毕业设计（论文）基于Solidworks的组合夹具元件库的建立与应用.doc

基于Solidworks的组合夹具元件库的建立与应用摘 要现代制造业已经由单一品种、大规模生产转向多品种、小批量、个性化制造，传统的专业夹具设计浪费资源和时间，组合夹具设计是当前夹具设计的最佳选择。 由于夹具种类较多且夹具设计大多是经验设计，而且设计方法特别灵活，针对传统夹具设计中存在的问题，以及组合夹具元件标准化的特点，本课题为方便组合夹具的使用和管理，利用Solidworks软件强大的功能，采用EXCEL表格驱动技术建立了组合夹具元件库。在此基础上对零件送经臂的典型工艺进行了组合夹具的虚拟装配。关键词：组合夹具，Excel表格驱动，元件库，SolidworksDevelopment and Application of Modular Fixture Library Based on SolidWorksABSTRACT Modem mechanical manufacture has been changed the style from single kind，mass production to low volume，characteristic manufactureTraditional fixture design wastes resource and timeModular fixture design is theoptimal choiceFor fixtures have a great variety, fixture design is experience design and fixture design method is very flexibleSummarizes the deficiencies of traditional fixture design, and the features of standardization of modular fixture elements, this topic based on the power of Solidworks software , builting modular fixture library by using Excel table-driven technology. Based on this, The virtual assembly of modular fixture was made for the typical process of one typical components.朗读显示对应的拉丁字符的拼音KEY WORDS: Modular Fixture，Excel table-driven, Library, Solidworks目 录摘要 ABSTRACT 1绪论11.1 引言 11.2 课题背景及来源 11.2.1 现代制造技术与夹具设计.2 1.2.2 CAFD技术概述3 1.2.3夹具的分类4 1.2.4 国内外研究状况6 1.2.5国内外发展趋势81.3 本论文的主要研究内容101.4 研究中的难点101.5研究的目的和意义112 夹具元件建库方法的选择 122.1 Access软件技术122.2 Solidworks二次开发技术122.3 Excel表格驱动132.4 方案的选择142.5采用EXCEL表格驱动的具体设计步骤 153组合夹具元件库的建立173.1 组合夹具元件的分类173.2 Excel表格驱动零件系列化173.3 夹具元件的三维建模173.4 夹具元件系列化22 3.4.1零件参数定23 3.4.2 建立系列零件设计表243.5 建立夹具元件库253.6夹具元件库的管理274 组合夹具元件库的管理.274.1组合夹具在各部门的管理情况.274.1.1 工艺技术部门中的组合夹具管理.274.1.2 工艺装备部门中的组合夹具管理.274.1.3 生产部门中的组合夹具管理. 284.2组合夹具元件库的管理 284.2.1数据库在夹具设计系统中的功能和内容284.2.2 数据库在夹具管理中的功能和内容. 284.2.3本设计的组合夹具管理方案295 组合夹具的应用 315.1 组合夹具的发展315.2 六点定位原理32 5.2.1六点定位325.2.2工件的定位335.3 组合夹具的应用345.3.1 组合夹具虚拟设计组装 345.3.2 送经臂工艺分析 345.3.3 组合夹具设计 366 总 结 40致 谢 41参考文献 41绪论1.1引言工艺装备(Tooling)指在机械加工中使用的一切工具的总称。夹具是工艺装备的重要部分，无论在传统制造业，还是在现代制造业中，视为实现各类产品优质、高产、低耗原则而必备的硬件。国际生产研究协会统计表明，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。现代生产要求企业说制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。产品生命周期缩短；交货期成为主要竞争因素；大市场和大竞争已基本形成；用户需求个性化、多品种、小批量生产比例增大。然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种尘产的企业中，约隔4年就要更新80左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为15左右。特别是近年来，数控机床(NC)、加工中心(MC)、成组技术(GT)、柔性制造系统(FMS)等新技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求1： (a)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。 (b)能装夹一组具有相似性特征的工件。 (c)适用于精密加工的高精度机床夹具。 (d)适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。(e)采用液压或者气压夹紧的高效加紧装置，以进一步提高劳动生产率。 (f)提高机床夹具的标准化程度。 不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。夹具对于加工质量、生产率和产品成本都有直接的影响。花费在夹具设计和制造的时间不论在改变现有产品或者开发新产品中，在生产周期中都占有较大的比重。为满足生产的需要，组合夹具的开发成为一个重要课题。下面我们对组合夹具和专用夹具做个比较：组合夹具：不需要设计、不需要制造，循环使用，快速成型，降低成本。它的生产流程是：元件库-组装使用拆卸清洗油封元件库；专用夹具：设计、制造周期长，成本高，极不适应现代工业产品的更新速度。它的生产流程是：设计制造使用报废。组合夹具用过后又可方便地拆开，供下次另行组装使用。组合夹具系统的应用范围很广，不受工件形状的限制，能组装成钻、铣、刨、车、镗等加工用的机床专用夹具，也能组装成检验、装配、焊接等用的夹具，最适用于新产品试制和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。组合夹具与专用夹具相比，虽然初次投资较大，但使用时可大量减少专用夹具的设计和制造工作，缩短生产准备周期，节约金属材料，降低成本，并减少存放夹具的库房面积。使用机床夹具较多的工厂在一、二年内即可将组合夹具的投资收回，因此，组合夹具在生产中开始大量使用。1.2课题背景及来源1.2.1现代制造技术与夹具设计 机械制造自动化已有几十年的历史，最早由于技术水平的局限性，自动化的引入只在大批量生产领域中。从30年代到50年代，人们主要建立机械式或液压式的自动车床、组合车床或专用机床组成的单品种自动生产线。这种生产线有其固定的生产节拍，而要改变生产品种则是非常困难和昂贵的。故这种自动线称为刚性自动化生产。刚性自动化虽然可使复杂产品以合理的成本进行大批量的生产，但这种生产方式在中、小型批量中并不能有效的应用。到了60年代，当国外多数大批量生产的工厂已经实现自动化后，人们意识到大批量生产只是机械制造业的一部分，只占15-25，而中、小批量生产占7585。由此可见，在国民经济生产部门中比重占绝对优势的多品种中、小批量生产企业的劳动生产率极大的落后于大批量生产企业。同时国际贸易发展和交流，使跨国产品和出口产品在生产中的比重大大增加。要使产品在市场上具有竞争能力，必须结构新颖、性能优越，价格便宜。只有不断改进产品结构，提高产品性能，并在保证质量的前提下不断提高生产率，减低成本，才能使产品打入国际市。 根据有关资料统计，我国现有工业水平，生产准备周期一般要占整个产品研制周期的5070，而工艺装备的设计制造周期又占生产准备周期的50-70，其中工艺装备的准备阶段中有70-80的时间用于夹具的设计和制造。在现在制造企业中，夹具是保证产品质量，实现全面质量管理的重要手段。所以夹具设计的周期长短对于产品的开发周期有重大的影响。通常使用普通加工设备进行多品种小批量生产时，在零件的生产过程中，坯料和制品的运输、存放时间约占生产过程时间的95，花在机床上的时间仅5。而这5中真正进行切削加工的只占30，其它70时间用于零件的定位、装卡、换刀、测量、机床的调整和维修以及清除铁屑、待料等。数控机床只是减少了机床上部分的非切削时间和部分的工序间零件的搬运、存放等时间(由于能进行集中工序力，因此，为了进一步提高劳动生产率，缩短零件生产周期，充分发挥机床利用率，必须在中小批量生产领域罩进一步提高自动化程度。 另外，从夹具投资上看，研究夹具设计也是有必要的，例如在一条6台加高产品性能，并在保证质量的前提下不断提高生产率，减低成本，才能使产品工中心组成的FMS中，夹具部分要占初投资的12.5，为机床投资的13，刀具投资的3倍。在当前世界能源紧张的形势下，高效节能的夹具设计方面的研究对当前经济的健康可持续发展是具有重要意义的。 传统制造业已经从根本上发生了改变，世界各国正致力于研究和探索适应现代市场和社会需求的现代制造技术。成组技(GroupTechnology,GT)、计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System，CIMS)、柔性制造系统(Flexible Manufacturing System，FMS)、并行(Concurrent Engineering,CE)、精益生产(Lean Production,LP)、敏捷制造(Agile Manufacture，AM)和虚拟制造(Virtual Manufacture，VM)等生产模式应运而生。 现代机械加工的主要设备是数控机床和数控加工中心，机械制造自动化技术发展表明，以数控设备为基础的数控加工。数控技术的特点：大大提高生产率、稳定加工质量、缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动化加工，易于在工厂或车间实行计算机管理，还使车问设备总数减少，节省人力，改善劳动条件，有利于加快产品的开发和更新换代，提高企业对市场的适应能力和综合经济效益。数控加工技术的应用，使机械加工的大量前期准备工作与机械加工过程联为一体，使零件的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺规划(CAPP)和计算机辅助制造(CAM)的一体化成为现实，使机械加工的柔性自动化水平不断提高。 要想提高数控机床的利用率，充分发挥它的生产能力，就必须提高他的工艺装备水平，尤其是缩短机床夹具的生产准备周期。传统的机床夹具以及专用夹具都不适合数控机床，必须采用准备时间短的柔性夹具。国内外工厂的生产实践都证明了这一点。 现实生产中，由于夹具设计是高度依赖经验，所以夹具设计方案一般都属于企业机密，这也限制了夹具设计软件的推广和夹具设计技术的交流。1.2.2 CAFD技术概述从20世纪70年代开始夹具CAD研究至今，CAFD技术已经发展成为CAD/CAM集成技术的一个重要组成部分。目前，围绕CAFD技术所展开的研究包括四方面内容：安装规划，装夹规划，夹具构形设计和夹具性能评价。安装规划（Setup Planning）的任务是确定加工时所需的安装次数，每次安装中工件的方位及加工面。这部分也可以是CAPP（Computer-aided Process Planning）的一个子集，也是CAFD和CAPP集成的交互接口。安装规划的框架包括制造特征描述和特征库的开发、装夹特征的定义和定位表面的选择、安装规划算法、以及夹具设计和验证。安装规划由于与CAPP联系更为紧密，大多数CAFD领域内的研究都集中在装夹规划，夹具构形设计和夹具性能评价三方面，但目前在夹具构形设计中对夹具自动构形设计的研究较少。装夹规划（Fixture Planning）主要用来决定在某一特定安装条件下工件上的定位支撑面，支撑点以及夹紧点。装夹规划所考虑的主要问题包括：工件上可以选作装夹表面的表面类型（比如平面和圆柱面作为装夹特征容易到达和测量，装夹规划中常用这两种表面作为装夹面）；装夹表面相对于刀具轴线的方位（考虑到装夹稳定性，定位表面通常选择那些表面法线方向与刀具轴线相反或垂直的表面，夹紧面则要求其法线方向应该与刀具轴线一致或垂直，这是因为夹具设计中要求夹紧力向着定位组件）；候选装夹表面的精度要求（表面精度等级是选择定位表面的一个重要因素，对于不同类型的公差和表面粗糙度的表面需要一个统一化的精度描述，在装夹规划中，具有较高精度等级的表面应该优先选作定位表面，以使加工误差最小）；候选装夹表面的组合情况（在装夹规划中，通常不止选择一个工件表面作为定位和夹紧表面，定位表面的组合情况对于工件的准确定位也很重要）；装夹稳定性和装夹表面的可及性等。夹具构形设计（Fixture Configuration Design）的任务是选择夹具元件，构造夹具结构，并把它们装配成最终的夹具构形来夹持工件。CAFD中夹具构形设计的主要问题包括：夹具元件的选择如与工件直接接触的定位件、支承件与压紧件等的选择；确定夹具组件的高度；夹具组件在基础板上的摆放；夹具元件之间的连接；夹具、工件及加工面之间的干涉检查等。夹具性能评价（Fixture Verification）是对已经设计完成的夹具的有关性能进行评价和分析，并对夹具设计进行优化处理，用以保证夹具设计的质量。性能评价的内容包括定位精度，加工表面精度，夹紧和加工稳定性，抵抗夹具元件变形的刚度，刀具路径的干涉检查，表面可及性等。1.2.3夹具的分类随着机械制造发展的需要，新型的夹具结构不断出现，夹具的形式愈来愈多。为了掌握各种夹具的特点和基本设计方法，也为了便于工厂的技术管理工作，有必要对夹具进行分类，可按夹具的应用范围分，也可按所使用的动力源进行分，下面对按夹具应用范围分类的各类夹具的特点作一个简要的介绍。（1）通用夹具通用夹具是指在一般通用机床上所附有的一些使用性能较广泛的夹具，如车、磨床上的三爪和四爪卡盘、顶针和鸡心夹头，铣、刨床上的平口钳、分度头和回转工作台等。它在使用上有很大的通用性，往往无需调整或稍加调整(包括配换个别零件)就可用于装夹不同的工件，这类夹具一般己标准化，并由专业工厂生产作为机床附件供用户使用。 通用夹具主要用于单件和中、小批生产，装夹形状比较简单. 加五精度要求不太高的工件。在大批量生产中，对形状复杂或加工精度要求较高的工件，往往由于操作麻烦和装夹效率低而很少采用这类夹具。（2）专用夹具专用夹具是指专门为某一类工件的某一工序设计的夹具。此类夹具一般不考虑通用性，以便使夹具设计结构简单、紧凑、操作迅速和维修方便。专用夹具通常由使用厂根据工件的加工要求自行设计与制造，生产准备周期较长。当生产的产品或零件工艺过程变更时，往往无法继续使用，故此类夹具只适于在产品固定和工艺过程稳定的大批量生产中使用，目前汽车、摩托车、部分家电、轻工业行业中仍在广泛使用。（3）成组夹具在生产中，有时由于加工批量较小，为每种零件都分别设计专用夹具很不经济，而使用通用夹具又往往不能满足加工精度和生产率的要求，故而采用成组加工工艺，并根据组内的典型代表零件设计成组夹具。成组夹具又称可调整夹具，适合形状相似的一组或一族零件的生产，可用于各类产品的成批生产。这类夹具在使用时，只需对夹具上的部分定位、夹紧元件等进行调整或更换，就可用于组成不同工件的加工。（4）组合夹具此类夹具也正是本文主要的研究对象。在长期的生产实践中，人们对可调整夹具、成组夹具进行了分析和总结，从而产生了将所有夹具元件都变成可调换的标准件，按搭“积木”的方法组成各种夹具的设想。机械制业和修理业使用的夹具，从专用向通用化、标准化方向发展，逐渐形成了现在的组合夹具。组合夹具由一套预先准备好的各种不同形状，不同规格尺寸的标准元件与合件组成，可根据卜件形状和L序要求装配成各种所需要的机床夹具(这个装配过程称为组装)。组合夹具根据标准化、模块化的原理，在夹具元件和组件完全标准化的基础上，由一整套预先制造好的标准元件和合件，针对不同卜件组合和装配成各种专用夹具。一旦使用完毕后，可将夹具再拆散成元件和合件，如此不断重复使用。可用于试制、单件小批生产、也可用于成批生产。在夹具用完后，将夹具拆开，经过清洗、油封后存放起来，需要时再重新组装成其它夹具。它具有精度高、组装快、节省投资和灵活多变的特点。由于组合夹具适用性强，容易掌握，从而适应了产品更新换代的要求。一次性投资于组合夹具，其元件能够长期使用，并能确保产品的加质量和经济效益，因此，在国内外各工业部门中迅速得到推广和应用。由此可见，组合夹具不仅具有标准化、模块化、组合化等当代先进设计思想，又符合节约资源的原则，更适合绿色制造的环境保护原理。所以是今后夹具技术的一个重要发展方向。但是现在，组合夹具的设计由于还是采用有经验的人工拼装和管理的方法，夹具工艺师对工件的定位、装夹设计主要依赖经验，定性分析较多，定量分析较少，且计算复杂，同时缺乏必要的优化设计，设计的图样不够直观。设计过程中的装配干涉问题，无法在设计中提前发现，造成效率比较低、生产的周期比较长等种种问题，这就使对组合夹具的计算机辅助设计的研究提升到了一个重要地位。为了使组合夹具的设计更加快捷、方便，必须建立组合夹具元件库。大量三维实体造型软件崛起，如ProE、UG、Solid Works、Solidedge等，推动了设计领域的新革命。由于这些三维软件，不仅仅可创建三维实体模型，还可利用设计出三维模型进行模拟装配和静态干涉检查、机构分析、动态干涉检查、动力学分析、强度分析等，机床夹具设计也由原先的二维平面设计向着三维化、集成化、智能化和网络化方向发展。结合专用夹具设计的复杂性、高精度性等特点，采用了易学易懂的SolidWorks三维实体造型软件来实现组合夹具元件库的建立。SolidWorks是完全基于Windows的三维CADCAECAM软件。它采用与UG相同的底层图形核心Parasolid，具有强大的基于特征的参数化实体建模能力，操作相对更加简洁，因此本课题将采用SolidWorks建立组合夹具元件库2。1.2.4 国内外研究状况组合夹具诞生于德国二战时期，由于对产品研发的速度要求很高，管理大批量的专业夹具难度很大，同时又为了节约非常宝贵的钢材资源，德国开发出了最初的组合夹具，我国于六十年代初期开始使用组合夹具，目前已经基本普及，各大机械制造单位都有自己的组合夹具站，甚至专门的夹具厂，可见组合夹具对于机械制造行业的重要程度。     组合夹具特点是把专用夹具的设计，制造，使用，报废的单项过程，变为了组装，使用，清洗入库，在循环使用的过程，不但节约了大批量的钢材等资源成本，更加降低了人力和时间成本，据某机械加工企业负责人介绍：从前，开发一个产品的零部件，如采用专业夹具，从设计，制造，动平衡，一直到最后的使用，几个月时间过去了，一旦发现此夹具不适合此零部件，那么返回修改，又要耗费更多的时间，损失的不单单是时间的流逝带来的人力成本，更重要的是眼睁睁看着竞争对手的产品不断的推出，而自己却无能为力，眼睁睁的看着自己产品的竞争力在逐渐丧失，市场份额逐步萎缩。过去组合夹具主要经历了二次大的更新换代，一次是以60年代槽系为主的组合夹具，其特点是可调节性好，但是刚性差，被加工件很容易由于槽系夹具的刚性不好而移位，造成精度不能达到要求，有时吃刀量大的时候，能把工件弹飞，再次种种缺点和不足的基础上，80年代孔系组合夹具被推向市场，它的优点是弥补了槽系组合夹具的不足，刚性较好，但是却不能很方便的调节，所以各大企业往往准备两套组合夹具，用于不同的场合和需求。在机械加工制造过程中，用来固定加工对象，使其占有正确的位置，以便接受施工、检测的装置,都可统称为“夹具”。夹具的发展历程，大约可以分为三个阶段:第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上 ，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，使得加工过程进一步提高效率和趋于完善;第二阶段 ，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。夹具是机械加工不可缺少的部件 ,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。（a）高精度为了提高劳动生产率，缩短工件的加工工时，工件的加工已向着高速方向发展，工序高度集中，工件定位夹紧后要依次完成铣、钻、镗等多工序的加工。切削力的大小、方向在不断地变化，这就需要组合夹具本身要有较高的强度和刚度，才能满足工件的加工精度。随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差 ，提高加工精度对夹具的制造精度要求，更高精度夹具的定位孔距精度高达±5 mm，夹具支承面的垂直度达到0 .01mm/ 300mm，平行度高达0 .01mm/ 500mm。德国demmeler公司制造的4mm长、2mm宽的孔系列组合焊接夹具平台,其等高误差为±0 .03mm，精密平口钳的平行度和垂直度5mm以内，夹具重复安装的定位精度高达±5mm，瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达2 - 5mm。机床夹具的精度已提高到微米级。（b）高效率为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。新型的电控永磁夹具,加紧和松开工件只用1-2秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens杰金斯公司的球锁装夹统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上。（c）模块化组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。省工、省时、节材、节能,体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础。应用CAD 技术,可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库,进行夹具优化设计。组合夹具分会与华中科技大学合作,正在着手创建夹具专业技术网站 ,为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。组合夹具能单独使用也能与其他元件组合在一起使用，其多功能模块化单元体的比例将进一步增加。如现在使用的各种定位夹紧座、定位压紧支承、精密虎钳等模块式单元体具有定位、夹紧以及调节的综合功能，可以一件单独使用，也可以几件组装在一起使用。T形基础等一次能装夹多件相同或不相同的工件的夹具，可以减少机床的停机时间，最大限度发挥数控、加工中心机床的高效性能。（d）通用化经济夹具的通用性直接影响其经济性。夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强,应用范围广通用性好,夹具利用率高。德国demmeler公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的值。（e）专用夹具、组合夹具、成组夹具一体化现代化加工设备的多功能化使工艺过程高度集中、工件一次定位装夹后能完成多工序加工，这就需要一种通用而又能重复使用的组合可调式的夹具系统，它是由一系列统一化、标准化的元件和合件组成，利用这些元件、合件组装成各种不同形式、不同结构、可重复使用的夹具，供单件或中小批量生产使用。这种夹具系统保留了组合夹具的各种优点，组装又像专用夹具那样简单可靠，又有可调整元件，保留了成组夹具的优点。为了便于夹具与机床定位连接，夹具基体有统一标准的定位连接位置，使专用、组合、成组夹具向着一体化、组合化方向发展，以满足现代化加工设备的需要。（f）工件夹紧快速化、自动化为缩短工件加工中的辅助时间，减轻工人的劳动强度，工件的装夹、拆卸也需要机械化、自动化。工件的夹紧由原来的单一功能的压紧件、紧固件发展为可以调整的模块，以便实现快速组装和快速夹紧。对于批量大的一些零件的加工，液压夹具、气动夹具可实现工件自动化快速夹紧。1.2.5国内外发展趋势我国国内的组合夹具始于20世纪60年代，当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂和面向航空工业的保定向阳机械厂以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。当时产品均为引进前苏联乌斯贝（YC）槽系组合夹具系统。推广应用遍及机械、航空、电子轻工 、造船、纺织等各类制造业，取得丰硕的社会、经济效益。在使用过程中改进并修改了原系统，建立了适合我国国情、有我国特色的槽系组合夹具系统。在当时曾达到全国年产组合夹具元件800万件的水平。至今天津、保定二厂仍是我国组合夹具的主要生产基地。20世纪80年代以后，两厂又各自独立开发了适合NC机床、加工中心的孔系组合夹具系统，不仅满足了我国国内的需求，还出口到美国等国家。当前我国每年尚需进口不少NC 机床、加工中心，而由国外配套孔系夹具价格非常昂贵，现大都由国内配套，节约了大量外汇。从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。前苏联的（YC）槽系组合夹具系统非常著名，以后又开发了孔系组合夹具系统、冲合冲模和焊接组合夹具系统,但主要在国内应用，出口交流较少。德国一直都重视工艺装备包括夹具的设计、制造及其标准化，组合夹具和各种机床附件都由专业化中小型企业生产这些企业中具有代表性的有：Halder是设计生产槽系组合夹具的著名公司；Bluco是享誉世界生产完整系列孔系组合夹具系统的供应商；Kipp是生产中型和大型孔系组合夹具；Witte公司生产孔系组合检测夹具，是为三座标准测量机（CMM）配套的绝好的柔性检测夹具。目前在美国本土生产、销售和出租组合夹具的工厂都是小型企业，分为三种类型：一种是专门销售出租组合夹具的小型工厂；二是工具制造厂，同时生产或销售组合夹具；三为某类机械厂，在生产某一产品的同时也生产销售组合夹具。在芝加哥附近的Rockford公司原为德国Bluco公司的销售代理商，现已独立生产、销售、租赁，16mm、12mm、10mm 三个系列的公制孔系组合夹具。CarrLane是一家工具公司，生产夹具通用零部件，历史悠久，20 世纪80年代后期开始生产销售英制孔系组合夹具。TE.CO 公司是一家生产标准件、夹具通用件和检测仪表附件的工厂，也10余年前生产商标为 “QU.CO”的英制孔系组合夹具。西部亚利桑那州的Stevens工具公司早在20 多年前开始制造组合夹具的基础件，然后用铝板为用 户制造过渡板，以适应客户各种工件的要求。该公司目前生产有本公司特色的整套英制孔系组合夹具。图1-1和图1-2分别为当前国际上槽系和孔系组合夹具的主要系统9。图1-1 槽系组合夹具9图1-2 孔系组合夹具9当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心的央具，通常为机床价格的1/101/15，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势，随着我国加入WTO和制造业全球一体化的趋势，特别是电子商务的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进一步扩大出口良好前景。孔槽系组合夹具由于孔系组合夹具的良好柔性，已为NC机床和加工中心广泛配套使用。下图为我国天津组合夹具厂所生产的孔系组合夹具系统。由于孔系组合夹具的元件不能作无级调整距离，现在研究孔一槽相组合的新型孔系组合夹具。图1-3 孔系组合夹具1.3本论文的主要研究内容本课题的题目是：基于Solidworks的组合夹具元件库的建立与应用，课题的研究的主要内容是选用Excel表格驱动完成组合夹具元件库的建立，在此基础上完成典型零件的加工工艺分析和组合夹具设计。主要内容可分为一下几步：（a）夹具标准件的测量：由于牵扯到企业内部机密问题，夹具实例很难直接从现行企业中搜集得到，所以主要以夹具手册为基础，通过SolidWorks软件实体造型，建立典型夹具实例。另外由学校联系还从咸阳纺织机械厂得到了一些夹具实例测量机会以及企业内部的组合夹具的实例。（b）夹具元件库的建立：本课题主要采用的是Excel表格驱动Solidwoks软件实体造型完成夹具库的建立，重点是槽系夹具。（c）组合夹具元件库的应用：夹具元件库的建立是为了更加方便的使用以及管理夹具元件，通过调用库中的夹具对一个典型零件进行组合夹具设计，从而熟悉元件库的使用。1.4研究中的难点夹具设计本质上是一种经验设计，且夹具分类比较多，夹具参数比较复杂，夹具设计和工件形状、加工条件、加工工艺等很多因素有关。该课题的难点主要有：（a）Excel表格对夹具元件的参数化：在进行组合夹具库的建立时，选取的参数化变量不能准确完成夹具元件系列化。（b）典型零件的工艺分析：对零件的工艺分析要求对该零件有相当熟悉的了解，由于条件有限使得对零件不熟悉，可能导致工艺分析不到位。（c）组合夹具的设计：目前组合夹具的设计跟个人的经验有直接关系，所以本课题的设计可能不够成熟。1.5研究的目的和意义 当前夹具标准件库建立很多方法，有基于UG的，也有基于SolidWorks的，但是由于夹具实例的变化参数比较多，所以夹具实例的数据库管理系统很少。本课题研究可以为夹具实例库开发提供参考。 由于夹具设计是一个高度依赖经验的设计问题。设计师在构造新工件的夹具设计方案时，往往是根据个人的设计或制造经验将新的工件的结构特征、制造特征与已有工件的结构特征和制造特征相比较，根据这些特征的相似性找出与新工件最为相似的工件和它的装夹规划方案和夹具元件，经过调整来获得新夹具的设计，很少从头做起。这也是我们开发夹具实例库的目的1。 针对以上差异，我们在现有条件基础上，开发夹具元件库；对夹具实例库图形进行管理和有效的检索。以进一步缩短工装设计周期，提高夹具设计质量，通过本课题的研究达到以下目的：建立基于SolidWorks和柔性夹具的实例数据库管理系统；研究夹具计算机辅助编码系统；建立基于SolidWorks的夹具实例修改系统。 夹具实例数据库有利于现实生产中夹具设计方案的保存与管理，当数据库不断丰富到一定程度后，可以作为其他企业夹具设计的重要参考，也可以作为夹具设计软件开发的重要资源。期望通过课题研究，可以在夹具参数化和夹具编码以及和数据库开发系统的结合上有所创新，在夹具检索上有所突破，特别期望该夹具数据库管理软件具有实用性，能在现实生产中夹具设计方案的管理上发挥一定的作用。2夹具元件建库方法的选择根据该课题的内容和目的，主要的难点在于选择夹具元件库建立的方法，即要易于操作同时也要求有较高的实用性，目前的方法有：Solidwoks二次开发、Access 、Excel表格驱动等。本章将对上面三种方法进行比较，最终确定本论文的夹具元件库的建立方法，并对该方法进行详细介绍。2.1 Access软件技术Microsoft Access是当前最流行的关系数据库管理系统之一，基本的核心是 Microsoft Jet数据库引擎，其数据库对象的层次结构和编程方法及访问与在VB 中访问数据库一样。它以操作方便、简单易学以及和的Mocrosoft Office完美结合著称于世。同时，Access又能满足小型企业客户服务器解决方案的要求来组建客户N务器的数据库应用系统，是一种功能较完备的系统，几乎包含了数据库技术领域的所有技术和内容。正因为这些特点，在使用VB开发数据库应用程序时，采用作为后台数据库访问处理系统是比较适合的。 Access也是一种桌面关系型数据库管理系统，但它与传统的桌面数据库管理系统完全不一样。Access是Visual Basic的内部数据库，即缺省数据库类型。这里的“内部”有两