摘要：本文利用UG軟件設(shè)計了一種三坐標(biāo)測量機(jī)專用夾具，介紹了它的總體方案設(shè)計及主要零部件的三維設(shè)計過程，給出了夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(yīng)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(shí)驗室的教學(xué)、科研與創(chuàng)新環(huán)境。
關(guān)鍵詞：三坐標(biāo)測量機(jī)；UG；夾具
    隨著科技的發(fā)展， 對機(jī)械制造產(chǎn)品的設(shè)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(biāo)測量機(jī)在汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)及國防工業(yè)等各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，高等學(xué)校承擔(dān)著教育、科研及創(chuàng)新的重任，三坐標(biāo)測量機(jī)也被引入了高校的實(shí)驗室環(huán)境。零部件的多樣化、復(fù)雜化對三坐標(biāo)測量機(jī)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(shí)驗室環(huán)境，設(shè)計一種簡單、實(shí)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(shí)體建模、工程制圖、虛擬裝配等功能，設(shè)計了一種三坐標(biāo)測量機(jī)專用夾具。
    1 選用的設(shè)備
    設(shè)計的夾具通用在三坐標(biāo)測量機(jī)上。
     其測量行程（mm）為700×1000×660mm，光柵分辨率可達(dá)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(jī)采用移動橋式結(jié)構(gòu)。
    2 總體方案設(shè)計
    夾具的設(shè)計構(gòu)思來自干孔系組合夾具，但又與之有明顯不同：設(shè)計的滾動直線導(dǎo)軌副及其附屬部件適合高校實(shí)驗室三坐標(biāo)測量機(jī)的要求，機(jī)動、靈活、聯(lián)接方便。可以根據(jù)零件的需要來選擇安裝導(dǎo)軌的數(shù)目，不需要時可將導(dǎo)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(shí)驗教學(xué)、科研和創(chuàng)新提供必要的保證。
    3 結(jié)構(gòu)組成與特點(diǎn)
    專用夾具的設(shè)計分為兩部分進(jìn)行。
    一、相當(dāng)于基礎(chǔ)板的滾動直線導(dǎo)軌副及其附屬部件的設(shè)計；二、專用夾具的設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計采用三維UG軟件來完成，實(shí)現(xiàn)了虛擬裝配。在設(shè)計過程中考慮到不影響原設(shè)備使用的條件，最多可同時使用四根可拆卸直線導(dǎo)軌配合專門設(shè)計的配件，實(shí)現(xiàn)了工作臺范圍內(nèi)任意兩點(diǎn)的定位和夾緊。
    4 主要部件的三維設(shè)計
    夾具的主要部件有底座、滾動直線導(dǎo)軌、支撐座、頂桿和連桿等。
    關(guān)鍵部件導(dǎo)軌的設(shè)計由三坐標(biāo)測量機(jī)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(dǎo)軌副（GGB 3oBA 型），導(dǎo)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(dǎo)軌的長度設(shè)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(dǎo)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(dǎo)軌和工作平臺固定在一起。其定位方法為：將導(dǎo)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(dǎo)軌上第二個孔就是測量機(jī)工作臺上所對應(yīng)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(chǔ)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(dǎo)軌。針對不同的零件，在實(shí)際使用時還要增加特殊的夾緊附件，應(yīng)用均勻分布在直線導(dǎo)軌上的螺紋孔可以實(shí)現(xiàn)工作臺范圍內(nèi)任意位置工件的定位和卡緊。
    導(dǎo)軌與三坐標(biāo)測量機(jī)工作臺面通過底座聯(lián)接， 因此在底座設(shè)計時，綜合考慮聯(lián)接方式、具體結(jié)構(gòu)、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(gòu)如圖1所示。

圖1 底座三維設(shè)計

    支撐座與導(dǎo)軌塊固定在一起，是導(dǎo)軌與連桿的聯(lián)接件，通過滑塊在導(dǎo)軌上的滑動帶動連桿移動，以便于在適當(dāng)?shù)牡胤窖b夾零件進(jìn)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(gòu)如圖2所示。

圖2 支撐座與頂桿三維設(shè)計

    連桿不僅聯(lián)接兩導(dǎo)軌上的滑塊，而且可以安裝各種夾具， 以實(shí)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(shí)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(gòu)設(shè)計如圖3所示。

圖3 連桿三維設(shè)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(shè)計以及導(dǎo)軌副的選擇，我們可以用u G 做出其裝配圖，如圖4所示。當(dāng)設(shè)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(biāo)測量機(jī)專用夾具進(jìn)行了數(shù)字化設(shè)計，進(jìn)行了虛擬裝配。解決了測量機(jī)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(chǔ)上，通過創(chuàng)新和拓展，將固定的基礎(chǔ)板變成可調(diào)基礎(chǔ)板，在裝夾時，可以根據(jù)零件的尺寸大小來選擇基礎(chǔ)板，既方便了基礎(chǔ)板的固定，也拓展了測量機(jī)的測量范圍。同時，基礎(chǔ)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(shí)驗室教學(xué)、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(fèi)。