摘要：本文利用UG軟件設計了一種三坐標測量機專用夾具，介紹了它的總體方案設計及主要零部件的三維設計過程，給出了夾具的結(jié)構特點和使用方法，通過虛擬裝配，證明采用這種夾具是可行的，有一定的應用范圍，裝夾靈活、拆卸方便，既提高工作效率， 又節(jié)約成本，尤其適用于高校實驗室的教學、科研與創(chuàng)新環(huán)境。
關鍵詞：三坐標測量機；UG；夾具
    隨著科技的發(fā)展， 對機械制造產(chǎn)品的設計要求越來越高，用于工業(yè)檢測、質(zhì)量控制和反求工程等方面的三坐標測量機在汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)及國防工業(yè)等各個領域得到了廣泛的應用，高等學校承擔著教育、科研及創(chuàng)新的重任，三坐標測量機也被引入了高校的實驗室環(huán)境。零部件的多樣化、復雜化對三坐標測量機的夾具提出了新的要求，而市場上出售的專用夾具比較昂貴，且不能完全適合高校實驗室環(huán)境，設計一種簡單、實用，拆卸方便、裝夾靈活的專用夾具十分必要。
    針對以上情況，利用UG軟件的三維實體建模、工程制圖、虛擬裝配等功能，設計了一種三坐標測量機專用夾具。
    1 選用的設備
    設計的夾具通用在三坐標測量機上。
     其測量行程（mm）為700×1000×660mm，光柵分辨率可達0.08μm。最大矢量加速度為4330mm／s，最大矢量速度為866mm／s，空間測量不確定度為E=1.5+L/330μm，空間探測誤差為E=1.7μm，最小供氣壓力：0.55Mpa。該測量機采用移動橋式結(jié)構。
    2 總體方案設計
    夾具的設計構思來自干孔系組合夾具，但又與之有明顯不同：設計的滾動直線導軌副及其附屬部件適合高校實驗室三坐標測量機的要求，機動、靈活、聯(lián)接方便?？梢愿鶕?jù)零件的需要來選擇安裝導軌的數(shù)目，不需要時可將導軌拆下，可以最大程度的利用空間。可提供多種樣件測量的裝夾方式，為實驗教學、科研和創(chuàng)新提供必要的保證。
    3 結(jié)構組成與特點
    專用夾具的設計分為兩部分進行。
    一、相當于基礎板的滾動直線導軌副及其附屬部件的設計；二、專用夾具的設計。結(jié)構設計采用三維UG軟件來完成，實現(xiàn)了虛擬裝配。在設計過程中考慮到不影響原設備使用的條件，最多可同時使用四根可拆卸直線導軌配合專門設計的配件，實現(xiàn)了工作臺范圍內(nèi)任意兩點的定位和夾緊。
    4 主要部件的三維設計
    夾具的主要部件有底座、滾動直線導軌、支撐座、頂桿和連桿等。
    關鍵部件導軌的設計由三坐標測量機的行程及工作平臺上螺紋孔的分布決定，為確保被測工件在電子測頭的工作范圍內(nèi)，決定利用工作平臺上的最外兩側(cè)螺紋孔（每排有四個螺紋孔，其間距為300ram，兩排螺紋孔間距為600mm）。選擇了GGB型滾動直線導軌副（GGB 3oBA 型），導軌的最大允許長度為3000mm ，根據(jù)工作臺上測得的數(shù)據(jù)， 把導軌的長度設為1700ram，比工作臺的長度長50ram，伸出去的部分主要是為了利于導軌塊的安裝與拆卸。在這四個位置加工出螺紋孔， 螺紋孔用來裝夾部分夾具附件及把導軌和工作平臺固定在一起。其定位方法為：將導軌一端沿工作平臺的端面平齊， 另一端伸出工作平臺50mm，在伸出的一端具有M8螺紋孔， 第一個孔的孔心距離伸出部分70ram，然后依次加工出間距為50mm 深為2 0mm 的螺紋孔，經(jīng)計算，導軌上第二個孔就是測量機工作臺上所對應的第一個固定螺紋孔，從第二個孔開始每隔五個孔在螺紋孔的基礎上再加工出四個M6.2的光孔，與工作臺上M 6的螺紋孔配合來固定導軌。針對不同的零件，在實際使用時還要增加特殊的夾緊附件，應用均勻分布在直線導軌上的螺紋孔可以實現(xiàn)工作臺范圍內(nèi)任意位置工件的定位和卡緊。
    導軌與三坐標測量機工作臺面通過底座聯(lián)接， 因此在底座設計時，綜合考慮聯(lián)接方式、具體結(jié)構、穩(wěn)固性、便于制造等影響因素，決定采用螺紋聯(lián)接，具體結(jié)構如圖1所示。

圖1 底座三維設計

    支撐座與導軌塊固定在一起，是導軌與連桿的聯(lián)接件，通過滑塊在導軌上的滑動帶動連桿移動，以便于在適當?shù)牡胤窖b夾零件進行測量。頂桿與底座通過螺紋聯(lián)接，連桿通過螺母壓緊的方式固定在滑塊上，隨滑塊的滑動而移動。支撐座的結(jié)構如圖2所示。

圖2 支撐座與頂桿三維設計

    連桿不僅聯(lián)接兩導軌上的滑塊，而且可以安裝各種夾具， 以實現(xiàn)工件的裝夾。連桿置于支撐座上，靠螺母壓緊，必要時，可以松開螺母， 實現(xiàn)微調(diào)；連桿三面開有許多螺紋孔，可以安裝各種夾具。其結(jié)構設計如圖3所示。

圖3 連桿三維設計

5 基于UG的虛擬裝配
    根據(jù)以上對底座、支撐座和連桿的設計以及導軌副的選擇，我們可以用u G 做出其裝配圖，如圖4所示。當設計的夾具裝夾一薄壁工件時，虛擬裝配如圖5所示。

圖4 總體裝配圖

圖5 一薄壁工件的虛擬裝配

6 結(jié)論
    基于UG對三坐標測量機專用夾具進行了數(shù)字化設計，進行了虛擬裝配。解決了測量機配套夾具價格昂貴、裝夾不通用的問題。在原有孔系組合夾具的基礎上，通過創(chuàng)新和拓展，將固定的基礎板變成可調(diào)基礎板，在裝夾時，可以根據(jù)零件的尺寸大小來選擇基礎板，既方便了基礎板的固定，也拓展了測量機的測量范圍。同時，基礎板的側(cè)面也可以作為裝夾夾具的板面。提供了多種樣件測量的裝夾方式， 為高校實驗室教學、科研和創(chuàng)新提供必要的保證，其制造成本約為市場上同類產(chǎn)品的十分之一，節(jié)約了經(jīng)費。