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1、1智能化夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā) 智能化夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)摘 要 ： 摘 要 ： 夾 具 在 加 工 過 程 和 機(jī) 械 裝 配 中 是 一 個(gè) 重 要 的 基 本 的 工 具 。 隨 著 CAD/CAPP/CAM 技術(shù)的發(fā)展和 CNC 技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的夾具 設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能滿足產(chǎn)品越來越快的更新、 實(shí)際生產(chǎn)中所需的夾具復(fù)雜化與多樣化的要求。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是解決這一問題的有效方法。 在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)者的參與

2、和經(jīng)驗(yàn)是必須的。 在本文中一種新的設(shè)計(jì)系統(tǒng)已經(jīng)研發(fā)出來，它是為專用夾具而設(shè)計(jì)的，把人工智能技術(shù)應(yīng)用到了 CAFD 系統(tǒng)中，運(yùn)用了專家系統(tǒng)和三維建模技術(shù)。 它討論了配置，一般的功能模塊，知識(shí)表示，推理裝置，夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫。 本文討論了在夾具設(shè)計(jì)過程中的智能優(yōu)化技術(shù)。 最后利用 CAFD 系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)虛擬的夾具作為例子。 關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞: 夾具；智能系統(tǒng)；專家系統(tǒng) 1.引言 引言專用夾具是一種特殊的工具，它是在制造中使工件定位以及把工件固定

3、在 合適的位置。 通常情況下它支撐和夾緊工件。 在制造中夾具消除特殊標(biāo)志、 配置、頻繁的檢查，建立統(tǒng)一的性能。 這會(huì)減少操作時(shí)間，提高生產(chǎn)率。 由于其不可替代的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)夾具廣泛用于工廠的實(shí)際生產(chǎn)中。由于 CAM 技術(shù)的應(yīng)運(yùn)和流行，對(duì)設(shè)計(jì)和制造夾具的效率和可靠性提出了更高的要求。 手工的夾具設(shè)計(jì)在制造中是一份傳統(tǒng)費(fèi)時(shí)的工作，而且設(shè)計(jì)者在夾具設(shè)計(jì)中起很重要的作用。 工藝設(shè)備是否可以迅速的提供，影響零件生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，特別是在小規(guī)模和多品

4、種的生產(chǎn)中。 關(guān)于夾具設(shè)計(jì)有效方法的研究已經(jīng)引起了許多專家和學(xué)者的注意。 自從九十年代以來，許多專家和學(xué)者已經(jīng)試著研究計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的新方法。 基于三維設(shè)計(jì)軟件的平臺(tái)，一種運(yùn)用特征造型和參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)的夾具設(shè)計(jì)理論被提出來。 一種為了采用檢索技術(shù)的模塊化夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的 CAFD 應(yīng)運(yùn)了分解和重建理論得到了巨大的發(fā)展，特別是隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，專家系統(tǒng)已經(jīng)被引進(jìn)到夾具設(shè)計(jì)的過程中，去實(shí)現(xiàn)特殊的作用。 在進(jìn)行傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)中，該設(shè)計(jì)師通

5、常需要花費(fèi)大量時(shí)間尋找夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)和工藝流程圖。 這需要花費(fèi)大量的時(shí)間去準(zhǔn)備與設(shè)計(jì)相關(guān)的，例如為重復(fù)繪制，繁重的工作，很低的效率，已嚴(yán)重的影響了交貨的時(shí)間。 然而，傳統(tǒng)的 CAFD 系統(tǒng)在過去自動(dòng)化程度很低，它過多的取決于設(shè)計(jì)者的參與，夾具設(shè)計(jì)過程是很低效的。 由于大部分的設(shè)計(jì)工作是在二維平面上，設(shè)計(jì)者必須具備較高的機(jī)械制圖知識(shí)和空間想象能力。應(yīng)用 3D 模 擬技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)者來說不僅直觀、 容易理解，而且降低了對(duì)設(shè)計(jì)者對(duì)專業(yè)技術(shù)的要求。

6、本文主要論述了 CAFD 系統(tǒng)的配置,一般功能模塊、 知識(shí)表示、 夾具和夾具組件模塊基礎(chǔ),推理機(jī)制,知識(shí)庫。根據(jù)夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，AI 技術(shù)已經(jīng)引入到夾具 CAD 系統(tǒng)中，一種基于 3D 特征建模，可以有效利用專家優(yōu)勢(shì)和三維特征造型技術(shù)的智能 CAFD 系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)出來了。 2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 1 顯示了 CAFD 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，展示了一種更詳細(xì)，具體的工作程序的系統(tǒng)?？紤]到夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，CAFD 系統(tǒng)采用了模塊化思想。 它由推理機(jī)系

7、統(tǒng)，知識(shí)庫，接口數(shù)據(jù)庫，夾具及固定裝置零件模型庫等等組成。 夾具設(shè)計(jì)的第一步使用者需要建立零件模型，包括制造所需的夾緊參數(shù)，加工參數(shù)，定位參數(shù)， 其他制造過程所需的完整參數(shù)，這些都是夾具設(shè)計(jì)不可或缺的。 此系統(tǒng)采用了基于推理的混合戰(zhàn)略和根據(jù)工件信息推理的規(guī)則。3圖 2.夾具設(shè)計(jì)樣例推理的設(shè)計(jì)過程3.1.1 案例表示 案例表示 在系統(tǒng)中的案例用編碼技術(shù)代替。根據(jù)夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，每一個(gè)案例給一個(gè)不同的十進(jìn)制數(shù)。 案例將會(huì)被編碼和改變

8、以便被識(shí)別。 最后，案例以編碼形式進(jìn)入典型案例中。 3.1.2 案例搜索和計(jì)算 案例搜索和計(jì)算 針對(duì)夾具設(shè)計(jì)的要求，計(jì)算的相似程度采用最接近的策略。計(jì)算公式是 S=∑n1 wi pi 這里, S——與存在的案例的相似程度 N——組件模型特性的數(shù)量 Wi——每個(gè)特性的加權(quán)因子 J p——與案例 j，0,1 等的匹配程度 根據(jù)相似程度的值，擁有最大計(jì)算值的案例是最相似的案例。 3.1.3 案例評(píng)估 案例評(píng)估 根據(jù)（2）的結(jié)果，相似度

9、最大的那個(gè)案例如果 Smax≥0.96 則可以接受案例方案，把他調(diào)出來，跳過（5）和（6）。 如果 Smax<0.96 則存在的案例與需求的有差距。S 的值越小，與案例庫中找到的的案例的差別越大。在這種情況下，改造工作必須提前完成。 3.1.4 案例檢索 案例檢索 篩選到得案例不可能完全滿足設(shè)計(jì)的要求。檢索是得到符合結(jié)果的必要過程。檢索包括模型尺寸和模型結(jié)構(gòu)，還有解決方案。 3.1.5 案例更新 案例更新 更新夾具模型庫直