夹具定位方案的自动化设计算法与应用分析-automatic design algorithm and application analysis of fixture positioning scheme.docxVIP

现代制造业中，工件的装夹是加工过程中面临的首要问题，夹具的设计已经成为保证产品质量的重要手段。传统的夹具设计一般常采用经验法和类比的方法，设计人员需要查阅大量的资料和手册，设计方法周期长、成本高、夹具的标准化和通用化程度低，不能满足现代多品种、小批量的市场要求，更不能满足CAD/CAPP/CAM集成的需要。加之，现代制造业中像航空航天等领域大量使用的薄壁结构件，常常尺寸大、刚度弱、易变形、定位协调性、定位准确性差，在这种情况下，夹具的设计常显现得力不从心。因此必须不断地寻求夹具设计的新方法。夹具对工件的装夹过程一般包含了定位与夹紧两个方面，而研究计算机辅助夹具定位方法模型正是这过程之一。21世纪，计算机辅助设计制造技术(CAD/CAM)在产品和工艺领域应用越来越普遍，主流CAD/CAM公司都在试图使用全生命周期管理技术PLM把所有与之有关的功能都集成到系统中去，构建计算机集成制造系统(ComputerIntegratedManufacturingSystems,简称CIMS)。计算机辅助夹具设计技术(CAFD)正是构建集成制造系统不可或缺的关键技术之一，是指导现代制造业应用计算机技术、信息技术走向更高阶段的一种思想方法、技术途径和生产模式。在夹具设计与分析过程中，定位方案设计是一项极为关键的任务，本文在综述了夹具敏捷设计的发展以及国内外研究现状后，详细描述了夹具优化设计中定位原理、定位元件的选用等，并根据模糊决策理论建立了夹具定位基准面选择算法。根据定位基准表面上的定位点数目，构建了定位元件方案的工艺信息匹配度算法。根据工件自身的几何拓扑关系，提出了工件的面、线、点三个层次的几何信息匹配矩阵，构造了工件的适应度及其相应的权重。再次，结合定位元件方案的工艺信息，建立了定位元件方案的决策匹配函数。最后，在三维造型软件UG4.0平台上，验证了算法的可行性。本文属于应用基础性研究，其内容主要侧重于计算机辅助夹具定位理论和实践技术的开发；在如何提高夹具设计速度、提高夹具设计质量上有一定的理论意义。关键词：计算机辅助夹具设计，定位基准，定位元件方案，匹配，模糊决策Inmodernmanufacturingindustry,theclampingofworkpieceisthechiefissueconfrontedintheprocessofmachiningandthedesigningoffixturehasbecomeanimportantmeantoensurethequalitiesofproducts.Empiricalandanalogymethodsareadoptedintraditionalfixturedesigning,meanwhiledesignersneedtosearchlotsofmaterialsandmanuals.Thesemethodsarecharacterizedbylongperiod,highcost,lowstandardizationandgeneralization,whichcannotsatisfythedemandsofmodernmarketwithmultispeciesandsmallbatchesandtheintegrationofCAD/CAPP/CAM.Inaddition,lotsofthin-wallstructuralcomponentswhichareoverlarge,stiffnessless,changeable,poorlycoordinativeandorientativeareemployedinthefieldofaviationinmodernmanufacturingindustry.Underthiscircumstance,thedesigningoffixturearenotsufficient,thusseekingofnewmethodsfordesigningfixturesisveryessential.Generally,orientationlocatingandclampingareinvolvedintheprocessoffixturing,whiletheresearchofComputerAidedFixtureDesigningorientationmodeisoneofproceduresintheprocess.ApplicationofComputerAidedDesignandManufacture(CAD/CAM)becomesmoreandmorewidespreadenteredthe21stcenturyinthefieldofdesigningproductsandhandicraft,an