7.设计详解：零件加工夹具设计

   7.1 设计需求背景介绍

  为了简化讨论过程，夹具设计仅需要完成了定位、定刀元件设计和夹具体的基础部分，更详细 的设计就不做了。相关模型文件在\007文件夹中。

 1）这是一个并行设计的例子，零件设计也在实施中，可能修改某些结构尺寸。

 2）零件的结构已经确定，不会有修改了。

 3）工艺过程也已经确定，不会有修改了。

 4）对刀规厚度为2mm。 工艺过程如下，6道工序：
    

    7.2 工序零件模型准备与“逆向衍生”的设想

  在工艺设计过程中，工序零件模型是设计的原始基础和工艺信息的载体。
  这些工序模型是从毛坯开始，一直到成品，应当每个工序有一个零件模型；
  这些工序模型是相互关联的，后工序继承前工序的所有结构和尺寸，而自己又因为本工序的加

工部位被加工出来，因此多出了一些特征；
  这些工序模型是它的工序夹具设计的原始条件，夹具设计所有的结果都与其关联；这些工序模

型将能够跟随原始零件设计的修改而更新；同时，相关的夹具设计结构也会按照装配关系要求而更 新设计。这就是各个工序零件模型的设计构思表达要求。

   按Inventor现有的规则，可能关联、可变更原始零件设计模型的表达，要使用衍生实现。但是，工序模型源自结构齐全的零件设计结果，而衍生功能不能“减少”只能“增加”特征结构。

  因为给工艺设计者使用的、前期设计的结果不会是毛坯，毛坯是最后的零件模型，直接使用衍 生是不能满足夹具设计的要求。为了能造成各个工序之间零件模型的统一关联，并且借用原始零件 设计结果，笔者提出“逆向衍生”的技术方法。就是说，原始条件是最终零件，而工序模型则是“填 补”加工部位，就是创建相关特征，填补零件上已经加工好的部位，成为加工之前的样子，以形成 从最终零件到毛坯的逆向处理模式。

  虽然这样做与传统工艺设计的具体过程有些不同，但是,在本质上说、从设计思维的抽象上说，还是一致的。

  这些工序模型应当由工艺设计师，继承零件设计师的结果，一边进行工艺设计，一边产生相关 的工序模型。而工序模型之间以及与原始零件的关联，则是Inventor的“衍生”功能根据我们设置的条件自动进行的。参见图10-60。
      

  实际上这个零件创建的依据，可能是参数驱动、可能是装配关系约束、可能是轮廓投影关联、 还可能是零件参数传递。用逆向衍生方法可以在确保关联的基础上，则不需要考虑零件创建的条件， 就可以可靠地生成工序模型。

  因为原始零件可能使用基与装配约束的“自适应”设计模式，而这种模式下，设计变量中不会 包含基与装配的结果尺寸，因此，用设计变量关联的技术方法可能会有些问题。

 衍生是唯一可靠的结果；目前只有衍生能做到这些。
  在下面的设计实例中，仅仅是为了方便在讨论中验证装配关联的有效性，笔者将原零件设计“零件.IPT”作成参数驱动模式，而将有关特征改名成为工序名称，这一节所有的文件，\007文件夹中。

    7.3 逆向衍生：

 ◆工序6模型：开始新零件，直接使用原始零件衍生。另存为“工序-6.IPT”。这样做是为了在任何一种创建这个原始零件的条件下，这样作出的工序零件模型都能继承原始零件的有 关数据。

 ◆工序5模型：在现有模型基础上，填死螺纹孔，另存为“工序-5.IPT”。

 ◆工序4模型：在现有模型基础上，填死槽子，另存为“工序-4.IPT”。

 ◆工序3模型：在现有模型基础上，填死大孔，另存为“工序-3.IPT”。

 ◆工序2模型：在现有模型基础上，填死两个小孔，另存为“工序-2.IPT”。

 ◆工序1模型：在现有模型基础上，拉伸出2.5mm的毛坯余量，并倒铸造圆角R2，另存为“工 序-1.IPT”。结束。

    7.4 工序1夹具设计

  1）开始新装配，引入“工序-1.IPT”；引入已经做好的零件“1-支撑钉”三个。因为是粗基准 定位，需要使用球头支撑钉。

  2）支撑钉与零件装配：轴线重合、支撑钉球头与零件毛坯面相切。参见图10-61。
      

图10-61支撑钉装配结果

  3）引入已经做好的零件“档块”。与支撑钉装配：两者安装面面对齐；

  4）与零件装配：档块定位面与工件圆柱面向切、档块定位面与工件边角度对准、档块中截面与 零件圆柱轴线对准。参见图10-62；
       

  5）引入已经做好的零件“V档块”。与支撑钉装配：两者安装面面对齐；与零件圆柱部分装配： 两个定位面与工件圆柱面向切、V档块定位面与工件边角度对准。至此，定位元件已经就位。 参见图10-63。
      

   6）创建新零件“1-底板”，以V挡块的底面为新草图所在面，投影相关零轮廓；创建底板草图， 做构造草图圆、定位底板的轮廓。

  注意：
  这里有个可能出现的问题：驱动尺寸可能的“两义性”。驱动尺寸是描述长度的，作为支撑

钉安装孔中心到底板边的距离，从底板做完之后讨论，虽然都是从底板边线开始的 40mm，但另 一端可能在底板内部，也可能在底板外部，就是两义性。

  这种可能并不总是出现，可一旦出现就相当麻烦了。所以，这里应当使用构造圆与底板边相

切，而不是直接标注底板边到支撑钉安装孔中心的尺寸。
  参见图10-64，设计表达的详细过程是：
     

 ◆以“V档块”的安装面为新草图所在面，隐含创建了一个装配约束；

 ◆投影三个支撑钉安装轴径的圆，图中的A/B/C,投影“V档块”的边，图中的D；

 ◆以A/B两圆心为圆心，做等径构造圆两个，直径50mm；

 ◆以C圆心为圆心，做构造圆，直径90mm；

 ◆创建斜矩形草图，约束下面的边与D线平行；

 ◆约束另外三个边与构造圆相切,拉伸创建底板零件。
  这样从操作上说，也并不繁琐，但是能可靠防止有可能出现的驱动尺寸两义性的问题，因为与构造圆相切的约束同时具有大小和方向。

7）参见图10-65。引进“1-对刀块”零件，设置成自适应，用装配约束定义好与工件加工面的

2mm对刀规厚度差。
     

  8）结果另存为“工序1.IAM”。

  9）验证设计数据关联：打开“零件.IPT”，显示“主特征”的驱动尺寸，修改尺寸d100成140， 存盘退出。再次打开“工序1.IAM”，结果正确跟随。

    7.5 工序2夹具设计

  工序2与工序1的夹具设计很类似。

  开始新装配，引入“工序2.IPT”；引入已经做好的 零件“2-支撑钉”三个，与零件装配。

  因为现在是以上道序加工加过的精基准面定位，应当使用的平头支撑钉；可简单地使用“插入”装配完成 装配约束。

  参见图10-66，用与工序1同样的方法引入两个挡块，并装配好；用与工序1同样的方法创建“2-底板”；引进和安装“2-对刀块”，完成。另存为“工 序2.IAM”。