创新式组合夹具结构设计自动化

２００１年 工　程　图　学　学　报 ２００１第１期 JOURNAL OF ENGINEERING GRAPHICS No.1

创新式组合夹具结构设计自动化

徐志刚秦惠芳刘宇齐

摘要探讨了组合夹具创新设计自动化的潜力及主要的方法和途径

因此选择零件的夹持表面作为分析的基础

建立了组合夹具的功能要求集合构自动映射的方法验证其创新潜力

组合夹具自动化设计

中图分类号

A 文章编号

夹具的高效高质量设计是满足多品种

组合夹具的研究主要集中在以下几个方面夹具结构自动布局的理论和方法　夹具设计专家系统 CAPP中增加夹具规划功能　实用化夹具CAD系统的开发等

N H Wu [2]开发了一种基于专家系统的组合夹具设计系统澳大利亚的J C Amy [4]以及美国的融亦鸣等人也开发了一些交互式组合夹具三维设计系统罗振璧等人[5]开发了基于微型计算机的组合夹具CAD系统

而主要研究常规的交互式本文在广义映射原理[6]指导下并对开发的软件原形系统进行了分析和验证

设U是物质对象A的域空间Ｕ即为U的一切子集所

组成的集类对于设计问题产品功能设计过程和设计结果等都属于广义域范畴

收搞日期

国家高技术计划资助项目

作者简介1965－男副教授主要研究领域为计算机图形学绿色产品设计

1.1 分解粒度与可具创新性的程度

理论上讲对于广义域U同样具有无限可分解性

对于产品结构设计而言

提高了设计效率难以表达概念设计阶段因此top-downÎÞ·¨ÊµÏÖ²úÆ·È«ÊÙÃüÖÜÆÚµÄÉè¼ÆÓÖʹ±¾À´¸´ÔÓµÄÉè¼Æ¹ý³Ì±äµÃÄÑÒÔ¿ØÖƱ¾ÎÄÌá³ö½« ×÷Ϊµ×²ã·Ö½âÁ£¶È¿Õ¼ä

ͬʱ±£Ö¤Öع¹µÄ¼òÒ×ÐÔ

表1 结构分解粒度与可重构空间

结构分解粒度结构重构空间可具有发明性的程度重构的难度现有机构

当物质对象A与物质对象B

±íÃ÷Á½¸ö¿Õ¼ä¾ßÓÐijÖÖº¯Êý¹Øϵ

V是物质对象B的域空间Q(V)分别是U

¼´ÎªUÏÔÈ»B应该是U¼´A⊂Q(U)若存在一个规则f A→B¶ÔÓÚÿһ¸öx⊂A

Ôò³Æf A→B是A到B的一个映射f A→B A称为映射f A→B的定义域

如图1所示首先研究其涉及的研究领域(a) 组合夹具需求域G RA(c) 组合夹具结构域G DPS

Ó³ÉäµÄ½á¹ûÊǽṹÓòc的离散集合

完成产品的结构创新式设计

构映射

布局功

第１期 徐志刚等５７

简明易懂组成被夹紧零件的表面根据某道加工工序的需要又可分为三组不加工表面FFs以及从待加工表面和刀具加工轨迹上引伸出来的加工轨迹面MTFs¶ÔÁã¼þµÄ¶¨Î»ºÍ¼Ð½ô¹ý³Ì¶¼ÔÚÁã¼þµÄ{ FFs}面域上完成

在考虑零件的定位和夹紧时

如零件上的复杂曲面焊接面等存在一个对{ FFs}面域的筛选问题圆面和平面

平面按加工方位又可以分为水平面

{ FFs}面域中筛选出来的用于定位和夹紧的表面组成一个集合

零件的夹持特性分

析就是分析{ PFFs}面域中的每个面的夹

持特性再将{ PFFs}

面域分成两个子集

和夹紧面

域(Clamping Faces, 以下简称CFs基于

以上的分析

ＦａｃｅＮｅｔ

构成组合夹具需求域G RA

»ñÈ¡¹¹³ÉÁã¼þ±íÃæµÄÃæÓò¼¯ºÏ{ FFs }; °´ÕÕÁã¼þ¼Ó¹¤¹¤ÒÕ¼°»ú´²É豸Ìõ¼þ±ê¶¨ÐèÒª¼Ó¹¤µÄÃæµÃµ½Áã¼þµÄ´ý¼Ó¹¤±íÃæÓò{ MFs };

¸ù¾Ý±íÃæµÄÀàÐÍÃæ»ýºÍ³¤¿í³ß´çµÈÔ-Ôò

再按照定位夹紧规则将{ PFFs }面域分为定位面域{ LFs }和夹紧面域{ CFs }面域

构映射

组合夹具设计过程中在一定的机床加工设备条件下

限制工件必要的自由度及保证定位的可靠性和准确性就是要按照零件的夹持特性要求

在零件的{LFs}和{CFs}面域中完成对零件的定位和夹紧过程

功能同时结构满足由零件造型特征同时还要考虑组合夹具元件在组装上的装配性这样就存在着一种由到的映射关系定位/夹紧功能单元映射和夹具布局设计

2.2.1 定位/夹紧功能单元映射 在组合夹具的结构设计中

夹具结构的功能表达为如何定位工件

如何夹紧工件而每一个功能模块又是由多个定位其他的功能需求可以看成是隶属于定位

因而夹具结构的功

并综合考虑该子功能的

其他隶属功能项

映射的结果形成构成组合夹具功能单元的离散集合

提取定位面域{ LFs }和夹紧面域{ CFs }Óɴ˲úÉú¼Ð¾ß¶¨

λ/夹紧单元的空间布局

可以视为各层次结构单元组成的空间有序并可度量的矢量的集合

},,{n m

n m

n m

D

C

Ｈ

Ｆ

=

Ｆ

Ϊ×éºÏ¼Ð¾ß×ÜÌå½á¹¹

n m

D 为结构单元特征尺寸

m

为结构单元序号, m = 1

3

2

从这一数学模型出发

功

其结构

采用文献[8]提出的产品信息网络模型

自动化重构过程分为如下两个步骤 结构单元的自动匹配与创成构映射

过程所形成的组合夹具的功能结构单元集合

在夹具结构单元库中进行搜索

则

调出相应的结构单元

则再在元件库中进行搜

索

则进行专用件设

计

构映射