详解紧固件工具的研究与应用

　　紧固件的作用是紧固连接机械零件，其应用极为广泛，它的特点是品种规格繁多，性能用途各异，而且产品标准化、系列化程度高。目前，大多数企业都已经创建了标准件库(包含紧固件)，但是在装配时仍然采用手动装配的方法。

　　这种传统的装配方式存在以下弊端：紧固件存储在本地或服务器的指定位置中，使用时用户根据需要进行选取。对于标准件库层次较为复杂的情况需要逐级查找，选型困难;紧固件没有成组装配，需要逐个依次装配，并且每两个零组件之间要实现完备的装配，至少需要定义两个约束关系，操作繁琐，效率低下;对于已经装配的紧固件进行规格修改或者删除时，需要逐个进行操作，效率低且不符合设计习惯;紧固件开孔一般先打孔再装配紧固件，紧固件规格与螺孔尺寸没有关联，设计变更时无法同步更新;紧固件的组合方式、配合方法需要查询相关标准或机械设计手册，不方便企业常用紧固件知识的累积和传递。

　　本文以三维CAD软件Pro/E为对象，对紧固件快速自动装配技术进行了一些研究，并给出了实现方法。

　　该紧固件工具是为企业定制开发的，其基础数据来源于企业的标准件库。主要功能是满足企业客户在紧固件设计过程中，能够方便查找和调用企业标准件，并支持对紧固件进行成组、批量装配、修改和删除等操作，从而节省时间，提高设计效率。具体要求如下：系统属于二次开发工具，应采用先进的软件架构，保证系统性能的稳定、可靠、可扩展和易于维护、升级;系统应与三维CAD设计软件无缝集成，并且不影响三维CAD设计软件的使用。此外，如果企业的标准件库存储在PDM系统中，该工具还必须与PDM系统进行集成，以便读取指定路径下的紧固件信息;为了便于对紧固件进行管理，必须首先对企业标准件库进行梳理，并规范常用的紧固件规格、配合方式、组合方式等;提供可视化、集成化的程序界面，将不同的选择可实时地显示在界面中，能直观表达装配效果;自动记录上次操作信息，便于重复操作。

　　快速选型即快速从指定的标准件库中选取所需的紧固件，其基本思想是利用程序自动读取指定路径下标准件库的信息，并且在图形界面中通过对标准号、规格、性能等级、表面处理、物料编码等属性参数进行筛选、查询，程序根据选择的紧固件信息自动获取相匹配的紧固件模型。

　　这种向导式的选型方式，不仅可以快速选到所需的紧固件，还可以对企业常用的紧固件规格进行有效管理和有效控制。

　　此外，为了增强装配过程中属性参数选择的自动化，本文还研究实现了螺栓、螺母、垫圈等的参数自动匹配功能，即当用户选择了某一螺栓的公称直径后，根据开孔的精度等级和配合方式的不同，系统自动在读取的标准件库信息表中过滤出与所选螺栓公称直径相匹配的螺母、垫圈等的参数，从而实现配套紧固件组的快速选型和更新。

　　成组装配的实现是紧固件工具的关键技术之一。其核心思想是，在装配模型中将配套的紧固件定义成组。

　　一般按主驱件类型的不同，紧固件组可以分为螺栓、螺钉、螺母三类，并且可根据主驱件的不同，可以定义多种不同的组合方式。例如，有的组合一端需要安装弹垫和平垫，有的组合双向都有弹垫和平垫，有的组合末端还带有薄螺母等等。组合方式也可以根据需要进行编辑，编辑完成后可以添加到列表中，方便重复操作。

　　为了方便设计师进行查看，采用图形预览的方式，根据选择渲染选中的紧固件(未选中的紧固件以反白显示)，能直观表达装配的效果，如所示。

　　此外，为了提高装配的效率，软件还研究了批量装配、快速掉头和批量删除功能。

　　1)批量装配功能：在一个装配中，对于同一规格、同一配合方式的紧固件组，往往需要装配多次。程序通过查找相同的孔特征，批量自动放置紧固件组。

　　组合方式10螺栓0上平垫1上弹垫0下弹垫0下平垫0螺母0「薄螺母添加到列表紧固件组合方式机械工业标准化与质量踩6S寸W"寸2>快速掉头功能：将选择的紧固件组整体旋转180.，并将紧固件组两端(螺栓侧和螺母侧)的(配合面)进行交换，从而实现紧固件组安装方向的更改。

　　3)批量删除功能：对于已经装配的不需要的紧固件组，删除时自动弹出对话框，提示用户是否删除同批次的紧固件组，并将同批次的紧固件组特征进行高亮，如所示。

　　自动开孔技术是紧固件工具的实现难点之一。传统的装配方式，一般先预开孔再装配紧固件，并且孔特征往往建立在零件级上，使孔特征跟紧固件之间没有关联，设计变更时无法同步更新，需要手动逐个修改，操作十分繁琐。

　　首先，程序通过用户进行两次交互操作获取孔的位置，一次是选择基准点或基准轴的位置，另一次是选择紧固件组两端的。

　　然后，通过界面设置孔的规格和精度(一般包括粗、中、精三种)控制孔的大小，如所示选」开孔数据「开孔数据孔点轴选择孔径螺栓侧螺母侧自动开孔高真空气动挡板阀气缸与活塞杆直径的选用沈阳瑞丰科技有限公司□黄泊戬确定方法，为高真空挡板阀气缸及活塞杆直径的选取提供了。

　　真空阀门是真空系统中用以调节气流量、切断或接通管路的元件。高真空挡板阀以压缩空气为动力，通过电磁换向阀改变气路方向，执行气缸驱动挡板阀启闭运动，适用于1.3x14Pa~1.0x105Pa真空系统中用以开启或隔断气流。挡板阀具有结构简单，开闭时间短，安全可靠，坚固耐用，并且可以自动控制等优点，被广泛应用于电子、化工、冶金、航空、航天、材料、生物医药、原子能、宇宙探测等高科技领域。高真空气动挡板阀的气缸直径及活塞杆直径设计十分重要，挡板阀在开闭时，若气缸及活塞杆直径设计不合理则会导致阀门产生无法打开、启闭时间长等问题。本文介绍了如何在给定压力下估算出气缸及活塞杆的直径，为解决这一问题提供。

　　校核挡板阀阀盖密封面计算比压本文以一个大气压，公称通径DN160高真空气动挡板阀为例来计算，见及表1.机械工业标准化与质量此外，紧固件组会自动记录与之配合的孔特征信息，当紧固件组位置移动时，可以通过更新程序，自动修改与之配合的孔特征尺寸。

　　合理地选择二次开发工具及语言，是程序可移植性的关键。PTC公司为Pro/E提供的Pro/TOOLKIT是针对Pro/E功能强大的二次开发工具，它封装了许多针对Pro/E底层资源调用的库函数与头文件，可以借助第三方编译环境(C语言、VC++语言等)进行调试。Pro/TOOLKIT为用户程序、软件及第三方程序提供了与Pro/E的无缝联接。

　　数，能够使外部应用程序安全有效地访问Pro/E的数据库和应用程序。通过C语言编程及应用程序与Pro/E的无缝集成，用户和第三方能够在Pro/E系统中增加所需的功能。因此，紧固件工具软件采用VC++和Pro/TOOLKIT进行组合开发。

　　按照成组装配等思想，利用MicrosoftVisualC++进行编程，已经在三维CAD软件Pro/E平台上开发了符合装配习惯的紧固件工具，实现了紧固件的快速选型、成组装配和智能打孔等功能，并在紧固件设计工作中得以应用。实践证明该工具对于提高紧固件设计效率的效果显著，便于企业常用紧固件知识的累积和传递。