468Q發(fā)動機(jī)曲軸箱箱體左右兩側(cè)面孔鉆削組合機(jī)床夾具設(shè)計【含4張CAD圖紙】【GJ系列】
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夾具設(shè)計過程形式化的功能方法 R. Huntera, J. Riosb,*, J.M. Pereza , A. Vizana a在機(jī)械和制造工程部工程師、高級技工學(xué)校,馬德里理工大學(xué),28006約瑟古鐵雷斯Abascal,2,馬德里,西班牙 b目前在企業(yè)集成(53號樓),克蘭菲爾德大學(xué),Cranfield,mk43 0al,英國。2005年1月14日收到;2005年4月14日接受,2005年8月26日可在線使用。摘要機(jī)械夾具的設(shè)計是一個高度復(fù)雜的過程,依賴于設(shè)計者的經(jīng)驗和他/她內(nèi)在的知識來實現(xiàn)良好的設(shè)計。為了促進(jìn)其自動化的發(fā)展,以知識為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序,明確夾具設(shè)計過程和所涉及的知識是一個提前的基本的任務(wù)。此外,一個基本的和眾所周知的工程原則是應(yīng)考慮:功能要求及其相關(guān)約束應(yīng)該是任何設(shè)計過程的第一個數(shù)據(jù)??紤]到這兩個主要的想法,本文提出的發(fā)展,基于功能方法促進(jìn)夾具設(shè)計過程的自動化。在這樣的背景下,摩卡的方法已用于夾具知識。IDEF0和UML已用來代表工序的夾具設(shè)計。提出了一種方法的基礎(chǔ)上的功能概念,旨在使這樣的設(shè)計過程正式化。夾具的功能要求已經(jīng)定義和正式化。功能夾具元素用來創(chuàng)建一個功能設(shè)計解決方案,這些元素與功能要求和典型的商業(yè)夾具組件的鏈接已通過表和規(guī)則映射定義。最后,原型知識為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序已經(jīng)開發(fā),以使所提出的方法的初步驗證。2005愛思唯爾有限公司保留所有權(quán)利。 關(guān)鍵詞:夾具設(shè)計過程;夾具知識建模;夾具功能要求1.介紹任何設(shè)計理論的主要目標(biāo)是提供一個合適的框架和方法定義的活動序列,符合產(chǎn)品或系統(tǒng)的設(shè)計過程1,在一般情況下,他們都確定要求的出發(fā)點,在設(shè)計過程中。事實上,處理產(chǎn)品設(shè)計工程學(xué)科可以被定義為一個認(rèn)為SCIE 科學(xué)和工程知識創(chuàng)造的產(chǎn)品定義和設(shè)計解決方案的基礎(chǔ)上的想法和概念來自需求和約束2-4。在這項研究中,相關(guān)的問題時,考慮的要求,把這個作為一個普遍的概念,是明確的含義,兩個主要條款:功能需求(FR)和約束(C)?!肮δ苄孕枨蟆保硎居刹煌淖髡?,表示產(chǎn)品必須獨(dú)立處理任何可能的解決問題的方案2,4。FR是一種需求,考慮到需求工程領(lǐng)域廣泛認(rèn)可的一些基本原則,我們可以認(rèn)為“在自然語言的一個單一的功能中這是一個獨(dú)特的明確的聲明,用寫的方式,排名,跟蹤,測量,驗證和驗證”。一個“約束”可以被定義為“一個限制,一般影響某種需求,它限制了可能的解決方案的范圍,同時滿足要求”。因此,約束集要始終與要求,其目的是為了設(shè)計結(jié)果縮小到可以接受的解決方案。考慮公理化設(shè)計理論4,功能需求應(yīng)定義在功能域,這帶來了現(xiàn)場的問題,如何定義和代表的功能產(chǎn)品的。用于表示它的方式將影響設(shè)計師的推理過程,在這個意義上,功能和物理域之間的映射,作為后來的設(shè)計解決方案被開發(fā)。一些作者已調(diào)查過的功能和功能表現(xiàn)的概念2,8 。他們的設(shè)計方法提供了一個基于“功能-行為-結(jié)構(gòu)”框架的視圖 ,即“使用結(jié)構(gòu)和行為定義函數(shù)” 6 。 目的是填補(bǔ)缺口,允許設(shè)計者從FRS物理設(shè)計解決方案的進(jìn)展。該方法是通過它的結(jié)構(gòu),這似乎導(dǎo)致一個迭代因果的方法,在那里尋求解決方案,直到選定的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致I功能。采用的方法在本文的研究是基于夾具的功能組件的定義(FFC),可以滿足夾具的功能,在諸如FFC和夾具的商業(yè)元素之間的映射。一種來自本體創(chuàng)建的先進(jìn)方法來定義需求和功能。本體論的方法追求使用一種邏輯的術(shù)語含義的定義,和公理的定義,使其自動演繹和推理 9 。本體論的方法,從知識表示任何工程過程的關(guān)鍵因素都有較高的相關(guān)性它已被公認(rèn)為一種方法,以促進(jìn)工程應(yīng)用的集成 10 ,描述功能設(shè)計知識 7 ,并定義要求 11 。考慮一個純粹的方法,如果一個本體不包括公理,則推理可以認(rèn)為它更像一個信息模型,從這個意義上說,這是本文提出的工作中開發(fā)的方法。當(dāng)考慮的方法開發(fā)的夾具設(shè)計,可以說,在一般情況下,他們是合理的,并提出了一系列的步驟并遵循。例如,由Scallan和Henriksen 12,13 中提出的方法,利用這種方法來描述一般的夾具設(shè)計過程的各個階段所需要的信息?;旧?,建模的重要性,詳細(xì)的信息,這主要是有關(guān)夾具的要求,夾具功能,夾具組件,制造資源,制造PR中,設(shè)計規(guī)則;駐留在可能的自動化設(shè)計過程通過一個基于知識的應(yīng)用程序或系統(tǒng)的開發(fā)。這是說,一些作者已經(jīng)致力于發(fā)展應(yīng)用的夾具設(shè)計的相關(guān)知識,他們沒有基于功能的方法,最近出版的一些作品可以在參考文獻(xiàn)中找到 14 - 19 。在下面的章節(jié)中,本文提出了一種方法來正式的設(shè)計過程中的加工夾具的工程概念的功能要求和夾具功能20。形式化的功能需求是通過一個結(jié)構(gòu)化的方式通過自然語言規(guī)范的應(yīng)用。此外,IDEF0,摩卡方法和UML圖用來捕捉和表示知識,并且使知識形式化,從而便于實現(xiàn)夾具設(shè)計過程的自動化的終極目標(biāo)。IDEF0方法是用來創(chuàng)建夾具設(shè)計過程中的一個活動模型,可以用于不同的任務(wù),包括每一個信息的識別。UML用來代表活動的過程中相互作用的補(bǔ)體IDEF0模型。摩卡方法與統(tǒng)一建模語言,是用來捕獲和表示知識,參與工序的夾具設(shè)計。最后,為了驗證所提出的方法,可從一個原型知識為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序中開發(fā)部分結(jié)果。2。加工夾具要求分析 在第1節(jié)中,定義了兩個術(shù)語:功能需求和約束條件。需求總是存在的,他們表達(dá)的方式,以及它們是如何集成在產(chǎn)品設(shè)計過程中,是從不同的學(xué)科,例如 產(chǎn)品設(shè)計工程和需求工程等。一般來說,需求工程是指處理需求實現(xiàn)的捕獲、形式化、表示、分析、管理和驗證的學(xué)科。然而,所有這些方面需要集成在產(chǎn)品設(shè)計過程中,并要求應(yīng)導(dǎo)致定義的可能的產(chǎn)品設(shè)計解決方案,這在一般要求一個綜合的觀點來看需求問題。重要的是要記住,這種學(xué)科的發(fā)展是與軟件工程和系統(tǒng)工程密切相關(guān)的,事實上許多與需求相關(guān)的研究來自這些工程領(lǐng)域的作者 21 - 23 。在考慮分析需求時,可能首先要考慮的是需求是如何表示或聲明的。正如前面提到的,表達(dá)需求的方式會影響他們的解釋和設(shè)計解決方案的創(chuàng)建。在這個意義上,它被廣泛接受,使用自然語言是最常見的表達(dá)要求的方式,因此,他們的寫作成為一個重要的問題。Alexander et al提出的解剖學(xué)24。以半結(jié)構(gòu)化的方式編寫作為基礎(chǔ),來表明夾具的功能要求和約束20。在機(jī)械加工中,工件夾持是一個關(guān)鍵方面,夾具是滿足這一總體目標(biāo)的要素。在其設(shè)計過程中,出發(fā)點是加工夾具的功能要求和約束的定義。通常,一個夾具的解決方案是由一個或幾個物理元素,作為一個整體設(shè)計的夾具解決方案必須滿足所有的FRS與CS。定心、定位、定位、夾緊,并支持,可以考慮夾具的功能要求,怎么一個夾具必須獨(dú)立于任何特定的解決方案。在約束條件的限制,可能的解決方案的范圍,需考慮的因素有很多,主要內(nèi)容有:形狀和尺寸的工件,公差,序列 操作能力,加工策略,切削力,裝配數(shù)量,設(shè)定時間,要除去的物料量,批量尺寸,生產(chǎn)率,機(jī)器形態(tài),機(jī)器能力,成本等 。最后,該解決方案的特點是:簡單,剛度,精度,可靠性和經(jīng)濟(jì)性。2.1.功能要求從文獻(xiàn)回顧 25 - 27 ,并從采訪的加工夾具設(shè)計師 28 ,可以得出結(jié)論,基本功能要求,任何夾具解決方案必須滿足有關(guān):定心、定位、夾緊,并支持。然而,設(shè)計師應(yīng)對這些FRS遠(yuǎn)不是他們正在考慮解決的方式,一般的FRS不明確,但在設(shè)計過程中隱含。查克拉巴蒂等人29指出了設(shè)計過程中出現(xiàn)的一些與需求有關(guān)的問題,如概念設(shè)計要求和設(shè)計結(jié)果來自設(shè)計方案的分析,這實際上是與基本原則的矛盾,由不同的作者提出的解決方案之前通過電腦識別功能定義,采用“以豐田為基礎(chǔ)的并行工程”的思想30和公理化設(shè)計理論4,這似乎是合乎邏輯的狀態(tài),F(xiàn)RS應(yīng)清楚地識別和提前定義選擇任何可能的設(shè)計方案和設(shè)計進(jìn)展,與FRS不同地約束應(yīng)盡可能縮小解集。查克拉巴蒂等人 29 也得出結(jié)論:“為了最終設(shè)計充分滿足需求,必須對它們進(jìn)行識別、理解、記憶和使用”。這個結(jié)論不是新的,在這個意義上,它演示了如何實際和相關(guān)的這個問題是。這也加強(qiáng)了一系列的想法,在工程設(shè)計中廣泛認(rèn)可的,一個是需要捕捉,正式的文件知識,二是在基于知識的工程(KBE)開發(fā)利用中的應(yīng)用,可以幫助設(shè)計師進(jìn)行工作,盡可能自動化地使用更多的科學(xué)知識 31 。在這種特殊的情況下,適用于加工夾具的設(shè)計。在處理技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用,有兩種不同類型的系統(tǒng)需要識別和記錄。一種是應(yīng)用程序本身的功能需求的情況下,KBE的機(jī)床夾具設(shè)計中的應(yīng)用;第二個是組件應(yīng)用程序的功能需求;在這種情況下加工夾具。一種在一個工業(yè)合作伙伴的合作開發(fā)了一個應(yīng)用前者的例子是由Rios等人提出的 28 。UML似乎是一個很好的方法論:活動,組件,用例圖幫助具體并給出系統(tǒng)視圖。然而,當(dāng)進(jìn)入到必須定義類的邏輯視圖時,就需要對應(yīng)用對象有一個完整的理解:加工夾具。有了這個目標(biāo),并考慮到加工設(shè)備的功能需求的基礎(chǔ)上設(shè)計將KBE應(yīng)用為目標(biāo),對加工器具捕捉和文檔 ES是工作的主體部分 20 ,它將會是下一個人們議論的部分。在這種情況下,采用的方法是利用摩卡方法 31 提供的工具的一部分,命名:插圖、約束、活動、規(guī)則和實體的形式,引出知識 GE加工夾具在FRS和CS的形式化的第一步。基于這些形式,它可以代表與夾具設(shè)計過程中的主要組成部分:非功能性要求,功能要求,約束條件,設(shè)計規(guī)則,夾具F 功能性元素,具商業(yè)組件,等 20 。圖1、2為夾具的FRS和CS的定義中應(yīng)用的例子。在第一階段之后,要求捕獲完成的功能需求語法的形式化。在這一點上,重要的是要記住,F(xiàn)R是以書面方式表達(dá)的一個句子,使FR進(jìn)行測量,證實和驗證?;趤喠ι酱蟮慕馄蕦W(xué) 24 提出的結(jié)構(gòu),與Takeda等人提出的函數(shù)表達(dá)相似 6 。它是說一個函數(shù)是一個組合的“功能體”(動詞),一個“客觀實體”(該功能發(fā)生與否),和“功能修飾語”(副詞)。在這項研究中提出的結(jié)構(gòu)是由四個主要組成部分:行動,對象,資源和限定符(圖3)。與Takeda的方法,所有的情態(tài)副詞(即:牢固地,確切地,在一般情況下,所有副詞都是以為后綴的,不認(rèn)為是修飾語,因為它們沒有一個定量值,因此它們既不能測量也不能驗證。動作組件用一個主動動詞來表示,它是指夾具的功能。如前所述,這些功能是:中心,位置,定位,夾緊和支持。ES的對象組件,并指物理對象上執(zhí)行的動作。在夾具FRS定義的第一層次,對象將被加工部分。名詞表示的是源組件,它指的是將執(zhí)行的操作。在夾具FRS定義的第一個層次,資源將機(jī)床上進(jìn)行加工。定量形容詞組或名詞組表示動作的限定詞。限定成分是指FRS的限制,并允許的限制(CS)與之相關(guān)的。每個定量限定符必須至少有一個標(biāo)稱數(shù)值、一個度量單位和一個公差。每個FR必須至少有一個定量限定符??紤]到以前的約束細(xì)化的概念,以縮小可能的解決方案的集合,在他們最初定義時,規(guī)范的限定符可能沒有數(shù)值,但是在最后階段,當(dāng)約束必須考慮選擇一個候選解決方案的數(shù)值需要被宣布。擬議的結(jié)構(gòu)夾具FR然后仿照 UML(圖4)。功能的要求這一級有四個先前定義的屬性:行動,目標(biāo),資源和預(yù)選賽。考慮到面向?qū)ο蟮膶崿F(xiàn),類舉每個實例都有一個獨(dú)特的標(biāo)識符,可以跟蹤,尤其是FR.這種能力,在設(shè)計過程中,可以隨時修改和更新這些FR的任何屬性。作為一個例子,夾具的定位和支撐情況反應(yīng)在表1。3.提出的夾具設(shè)計過程的形式化方法在本研究中提出的夾具設(shè)計過程的方法是基于五個主要的設(shè)計階段(編號為1 - 5),命名為:功能需求開發(fā)(FR),夾具設(shè)計功能的定義(FF),功能設(shè)計的夾具方案(FD),詳細(xì)設(shè)計夾具方案(DD)和夾具設(shè)計驗證最終的解決方案(FV)。這些階段的目的是一個定義連續(xù)反饋的過程,它允許以一個系統(tǒng)的,結(jié)構(gòu)化的和并行的方式開發(fā)夾具設(shè)計(圖5)。第1階段:第一階段,發(fā)展的功能要求(FR),包括捕獲所需的知識來執(zhí)行設(shè)計過程的加工夾具。它的主要任務(wù)有兩個,首先填充摩卡形式,然后根據(jù)第二部分中定義的結(jié)構(gòu)使功能要求形式化。第2階段:第二階段,夾具功能(FF)的定義,目的是完成一套高層次的軟件功能模板,實現(xiàn)以知識為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序,并允許生成符合前一階段定義的夾具功能需求的解決方案。夾具的功能已被定義的圖形使用基于IDEF0建模方法。表示符號允許圖形化地反映實現(xiàn)函數(shù)所需的屬性和操作。圖6顯示了一個例子。推薦的表述是一個高層次的功能定義,它是在實施中使用獨(dú)立的知識表示,并且它不需要夾具設(shè)計師對任何軟件建模技術(shù)有深刻的了解。這些夾具功能的定義是KBE應(yīng)用程序開發(fā)所需要造型的第一步。例如,考慮穩(wěn)定性作為一個影響夾具FRS的主要約束,任何夾具功能解決方案應(yīng)滿足此約束。為了實現(xiàn)這一目標(biāo),就需要定義一個夾具功能(FF)進(jìn)行穩(wěn)定性評價,這個功能可以從夾具功能夾具稱為(clamp_ff)表現(xiàn)為圖6。從高層次的角度來看,這穩(wěn)定的FF需要輸入:部分信息(即:加工操作,加工策略,去除量,切削參數(shù),刀具參數(shù)),和夾具的功能元素的信息(如:功能、約束、規(guī)則、含卷 UME、點和向量的應(yīng)用)。這些信息的一部分將被用來確定一些派生參數(shù),如切削和允許夾緊力。利用這些信息連同分析模型,例如由Liao32等人提出的,和優(yōu)化的方法,例如,一個由Pelinescu33等人提出的,這樣穩(wěn)定的FF可開發(fā)和實施。在如此穩(wěn)定的ff詳細(xì)規(guī)范的復(fù)雜性是非常高的,要求自己的研究本身32,34,35 ,但是,一個高層次的功能,其發(fā)展所需信息的定義可以表示,是本文提出的研究的目標(biāo)之一。第3階段:第三階段,功能設(shè)計(FD),旨在創(chuàng)建一套功能解決方案的夾具設(shè)計,一個功能性的解決方案是獨(dú)立于任何特定的商業(yè)夾具組件,它表示由一組夾具功能元件。夾具功能元件滿足夾具所固有的至少一個功能,即:中心、位置、定位、夾緊和支撐。這些元素表示手段圖形符號,也稱為功能符號,除了功能,還代表一些限定符,影響他們。這種夾具功能符號是基于技術(shù)元素中定義的AFNOR標(biāo)準(zhǔn)NF E 04-013 - 1985 36 。圖7介紹了它們的結(jié)構(gòu),包括:一種技術(shù),STA 零件表面的TE、工藝元件的功能以及零件表面與夾具元件之間的接觸。為了從功能設(shè)計到詳細(xì)設(shè)計,這是下一階段,它定義功能符號和商業(yè)夾具元件之間的映射表 20 ,表2代表一個例子。對于可能的功能解決方案的創(chuàng)建一組輸入信息,分析模型,優(yōu)化功能和規(guī)則,必須包括在軟件功能中定義的第二階段?;旧?,輸入的定義是:零件信息:被加工零件的材料機(jī)械性能、形狀和尺寸以及相關(guān)公差。功能元素信息:功能、相關(guān)限制、定向、包含卷、接觸參數(shù)和定位點。零件制造過程:操作順序,每個操作:加工策略,切削參數(shù),切削工具,和體積去除。生產(chǎn)估算:設(shè)定數(shù)量,設(shè)定時間,批量,生產(chǎn)速度,目標(biāo)成本。資源信息:機(jī)器形態(tài)和機(jī)器能力。功能設(shè)計給設(shè)計環(huán)境帶來好處,其中的解決方案主要是由定量函數(shù)的滿意度驅(qū)動,相反的環(huán)境中的主觀方面,如美學(xué)有重大的相關(guān)性。特別是,在夾具設(shè)計環(huán)境中,創(chuàng)建一個功能性的解決方案的優(yōu)點來自不使用完整的商業(yè)夾具元件庫,但減少了基本函數(shù)元素的數(shù)目,在第二個設(shè)計階段可以轉(zhuǎn)化為前者。這是特別相關(guān)的,當(dāng)某種類型的人工智能技術(shù)將被應(yīng)用在實施階段,由于許多這些技術(shù)基于初始生成一個完整的可能包含解決方案的設(shè)計空間,如果設(shè)計空間可以減少,然后確定的解決方案就可以更有效地完成。并用功能設(shè)計的方法將設(shè)計空間劃分為兩個子集,處理函數(shù)解的一個子集和處理物理的一個子集。 第4階段:詳細(xì)設(shè)計(DD)包括創(chuàng)建一個功能的詳細(xì)解決方案。要進(jìn)行此階段,必須使用前面提到的映射表和相應(yīng)的解釋規(guī)則。還要提及的是,夾具軟件功能適用于類似方式,但有一個不同的輸入,基本上是與夾具元件相關(guān)聯(lián)的幾何體(含體積),這是特別相關(guān)的干擾檢查。一個詳細(xì)的解決方案包含最后的夾具商業(yè)元素用在加工的部分和他們的設(shè)置上。最后,第五階段,設(shè)計驗證(FV),目的是作出最后評價和驗證功能要求和其相關(guān)聯(lián)的約束定義在第一階段。然而,重要的是要提到的,除了最后的驗證,功能的方法,與分離的設(shè)計空間在兩部分中,允許在兩個PR實現(xiàn)驗證 IOR階段。這可以通過裝置的優(yōu)化方法,可以包括在夾具功能(FF),因為它是前面提到的第3階段?;谶@種方法,在下一節(jié)將詳細(xì)定義夾具功能的設(shè)計過程。 4. 夾具功能設(shè)計過程模型正如介紹中提到的那樣,設(shè)計功能的方法已經(jīng)引起一些研究者2,5,6,7,8的關(guān)注 。然而,就像Kitamura 7 所指出的,在一般情況下,功能性知識是隱含,沒有的功能概念的明確定義,在文獻(xiàn)中提出的設(shè)計師使用的通用功能過于通用。從這個意義上說,本體論的方法是一個有趣的貢獻(xiàn)使功能設(shè)計知識形式化。在這項研究中所采用的方法處理關(guān)于什么是夾具本體開發(fā)的第一步,這是夾具信息的建模。夾具設(shè)計的功能方法,基于信息模型的定義,有一些特點,可以推導(dǎo)出的事實,在前面的部分即:夾具必須執(zhí)行功能的數(shù)量減少,形式化的規(guī)范,利用功能元素減少設(shè)計空間。然而,在任何夾具信息模型的定義之前,有必要定義夾具的設(shè)計過程和流動的信息。以下是在本研究中開發(fā)的活動模型來代表夾具設(shè)計過程。該模型使用IDEF0方法和UML表示,它允許識別過程中所需的知識單元,以及互動活動。這種模式的發(fā)展是基于文獻(xiàn)回顧的結(jié)果,并與合作伙伴共同發(fā)展的結(jié)果 28 。一些作者還使用建模技術(shù)來表示的過程和部分相關(guān)的夾具設(shè)計過程的信息,但不采取功能的方法。IDEF0方法是基于一個層次的分解活動的定義,它們每一個都由主動動詞定義,連同一組“輸入”和“輸出”,其完成所需的資源,和元素可以作為其承諾的控制。資源知識單元是機(jī)床單元和模塊化夾具元件。IDEF0方法是基于一個層次的分解活動的定義,它們是由一個活躍動詞定義的,連同一套“輸入”和“輸出”的每個活動資源,其完成所需的資源,和元素可以作為其承諾的控制。以下是研究期間開發(fā)的主要圖表:從根圖中,創(chuàng)建第一層圖。當(dāng)它呈現(xiàn)在圖8中,它包括處理和三個主要的信息單元定義活動定義的分析 零件幾何信息,制造工藝計劃,夾具設(shè)計方案。值得一提的是,這些活動的表現(xiàn)是高度并行迭代的?;顒覣1:夾具設(shè)計者分析零件的幾何特征,形狀和尺寸,公差和表面光潔度。輸出是夾具設(shè)計過程中要考慮的一系列零件技術(shù)特征。活動A2:夾具設(shè)計分析零件制造工藝方案、切削加工、切削用量、刀具、切削條件、加工策略、和機(jī)床結(jié)構(gòu)。輸出是一個了解的部分工藝特征和加工操作之間的對應(yīng)關(guān)系。活動A3:使用從其他兩個活動的輸出,再加上生產(chǎn)信息,設(shè)計師定義的功能要求和約束的夾具。之后,他開始識別可能的功能解決方案,以滿足這樣的要求。 每個這些解決方案都必須進(jìn)行評估,以保證滿足的要求。下面的階段是定義每個功能解決方案可行的詳細(xì)的,包括商業(yè)夾具元件。第二個層次分解成三個不同的圖表,圖9為A1節(jié)點,圖A2節(jié)點的圖10和A3節(jié)點的圖11?;顒覣1已被分為四個子活動(圖9)?;顒佣紕?chuàng)建一個幾何信息列表來定義機(jī)器的數(shù)量?;钚訟12與尺寸、公差和表面光潔度的分析?;顒覣13定義起始原料,萬一在初級制造過程中零件未成型。最后,活動14重點關(guān)注被加工零件上技術(shù)特點的定義,它包括從以前的三個活動的結(jié)果的輸入,并創(chuàng)建其相關(guān)的尺寸和公差的加工功能的列表。活動A2已分為三個子活動(圖10)?;顒覣21是生產(chǎn)信息,以及機(jī)床的分析被使用,例如:加工工作空間尺寸,主軸轉(zhuǎn)速,進(jìn)給速度,工作臺尺寸。對加工操作的分析活動A22焦點,可能的操作序列,識別零件可能的方向。最后,活動23結(jié)合活性A14、加工特征的輸出,隨著活動A22輸出,加工工藝分析,確定加工階段,使用相同刀具進(jìn)行一些操作,執(zhí)行他們所需要的信息。活動A3,詳細(xì)詳細(xì)的夾具設(shè)計方案,已分解成四個子活動,所有這些相關(guān)的方法,在第3節(jié)提出了,圖11顯示圖。這個活動性包括對夾具的要求和約束的定義根據(jù)第2.1節(jié)先前提出的描述?;顒?2需要一組預(yù)定義的夾具的使用功能(FF),方法論在上節(jié)介紹了。最終的目標(biāo)將是在基于知識的應(yīng)用程序中實現(xiàn)這些功能,這樣的功能設(shè)計解決方案將滿足定義的要求。在這種情況下,第一級的目標(biāo)是在本研究中,使這些功能和信息的發(fā)展明確的需要,在某種程度上,任何夾具設(shè)計者都能理解它們,并決定采取哪種行動來獲得功能解決方案。利用FFS,對夾具設(shè)計的功能定義活動A33焦點,這是基于在3節(jié)提出的AFNOR標(biāo)準(zhǔn)功能元素表示 36 。最后,活動34處理夾具的詳細(xì)設(shè)計。利用夾具的功能設(shè)計,功能性元素的商業(yè)元素映射表,以及相應(yīng)的FFS,可以得到最終的夾具設(shè)計。目前提出的圖表需要一個互補(bǔ)的視圖,以顯示高層次的活動,構(gòu)成夾具設(shè)計過程之間的時間交互。圖12中給出的UML序列圖提供了這個視圖。 5.信息模型,實例化和方法驗證夾具設(shè)計過程建模后,要確定的知識單元:夾具要求,夾具功能,零件定義,加工操作,功能設(shè)計規(guī)則,詳細(xì)設(shè)計規(guī)則,夾具資源,夾具驗證,已經(jīng)在面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)建模,UML已被用于其表示 20 。對于這些知識單元,專門為部分定義和機(jī)械加工業(yè)務(wù),現(xiàn)有的進(jìn)展已 39,40 。下面是一個例子,以顯示這種模型的部分實例化,并從一個原型知識為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序,它已被開發(fā)的商業(yè)CAD / CAM系統(tǒng)得到的結(jié)果驗證本研究中提出的方法 20 。作為起點,表3提出了最初的幾何和加工數(shù)據(jù)作為輸入啟動夾具設(shè)計過程中的特定部分要在數(shù)控立式銑床加工。按照第3節(jié)提出的方法,從零件幾何信息和加工計劃的分析入手。因此,必須定義夾具功能要求。這些活動是第1階段(FR)的一部分。然后必須定義和表示夾具功能(第2階段)。圖13描繪了這兩個設(shè)計階段的樣本。具體來說,圖13A條提出的功能要求“支持”的一個實例,用屬性:行動(支持)、對象(部分)、資源(立式銑床(加工),和預(yù)選階段10,表3)。保持在第2.1節(jié)中提出的結(jié)構(gòu)。這些屬性作為輸入的函數(shù)support_ff夾具,線從圖13A條到圖13B條代表圖13B條代表功能的support_ff使用UML的鏈接,并在圖13c體現(xiàn)了CCC的實例化。功能設(shè)計階段(FD)利用前一階段定義的觸發(fā)器中,直接對應(yīng)的功能要求(FRS):support_ff,clamp_ff,centre_ff,orientate_ff,位置 tion_ff,連同一套設(shè)計規(guī)則。圖14C,它顯示的是原材料的一部分,在圖14B材料被刪除的卷,并在圖14A,為支撐功能的相應(yīng)屬性。在這個例子中,規(guī)則定義和測定的關(guān)系:面和支撐點,類型,位置和方向的功能元件(圖14d)。圖14e代表函數(shù)的應(yīng)用結(jié)果及關(guān)聯(lián)規(guī)則。最后,詳細(xì)的設(shè)計階段(DD)應(yīng)確定的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)夾具元件在零件加工中使用。為了實現(xiàn)這一目標(biāo),必須使用功能元件和商用夾具元件之間的映射表。下面的例子,根據(jù)表2中提出的映射,圖15代表了一個詳細(xì)的解決方案的功能之一,如圖14。6.結(jié)論在這項研究中,采用了綜合的加工夾具的方法。其基本目的是使這種設(shè)計過程自動化的方法形式化。根據(jù)文獻(xiàn)綜述和與夾具設(shè)計人員相互作用的結(jié)果和結(jié)論,提出了一些指導(dǎo)研究的原則。以下是這些原則以及它們是如何被考慮到的:開始步驟是定義夾具功能的要求。這一原則導(dǎo)致了這種要求的形式化,基于工程需求的幾種方法,和夾具設(shè)計解決方案的功能表示,基于標(biāo)準(zhǔn)AFNOR NF E 04-013 - 1985。這種方法允許驗證針對指定要求的設(shè)計方案。有必要捕捉和使加工夾具知識正式化,這一原則導(dǎo)致使用既定的方法論,在這種情況下,摩卡,和本體,并最終采用的信息建模方法。UML常常用于它的表示。有必要定義和代表加工夾具設(shè)計過程。這個原則導(dǎo)致了它的定義和使用IDEF0和UML表示法。有必要定義軟件夾具的功能,其目的是創(chuàng)建解決方案,滿足夾具的功能要求。該定義必須與任何實現(xiàn)系統(tǒng)無關(guān)。這一原則導(dǎo)致了一些研究已經(jīng)在這方面做出了一定的解決方案,特別是優(yōu)化工程,并得出結(jié)論,只有一個高層次的描述功能,其中指定的信息和基本規(guī)則的實施需要,有可能解決。分析了摩卡造型語言的分析,然而對夾具的功能復(fù)雜性水平高,要求為進(jìn)一步研究確定如何打破較低層次的細(xì)節(jié),同時保持獨(dú)立于執(zhí)行級別的表示。從開展的研究,可以得出結(jié)論,基于功能要求的夾具設(shè)計過程的形式化允許夾具設(shè)計的問題,開發(fā)一個更綜合的方法?;静襟E和基本輸入到任何實現(xiàn)自動化的過程,從夾具設(shè)計過程入手,繼續(xù)定義夾具知識單元:夾具要求,夾具功能,零件定義,加工操作,功能設(shè)計規(guī)則,詳細(xì)設(shè)計規(guī)則,夾具資源,夾具驗證。為了驗證的方法,并根據(jù)所開發(fā)的模型,基于知識的應(yīng)用程序已經(jīng)實施了一個商業(yè)CAD / CAM系統(tǒng)(CATIA V5)。參考文獻(xiàn)1 N. 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