機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)含開(kāi)題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述、任務(wù)書(shū)
機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)含開(kāi)題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述、任務(wù)書(shū),機(jī)床,夾具,常用,經(jīng)常使用,計(jì)算,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),開(kāi)題,報(bào)告,講演,呈文,文獻(xiàn),綜述,任務(wù)書(shū)
一、選題依據(jù)1論文(設(shè)計(jì))題目2研究領(lǐng)域機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造機(jī)械設(shè)計(jì)3論文(設(shè)計(jì))工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值機(jī)床夾具是機(jī)床上用以裝夾工件(和引導(dǎo)刀具)的一種裝置。其作用是將工件定位,以使工件獲得相對(duì)于機(jī)床和刀具的正確位置,并把工件可靠地夾緊。機(jī)床夾具按所使用的機(jī)床不同,夾具可分為:車(chē)床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機(jī)床夾具和其他機(jī)床夾具等。根據(jù)夾具所采用的夾緊動(dòng)力源不同,又可分為:手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具等。機(jī)床夾具由定位元件,夾緊裝置,對(duì)刀、引導(dǎo)元件或裝置,連接元件,夾具體等組成。任何夾具都必須有定位元件和夾緊裝置,它們是保證工件加工精度的關(guān)鍵,目的是使工件定準(zhǔn)、夾牢。機(jī)床夾具作用是(1)能穩(wěn)定地保證工件的加工精度:用夾具裝夾工件時(shí),工件相對(duì)于刀具及機(jī)床的位置精度由夾具保證,不受工人技術(shù)水平的影響,使一批工件的加工精度趨于一致。(2)能減少輔助工時(shí),提高勞動(dòng)生產(chǎn)率:使用夾具裝夾工件方便、快速,工件不需要?jiǎng)澗€(xiàn)找正,可顯著地減少輔助工時(shí);工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性,可加大切削用量;可使用多件、多工位裝夾工件的夾具,并可采用高效夾緊機(jī)構(gòu),進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。(3)能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍,實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能: 根據(jù)加工機(jī)床的成形運(yùn)動(dòng) ,附以不同類(lèi)型的夾具,即可擴(kuò)大機(jī)床原有的工藝范圍。例如在車(chē)床的溜板上或搖臂鉆床工作臺(tái)上裝上鏜模,就可以進(jìn)行箱體零件的鏜孔加工。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中常用的計(jì)算有(1)夾具定位尺寸計(jì)算:a.V 形塊的設(shè)計(jì) b.一面兩孔為基準(zhǔn)的定位誤差計(jì)算等(2)夾具定位精度計(jì)算:a.常見(jiàn)定位形式的定位誤差計(jì)算 b.鉆模的鉆孔精度計(jì)算等(3)夾緊力的計(jì)算(4)夾緊機(jī)構(gòu)所需夾緊力的作用力計(jì)算(5)各種加工方法的切削力計(jì)算(6)氣液缸傳動(dòng)的計(jì)算(7)液壓缸傳動(dòng)的計(jì)算等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是 20 世紀(jì) 50 年代末發(fā)展起來(lái)的綜合性計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。它是以計(jì)算機(jī)為工具,處理產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的圖形和數(shù)據(jù)信息,輔助完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的技術(shù)?,F(xiàn)使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),可以使機(jī)床夾具計(jì)算能夠快速進(jìn)行。只要輸入或者選擇相關(guān)的參數(shù),就能夠得到有關(guān)數(shù)據(jù)。目前全國(guó)范圍內(nèi)機(jī)床夾具計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)有了大量的設(shè)計(jì)論文,但仍需努力。4目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)夾具最早出現(xiàn)在 18 世紀(jì)后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門(mén)類(lèi)齊全的工藝裝備。現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè)方面。(1)標(biāo)準(zhǔn)化 機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。我國(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):GB/T2148T225991 以及各類(lèi)通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化,有利于夾具的商品化生產(chǎn),有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,降低生產(chǎn)總成本。(2)精密化 隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高,勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類(lèi)型很多,例如用于精密分度的多齒盤(pán),其分度精度可達(dá)0.1; 用于精密車(chē)削的高精度三爪自定心卡盤(pán),其定心精度為 5m。(3)高效化 高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間,以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見(jiàn)的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如,在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件,效率可提高 5 倍左右;在車(chē)床上使用高速三爪自定心卡盤(pán),可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為 9000r/min 的條件下仍能牢固地夾緊工件,從而使切削速度大幅度提高,除了在生產(chǎn)流水線(xiàn)、自動(dòng)線(xiàn)配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外,在數(shù)控機(jī)床上,尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置,充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。(4)柔性化 機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似,它是指機(jī)床夾具通過(guò)調(diào)整、組合等方式,以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有:工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類(lèi)主要有:組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要,擴(kuò)大夾具的柔性化程度,改變專(zhuān)用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu), 發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu),將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是人和計(jì)算機(jī)相結(jié)合,各盡所長(zhǎng)的新型設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)過(guò)程中, 人可以進(jìn)行創(chuàng)造性的思維活動(dòng),完成設(shè)計(jì)方案構(gòu)思、工件原理擬定等,并將設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法經(jīng)過(guò)綜合、分析、轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)學(xué)模型和解析這些模型的程序。在程序運(yùn)行過(guò)程中,人可以評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)結(jié)果,控制設(shè)計(jì)過(guò)程;計(jì)算機(jī)則可以發(fā)揮其分析計(jì)算和存儲(chǔ)信息的能力,完成信息管理、繪圖、模擬、優(yōu)化和其他數(shù)值分析任務(wù)。一個(gè)好的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)既能充分發(fā)揮人的創(chuàng)造性作用,又能充分利用計(jì)算機(jī)的高速分析計(jì)算。夾具是一種工藝化程度很高的裝備,用現(xiàn)代科技來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)可以提高生產(chǎn)效率,滿(mǎn)足不同的工藝要求,減少人力資源的浪費(fèi)。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)技術(shù)的復(fù)雜性和應(yīng)用性決定了該項(xiàng)技術(shù)潛在巨大的市場(chǎng)價(jià)值。二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題(1)夾具定位精度的有關(guān)計(jì)算(2)夾具定位尺寸的有關(guān)計(jì)算(3)各種加緊裝置夾緊力分析計(jì)算主要機(jī)床夾具常用計(jì)算,借助于 vb 編程,實(shí)現(xiàn)人機(jī)結(jié)合的理念。2.擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面(論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路)首先對(duì)夾具的概念進(jìn)行了解,再對(duì)機(jī)床夾具進(jìn)行設(shè)計(jì),從定為誤差分析到確保加工精度,然后計(jì)算出夾緊力情定夾緊點(diǎn)位數(shù)等細(xì)節(jié)計(jì)算。最后再給出氣壓傳動(dòng)裝置、液壓傳動(dòng)裝置等方面的計(jì)算,具體如下:1 緒論1.1 研究背景及意義1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1.3 論文研究?jī)?nèi)容1.4 論文研究技術(shù)路線(xiàn)2.夾具定位尺寸的計(jì)算:2.1 V 形塊的計(jì)算2.2 以一面兩孔為定位基準(zhǔn),夾具上兩定位銷(xiāo)的尺寸及定位誤差計(jì)算2.3 定位銷(xiāo)高度計(jì)算2.4 小錐度高度的計(jì)算2.5 齒輪按漸開(kāi)線(xiàn)齒形定位時(shí),定位滾柱(或鋼球)直徑及其外公切圓直徑計(jì)算:a.直齒圓柱齒輪b.斜齒圓柱齒輪c.直齒圓錐齒輪2.6 彈簧夾頭結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算3.夾具定位精度的計(jì)算:3.1 常見(jiàn)定位形式的定位誤差計(jì)算3.2 鉆模的鉆孔精度計(jì)算4.各種典型夾緊形式所需夾緊力的計(jì)算:4.1 計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮的計(jì)算系數(shù):a.摩擦系數(shù)b.安全系數(shù)5.各種典型夾緊機(jī)構(gòu)所需作用力的計(jì)算:5.1 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)5.2 圓偏心夾緊機(jī)構(gòu)6.各種復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)所需作用力的計(jì)算7.液性塑料薄壁套筒的有關(guān)計(jì)算8.各種加工方法的切削力計(jì)算9.氣液缸傳動(dòng)的計(jì)算10.液壓缸傳動(dòng)的計(jì)算11.夾具設(shè)計(jì)中零件尺寸鏈的換算12.結(jié)論3.本論文(設(shè)計(jì))預(yù)期取得的成果(1)根據(jù)課題要求對(duì)機(jī)床夾具,夾具計(jì)算及計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)與研究。(2)通過(guò)用 VB 的文本框,條件語(yǔ)句,循環(huán)語(yǔ)句,源代碼等對(duì)機(jī)床夾具常用計(jì)算開(kāi)發(fā)軟件。實(shí)現(xiàn)只要輸入或者選擇相關(guān)的參數(shù),就能夠得到有關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算夾具。(3)翻譯相關(guān)外文資料。(4)完成畢業(yè)論文。三、論文(設(shè)計(jì))工作安排1.擬采用的主要研究方法(技術(shù)路線(xiàn)或設(shè)計(jì)參數(shù));1、夾具定位精度的有關(guān)計(jì)算1)常見(jiàn)定位形式的定位誤差計(jì)算2)鉆模的鉆孔精度計(jì)算3)用定位銷(xiāo)定位的分度裝置的分度概率精度2、夾具定位尺寸的有關(guān)計(jì)算1)V 形塊的計(jì)算2)定位銷(xiāo)的高度的計(jì)算3)小錐度心軸尺寸的計(jì)算3、各種夾緊裝置夾緊力分析計(jì)算1)典型夾緊方式所需夾緊力計(jì)算。2)斜楔加緊機(jī)構(gòu)、偏心加緊機(jī)構(gòu)、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、定心夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力計(jì)算。4、氣壓傳動(dòng)裝置計(jì)算。5、液壓傳動(dòng)裝置計(jì)算。6、采用 Visual Basic 語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行夾具計(jì)算常用參數(shù)的設(shè)計(jì)。2.論文(設(shè)計(jì))進(jìn)度計(jì)劃第 1 周:安排設(shè)計(jì)任務(wù),布置設(shè)計(jì)要求第 2 周:分析設(shè)計(jì)題目,了解設(shè)計(jì)內(nèi)容,復(fù)習(xí)相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)第 3 周:查找設(shè)計(jì)資料,查找設(shè)計(jì)文獻(xiàn)第 4 周:撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告,修改開(kāi)題報(bào)告,開(kāi)題答辯第 5 周:軟件總體方案設(shè)計(jì),主界面設(shè)計(jì)第 6 周:夾具定位精度的有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì)第 7 周:夾具定位精度的有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì)第 8 周:夾具定位尺寸的有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì)第 9 周:夾具定位尺寸的有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì)第 10 周:斜楔加緊機(jī)構(gòu)、偏心加緊機(jī)構(gòu)夾緊力模塊設(shè)計(jì)第 11 周:螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、定心夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力模塊設(shè)計(jì)第 12 周:氣壓傳動(dòng)裝置計(jì)算模塊設(shè)計(jì)第 13 周:液壓傳動(dòng)裝置計(jì)算模塊設(shè)計(jì)第 14 周:程序運(yùn)行與調(diào)試第 15 周:撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和外文翻譯第 16 周:修改設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū),準(zhǔn)備答辯四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)1劉讓賢.基于圖形法的機(jī)床夾具定位誤差計(jì)算J.裝備制造技術(shù),2007(5).2張強(qiáng).三維定位誤差計(jì)算軟件原型系統(tǒng)開(kāi)發(fā).機(jī)械工程,2013(5).3李大磊.利用 SolidWorks 建立專(zhuān)用夾具元件庫(kù)和輔助定位誤差計(jì)算J.機(jī)床與液壓,2010(3).4王春.定位誤差計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)J.機(jī)械工程與自動(dòng)化,2006(2).5王維.夾具增力機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合與計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計(jì)D.蘇州大學(xué),2007.6蘇東寧,鐘康民,孫蓓.一種斜楔增力液壓夾具的力學(xué)計(jì)算J.山東機(jī)械,2003(9).7融亦鳴等著.計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)M.機(jī)械工業(yè)出版社,2002.8劉麗.基于知識(shí)的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)D.山東科技大學(xué) 2005.9于善平,吳斌,管莉娜.典型機(jī)床夾具定位誤差計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算J.大連民族學(xué)院學(xué)報(bào).2006(03).10盧秉恒.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M.機(jī)械工業(yè)出版社,2012.11吳玉光, 張根源, 李春光. 夾具定位誤差分析自動(dòng)建模方法J. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2012,48(5): 172-179.12張國(guó)政, 劉有余. 機(jī)床夾具定位誤差的計(jì)算機(jī)輔助數(shù)據(jù)處理J. 制造業(yè)信息化, 2012(4): 126-142.13 Rong KY, Huang SH, Hou Z. Advanced computer-aided fixture designM.Boston:Elsevier, 2005.14 Necmettin Kaya. Machining fixture locating and clamping position optimization using genetic algorithmsJ. International Journal of Advanced Manufacturing Technology,(2007)32: 1090-1103.15 Xiao-Jin Wana, Cai-Hua Xionga, Xu-Feng Wangb, Xiao-Ming Zhanga, You-Lun Xionga. A machining-feature-driven approach to locating scheme in multi-axis millingJ.International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2010,50(1): 42-50.文獻(xiàn)綜述計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)作為新興的設(shè)計(jì)手段,已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中,在夾具的設(shè)計(jì)中也有著廣泛的應(yīng)用。文獻(xiàn)一中描述了計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn):計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)作為計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),克服了傳統(tǒng)夾具設(shè)計(jì)存在的設(shè)計(jì)周期長(zhǎng),設(shè)計(jì)效率低等問(wèn)題,降低了設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了夾具設(shè)計(jì)的質(zhì)量,從而能夠大幅度縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。1 計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)發(fā)展概述1.1 國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)現(xiàn)狀CAD/CAM 系統(tǒng)中,計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)以其本身特點(diǎn)是相對(duì)獨(dú)立的一部分,并和其他部分尤其是 CAPP 緊密連接。文獻(xiàn)二中對(duì)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)做了如下描述: 廣義的說(shuō),計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)是新興的計(jì)算機(jī)輔助工藝裝備范疇。準(zhǔn)確的說(shuō),CAPP 和計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)共同構(gòu)成 CAD 和 CAM 的接口,而二者彼此之間又是相互獨(dú)立的。前蘇聯(lián)學(xué)者在 20 世紀(jì) 70 年代開(kāi)始了夾具 CAD 的研究工作,由于計(jì)算機(jī)硬件和軟件的落后,進(jìn)一步發(fā)展受到很大的阻礙。20 世紀(jì) 80 年代歐美學(xué)者投入這一工作,80 年代中期以后我國(guó)也開(kāi)始進(jìn)行研究。到現(xiàn)在大約經(jīng)歷了三代:(1)第一代是交互式夾具 CAD 系統(tǒng),該系統(tǒng)應(yīng)用 CAD 軟件建立夾具元件庫(kù), 菜單驅(qū)動(dòng)的夾具裝配程序,借助規(guī)定的坐標(biāo)系統(tǒng)和 X-Y 平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度來(lái)執(zhí)行夾具裝配操作,實(shí)際操作時(shí)費(fèi)時(shí)較多,但在工業(yè)上有實(shí)用價(jià)值。(2)第二代計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)是基于成組技術(shù)和基于知識(shí)的變異式和生成式系統(tǒng),基于 GT 的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要用零件及夾具分類(lèi)編碼系統(tǒng)進(jìn)行檢索, 修改生成合乎要求的夾具。文獻(xiàn)三和文獻(xiàn)四描述的是基于知識(shí)的系統(tǒng),主要是搜集人類(lèi)夾具專(zhuān)家的知識(shí)整理成知識(shí)庫(kù)中的各種規(guī)則,然后通過(guò)專(zhuān)家系統(tǒng)推理機(jī)得到各種決策。這種系統(tǒng)主要解決定位、夾緊方法的選擇,位置的確定。有的系統(tǒng)己搜集了上千條規(guī)則,但因工件的多樣性和夾具設(shè)計(jì)的復(fù)雜性,只能設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的夾具。(3)第三代能生成夾具結(jié)構(gòu)的商品化夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng),如文獻(xiàn)五中描述的美國(guó)吳士脫理工學(xué)院容亦鳴教授和清華大學(xué)朱耀祥、羅振璧教授合作開(kāi)發(fā)的孔系數(shù)數(shù)控組合夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng),國(guó)內(nèi)有中國(guó)航空工業(yè)總公司保定向陽(yáng)機(jī)械廠用 AUTOCAD 開(kāi)發(fā)的組合夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng),建有元件庫(kù),交互式生成組合夾具。1.2 計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)發(fā)展方向計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為夾具設(shè)計(jì)提供了有利的工具。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)已經(jīng)從對(duì)二維繪圖軟件的二次開(kāi)發(fā)發(fā)展到實(shí)現(xiàn)與三維繪圖軟件的集成設(shè)計(jì),使夾具的結(jié)構(gòu)表達(dá)更清晰。三維繪圖軟件成為計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的有利工具。歸納目前計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的發(fā)展方向主要包括以下幾個(gè)方面:(1)集成化 計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)是生產(chǎn)準(zhǔn)備的重要部分。確定該工序所使用的夾具,給出夾具的裝配圖和零件圖是連接 CAD 與 CAM 的橋梁。集成化的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)應(yīng)首先實(shí)現(xiàn)與 CAPP 的集成。集成化是計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)發(fā)展的必然方向,是企業(yè)信息集成的必然要求。(2)標(biāo)準(zhǔn)化 標(biāo)準(zhǔn)化是提高計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)適應(yīng)性和促進(jìn)集成的基礎(chǔ)。功能模塊標(biāo)準(zhǔn)化將有利于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)與 CAD 的集成。(3)并行化 以往的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)總是在 CAPP 制定完所有工序之后才開(kāi)始進(jìn)行,并行化則強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)與 CAPP 并行實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)并行化的發(fā)展將更加提高夾具設(shè)計(jì)效率,縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。(4)智能化 人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的最初的主要應(yīng)用是專(zhuān)家系統(tǒng)。但是,專(zhuān)家系統(tǒng)在知識(shí)獲取、推理方法等方面還存在一些問(wèn)題。各種技術(shù)的綜合應(yīng)用,如模糊數(shù)學(xué)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合,將更進(jìn)一步推進(jìn)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)智能化的發(fā)展。如何使計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)更加實(shí)用是當(dāng)前研究者們最為關(guān)注的問(wèn)題。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)將繼續(xù)朝著集成化、標(biāo)準(zhǔn)化、并行化和智能化的方向發(fā)展,同時(shí)各方向間相互交叉、互相促進(jìn)是計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)發(fā)展的必然方向。1.3 機(jī)床夾具零件庫(kù)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀各種二次開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)如模具 CAD、夾具 CAD、組合夾具 CAD 等大多是基于AutoCAD 平臺(tái)開(kāi)發(fā)的二維工程數(shù)據(jù)庫(kù)?;?AutoCAD 的機(jī)床夾具零部件庫(kù)開(kāi)發(fā)已有一定成果。文獻(xiàn)六中對(duì)機(jī)床夾具零件庫(kù)的組成描述為如下幾個(gè)功能模塊:零部件庫(kù)應(yīng)用程序、零部件數(shù)據(jù)庫(kù)、圖片庫(kù)。圖片庫(kù)應(yīng)用于存放不同種類(lèi)夾具的工程圖,供預(yù)覽用。“零部件數(shù)據(jù)庫(kù)”是將機(jī)床夾具零部件國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB2148-GB2269-80 中的所有零部件的尺寸數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中,建立起多個(gè)數(shù)據(jù)文件,構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù),其中每種類(lèi)型夾具不同規(guī)格的尺寸構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)文件,供應(yīng)用程序在 AutoCAD 中生成工程圖。一些優(yōu)秀的三維 CAD 軟件如 UG、Solid Edge 等都未提供機(jī)床夾具零部件庫(kù)。目前,進(jìn)行簡(jiǎn)單開(kāi)發(fā)的一些零部件庫(kù),如文獻(xiàn)七描述的大部分是基于 CAD 開(kāi)發(fā)的三維圖形庫(kù),或者說(shuō)以塊的形式存儲(chǔ)的圖形文件,一般也是針對(duì)專(zhuān)門(mén)的系統(tǒng),可移植性不強(qiáng)。而且,這些圖形庫(kù)存在一些問(wèn)題:(1)不同系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的零部件庫(kù)由于對(duì)零部件沒(méi)有統(tǒng)一的描述格式,不能進(jìn)行信息的交換,造成了資源的極大浪費(fèi);(2) 包括的信息不完整,多數(shù)只描述零件的幾何特性,而不包括材料、性能等級(jí)等技術(shù)信息;(3)在建庫(kù)方法上,多采用建立圖庫(kù)的方法,即把預(yù)先定義好的圖形放入庫(kù)中, 需要時(shí)重新調(diào)用。由于機(jī)床夾具零部件的數(shù)量、種類(lèi)、規(guī)格非常多,而且許多尺寸不是標(biāo)準(zhǔn)尺寸或固定值,全部做成圖形要造成極大的資源浪費(fèi),而且有些零件也不可能全部做成圖形,比如鉆套的內(nèi)孔尺寸、定位銷(xiāo)的外圓柱面定位尺寸等,它們是由工件的加工要求確定的,可能是整數(shù),也可能是幾位小數(shù),建立鉆套及定位銷(xiāo)模型時(shí)不可能預(yù)知這一尺寸,所以,我們需要尋求一種對(duì)這一信息的統(tǒng)一描述,包括盡可能多的信息,減少不必要的浪費(fèi)。目前,文獻(xiàn)八和九中描述的基于UG 的夾具零部件庫(kù)及其系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)較多。譬如基于 UG 和 Oracle 的夾具參數(shù)化零部件庫(kù)及其系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā),在系統(tǒng)中,機(jī)床夾具零部件的各參數(shù)的數(shù)據(jù)存放在服務(wù)器中。夾具零部件按樹(shù)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理,安裝于客戶(hù)機(jī)中,用 C+語(yǔ)言及 UG/OPEN API 提供的類(lèi)庫(kù),編制夾具零部件參數(shù)化繪圖程序,通過(guò)接口程序讀取服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中的字段值,這些值作為尺寸參數(shù)傳遞給繪圖程序庫(kù)中的繪圖程序,在 UG 環(huán)境中進(jìn)行繪圖,實(shí)現(xiàn)機(jī)床夾具零部件的三維和二維參數(shù)化設(shè)計(jì)。這種圖樣是基于特征的圖樣,不僅包含了三維幾何信息,也包含了其二維工程圖。它們不僅可以進(jìn)行三維可視化夾具裝配建模,進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)相關(guān)檢查(裝配干涉檢查、運(yùn)動(dòng)干涉檢查),還可以針對(duì)零部件,輸出二維工程圖(這些圖所針對(duì)的零部件雖然是標(biāo)準(zhǔn)的、常用的,由于批量較小,一般市場(chǎng)難以購(gòu)得,廠家可能要自行組織生產(chǎn),故要出其工程圖)。三維零部件庫(kù)的建立,離不開(kāi)種類(lèi)豐富的標(biāo)準(zhǔn)件模型。三維建模方式可分為靜態(tài)建模、編程動(dòng)態(tài)建模和造型動(dòng)態(tài)建模三種。1)靜態(tài)建模,就是建立完全的三維標(biāo)準(zhǔn)件模型,逐個(gè)輸入計(jì)算機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)中,然后按照要求調(diào)用零件。由于每種標(biāo)準(zhǔn)件其實(shí)就是一個(gè)系列,如果把各個(gè)尺寸的零件逐一輸入,工作量巨大不說(shuō),并且出現(xiàn)存儲(chǔ)量占用龐大,管理困難,調(diào)用速度慢等一系列問(wèn)題。例如一個(gè)簡(jiǎn)單的螺栓,徑向尺寸多達(dá)十幾種規(guī)格,再與長(zhǎng)度尺寸相乘其規(guī)格總數(shù)將達(dá)幾十種,一一建模也十分可觀。由此可說(shuō)明靜態(tài)建模是沒(méi)有實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值的。2)編程動(dòng)態(tài)建模,就是利用二次開(kāi)發(fā)工具通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)三維標(biāo)準(zhǔn)件建模,對(duì)于每一系列的標(biāo)準(zhǔn)件,采用一個(gè)獨(dú)立的子程序來(lái)實(shí)現(xiàn),通過(guò)預(yù)留的接口來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化。這樣的好處是不必建立三維實(shí)體模型庫(kù),標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)例化是在程序運(yùn)行時(shí)自動(dòng)形成裝配用的零件圖形文件,大大節(jié)省了硬盤(pán)空間。缺點(diǎn)是編程工作量龐大,有些復(fù)雜零件建模困難,容易出錯(cuò)。3)造型動(dòng)態(tài)建模,就是采用參數(shù)化方法建立三維標(biāo)準(zhǔn)件模型,由于相同系列標(biāo)準(zhǔn)件具有相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和不同的尺寸參數(shù),對(duì)同一系列的標(biāo)準(zhǔn)件就可以使用同一三維實(shí)體模型。不同的實(shí)際尺寸由存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的參數(shù)表來(lái)提供。特點(diǎn)一是現(xiàn)用現(xiàn)生成,執(zhí)行速度快,占用空間小。二是只通過(guò)修改參數(shù)表就可以修改標(biāo)準(zhǔn),給標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的維護(hù)和擴(kuò)充帶來(lái)了極大的便利。它是一種非常可行的建庫(kù)方法。三是采用基于特征和約束的參數(shù)驅(qū)動(dòng)方法來(lái)建立三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù),這種方法建立在對(duì)構(gòu)成零件的基本特征體素及其相關(guān)約束進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和處理的基礎(chǔ)上。其思想是通過(guò)在幾何元素或特征間添加約束關(guān)系來(lái)定義標(biāo)準(zhǔn)件的產(chǎn)品模型,當(dāng)需要生成某一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)件時(shí),可根據(jù)用戶(hù)給定的相關(guān)約束變量參數(shù)值,對(duì)已定義好的標(biāo)準(zhǔn)件模型的相應(yīng)約束關(guān)系進(jìn)行修改與求解,使其幾何元素和特征的幾何或拓?fù)湫畔l(fā)生改變,并引起相關(guān)圖形元素及關(guān)系的聯(lián)動(dòng),生成所需的零件。這種方法不用重復(fù)圖形的生成過(guò)程,程序代碼量較少,便于獲得系列化的零件圖形,而且可以對(duì)用戶(hù)開(kāi)放。作為新一代 CAD/CAM/CAE 集成系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,基于特征造型的參數(shù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)己經(jīng)成為三維造型中不可缺少的手段。利用 UG/OPEN API 和 C+A 進(jìn)行圖形編程是基于 UG、比較適合的零部件庫(kù)程序編制方式,這是一種動(dòng)態(tài)建模。對(duì)圖形程序采用樹(shù)狀管理模式,提出的基于客戶(hù)服務(wù)器的夾具零部件三維圖形庫(kù)模式,由于在運(yùn)行之前沒(méi)有生成三維 part 文件,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)或通用數(shù)據(jù)進(jìn)行集中統(tǒng)一的管理,因而所占用的計(jì)算機(jī)資源少,便于管理,便于在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行夾具的協(xié)同設(shè)計(jì)。這種方法,對(duì)缺乏經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō),缺少直觀性, 在中小企業(yè)難以推廣,相反,建立模型對(duì)無(wú)經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者是有好處的。2 課題的意義及內(nèi)容2.1 課題的意義夾具的設(shè)計(jì)制造在機(jī)械制造生產(chǎn)準(zhǔn)備工作中占有很重要的地位,它的設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量有決定性的影響,其設(shè)計(jì)與制造的周期在整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備中最長(zhǎng), 實(shí)際決定著整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。一般來(lái)說(shuō),夾具的生產(chǎn)屬于單件生產(chǎn),減少設(shè)計(jì)周期是減少整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備周期的關(guān)鍵。通過(guò)查閱文獻(xiàn)我們注意到夾具設(shè)計(jì)有以下的特點(diǎn):1)夾具設(shè)計(jì)中盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件和常用件設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)時(shí),盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件或通用件進(jìn)行設(shè)計(jì),若每次設(shè)計(jì)人員都需要重新對(duì)這些零件進(jìn)行造型,設(shè)計(jì)人員必然要做許多重復(fù)性的勞動(dòng)。2)夾具設(shè)計(jì)是一個(gè)高度倚賴(lài)經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)問(wèn)題設(shè)計(jì)師在構(gòu)思新工件的夾具設(shè)計(jì)方案時(shí),往往根據(jù)個(gè)人的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)將新工件的結(jié)構(gòu)特征、制造特征與已有工件的結(jié)構(gòu)特征和制造特征相比較,根據(jù)這些特征的相似性找出與新工件最為相似的工件及它的裝夾規(guī)劃方案和夾具元件,經(jīng)過(guò)調(diào)整來(lái)獲得新夾具的設(shè)計(jì),很少是從頭做起的。針對(duì)這兩個(gè)特點(diǎn),著重研究并充分利用已有的夾具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),將參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)當(dāng)中,以進(jìn)一步縮短工裝設(shè)計(jì)周期,提高夾具的設(shè)計(jì)質(zhì)量。并應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)管理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、成組技術(shù),參數(shù)化技術(shù)為用戶(hù)提供一個(gè)良好的設(shè)計(jì)環(huán)境,將標(biāo)準(zhǔn)件、通用件以及以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行夾具設(shè)計(jì),將大大提高設(shè)計(jì)人員的效率,減輕他們的勞動(dòng)強(qiáng)度,因此,本課題是具有先進(jìn)性和實(shí)用價(jià)值的。2.2 課題的研究?jī)?nèi)容本課題的研究?jī)?nèi)容是圍繞如何充分利用已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和資源,提高夾具設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率,主要進(jìn)行了以下幾方面的研究:(1)根據(jù)課題要求對(duì)機(jī)床夾具,夾具計(jì)算及計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)與研究。(2)通過(guò)用 VB 的文本框,條件語(yǔ)句,循環(huán)語(yǔ)句,源代碼等對(duì)機(jī)床夾具常用計(jì)算開(kāi)發(fā)軟件。實(shí)現(xiàn)只要輸入或者選擇相關(guān)的參數(shù),就能夠得到有關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算夾具。(3)夾具輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。指導(dǎo)教師評(píng)閱意見(jiàn)(對(duì)選題情況、研究?jī)?nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評(píng)閱)審核簽字:年月日意見(jiàn)教研室主任意見(jiàn)簽字:年月日學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見(jiàn)簽字:年月日公章:
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