基于WEB的夹具系统设计.pdf

2 0 0 4年第 2 期 煤 矿 机 械 文章 编号 1 0 0 3 ． o 7 9 4 1 2 o o 4 o 2 ． 0 0 3 5 ． 0 2 基于 WE B的夹具系统设计 3 5 杨 杰 中国地质大学 机 电学院 ，湖北 武汉 4 3 0 0 7 4 摘 要 介 绍 了一种 基 于 网络 的夹具 系统设计 方法 ， 分析 系统结构 特点 ， 并且详 细介 绍 了面 向 对 象的决策规则设计方法。 关键 词 组合 夹具 ；夹具 库 ；决策规 则’ 中图号 -T G 7 文献标识 码 A 1 前 言 远程协同设计与制造技术是实现敏捷制造的重 要方法和手段 ， 它可以使产品设计与制造并行 ， 及时 地通过计算机网络进行。随着 N C机床和加工中心 在生产中的普遍使用， 柔性制造系统的兴起 ， 多品种 中小批生产越来越受到重视， 夹具也成为制造系统 实现柔性的瓶颈之一 ， 柔性夹具成为开发的一个重 点。由于设计信息和制造信息的复杂性、 多样性 ， 需 要将不同 C A D软件 如 A u t o C A D、 P r o ／ E 、 U G等 产生 的设计信息远距离实现上载 、 下载和共享 ， 应是首先 要解决的问题 。因此 ， 将组合夹具的设计置于 WE B 上交流， 建设起一个网站来实现基于 WE B的组合夹 具设计 ， 是实现柔性夹具的理想方式。 2 总体 规划 本组合夹具系统构成是 设计过程分析系统、 夹 具信息系统、 工件信息系统、 夹具设计规则系统和网 络服务器系统 。系统以交互式设计和 自动装配为主 要方法 ， 并以网页形式发布设计结果， 最终的追求是 设计过程的 自动化和智能化 ， 系统的总体结构和功 能如 图 1 所 示 。 系统 矗 ．内相关夹 具 产生较忱 的装夹方法 决 簟 规 划库 元 件 库 依据设 计要求 造 I I 依 据定位 夹暨羹k t1 1 e I l掸较优功能元件l I柬选择功能组件l l 装配嫂刚库 图 1 系统的总体 结构和功能 Fi g． 1 Ge n e r a l s y s t e m s t r u c t u r e a n d f un c t i o n 系统 的总体设计特征 1 以孔系列组合夹具设 计为主， 提供一套适合 于镗铣加工 中心上现有大部 分零件的组合夹具辅助设计工具 ， 并能推广 到一般 零件的夹具设计上。系统可以提高组合夹具设计效 率 ， 促进组合夹具设计的标准化 ； 2 系统提供零件、 夹具元件的编码设置和管理功能。可以根据需要来 制定和管理的零件库、 夹具元件库和夹具库。可以 根据设计习惯和经验来制定和管理设计规则库 ； 3 系统界面中的零件、 夹具元件 、 夹具组件和夹具体的 预览窗 口都是三维立 体预览窗 口， 可以任意放大缩 小 ， 旋转地来观察细节 ； 4 系统可以将设计结果 自 动发布为三维动态装配仿真网页 ， 并上传 到 I n t e me t 网 络上 。 系统的功能 1 系统提供了友善的工作界面。 在确定使用某种夹具、 夹具元件和夹具组件之前 ， 在 系统的工作界面上预览其三维实体图形 ， 利于判 断 分析和选取合适的夹具元件、 夹具 组件或夹具体 ； 2 系统中夹具库、 组件库和元件库的界面上采用多 页面板和树形列表的表达形式 ， 将夹具 、 组件和元件 分类表达， 可以很方便地按类查找所需要的夹具、 组 件或元件； 3 系统提供对零件、 夹具 、 夹具组件和夹 具元件分类编码的功能。分类和编码是可扩充可修 改的， 系统会将分类的结构在夹具库、 组件库和元件 库的界面上以多页面板和树形 列表的方式表达 出 来； 4 系统提供对零件 、 夹具、 夹具组件和夹具元件 进行规则设定的功能， 并且规则是可扩充和可修改 的。系统会根据设定的规则 ， 在设计过程中给予相 应的辅助帮助或 自动操作功能 ； 5 系统提供了全面 的网络功能。设计结果可以自动发布为网页并传送 到网络上 ， 系统也可从 网络 主服务器上获取知识 信 息的功能， 实现了分布式系统的知识共享 。 3系统模块 的划分及 作 用 系统共分为十大模块如图 2 所示。 其中主模块主要是协调其他模块之间的工作和 传递信息 ， 录入工件的信息和设计的实例。装配和 构造模块是以简洁的方式帮助设计者装配和调整夹 具结构。夹具库模块是供查找、 选取、 预览夹具组件 和调入夹具。规则解释执行模块是解释和执行预先 设定好的规则 ， 包括对工件近似可用夹具的推荐规 成 ／ 搿 维普资讯 3 6 基于 WE B的夹具系统设计杨杰 2 0 0 4年第 2 期 则、 工件定位方法的推荐规则、 夹具元件的装配规则 和优选规则、 夹具组件的装配规则和优选规则 、 夹具 组件和夹具 体的变形规则。夹具元 件库模块是查 找、 选取、 预览夹具元件和调入夹具元件。元件库管 理模块是添加 、 删除和修改夹具元件的分类编码 ， 管 理夹具元件库 目录 ， 添加、 删除和修改夹具元件库， 设定夹具元件 的装配规则。组件库管理模块是添 加 、 删除和修改夹具组件的分类编码 ， 管理夹具组件 库 目录， 添加、 删除和修改夹具组件库 ， 设定夹具 组 件的装配规则。夹具库管理模块是添加、 删除和修 改夹具的分类编码 ， 管理夹具库 目录， 添加、 删除和 修改夹具库。网络模块是将设计结果发布为网页并 上传到网络主站上 ， 与网络主站交流知识和讯息 】 。 图 2系 统模 块 组 成 Fi g． 2 Sy s t e m mo du l e s t r uc t u r e 4 面 向对 象的 决策 规则设 计 采用面 向对象 的程序设计方法 ， 就是模仿人们 对实际零件的认识过程来进行系统分析与设计 ， 直 接反映人们求解问题的方法。规则知识库是设计专 家系统中用来存放设计领域中的有关对象的专门规 则知识 ， 以及设计 时规则知识提取方法 的模块。这 里着重分析决策规则 ， 它描述 的是组合夹具设计中 的定位 、 夹紧原理和元件的选择、 组装原理方面的知 识。决 策规则解决的是装夹规划、 夹具元件、 组件和 夹具体的选用问题。设计中遇到歧路 的时候， 人们 通常是有思维定向来加以判断选择的。比如对于回 转体工件 ， 通常就用外圆定位的方式 ； 对于有工艺孔 或工艺耳的时候 ， 又会重点考虑用一面两销或平面 3 2 一l 定 位。如果工 件 中有 粗糙面 的大 内圆柱 面 ， 通常设计者会倾 向于用三爪盘定位并夹紧。当 多种状况同时出现时 比如又是 回转体工件 ， 又有工 艺耳 ， 又有大的内圆面等 ， 设计者就要将 多种因素 综合起来加以考虑， 设计者考虑这个综合 问题的时 候 ， 会将问题的各个方面分别加以评价 ， 最后选取最 优的方法。决策规则就是记录对问题各个方面的评 价规则 ， 然后系统根据这些评价规则来替代人脑 的 分析 引。 规则 1 工件 的信息已经设定为如下几类 主 要外形特征、 工艺结构、 尺寸基准面特征和加工机床 类别 ， 它们都是分析工件定位方式这个问题的因素。 规则 2 表 l是工件信息 的可选值 ， 它们 都是 各个因素的可能状况。 表 1工件信息表 Ta b． 1 W o r k pi e c e i n f o r ma t i o n 规则 3 设定评分为 倾向于使用、 倾向于不使 用、 一定不使用、 一定使用、 无任何倾向。 表 2 规则 决策和方案 T a b ． 2 R ul e d e c i s i o n a n d p r o j e c t 问 题 因素 状况 评分 方案 工件定位方式 主要 外形特征 长方体 倾向于使用 平面3 2 1 定位 工件定位方式 工艺 结构 工艺锗孔 一定使用 一面两锗定 位 工件定位方式 尺寸基准面 特征 外目柱面 倾向于不使用 内目定位 第 1 条决策规则的意义 当工件 的主要外形特 征为长方体 时， 工件 的定位方 式倾 向于采 用平 面 3 2 一l定位 。第 2条决 策规则 的意义 当工件 的 工艺结构为工艺销孔时 ， 工件的定位方式一定采用 一 面两销定位。第 3条决策规则的意义 当工件的 尺寸基准面特征为外圆柱面时， 工件 的定位方式倾 向于不采用内圆定位。决策规则实际上是用模糊数 学的原理将设计者的定向思维表达 出来。 5结语 通过提供一个功能性 的组合夹具设计系统 ， 可 以实现远程组合夹具设计 ， 并且 可以与相关组合夹 具供应商联系。系统发展是不同系列组合夹具的联 接 。 参考文献 [ 1 ] 朱耀祥 ， 融亦鸣 ． 柔性夹 具与 计算机 辅助 夹具 设计 技术 的进 展 [ J ] ． 制造技术与机床 ， 2 0 0 o ， 8 58 ． [ 2 3 陈蔚芳， 等． F MS 夹具及其 C A D技术的研究 [ J ] ． 组合机 床与 自动 化加工技术， 1 9 9 7， 6 1 5 2 1 ． [ 3 3 范牧 昌． 人工智能在组合夹具设计 中的应 用[ J ] ． 机电工程 ， 1 9 9 4 ， 4 57 ． [ 4 ] 卢 艳军 ， 等 ． 面向对象的零件设 计专家 系统 中知识库 的研 究 [ J ] ． 河北建筑科技学院学报 ． 2 0 0 1 。 1 8 1 2 9 3 1 ． 作者简介 杨杰 1 9 6 8一 ， 湖北武汉人 ， 硕 士， 讲 师， 主要研究方 向 激 光加工 ， 数控技 术． T e l 0 2 78 6 3 3 2 8 6 1 ， E m a ll F l y y a n g J 1 6 3 ． 收稿 日期 2 o 0 3 ． 1 l l O De s i g n o f fi x t u r e s y s t e m b a s e d 0 n W EB YAN G J i e C o l l e g e o f M e c h ． ＆E l e c ． 。 C h i n a U n i v e r s i ty o f G e o s c i e n e e s 。 Wu h a n 4 3 0 0 7 4 。 C h i n a Abs t r a c t Th i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e me tho d o f a k i n d o f d e s i g n of f i x t u r e s y s t e m b a s e d WEB- a n My s c h a r a c t e ris t i c o f s y s t e m s t r u c t u r e 。 a n d m i n u t e l y i n t r o d u c e d t h e d e s i gn me t h o d of o b j e c t o ri e n t e d d e c i s i o n ma k i n g r u l e． Ke y wo r d s c o mb i n e d fi x t u r e；f i x t u r e t a b ase；d e c i s i o n r u l e 维普资讯