基于PDM的铣削夹具辅助设计

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基于PDM的铣削夹具辅助设计

    要提高航空夹具工装设计与装配过程的效率和管理水平,不仅需要丰富的夹具设计经验,还需要很好的设计平台来管理实现信息共享与交换、夹具在线设计与审批、夹具标准件实行参数化设计、标准件库与夹具库信息的完善与共享,最后还要完成夹具装配体的静态干涉检测与干涉原因分析等。
 
1.1铣削夹具工装特点、分类
1.1.1典型铣削夹具结构特点

铣削夹具结构由六部分组成(如图3.1所示)。

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1.1.2铣削夹具工艺装配特点

铣削夹具工艺特点有以下五条(如图3.2所示)。

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1.2基于PDM铣削夹具标准件参数化建模与标准件库
1.2.1基于PDM夹具参数化设计与标准件库建立方法一电子表格法
    通过软件自带的Microsoft Excel及Xess,建立参数化设计标准件库模型(如图3.3所示)。利用软件的部件族电子表格(( Part Families)和系统自带的参数驱动机制,完成参数化库的创建和管理。

3.3.jpg

    通过使用NX自带电子表格功能把某标准件的参变量的参数值有效的整合在一起,以改变参数制的形式来驱动新的部件,另外,可以直接添加参数获得新部件,该方法能够明显降低标准件建模的繁重工作量。
 
    首先通过 [工具]一[表达式]填写要创建标准件的参数变量以及初始值设定,表达式创建完成之后,再根据表达式变量在NX环境下创建一个标准件种子模型,模型草图标注尺寸为之前表达式的变量为准,完成之后保存;然后,单击[工具]一[部件族]把标准间的整个系列尺寸参数对应添加到部件族电子表格内,然后保存族最后生成族成员。
 
    通过使用表格和模型相关联的方式创建出了一个基于种子模型和参数表信息的一个完整部件族零件库。由许多个这样的零件库形成的数据仓库由PDM系统统一管理进而形成了铣削夹具标准件库。
 
1.2.2铣削夹具标准件参数化建模与标准件库实例
    1)铣削夹具标准件参数化建模过程步骤
    a、PDM下标准件创建流程。标准件参数化建模是在Newstuff下以PDM软件提供特有SM文件形式以及集成的NX种子文件来完成,标准件建立流程:Teamcente:导航器→Home→Newstuff→文件→新建零件组→标准件→属性表→数据集→NX种子文件→创建部件族→创建EXCEL参数表→部件族创建完成,整个创建过程完成之后上传到Teamcente:数据管理系统进行统一分类和管理。
    b、PDM下标准件种子文件创建
    c、种子部件变量参数表达式创建
    d、依据变量参数完成种子部件二维工程图绘制
    e、种子模型创建
    f、部件族参数创建
    g、Excel表格参数数据创建
    h、部件族保存与创建
    i、已完成创建的部件族成员以及种子文件入库管理
    2)标准件库
    a. PDM环境下标准件库
    在所有标准件创建完成之后,系统管理员将每个标准件的数据信息统一整合到一起管理,即形成标准件库(如图3.4所示)。

3.4.jpg

  b、标准件库中标准件的类别
  标准件库内的标准件可划分为以下三种(如图3.5和3.6所示):GB(国标)、HB(航标)、QB(企标)。

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1.3典型铣削夹具建模与预装配
1.3.1典型夹具建模流程
    夹具专用件和夹具装配体是通过PDM软件集成数据集下创建的种子文件完成的。把新创建的种子文件及其属性文档保存到指定文件夹中,而该文件夹则是保存在Teamcente:的Item目录之下的。典型夹具创建流程:我的导航器→Home→信息化→典型工装图库→装配件(零组件)→属性文件。通过结构树形式将数据存储在数据库中,在整个Teamcente:系统内网中达到数据信息共享和统一管理。
 
1.3.2典型夹具库与夹具装配模型实例
1)典型工装夹具库(如图3.7所示)

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2)铣削夹具装配模型实例图(如图3.8所示)

3.8.jpg

1.4装配静态干涉检测与分析
1.4.1装配体静态干涉产生的原因分析
    软件采用了UG/OPEN API中的间隙分析模块来进行各个装配配合部件间的静态干涉检查,静态干涉的判断的理论依据有以下两点:一部分是两部件直接接触或相交产生,另一部分是由软件设定干涉间隙区域的点、线、面、体的接触、相交产生的。在系统中有了判定依据后,实施和产生干涉结果的是干涉矩阵。
    根据装配静态干涉的判定依据和产生方式,可以总结装配静态干涉产生原因有以下几点:
    1)配合部件的约束不完整
    2)调用部件重合
    3)模型几何形状、尺寸缺陷
    4)装配空间部件位姿变换矩阵不合适
    5)干涉检测间隙区域设定不合理
 
1.4.2静态干涉类型
    在软件中静态干涉类型包括三种:比较少见的软干涉与常见的接触干涉和硬干涉(如图3.9所示)。

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    1)软干涉:装配配合部件不接触,但接触距离在间隙区域内。
    2)接触干涉:装配配合部件接触,干涉形式通过接触点显示。
    3)硬干涉:装配配合部件相交,并且是部件实体产生相交状态,干涉形式通过配合接触面显示。
    4)不干涉:装配配合部件间距离大于间隙区域距离。
 
1.4.3典型铣削夹具装配干涉检测实例
1)典型铣削夹具预装配
完成铣削夹具装配(如图3.10所示),检查装配件是否完整为干涉检测做好准备。

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    2)铣削夹具静态干涉检测
    依据系统自带干涉分析模块,对铣削夹具进行干涉检测,干涉体以红色显示,检测结果直观明了,干涉信息表内容包括:产生干涉部件对、部件的干涉的类型、文本等信息。(如图3.11和3.12所示)

3.11.jpg3.12.jpg

    3)铣削夹具静态干涉分析
    隐藏掉其他部件,针对一对干涉部件S号件(导板)与6号件(V形块)的干涉状态为:一个接触干涉与三个硬干涉。(如图3.13所示)

3.13.jpg

    通过之前对静态干涉产生原因的总结,不难发现这里发生干涉的原因是装配过程中组件约束不完整(如图3.14所示)导致V形块侧面与导板内壁产生硬干涉,对于接触干涉对部件实际装配影响不大,即可以忽略。删除原来约束配对条件,重新添加约束并约束完整,即可解决该硬干涉问题,修改保存后的检测结果仅存剩下一个接触干涉(如图3.15所示),问题得到解决。

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3.15.jpg

1.5本章小结
    本章首先介绍了铣削夹具的特点及其分类,接着探讨了铣削夹具的装配工艺特点,然后叙述了基于铣削夹具参数化设计基本理论,依据国标、企标、航标的标准件分类方法,建立了夹具标准件库和典型夹具实例库。最后,结合实例对典型铣削夹具的静态干涉检测,产生千涉原因分析及其干涉问题分析解决。

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