工装夹具的CAXA快速设计

　　本文探讨了工装夹具的CAXA快速设计相关内容。

　　传统工装夹具设计存在的缺陷

　　在机械加工领域里，工装夹具设计是每个工程技术人员都要掌握并且需要非常熟练运用到生产实际中去的工作，它要求一个企业要在最短的时间、用最好的工装夹具、以最快的速度生产出合格的产品投放市场。因此，选择什么样的手段、用什么样的设计软件，对一个企业和每个工程技术人员来说都非常重要。

　　过去，老一辈工程技术人员都是用图板和丁字尺作为设计工具进行设计，设计周期长且实体分析效果差，不利于对设计效果进行分析和改进。如零部件之间是否存在着相互干涉，运动件和固定件之间是否存在着相互碰撞，整体结构是否合理，是否达到最佳设计效果等，都无从判断，同时由于是二维图，如何改进，改进后效果如何，也没有实体参照，很难定论，这是当时的客观条件(图板和丁字尺)落后所造成的，很大程度上制约了工程技术人员聪明才智的发挥。

　　使用CAXA快速设计夹具

　　如何选用最佳的设计软件，使设计实体效果又好又快，既直观又能持续改进设计缺陷，并且打印出来用于生产的图纸同时还符合国家制图标准，这个问题一直摆在广大的工程技术人员面前。经过近五年的深入学习和研究，笔者向广大工程技术人员推荐一款CAD设计软件：CAXA设计软件。该设计软件非常直观且易学、对初学者几乎没有任何门槛，无需掌握太多的绘图基础知识。

　　CAXA系列软件是我国完全自主知识产权的国产软件，它包括用于二维绘图的电子图板软件、用于三维造型和分析仿真的实体设计软件、用于工艺编制和现场工艺指导的工艺图表软件、用于工时材料等汇总的工艺汇总表软件、用于图纸及电子资料管理的图文档管理软件等。CAXA CAD软件的功能非常强大，实体设计和电子图板特别实用于工装夹具设计开发，真正达到“实体设计效果又好又快，既直观又能持续改进设计缺陷，并且打印出来用于生产的图纸同时还符合国家制图标准”的目的，是非常优秀的设计软件。本文仅以实体设计和电子图板两款软件为例，做一些特点陈述。

　　在CAXA实体设计的同一幅设计画面中，利用里面的各种命令，可以完成从工装夹具的整个实体造型到每个零件实体设计的过程，并能随时进行分析和修改(大到工装夹具的整体，小到工装夹具的每个零部件)，直到达到设计者所期望的最佳效果。然后，可以用“压缩”与“解压缩”命令对夹具的整体进行保存和输出为工程图并重命名，再分别对单个零件进行保存和输出为工程图并重命名，为出生产用图做准备。

　　在屏幕右边有一个非常强大的设计元素库，里面有丰富的资料：圆体、锥体、工形钢、球体、颜色等一应俱全，设计者也可以根据实际需要，把夹具常用件如圆销、螺栓、螺母、压板钻套、支承板等做成企标件放入自定义的元素库中备用。元素库中还有两个非常重要的库：一个是齿轮库，它包括直齿轮、斜齿轮、伞齿轮、蜗轮和蜗杆蜗条等常用齿轮件，你在设计中如果需要某种齿轮，只要把相应的图形拖入到设计环境中，并通过对话框输入相应的参数，即可得到所需要的与实物比例1：1的实体齿轮图形。另一个是轴承库：它包括单列向心球轴承、双列向心球轴承、单列向心推力球轴承、单列圆锥滚子轴承等常用轴承，同理，你在设计中如果需要某种轴承，通过拖放操作并输入相应的参数，你就可以得到所需要的与实物比例1：1的实体轴承图形。这两个库，能够在你许多方面的重要工作给予你帮助，例如：机床齿轮箱的设计与改进，用实体设计软件可以很快地给钻床、车床等单轴运动输出添加一个变速箱机构，输出为多轴运动，这是钻床或车床效率和精度无法办到的事。

　　实体设计中有一个非常核心的工具，就是三维球，经常听说“完全掌握了三维球的应用，实体设计的功能就掌握了一半”，这话虽然说得有些夸张，但显示出了三维球在这款软件中的特殊地位，三维球贯穿于实体设计软件的所有功能应用中，它有着其它三维软件无法比拟的强大优势。要想掌握好实体设计软件，必须对三维球的功能要吃深吃透。

　　用CAD软件CAXA实体设计制作有多个空间角度的零件及其工装方便容易,通过测量造型实体的相关尺寸就得到所需的设计结果.因而该软件非常适于零件及工装的设计。

　　以下是介绍我使用CAXA CAD软件完成的用于发动机油缸倒角加工时使用的“机体缸孔倒角装置”夹具装置，该装置获得国家专利局的技术发明专利，专利号为ZL200820104247.8。

　　在中小发动机的制造业中，发动机机体的缸孔进出口处，需要倒成符合设计要求的角度。否则，让其飞边和毛刺成在，随着活塞在缸孔连续不断的上下运动，带入缸孔，势必破坏缸孔内壁的粗糙度，必定影响发动机的性能;若采用机动倒角，増加成本。针对这种情况，设计了简便实用的机体缸孔倒角装置，既可手动，又可机动;它仅需要加工四个零件(刀体1、固定芯轴3、限位块4、定位套7)和用五个标准(半圆头螺钉5、六角头螺栓10、垫圈8、弹簧垫圈9和滚动轴承6)，用一根铁管2作手柄，既可满意地解决缸孔倒角加工。若采用机动，根据使用机床，制作一个连结外锥体0。其结构如图一、二所示。

图一 机体缸孔倒角装置二维图

图二 机体缸孔倒角装置三维图

　　设计时零件尺寸视被加工的机体缸孔尺寸大小而决定。制造时，刀体1上最好装有六到八片的硬质合金，经焊接固定后，在磨床精磨出刃口，这样，施力倒角时，机体缸孔受力均衡，加工的表面质量高。加工刀体时，刀体小端圆直径边缘不能与滚动轴承外圈相碰，不能与定位套7小圆体内圈相碰。刀体小端圆长度必须高出定位套小内圆厚度。刀体的大圆体上加工一条槽，并钻上两螺钉和攻好螺蚊，已备安装限位块4用，如果缸孔倒角有深度要求，可通过螺钉5安装上限位块4，控制倒角深度;没有深度要求，可不用。固定芯轴3直径大小可根据刀体1和滚动轴承6的内孔大小决定，也可制造为阶梯圆柱体，但刀体1内孔与固定芯轴3外圆体必须是过盈配合，其组装及使用都很方便。只要保证刀体转动时，定位套7不动即可。使用时，手拿着工具手柄2，把定位套5轻轻插入机体内孔中，随着工具自身的重量下滑，待落到刀体刃部与机体缸孔的边缘处时，操纵者使用手柄向下施力并旋转工具，刀体和轴承内圈同时转动，并旋转工具，即可完成倒角和去毛刺飞边的加工。对于各种机体的缸孔直径不同，只要角度相同，可通过调换定位套7外径的尺寸大小来完成加工要求。此装置结构形式可适用任何机体缸孔的倒角加工，只是尺寸大小不同而已。

　　在机体小批量生产中：不论是试制阶级，还是小批量生产;不论是在室内加工，还是在野外修理作业;不论是个体加工企业，还是中小企业;不论是有电加工，还是无电加工;不论是定位加工，还是流动加工等，该装置对机体缸孔倒角和修复都是很好的帮手。不论是现今，还是将来，只要是有机体缸孔需要倒角的地方，该装置都是有用的。

　　在机体批量或大批量流水线生产中，只需要配备一台普通钻床，就可以完成机体缸孔需要倒角任务。使用时，去掉手柄2，安装上外机体0，装上圆销使刀体1与外锥体0连结固定，调整好刀体1上硬质合金刀片的角度(符合机体倒角的设计要求)，并焊接固定。有倒角深度要求的，装上限位块4，调整好深度并通过螺钉固定。外锥体0的锥体安装到钻床主轴内孔，实现机动的大量生产。一旦该产品要停产或者转产其它产品，它并不给企业带来任何损失，因为没有给企业添加任何的专用设备。

　　该装置的特点是体积小，重量轻，结构简单，成本低，移动灵活，效果好，使用前景是不可估量的。

　　在此装置的设计过程中，还充分应用了CAXA电子图板软件，电子图板里有非常强大的标准件库，如圆销、螺钉、螺栓、螺母、弹簧等，方便设计人员调用。夹具设计有约50%的标准件可直接从该库中调出，有约30%的常用件如支承板、衬套、定位键、压板等可由设计人员做成常用企标件放入库中保存备用，需要用时，可直接从图库调出，剩余约20%如夹具体、钻模板等可根据具体情况需要设定。一套夹具从设计到完成只需要做约20%的工作，80%的工作由软件提前准备好，用时调出。这样可大大减轻设计人员在时间短、任务急、完成设计的劳动强度大的情况下，把80%的时间和精力放在夹具的改进和优化上。

　　CAXA用于工艺编制和现场工艺指导的工艺图表软件、用于工时材料等汇总的工艺汇总表软件、用于图纸及电子资料管理的图文档管理软件等其它软件，部分也可以用于夹具设计，根据本人掌握及应用情况，这里就不赘述。

　　希望从事工装夹具的设计人员尽快使用CAXA设计软件，相信你会快速掌握并渐渐地热爱它，也希望你能得出结论：CAXA软件是工装夹具设计的最佳软件。