Creo在机床夹具设计教学中的应用

翁礼杰

（台州科技职业学院，浙江台州318020）

1 教学中存在的问题

在目前的夹具教学中存在诸多问题[1]，例如带学生到企业参观，只能看到机床夹具表面，无法得知夹具内部结构与它的设计原理；在进行夹具拆装实验时，需要大量教学模型，受条件限制，难以保证教学内容的全面性；教师上课参照教材，机械化讲解机床夹具设计理论，教学过程变成给学生“讲设计”，而不是主动让学生“做设计”，造成学生无法吸收夹具设计的精髓，限制了他们思维的创造性。学完后，学生掌握了夹具的基本理论知识，却很难做到理论与实际相结合，无法设计出合理的机床夹具，满足不了企业要求。

在机械专业教学中，随着三维制图软件的广泛应用[2]，Creo软件在机床夹具教学中得到广泛应用。Creo是目前应用最广泛的三维软件之一，具有强大的CAD/CAE功能，不仅可以进行三维建模、虚拟装配，还可对模型进行运动仿真、生成动画，培养学生的空间想象思维和构形能力，也为学生理解夹具知识、掌握夹具设计提供了有效途径。

2 Creo在教学中的应用

2.1 直观展示理论知识

学生在学习机床夹具设计的基本概念时，由于知识点比较抽象，难以理解。例如工件的六点定位原理，单纯地照教材只做理论讲解往往起不到应有的效果，学生理解起来似懂非懂，同时学习积极性也不高，但该内容又是机床夹具设计最重要的基础知识，必须熟练掌握，在教学中利用Creo就可以解决这一问题。

例如：图1显示的是平面几何体的六点定位原理，底平面限制工件3个自由度，属于面定位，分别限制Z轴移动、X轴和Y轴旋转；侧平面限制工件工件2个自由度，属于线定位，分别限制X轴移动、Z轴旋转；另外一个侧平面限制工件工件1个自由度，属于点定位，限制Y轴移动；整个定位属于完全定位，完全限制了工件的6个自由度。在教学中利用Creo三维实体模型显示其特性，通过学生动手多角度模拟并体会点、线、面与基本定位元件的定位作用，即可增加动手的实践性、学习的趣味性，让原本抽象的内容变得易于理解，为以后夹具的分析及设计打下坚实基础。

2.2 形象展示机床夹具各组成元件

机床夹具由定位元件、夹紧装置、夹具体、连接元件、对刀导向元件等组成[3]。为了能让学生系统掌握机床夹具相关知识，首先就需要让学生去认识这些种类繁多的元件，但学校教学条件有限，不能全部展示给学生看。使用Creo软件的三维实体造型模块，教师可制作各种典型元件，从而很好地解决这一问题，实现展示的形象直观性，也能让学生更好地记住这些元件，同时还节省了教学模型的费用，更具有一定的现实操作性。

图1 平面几何体六点定位原理

例如：讲解定位元件时，教师可利用Creo制作出圆柱销、定位轴、支承钉、支承板、V形块等定位元件三维模型，学生看了一目了然；讲解夹紧装置时，可建立夹紧元件模型，如楔块、压板、压块等；讲解铣床夹具定位时，可制作出塞尺、对刀块、定位键标准模型，一一展示给学生看。相比较书上的二维图，学生更愿意也更容易记住这些模型，教学效果较好。

2.3 形象展示机床夹具内部构造和工作原理

要使学生更好地理解夹具及其组成元件的工作原理，提高学生分析夹具装配图的能力，在教学中使用Creo软件可以起到较好的效果。根据教学需要，首先利用Creo软件制作夹具元件的三维造型图与整个夹具的装配造型图，然后对各元件的造型图和夹具装配图进行操作，让学生从各角度对元件和夹具进行仔细观察，还可以把夹具装配过程展示给学生，便于学生理解。

例如：图2是一个套类工件，要加工圆周上的通孔，教师利用Creo软件制作出图3的夹具装配图和图4的夹具爆炸图。工件选取孔作为第1定位基准，来限制4个自由度，选取工件端面作为第2定位基准，来限制1个自由度，定位元件选用定位轴3，整个定位方式属于不完全定位，满足加工要求。夹紧装置采用螺旋夹紧机构，同时利用钻套7来引导钻头正确加工。

图2 工件

图3 夹具装配图

图4 夹具爆炸图

3 教学思考

Creo软件是机床夹具设计课堂教学的有力工具，但大量夹具元件的建立对教师的能力有一定的要求，需要教师熟练掌握Creo，同时教学材料的积累也需要花费大量时间，要求教师克服困难，从一点一滴做起，先建立夹具元件的模型，后虚拟装配，最后实现夹具装夹过程的仿真。应当注意到，机床夹具设计采用Creo只是教学辅助，它与实际应用的夹具有一定差别，不能为了追求教学便利性，而忽略课堂的教学。

4 结语

在讲授机床夹具设计的过程中使用Creo软件，避免了过往使用教学模型、PPT的缺点，为学生提供了一个理论与实际相结合的平台。利用Creo教学可以提高学生识图和作图能力，提高学生分析和解决问题的能力，提高学生的学习主动性，也有利于学生深入理解并掌握夹具设计的知识要点，最终提高学生设计机床夹具的能力。