基于UG的组合机床夹具智能设计系统的研究与应用.pdf

2 4 0 机 械 设 计 与 制 造 Ma c h i n e r y D e s i g nMa n u f a c t u r e 第 8 期 2 0 1 1 年 8月 文章编号 1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 1 1 0 8 0 2 4 0 0 2 基于 U G的组合机床夹具智能设计 系统的研究与应用 焦 丽 丽赵健 盐城工学院 优集学院， 盐城 2 2 4 0 5 1 Re s e a r c h on i n t e l l i g e n t d e s i g n s y s t e m f o r f i x t u r e o f mo d u l ar ma c h i n e b a s e d o f UG J I AO L i l i ， Z HAO J i a n F a c u l t y o f U G， y a n c h e n g I n s t i t u t e o f t e c h n o l o g y ， Y a n c h e n g 2 2 4 0 5 l ， C h i n a 【 摘要】 介绍了组合机床夹具设计的研究状况， 分析了企业开发应用组合机床夹具智能设计系统 的必要性及该系统实现存在的难点。 在分析构建该智能设计系统的系统框架的基础之上， 利用三维设 计软件 U G的 O P E N二次开发功能及其 WA V E技术的相结合 ， 开发 实现 了该 系统 ， 并对 实现该 系统的 关键技术进行 了详细的阐述 ， 主要 包括 夹具知识库的建立及 夹具体等非标准“ 灵活性” 零件的设计过程 等。 最后进行 了工程应用， 结果表明该系统能提 高组合机床 夹具设计的效率和质量。 关键词 组合机床； 夹具 ； 智能设计 ； U G 【 A b s t r a c t 】 T h e r e s e a r c h s t a t u s o f m o d u l ar m a c h i n e fi x t u r e d e s ig n i s b r ie f l y in t r o d u c e d ， t h e n t h e h e - c e s s i t i e s o f d e v e l o p i n g t h e i n t e l l i g e n t d e s i g n s y s t e m_ 厂 0 r e n t e r p r i s e a n d t h e d 够c u h i e s t o r e a l i z e t h e s y s t e m are a n al y z e d ． F i r s t ， t h e f r a me w o r k of i n t e l l i g e n t d e s i gn s y s t e m i s a n al y z e d ， o n w h i c h t h e s y s t e m i s d e v e l o p e d b y a p p l y i n g t h e c o mb i n a t i o n of U G ／ O P E N s e c o n d ary d e v e l o p m e n t t e c h n o l o g y a n d WA V E t e c h n o l o gy． T h e n t h e k e y t e c h n o l o gy i s s t at e d i n d e t a i l i n t h e p ape r ， i n c l u d i n g t h e e s t a b l i s h m e n t o f fi x t u r e k n o w l e d g e b a s e and d e s i gn p r o c e s s of n o n - s t and ard p art s s u c h fix t u r e b o d y e t c ． A t l a s t ， i t i s app l i e d i n t h e e n g i n e e r i n g i n - s t anc e ． w h i c h r e s u l t s h o w s t h at t h e i n t e l l i g e n t d e s i gn s y s t e m c a r t i m p r o v e t h e e f fic i e n c y and q u ali t y o f如一 s i gnf o r mo d u l ar m ach i n e fix t u r e ． K e y wo r d s Co mbi na t i on m a c hi ne ； Fi xt ur e； I n t e l l i g e nt d e s i g n； UG 中图分类号 T H1 6 ， T P 3 9 9 文献标识码 A ￡ 』 L 1 月 lj吾 目 前， 汽车、 航空、 家电等很多企业的产品设计馍式已经由传统 而三维设计较二维设计的优势是显而 易见的。但是， 已经越来越广泛地应用于汽车、 拖拉机、 内燃机、 机床 制造及国防工业等部门的组合机床，其目 前的设计手段基本上还处 于传统的二维设计 。 从组合机床没汁的内容看， 主要包括总体设 计、 主轴箱谢 l怖 夹具设计等。 而分析对组合机 寸 算机辅助设计的 研究得到的结论是已经有学者研究实现了兑 总 体和主轴箱的计算 机辅助设 ， 而对于组合机床夹具的计算机辅助设计的研究尚见 很少， 实现的也只是二维的辅助设计日 ， 远远不能满足今天的企业需 求。 再从 犋 的硼究角度来看， 国内外已有很多学者对 寸 算机辅助 夹具设计系统 C A F D进行了不同程度的研究， 但主要是集中于组合 夹具等方面研究的比较多 ， 而对于组合机床这类专用夹具的研究 报道也几乎未见。 针对这种隋况， 分析了组合机床夹具智能设计系统 实现的准点 所在， 并选择合适的软件进行开发实现了智能系统。 2组合机床夹具智能设计系统实现的难点 组合机床夹具是针对某种特定零件的特定工序设计的， 当产 品更新或加工对象稍有改变时， 它很难重新改装， 往往需要另行设 计制造， 所以 对于这类产品的三维计算机辅助设计提高的设计效 率并不十分可观， 导致了其在今天二维转三维的热潮中， 仍然原地 踏步。 另外一个原因就是组合机床夹具是由定位元件、 导向元件和 夹紧机构等通用件及“ 没有任何规律” 的夹具体等“ 灵活性” 零件组 ★ 来稿 日 期 2 0 1 0 1 0 2 2 成的， 在计算机辅助的智能设计系统中， 那些通用件是很容易实现 的， 而夹具体这种“ 灵’活．陛” 零件是随着被加工件的改变而改变， 又 随着定位、 导向、 夹紧等通用件选择和定位的不同而不同的， 其实 现智能设计存在着一定的困难。所以组合机床夹具的智能化设计 是组合机床实现计算机辅助设计的瓶颈， 也正是由于以上原因， 关 于组合机床夹具计算机辅助设计的研究才很少， 如果解决了此问 题， 无疑将给企业的组合机床夹具设计带来效益。 3组合机床夹具智能设计系统的系统结构 如图 1 所示， 组合机床夹具智能设计系统的系统总体结构， 从图中可以看到该系统主要包括从知识库中选择相似夹具案例 进行参考及通用件的选择、 夹具体等零件的交互处理的过程 ， 到 最后自动形成夹具总体装配。对于组合机床夹具而言， 其主要由 通用件定位元件、 导向元件、 夹紧装置， 夹具体及其他装置或元件 组成。 与产品设计一样， 工程技术人员需要参阅大量的技术资料， 相关技术数据， 以及以往相似的设计方法和经验， 进行综合性的 比较、 计算、 推理和评价， 这个过程是以知识库为信息传输的。因 此， 组合机床夹具智能化设计系统中包含了通用件库、 数据库、 夹 具实例库、 及模型库等在内的知识库系统。 首先以人机交互的方式把被加工件模型调入到三维环境 后， 根据被加工件的特点到夹具案例库中搜索相似的案例进行定 位、 夹紧方案的学习参考， 在这里被加工件模型不但包含了本工 序的加工尺寸信息 ， 还包含了达到的精度要求及定位夹紧等信