止工件從V形塊斜面滑出所需的夾緊力：
（公式5.4）
其編程代碼：
Dim aa ，bb，cc，dd，ee，ff，gg，hh，ii，jjAs Double
aa = Val(Me.Text10.Text) 輸入文本框K的參數(shù)
bb = Val(Me.Text11.Text) 輸入文本框P的參數(shù)
cc = Val(Me.Text12.Text) 輸入文本框c的參數(shù)
dd = Val(Me.Text13.Text) 輸入文本框α的參數(shù)
ee = Val(Me.Text14.Text) 輸入文本框f1的參數(shù)
ff = Val(Me.Text15.Text) 輸入文本框f2的參數(shù)
gg = Tan((dd * PI / 180) / 2) 計(jì)算公式
gg = Fix(gg * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
hh = 2 * ee + ff + cc * gg
hh = Fix(hh * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
ii = 2 * aa * bb
jj = ii / hh
jj = Fix(jj * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
MsgBox jj, , "計(jì)算結(jié)果"
圖5.6工件承受側(cè)向切削力
開始
輸入?yún)?shù)K,P,c,α,f1,f2
計(jì)算gg = Tan((dd * PI / 180) / 2)
計(jì)算hh = 2 * ee + ff + cc * gg
計(jì)算ii = 2 * aa * bb
計(jì)算jj = ii / hh
輸出jj
結(jié)束
其程序框圖（圖5.7）：
圖5.7 工件承受側(cè)向切削力程序框圖
其頁(yè)面設(shè)計(jì)（圖5.8）：
圖5.8 工件承受側(cè)向切削力頁(yè)面設(shè)計(jì)
5.3 軟件功能的實(shí)現(xiàn)
工件承受切削扭矩及軸向力時(shí)，K=1.5，M=24mm，f1=0.2mm，f2=0.4mm，f3=0.6mm，f4=0.8mm，R=10mm，P=24mm。計(jì)算Q1=16.3636如圖5.9所示
圖5.9 計(jì)算Q1
6 結(jié) 論
本設(shè)計(jì)包括了夾具定位精度計(jì)算，定位尺寸計(jì)算以及典型夾緊形式的夾緊力計(jì)算。它的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：（1）夾具定位精度計(jì)算中，常見定位形式的定位誤差計(jì)算以及鉆模的鉆孔精度計(jì)算。（2）夾具定位尺寸計(jì)算中，V形塊的計(jì)算以及定位銷高度的計(jì)算。（3）典型夾緊形式的夾緊力計(jì)算中，計(jì)算系數(shù)以及各種典型夾緊形式的夾緊力計(jì)算。（4）在利用VB6.0編程，使計(jì)算精度更加準(zhǔn)確，減少人工誤差。
在機(jī)械制造生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)計(jì)算為人工計(jì)算，而人工計(jì)算存在很大的誤差。本次設(shè)計(jì)改變了傳統(tǒng)的人工計(jì)算，使用VB6.0編程，把機(jī)床夾具常用計(jì)算進(jìn)行編程，通過計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算機(jī)床夾具，既節(jié)省時(shí)間，又提高了計(jì)算精度。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]劉讓賢.基于圖形法的機(jī)床夾具定位誤差計(jì)算[J].裝備制造技術(shù)，2007（5）：2-3.
[2]張強(qiáng).三維定位誤差計(jì)算軟件原型系統(tǒng)開[J].機(jī)械工程，2013（5）：23-24.
[3]李大磊.利用SolidWorks建立專用夾具元件庫(kù)和輔助定位誤差計(jì)算[J].機(jī)床與液壓，2010（3）：30-31.
[4]王春.定位誤差計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算系統(tǒng)的開發(fā)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2006（2）：56-57.
[5]王維.夾具增力機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合與計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計(jì)[D].蘇州大學(xué)，2007.
[6]蘇東寧,鐘康民,孫蓓.一種斜楔增力液壓夾具的力學(xué)計(jì)算[J].山東機(jī)械，2003（9）：34-36
[7]融亦鳴等著.計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2002.
[8]劉麗.基于知識(shí)的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)[D].山東科技大學(xué) 2005.
[9]于善平,吳斌,管莉娜.典型機(jī)床夾具定位誤差計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算[J].大連民族學(xué)院學(xué)報(bào).2006(03).45-46.
[10]盧秉恒.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2012.
[11]吳玉光, 張根源, 李春光. 夾具定位誤差分析自動(dòng)建模方法[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào),
2012,48(5): 172-179.
[12]張國(guó)政, 劉有余. 機(jī)床夾具定位誤差的計(jì)算機(jī)輔助數(shù)據(jù)處理[J]. 制造業(yè)信息化,
2012(4): 126-142.
[13]Rong KY, Huang SH, Hou Z. Advanced computer-aided fixture design[M]. Boston:Elsevier, 2005.
[14]Necmettin Kaya. Machining fixture locating and clamping position optimization using genetic algorithms[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology,(2007)32: 1090-1103.
[15]Xiao-Jin Wana, Cai-Hua Xionga, Xu-Feng Wangb, Xiao-Ming Zhanga, You
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