CA6140機(jī)床后托架831001的銑底面夾具設(shè)計及加工工藝裝備含SW三維及非標(biāo)7張CAD圖
CA6140機(jī)床后托架831001的銑底面夾具設(shè)計及加工工藝裝備含SW三維及非標(biāo)7張CAD圖,ca6140,機(jī)床,托架,底面,夾具,設(shè)計,加工,工藝,裝備,設(shè)備,sw,三維,非標(biāo),cad
計算機(jī)輔助夾具設(shè)計:
在開發(fā)的自動裝置設(shè)計系統(tǒng)中使用環(huán)形多功能集約型信息函數(shù)模型
J. Cecil,助理教授,虛擬企業(yè)工程實驗室(VEEL)、工業(yè)工程部門,新墨西哥州立大學(xué),新墨西哥拉斯克魯塞斯,美國
摘要
在本文中,主要發(fā)展一個信息密集函數(shù)模型(IIFM)討論了夾具的設(shè)計。這個函數(shù)模型的開發(fā)利用及IDEF-0(集成的定義)的方法和主要設(shè)計是在夾具專家相互交流后設(shè)計的。此外,主要參考了從夾具設(shè)計,模具設(shè)計,金屬切削手冊和期刊論文以及IDEF-0模型。一個IDEF-0建模軟件工具,AI0 Win@,主要是被用來創(chuàng)建這個模型各種層次的分解。本文還討論了IIFMs當(dāng)前和未來的設(shè)計計算機(jī)輔助夾具設(shè)計(CAFD)系統(tǒng)的重要性在。
關(guān)鍵詞:夾具設(shè)計、計算機(jī)輔助夾具設(shè)計,函數(shù)建模、CAD / CAM、信息密集函數(shù)模型
介紹
夾具設(shè)計是一項復(fù)雜的任務(wù),一直被工業(yè)從業(yè)人員和研究人員作為一個重要的設(shè)計和制造活動之間的聯(lián)系(1990年的Sakurai;1997的Senthil Kumar,Subramaniam,Seow)。計算機(jī)輔助夾具設(shè)計(CAFD)是一個重要功能的實現(xiàn)是在現(xiàn)代制造業(yè)環(huán)境，將啟用集成完成的計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)和計算機(jī)輔助制造(CAM)活動。其中包含有許多致力于夾具設(shè)計的自動化活動和發(fā)展方法對旋轉(zhuǎn)和棱鏡CAFD部分制造業(yè)(請參閱參考資料,24-39 l-22,41,42,45,46頁)。然而,一直缺乏有效的CAFD技術(shù)來填補(bǔ)空其中的缺陷，CAD和凸輪自動化的夾具設(shè)計技術(shù)為制造業(yè)的研究的工作中心。在夾具設(shè)計中有必要更好地理解復(fù)雜的任務(wù)和子任務(wù)，活動是將通過開發(fā)一個函數(shù)模型的整體活動。這樣一個模型在夾具設(shè)計中不僅會幫助理解復(fù)雜的功能和任務(wù)，而且會成就一個模型如何被完成各種功能的。一般來說,一個函數(shù)模型可以被描述為代表的活動(在一個目標(biāo)集中地區(qū)或系統(tǒng))和關(guān)系之間。一個函數(shù)模型也可以根據(jù)啟用的理解和作用的影響不同的信息輸入和控制的成就的活動。
過去的研究也沒有強(qiáng)調(diào)使用正式的模型或表示,作為一種設(shè)計的基礎(chǔ)和發(fā)展CAFD系統(tǒng)。研究活動在這里討論探索信息的作用密集的功能模型(IIFM),它可以用一個有價值的工具從而獲得更好的理解以及復(fù)雜的活動和任務(wù),一個域,比如夾具設(shè)計。此外,這些模型提供了一個結(jié)構(gòu)化的依據(jù)以及并行工程的交流(CE)團(tuán)隊,他們將影響活動夾具的設(shè)計。函數(shù)模型還可以當(dāng)作一個需求定義地圖上由軟件工程師的支持軟件系統(tǒng)的實現(xiàn),完成CAFD。 一個式的結(jié)構(gòu)化模型可以更多有效的傳達(dá)復(fù)雜的關(guān)系和子之間的依賴關(guān)系。其他工程師(如產(chǎn)品設(shè)計師或機(jī)械師)參與進(jìn)來在產(chǎn)品的生命周期中,那些不熟悉的與夾具設(shè)計活動,能找到更好的理解的相互關(guān)系的和需要對于反饋(和及時的溝通)他們各自的CE團(tuán)隊之間不可行設(shè)計思想進(jìn)步其他的活動。IIFMs的力量在于他們可以描述可以或會被完成一個系統(tǒng),人類的團(tuán)隊成員,和其他資源。IIFMs顯式地捕捉錯綜復(fù)雜的關(guān)系之間的信息來源，適應(yīng)障礙約束(例如,數(shù)據(jù)的可用性或一些其他內(nèi)部屬性)和軟件或硬件機(jī)制,合作完成一個給定的活動。在今天的信息技術(shù)導(dǎo)向型制造環(huán)境,設(shè)計的機(jī)械制造相關(guān)的軟件系統(tǒng)必須考慮到這些信息完成屬性(所捕獲在IIFMs)。夾具設(shè)計是一項復(fù)雜的任務(wù),和理解明確關(guān)系的IIFM并建立的這些屬性用于實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)有效的CAFD方法。它還提供了一個共同的語言以推理特定方法,使CE團(tuán)隊成員了解和溝通的潛在問題(信息更有效的可用性),并提出了方法來實現(xiàn)一組核心的活動在一個更集成方式。使用函數(shù)模型的夾具設(shè)計活動,初步版本的一個CAFD系統(tǒng)稱為泰米爾(走向制造集成鏈接)已經(jīng)被開發(fā)(塞西爾2001)。IIFM提供了基本的依據(jù)去理解和地圖復(fù)雜的關(guān)系,研究信息流動,然后設(shè)計和建立一個系統(tǒng)來自動化夾具設(shè)計活動。
IDEF-0方法。 用于構(gòu)建IIFM。IDEF-0模型的使用這種結(jié)果方法提供了一個基礎(chǔ)的理解這個復(fù)雜的活動,在夾具設(shè)計和便利活動和信息的定義周圍這些函數(shù)。在其他項目,IDEF-0方法已被用作強(qiáng)大的建模工具分析、規(guī)范和設(shè)計制造和其他系統(tǒng)(1995的Cecil;1990年的Mayer,Keen,Blinn)。 四個基本屬性建模為每個活動(和子任務(wù))包括輸入、控制輸出,和機(jī)制(稱為ICOMs,參見圖我)。IDEF-0的方法包括一個圖形化的語言這允許用戶描述的活動的在一個強(qiáng)大的分層的方式建模。根還是在這個層次結(jié)構(gòu)的最高水平低水平,或孩子,節(jié)點詳細(xì)說明析活動建模。這種層次的遍歷孩子的細(xì)節(jié)展開活動和對象組成,這些活動之間的關(guān)系。
圖1在一個IDEF-0國際博協(xié)屬性說明模型
函數(shù)模型開發(fā)和描述
IDEF-0函數(shù)模型的討論是建造在研究了夾具設(shè)計的成就活動由專家夾具設(shè)計者和過程規(guī)劃者。知識和信息從夾具設(shè)計、模具設(shè)計、和金屬切削手冊以及從期刊論文已經(jīng)被用于開發(fā)一個更全面的IDEF-0模型。額外的討論信息所IDEF-0模型部分中提供了名為IDEF-0功能模型的夾具設(shè)計。
領(lǐng)域?qū)＜野ㄒ粋€過程規(guī)劃師(專家A),一個工具工程師(專家B),和一個工程教練(專家C)。專家A工作在一個機(jī)器商店,擁有超過20年的經(jīng)驗執(zhí)行流程規(guī)劃、夾具設(shè)計,和加工工藝在一個工作車間,這既產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)和棱形的部分。專家B是一種工具工程師在汽車行業(yè)在經(jīng)歷了十年的工業(yè)經(jīng)驗設(shè)計工裝夾具對于部分用于生產(chǎn)的汽車和卡車。專家C是一個機(jī)械工程講師教夾具設(shè)計相關(guān)課程和之前當(dāng)過夾具設(shè)計的汽車行業(yè)。
口頭協(xié)議分析被用來作為方法獲得詳細(xì)的知識領(lǐng)域?qū)＜?。在被給定一個產(chǎn)品設(shè)計和設(shè)計夾具,每個專家提供了解釋一列可能的設(shè)計(或結(jié)論)。專家經(jīng)過完成必要的解釋,該模型開發(fā)人員審查描述協(xié)議(或步驟進(jìn)行到達(dá)夾具設(shè)計),并加入了更多如果有必要細(xì)節(jié)(塞西爾2000)。
在一個IDEF-0國際博協(xié)屬性說明模型另一個協(xié)議用于獲取知識對夾具設(shè)計活動是盲人問題的討論(1990年的Tuthill)。 夾具的設(shè)計,從另一個知識的專家,以及來自書籍和論文,在討論中使用。每個夾具設(shè)計專家給出了一個部分設(shè)計(設(shè)計)并被要求設(shè)計一個固定該部分的設(shè)計。每個專家的組織的知識,假設(shè)認(rèn)為多種因素影響在分析和判定的詳細(xì)記錄了總體設(shè)計。這個記錄方法是比較的方法其他專家所描述的夾具設(shè)計同一部分設(shè)計。通過比較和對比這些夾具設(shè)計的方法,一個更好的夾具設(shè)計活動的理解是獲得。這項技術(shù)被重復(fù)進(jìn)行方法在書本和手冊詳細(xì)。許多問題被要求解釋為什么某些任務(wù)表演,具體什么角色因素或輸入踢了夾具設(shè)計。這個目的是要獲得一個理解分析標(biāo)準(zhǔn)在夾具設(shè)計。典型問題的探究該模型開發(fā)人員包括:什么類型的信息必須確定問題界限。什么級別的詳細(xì)的解決方案(或設(shè)計)是必需的;如何分解成子問題的問題;什么類型的分析和啟發(fā)式規(guī)則通常是使用或需要驗證最終設(shè)計解決方案(而不需要構(gòu)建一個實際的夾具發(fā)達(dá)夾具設(shè)計)。
領(lǐng)域?qū)＜业慕Y(jié)論進(jìn)行了分析進(jìn)一步通過提出“假設(shè)”場景來理解更多關(guān)于這個問題的解決方案。一個后續(xù)帖子討論幫助探索每個因素和屬性,似乎會影響發(fā)展的這個問題的解決方案。這個討論幫助建立個人貢獻(xiàn)的各種輸入或因素(如公差,功能屬性,等等)整個夾具設(shè)計活動。
IDEF-0函數(shù)模型夾具設(shè)計
提出并簡要討論每個活動在夾具設(shè)計提供執(zhí)行。一般來說,一個IDEF-0模型包括一個總結(jié)(目的,觀點,上下文)、分解圖,建?；顒拥拿枋?和一個詞匯表國際博協(xié)的屬性模型中捕獲。在這個紙,頂級和分解圖見圖2、3、4、6、8、9和13。
圖2A-O級圖表夾具設(shè)計的活動
為了構(gòu)建這個IDEF-0模型提供一個更好的理解不同活動(和子和任務(wù))表現(xiàn)在夾具設(shè)計和捕獲復(fù)雜的相互關(guān)系在這些活動中,他們的分解。這個函數(shù)模型被用來建立一個自動化的夾具設(shè)計系統(tǒng)作為CAD / CAM之間的聯(lián)系的活動。建模從工業(yè)工程師的論點擁有一個強(qiáng)大的背景的設(shè)計和制造執(zhí)行了夾具設(shè)計活動嗎和熟悉基本的夾具設(shè)計任務(wù)。上下文構(gòu)建任何IDEF-0函數(shù)模型,建立了一個圖表稱為上下文圖(如圖1所示)。特定的語境-水平圖建模的夾具設(shè)計活動圖2所示。夾具設(shè)計的活動,輸入假設(shè)可用夾具設(shè)計師包括產(chǎn)品設(shè)計信息(如設(shè)計圖紙/ CAD模型、寬容規(guī)格,等等)和工件材料。輸入可以真正的對象或數(shù)據(jù)需要做成一個函數(shù)。信息如流程序列,加工刀具路徑信息,和制造業(yè)資源能力(影響夾具設(shè)計任務(wù))被建模為控制。夾具設(shè)計師開始了初步夾具設(shè)計任務(wù)過程的計劃。產(chǎn)出的夾具設(shè)計任務(wù)包括驗證夾具設(shè)計和反饋流程規(guī)劃師和設(shè)計師。這個完整的模型,以及范例,是在以下部分中討論。
為了構(gòu)建這個IDEF-0模型提供一個更好的理解不同活動(和子和任務(wù))表現(xiàn)在夾具設(shè)計和捕獲復(fù)雜的相互關(guān)系
在這些活動中,他們的分解。這個函數(shù)模型被用來建立一個自動化的夾具設(shè)計系統(tǒng)作為CAD / CAM之間的聯(lián)系的活動。建模從工業(yè)工程師的論點擁有一個強(qiáng)大的背景的設(shè)計和制造執(zhí)行了夾具設(shè)計活動嗎和熟悉基本的夾具設(shè)計任務(wù)。上下文構(gòu)建任何IDEF-0函數(shù)模型,建立了一個圖表稱為上下文圖(如圖1所示)。特定的語境-水平圖建模的夾具設(shè)計活動圖2所示。夾具設(shè)計的活動,輸入假設(shè)可用夾具設(shè)計師包括產(chǎn)品設(shè)計信息(如設(shè)計圖紙/ CAD模型、寬容規(guī)格,等等)和工件材料。輸入可以真正的對象或數(shù)據(jù)需要做成一個函數(shù)。信息如流程序列,加工刀具路徑信息,和制造業(yè)資源能力(影響夾具設(shè)計任務(wù))被建模為控制。夾具設(shè)計師開始了初步夾具設(shè)計任務(wù)過程的計劃。產(chǎn)出的夾具設(shè)計任務(wù)包括驗證夾具設(shè)計和反饋流程規(guī)劃師和設(shè)計師。這個完整的模型,以及范例,是在以下部分中討論。
環(huán)境圖開發(fā)夾具設(shè)計
這個A0級圖表,作為上下文圖建模的任務(wù)(用于修飾或說明開發(fā)夾具設(shè)計),如圖2所示。這個活動有五個主要子(A1,A2,A3,A4,A5)(圖3)。其中每個活動是下面幾節(jié)將詳細(xì)描述。
研究產(chǎn)品設(shè)計(Al)
第一個活動(阿爾圖3所示)執(zhí)行的夾具設(shè)計是研究零件圖。這是一個重要的活動,使夾具設(shè)計理解設(shè)計。這種理解有主要影響每個剩余的活動執(zhí)行的夾具設(shè)計。
分析加工需求(A2)
使用吸收信息給定的產(chǎn)品設(shè)計,進(jìn)而夾具設(shè)計分析加工所需的(活動A2圖3所示)。這使夾具設(shè)計識別加工約束,如特殊芯片去除注意事項和相關(guān)支持和定位器設(shè)計。另一個輸出活動是一代的設(shè)置機(jī)器鑒于部分設(shè)計,考慮到它的設(shè)計、流程序列,可用的加工功能。
開發(fā)夾具設(shè)計框架(A3)
第三,活動(A3)是進(jìn)化的框架夾具設(shè)計的夾具設(shè)計生產(chǎn)的大綱整體夾具設(shè)計(圖3)。這樣一個大綱包含暫時支持,位置和夾緊方法。任何沖突在這三種方法都解決了在下次活動(細(xì)節(jié)設(shè)計和鞏固夾具設(shè)計)被執(zhí)行。有趣的是,一些經(jīng)驗豐富的夾具設(shè)計者偶爾會跳過這任務(wù)(執(zhí)行初步的夾具設(shè)計)。他們經(jīng)驗使他們能夠執(zhí)行詳細(xì)的支持,位置和夾具的設(shè)計通常是可行的。
圖3分解的開發(fā)夾具設(shè)計的活動
細(xì)節(jié)和鞏固夾具設(shè)計(A4)
在這個活動(圖3),工裝設(shè)計執(zhí)行支持,定位器,和夾具設(shè)計。在完成這個活動,支持、位置,壓緊與面孔時確定工件。相關(guān)的支持、位置和夾緊設(shè)備選擇執(zhí)行各自的函數(shù)確定(包括材料和所選的每一個維度上的設(shè)備)。最后,夾具設(shè)計執(zhí)行一個粗略的檢查確?？傮w設(shè)計的支持,定位器和夾子是兼容的。后面的這個活動用于識別和糾正這種情況下嗎當(dāng)一個夾子被放置在平板上定位器對額外的面定位等。夾具設(shè)計也保證了每個定位器用來定位基準(zhǔn)（plf)和二次定位面(slf),有一個夾或定位器使用在另一個的臉(稱為附加位置的面和平行與定位的面[lf)來保證工件是克制沿X,y,和z軸。
驗證夾具設(shè)計（A5)
綜述了夾具設(shè)計在這最后的活動的驗證(A5圖3所示)。在實際生產(chǎn)的部分中，這個問題解決包括確保位置的可行性表面使用,確保芯片積累不影響工件的穩(wěn)定性,和確保機(jī)床刀具路徑不相交期間使用在夾具中,等等。如果夾具設(shè)計是無效的,(或方面的因素設(shè)計)導(dǎo)致失效問題必須得到解決(這是建模為一個反饋回路的A3和A4)?；谑У男再|(zhì),另一個設(shè)計可能產(chǎn)生。如果一個備用設(shè)計無法產(chǎn)生,夾具設(shè)計通知過程規(guī)劃師關(guān)于這個問題的(例子,不能履行地點,或無法確定一個夾緊點上工件,等等)。
分解的活動Al(“研究給定產(chǎn)品設(shè)計”)
在這個活動中,“研究給定產(chǎn)品設(shè)計”(圖4),幾何形狀和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一部分研究了設(shè)計(所有),這個特性發(fā)生在部分設(shè)計標(biāo)識(A12),分析了公差規(guī)范(A13)。一般的形狀和尺寸設(shè)計部分現(xiàn)狀,綜述了夾具設(shè)計窗體圖片的困難或提前減輕夾具設(shè)計任務(wù)。這個類型的特征然后確定部分設(shè)計和物理出現(xiàn)(或幾何位置)的不同特性的不同面孔部分設(shè)計是仔細(xì)觀察。中出現(xiàn)的特性交叉口是還指出(精神)。接下來,夾具設(shè)計研究給定的寬容規(guī)范各種功能的部分設(shè)計;夾具設(shè)計者識別寬容的平面或基準(zhǔn)面參考平面為每個特性。(這活動是一個前兆識別數(shù)據(jù)或在每個設(shè)置參考平面,后來被執(zhí)行。)圖5展示了一個示例的一個部分設(shè)計與公差(單位:mm)和兩個主要步驟和一個盲孔。 基準(zhǔn)的平面朝向f5,f7,和f1。
圖5部分設(shè)計的一個例子
活性分解A2（“分析加工要求”）
屬于“分析加工需求”(圖6)第一個活動涉及到識別加工需求(A2 1)。夾具設(shè)計研究的加工要求每個特性在給定的部分設(shè)計。任何可能會影響夾具設(shè)計的加工約束能夠被識別。加工約束的影響夾具設(shè)計取決于類型的特性制造。這的一個例子將是無論是加工的特性(例如一個通孔或插槽)影響設(shè)計的支持或定位器。通孔加工需要小心謹(jǐn)慎,而設(shè)計一個支持。一個關(guān)鍵方面需要解決的是確保機(jī)器切割工具(如鉆機(jī))能夠鉆底部的臉(和“明確”的底部的臉在引用)。這將要求支持設(shè)備使用被設(shè)計來提供一個救援訓(xùn)練工具清除底部時面臨加工通孔在參考。一個槽的加工或任何其他功能,橫跨兩副面孔(或情況發(fā)生在兩個臉)也需要被研究。需要一種加工槽一側(cè)高度間隙允許銑刀機(jī)器入口的插槽。面對擁有的入口的一個插槽可以用作定位或額外的定位表面只要定位裝置不會阻礙槽的加工(圖7)。相關(guān)問題的加工特性確認(rèn)在此活動時是有用的夾具設(shè)計執(zhí)行詳細(xì)的定位器,支持,和夾具設(shè)計在隨后的階段。
圖6分解的“分析加工需求活動A2
下一個活動,識別芯片去除要求’(圖6所示),是密切相關(guān)的A21活動。期間積累的芯片加工的特性,比如通孔需要被定位。機(jī)器的類型的工具也使用過影響芯片積累的問題。對于示例,如果一臺機(jī)器工具如槍鉆是使用,芯片積累并不是一個問題,因為一個槍鉆收集與使用的芯片冷卻劑在鉆井過程中,并在他們使用吸入機(jī)制。其他鉆機(jī)工具都用來,工裝設(shè)計師已經(jīng)把一個救援設(shè)計支持設(shè)備的積累來最小化芯片在加工過程中。
另一個活動涉及到分組可能的操作(A23圖6所示)。主要的加工約束定位夾具設(shè)計是在一代的設(shè)置,目的在此活動中來使加工的盡可能多的特色在一個設(shè)置。主要的約束是能力可用的機(jī)器在車間(計劃進(jìn)程指定策劃者;參見圖2)。各種設(shè)置機(jī)器的特性鑒于部分設(shè)計的生成是基于方向加工,流程序列,加工能力的可用的機(jī)器車間。夾具設(shè)計者識別加工方向產(chǎn)生的每個特性在給定部分的設(shè)計。特性,具有同一加工方向(可以在加工一個指定的機(jī)器每進(jìn)程序列提供)被組合在一起,形成一個整體。對于這個部分設(shè)計如圖5所示,兩種功能可以加工相同的設(shè)置。
最后的活動A2(參見圖6)是識別潛在的參考平面(A24)。在確定各種加工裝置,裝置的設(shè)計師嘗試識別引用的平面(或特性)對于每個設(shè)置。指導(dǎo)主題在此活動精確定位加工各種特性在一個設(shè)置。一般來說,夾具設(shè)計者喜歡使用預(yù)先制造的（或預(yù)先存在的)和一對相鄰垂直的面孔。柱針插入通孔位置工件準(zhǔn)確、堅持這個姿勢”期間加工。一雙平板定位器冷鋒對一個相應(yīng)的一對直角的表面嚴(yán)格保證準(zhǔn)確的工件位置在加工。這些特點在加工圖5中,面1、5和7可以作為潛在的參考。
圖7分析加工需求
分解的活動A3(“執(zhí)行骨骼夾具設(shè)計”)
該活動的執(zhí)行骨骼夾具設(shè)計”(活動A3圖3所示)可以分解如圖所示在圖8。術(shù)語“骨骼夾具設(shè)計”是指一般的設(shè)計思想來支持、定位、和夾具中一個工件在機(jī)構(gòu)中。 例如,一個固定的設(shè)計師最初可能決定:(1)使用一個支持反對嗎底面的一部分;(2)用一個預(yù)先制造的孔來找到所有特性中加工,設(shè)置;(3)采用一側(cè)夾緊方法來保存一個工件。這最初的設(shè)計是基于夾具設(shè)計的特性的理解產(chǎn)生平面在此設(shè)置基準(zhǔn),而自然,的基礎(chǔ)和側(cè)臉(即,他們是平面的,他們擁有足夠的地方一鉗是用于其他問題)。正如前面提到的,經(jīng)驗豐富的夾具設(shè)計師通常關(guān)注詳細(xì)的夾具設(shè)計沒有發(fā)展中瘦骨嶙峋的夾具設(shè)計。這個領(lǐng)域?qū)＜艺J(rèn)為,在他們的最初幾年他們做了骨骼夾具設(shè)計的詳細(xì)之前設(shè)計;然而,隨著他們的經(jīng)驗增加他們變得更加擅長生產(chǎn)一種可行的夾具在他們的第一次嘗試,逐漸停止了發(fā)展整個骨骼夾具設(shè)計。
圖8分解的“執(zhí)行骨骼夾具設(shè)計”(A3)
正如所指出的活動A3 1,A32,和A33型的圖8,其他夾具設(shè)計者喜歡更有條理方法。他們最初形成一副畫面每個支持、定位和夾緊他們認(rèn)為是可行的技術(shù)持有,支持,和定位工件在加工過程中(2000年的Cecil,1995的Cecil)。 一個通用的輪廓夾具丟棄后不可行設(shè)計或生產(chǎn)解決沖突的設(shè)計問題(如A34)。沖突的設(shè)計問題包括之類的問題確定初步選定下來夾緊方法(在A33)同意位置方法(在A32),如使用徑向位置技術(shù)。如果他們是不可行的,那么這個沖突迭代地解決所顯示的反饋循環(huán)(“分析反饋”)從A34活動。作為表示在活動A3,控制影響這一術(shù)語指的是‘夾具設(shè)計原則”。這是指嵌入式夾具的知識設(shè)計師(包括啟發(fā)式和獲得經(jīng)驗在這個區(qū)域)當(dāng)執(zhí)行夾具設(shè)計任務(wù)。知識基礎(chǔ)的夾具設(shè)計,加上啟發(fā)式基地,是一個重要的影響(或控制因素)在成就的夾具設(shè)計。這樣的知識包括識別的首選定位表面和是否需要進(jìn)行徑向位置,熟悉不同的夾緊方法(從下夾緊到另一邊夾緊),等等。
分解的活動A4(“細(xì)節(jié)和鞏固夾具設(shè)計”)
活動A4,這是對細(xì)節(jié)和鞏固夾具設(shè)計,分解成四子(如圖9所示)。
圖9分解的細(xì)節(jié)和鞏固夾具設(shè)計(A4)
執(zhí)行支持設(shè)計
在第一subactivity(建立相互支持的平面并選擇支持[A41]),工裝設(shè)計決定支撐暖被在每個設(shè)置和選擇類型的支持設(shè)備中使用的裝置。影響這個活動包括部分設(shè)計、類型加工的特性,設(shè)置,和加工約束。如果要執(zhí)行的加工沿z軸,然后夾具設(shè)計者喜歡使用一個平坦的表面,外表幾何信封在直角坐標(biāo)系中包含幾何的資料加工的特性在此設(shè)置(圖IO)。這增加了工件的穩(wěn)定性在加工(這是一個支持設(shè)計啟發(fā)式)。如果一個通孔鉆,需要在創(chuàng)建時,那么加工約束信息,將影響夾具設(shè)計選擇平板上有一個救援成立于它。在圖10中,一個支持塊一個救援使得工具在鉆井的間隙一個通孔。成立于它。在圖10中,一個支持塊一個救援使得工具在鉆井的間隙一個通孔。
執(zhí)行定位器設(shè)計
第二subactivity在A4(圖9)是建立位置平面和選擇定位器(A42)。夾具設(shè)計者使用標(biāo)識的引用平面,部分設(shè)計信息,和位置設(shè)計啟發(fā)式(得到他或她的經(jīng)驗)確定一個可行的位置的臉對著工件。定位裝置,然后選擇的基礎(chǔ)上和工件的材料。平板(或三個定位銷)通常被選中作為次要和三級定位面孔。如果任何加工約束存在盲目的槽等特性,平板尺寸一定不能影響切割的路徑工具。通過選擇平板上,其高度不重疊的入口槽(加工),機(jī)床的碰撞與定位器是阻止了(參見圖7)。V-block一般用于當(dāng)一對相鄰,垂直的面孔作為額外的面孔識別定位。對于部分設(shè)計如圖5所示,可以使用一個V-block執(zhí)行位置顯示在圖11中。
圖10考慮到加工約束
圖11使用定位器設(shè)計部分如圖5所示 圖12鉗頭寸就定位器的位置和功能
執(zhí)行夾具設(shè)計
第三subactivity在A4是執(zhí)行夾緊設(shè)計(A43在圖9)。在這一步中,加工涉及的力量被認(rèn)為和夾緊面對被選中來應(yīng)用鎖模力。夾具設(shè)計師的目的是確?；顒蛹庸げ筷牪荒芘e起或移動工件從它的位置對刀具。夾緊協(xié)助位置的任務(wù)。一般來說,夾具設(shè)計器使用一個夾在臉上平行到一個位置或支持的臉。它的意圖是要舉行位置,對機(jī)床,是由控股工件相對于固定支撐。分析了設(shè)計部分,以確保夾緊地區(qū)在面對既不包含也夾緊重疊的任何功能。這確保了機(jī)器工具不會撞上夾固定裝置。在圖12中,夾的臉是并行的支持臉和夾具職位不重疊的任何功能位置。夾具的大小取決于級的加工力和類型的夾具材料。不同的夾具材料有不同的抗拉強(qiáng)度值來抵御切削力。
鞏固詳細(xì)的夾具設(shè)計
最后subactivity(顯示在圖9)是鞏固詳細(xì)的夾具設(shè)計(A44)。這個夾具設(shè)計評審后生成的設(shè)計詳細(xì)的支持,定位器,和夾具設(shè)計有被完成。夾具設(shè)計者(最喜歡的人類)很容易犯的錯誤。對于實例中,選擇的支撐板可能不是很大足夠的位置也鉗和定位器;因此,一個規(guī)模更大的支撐板將被要求。在在某些情況下(零件的尺寸很小,那里是不夠的地區(qū)使用一個夾子),工裝嗎設(shè)計師可能改變類型的夾緊方式。例如,一邊夾緊可能優(yōu)于夾具設(shè)計(正本)下來。反饋回路“設(shè)計沖突”(在A44)反映了這個事件。基于這樣的反饋,改變了整體夾具設(shè)計,可以進(jìn)行。
圖13分解的驗證夾具設(shè)計的活動A5
分解的活動A5(“驗證夾具設(shè)計”)
在詳細(xì)的夾具設(shè)計已經(jīng)產(chǎn)生,夾具設(shè)計評價和批判驗證所生成的設(shè)計(A5在圖3);這次活動的分解圖13。 第一個問題就是,確保工具路徑的方法不相交或重疊夾鉗、定位器位置(A5 1)。的可行性位置的表面(或特性)進(jìn)行分析尊敬的特性的加工在每個設(shè)置52)。夾具設(shè)計研究了寬容的規(guī)范每個特性來決定它是否能夠坐落在關(guān)系定位準(zhǔn)確的表面。在活動A53,支持設(shè)計進(jìn)行研究確保救援設(shè)計已合并,尤其是當(dāng)多個小孔需要加工在一個給定的設(shè)置(塞西爾2000)。夾緊面臨進(jìn)行研究,為確保他們的平面自然和不重疊的任何特性加工機(jī)構(gòu)A54圖13)。 如果任何驗證條件不滿意,夾具設(shè)計師重新設(shè)計的問題相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行必要的設(shè)計變化。這個反饋回路的骨骼設(shè)計和從每個活動的詳細(xì)設(shè)計活動在A5反映了這一行動。重新設(shè)計的基礎(chǔ)上,驗證再次執(zhí)行任務(wù),直到所有的驗證標(biāo)準(zhǔn)感到滿意。最終的輸出是一個驗證夾具設(shè)計夾具,如圖12所示)。如果夾具設(shè)計是無法確定一個可行的夾緊或定位面臨盡管一再嘗試,這個過程計劃通知了這個困境。解決這些問題超出了本書范疇這個模型和不是本文中介紹。
結(jié)論
本文提出了一個IDEF-0模型進(jìn)行了討論描述執(zhí)行的主要活動專家而設(shè)計一個固定夾具設(shè)計者對于一個給定的部分設(shè)計。開發(fā)的功能的模型闡明了復(fù)雜的活動的夾具設(shè)計和提供了一個更好的理解功能性活動期間完成的夾具設(shè)計。進(jìn)一步的研究工作可以擴(kuò)展結(jié)果通過建造更多的描述詳細(xì)分解的夾具設(shè)計活動沒有得到解決,在這個研究努力。另外,當(dāng)IDEF-0模型提供了理解什么是被完成它將有助于開發(fā)其他模型,將更多的注意力放在顳優(yōu)先級任務(wù)和活動在夾具設(shè)計(不能被顯式地在一個IDEF-0捕獲模型)。使用的語言(如企業(yè)建模語言(EML)將會幫助促進(jìn)捕獲這樣的基于時間序列所建模的任務(wù)和子任務(wù)以及提供一個信息豐富的功能描述任務(wù)和活動(VET1 2001)。
基于開發(fā)的功能模型,一些重要的觀察結(jié)果可以得出結(jié)論。給定的產(chǎn)品設(shè)計和相關(guān)的加工要求之前,必須加以分析執(zhí)行實際的夾具設(shè)計。這些活動可以被看作是一個集執(zhí)行的任務(wù)的初步設(shè)計夾具設(shè)計師(請參見圖3和4)。等活動加工分析(沒有得到足夠的解決的最CAFD-based技術(shù))重要的活動執(zhí)行的夾具設(shè)計確保適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼提供工具間隙和方法。為了促進(jìn)早期鑒定這個問題和與溝通問題在CAFD上下文、虛擬原型基于分析技術(shù)可以是有益的。使用虛擬原型、自動化的夾具設(shè)計技術(shù)(受雇于跨功能的產(chǎn)品/流程設(shè)計團(tuán)隊在一個工廠)能突出問題在很久以前夾具設(shè)計/過程的計劃釋放至下游業(yè)務(wù),如加工或夾具組裝。虛擬樣機(jī)將使識別碰撞的嗎工具和夾具元件,能夠更好的理解路徑的問題的工具,并確定需要對于工具的間隙在加工過程中(可能否則被忽略)。幾何推理方法,自動特征提取技術(shù),和刀具路徑生成技術(shù)支持這樣的設(shè)計基于虛擬樣機(jī)的方法,這可以看作是下一代的CAFD技術(shù)。
在產(chǎn)品設(shè)計和相關(guān)的加工需求被分析的初步設(shè)計任務(wù),第二個主要活動是執(zhí)行支持,定位器,和夾具設(shè)計的裝置。設(shè)計的支持,定位器和夾子可以通過自動化的使用矢量微積分,學(xué)習(xí)(削減)force-balancing關(guān)系(尤其是夾具設(shè)計,采用幾何推理方法(確定最可行的地區(qū)鉗,支持和定位一個工件)。其他研究人員有相似的結(jié)論也抵達(dá)了關(guān)于哪方面的公差的角色(Nee et al。1992;Sakurai 1990;Senthil I&mar,Subramaniam,蕭振義1999)。公差發(fā)揮重要的戰(zhàn)略角色定位器設(shè)計。識別數(shù)據(jù)的表面和功能定位工件在加工過程中是至關(guān)重要的。這個任務(wù)可以自動使用各種各樣的技術(shù),使分析的關(guān)系間特性加工和平面的存在在每個設(shè)置基準(zhǔn)。
基于該模型開發(fā)的第三個主要中活動的驗證設(shè)計夾具(之前交還給中國進(jìn)程計劃表或首席過程工程師,在一些情況下,審查)。檢測的側(cè)面的十字路口鉗區(qū)域和特性的地點,驗證的位置的可行性的面孔,其他問題都可以自動使用幾何推理算法和分析技術(shù)(來執(zhí)行任務(wù),回答這樣的問題“是鉗區(qū)域概要重疊與工具路徑配置文件”和其他人)
總之,工裝的設(shè)計任務(wù),可組成幾個階段,即:一個初步階段中重點是研究給定的產(chǎn)品設(shè)計;一個功能性分析階段的支持,定位器,和夾具設(shè)計是執(zhí)行;最后一個階段設(shè)計夾具,驗證?；诶斫鈯A具設(shè)計的活動研究這一模型,一個初步的系統(tǒng)泰米爾(向制造集成連接）完成了實現(xiàn)的夾具設(shè)計任務(wù)在不同的階段(2001年的Cecil)。
圖14 基于互聯(lián)網(wǎng)的框架用于分布式夾具設(shè)計
IIFMs將繼續(xù)發(fā)揮重要作用在理解荷蘭國際集團(tuán)復(fù)雜的制造相關(guān)領(lǐng)域,以及服務(wù)之間的通信基礎(chǔ)并發(fā)工程團(tuán)隊可能配置或分布式。在迅速出現(xiàn)的場景的分布式虛擬制造,需要建立IIFMs所有生命周期活動在不同的抽象級別將計算機(jī)輔助夾具設(shè)計成為一種必需品可能不再是由一個單獨的系統(tǒng);相反,各種活動和子將被執(zhí)行通過分布式資源或模塊(在各種各樣的編程語言執(zhí)行)和heterogeneousco 計算機(jī)上運行平臺(從Unix”Windows@)?；ヂ?lián)網(wǎng)通信機(jī)制鏈接各種函數(shù)(和相關(guān)的軟件實體實現(xiàn)這些函數(shù))在地理上分布在世界各地設(shè)立。圖14演示了一個分布式架構(gòu),異構(gòu)軟件和信息資源將協(xié)作每個其他綜合的方法。一個以軟件為基礎(chǔ)的夾具設(shè)計管理員與一個以軟件為基礎(chǔ)的生命周期產(chǎn)品發(fā)展管理員相互影響來指導(dǎo)對夾具設(shè)計的完成提出部分設(shè)計。然后,這個夾具設(shè)計經(jīng)理這些結(jié)果的分布式通信成員和其他相關(guān)的軟件組件。在這樣一個不斷發(fā)展的虛擬場景中,IIFMs將作為通信地圖,使分布式團(tuán)隊功能模型：
1.什么樣的活動會被完成它軟件實體(或并行工程團(tuán)隊成員);
2.影響約束來完成一個特定的子任務(wù)。一些問題將變得至關(guān)重要整個方法的發(fā)展。例如,獲得有關(guān)的信息的可用性夾具元件,如夾或定位器,通過一個虛擬客戶位于一個遙遠(yuǎn)的國家變得重要,將數(shù)據(jù)的性質(zhì)格式這個信息是可用的;
3.哪種結(jié)果或決策需要相互交流嗎軟件實體或團(tuán)隊成員,等等。
IIFMs可以看成是一個基礎(chǔ)的概念化和細(xì)節(jié)”是“或”是“協(xié)作分布式團(tuán)隊和他們有關(guān)的活動資源。IIFMs也可以用于建模其他的生命周期活動從產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃和生產(chǎn)控制(其中),這可以作為依據(jù)完成虛擬企業(yè)的活動。
為了支持更好的溝通,跨職能理解在夾具設(shè)計者、工具設(shè)計師、工藝規(guī)劃人員和其他制造業(yè)人員,基于虛擬樣機(jī)技術(shù)可以開發(fā)夾具設(shè)計允許候選人提出、分析、修改(如果需要),和驗證。這將使早期識別問題部分設(shè)計之前釋放至下游操作。重要的是要意識到,對于CAFD作為CAD及CAM，凸輪必須執(zhí)行方式上游和下游的參與者可以理解問題和有效交流;使用可視化和陷入虛擬現(xiàn)實的基礎(chǔ)環(huán)境(虛擬樣機(jī)技術(shù)支持)將促進(jìn)有效的溝通在分布式跨職能團(tuán)隊成員。
見解從函數(shù)模型描述在本文中可以用來探索設(shè)計和未來的發(fā)展CAFD方法。這模型可作為依據(jù)構(gòu)建先進(jìn)的夾具所設(shè)計的系統(tǒng)的上下文環(huán)境中今天的進(jìn)化分布式制造環(huán)境。
謝辭
作者想感謝夾具設(shè)計的專家(尤其是Umesh IIari)在共享他們的專業(yè)技能花的時間和興趣在此模型研究。R.Mayer教授（德州農(nóng)工大學(xué))是有幫助的審查的功能模型和建議修改。
參考文獻(xiàn)
1. Asada, H. and By, A. (1984). “Kinematic analysis of workpart fixturing
for flexible assembly with automatically reconfigurable fixtures.” IEEE
Journal of Robotics Automation, pp86-93.
2. Bausch, J.J. andyoucef-Toumi, K. (1990). “Computer planning methods for
automated fixture layout synthesis.” Proc. of Mfg. Int’l (vl), ~~225-232.
3. Bidanda, B. and Cohen, F’.H. (1990). “Development of a computeraided
fixture selection system for concentric rotational parts, advancesin integrated design and manufacturing.” Pvoc. of 1990 ASME Winter
Annual Meeting, San Francisco (~23, nl), ppl51-162.
4. Boerma, J.R. and Kals, H.J.J. (1988). “Fixture design with FIXES.”
Annals of the CIRP (~38) ~~399-402.
5. Cecil, J.A. (1995). “Fixture design in a CIM environment.” PhD dissertation.
College Station, TX: Dept. of Industrial Engg., Texas A&M Univ.
6. Cecil, J.A. (2000). “Developing function models of fixture design.”
Research Report. Virtual Enterprise Engg. Lab, Mechanical and
Aerospace Engg. Dept., Utah State Univ.
7. Cecil, J.A. (2001). “A clamping design approach for automated fixture
design.” Int’l Journal ofAdvanced Mfg. Technology (vl8), ~~784-789.
8. Chang, T.C. (1990). Expert Process Planning for Manufacturing.
Reading, MA: Addison Wesley Publishing Co.
9. Dai, .I.; Nee, A.Y.C.; and Fuh, J.Y.H. (1997). “An approach to automating
modular fixture design and assembly.” Proc. of the Institution of
Mechanical Engineers, Part B, Journal of Engg. Manufacture (v211),
~~509-521.
10. Darvishi, A.R. and Gill, K.F. (1988). “Knowledge representation database
for the development of a fixture design expert system.” Proc. of
the Institution of Mechanical Engineers (v202), ~~37-49.
ll.DeVor, R.E.; Chandrasekharan, V; and Kapoor, S.G. (1998).
“Mechanistic model to predict the cutting force system for arbitrary
drill point geometry.” ASME Journal of Mfg. Science and Engg. (vl20),
~~563-570.
12. Dong, X.; Gilman, C.; Wozny, M. (1994). Feature-based Fixture Design
and Set-up Planning Artificial Intelligence in Optimal Design and
Manufacturing. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, Inc.
13. Ferreira, PM. and Liu, C.R. (1988). “Generation of work piece orientations
for machining using a rule based system. Robotics and Computer
Integrated Mfg. (~4, n3/4), ~~545-555.
14. Gandhi, M.X and Thompson, B.S. (1987). “Automated design of modular
fixtures for flexible manufacturing systems.” Journal of
Manufacturing Systems (~5, n4), ~~243-252.
15. Kang, Y.; Rong, Y.; and Sun, M. (1998). “Constraint based modular fixture
assembly modelling and automated design.” Proc. of ASME Mfg.
Science and Engg. Div. (~8) pp901-908.
16. Kow, T.S.; Senthil Kumar, A.; and Fuh, J.Y.H. (1998). “An integrated
computer aided modular fixture design system for interference free
design.” Proc. ofASME Mfg. Science and Engg. Div. (v8), ~~909-916.
17. Latombe, J. and Ingrand F. (1980). “Functional reasoning for automatic
fixture reasoning.” Lzfia IMAG (v6), ~~35-39.
18. Liu, C. (1994). “Systematic conceptual design of modular fixtures.”
Int’l Journal ofAdvanced Mfg. Technology (v9), ~~217-224.
19. Ma, W.; Li, J.; and Rong,Y. (1999). “Development of automated fixture
planning systems.” Int’l Journal of Advanced Mfg. Technology (~15,
n3), ~~171-181.
20. Mani, M. and Wilson, W.R.D. (1988). “Automated design of workholding
fixtures using kinematic constraint synthesis.” Transactions of the
North American Manufacturing Research Institution of the Society of
Manufacturing Engineers (Vol. XVI), ~~437-444.
21. Mantyla, M. (1988). An Introduction to Solid Modeling. Rockwell, MD:
United States Press.
22. Markus, A. (1984). “Fixture design using PROLOG: An expert system.”
Robotics and Computer Integrated Mfg. (vl, n2), ~~195-201.
23. Mayer, R.J.; Su, C.J.; Mayer, P.S.D.; Keen, A.; and Blinn, T. (1990).
“Design knowledge management system.” DKMS Report, AFHRL-TP-
90-81. College Station, TX: Knowledge Based Systems Inc.
24. Menassa, R.J. and DeVries, W.R. (1991). “Optimization methods
applied to selecting support positions in fixture design.” Trans. of
ASME, Journal of Engg. for Industry, ~~412-418.
25. Miller, A.S. and Hannam, R.G. (1985). “Computer aided design using
a knowledge base approach and its application to the design of jigs and
fixtures.” Proc. of the Institution of Mechanical Engineers, B4, ~199.
26. Nee, A.Y.C.; Bhattacharya, N.; and Poo, A.N. (1987). “Applying AI in
jigs and fixture design.” Robotics and Computer Integrated Mfg. (~3,
n2), ~~195-201.
27. Nee, A.Y.C.; Whybrew, K.; and Senthil Kumar, A. (1995). Advanced
Fixture Design for FMS. Springer Verlag.
28.Nee, A.Y.C.; Senthil Kumar, A.; Prombanpong, S.; and Puah, K.Y.
Journal of Manufacturing Systems
Vol. 2l/No. 1
2002
(1992). “A feature based classification scheme for fixtures.” Annals of
the CIRP (~41, nl), ~~189-192.
29.Nnaji, B.O. and Liu, H.C. (1990). “Feature reasoning for automatic
robotic assembly and machining in polyhedral representation.” Int’l
Journal of Production Research (v28), ~~517-540.
30. Pham, D.T. and De Sam Lazaro, A. (1990). “Auto-fix-An expert CAD
system for jigs and fixtures.” International Journal of Machine Tools
and Manufacture (~30, n3), ~~403-411.
31. Rong, Y. and Zhu, J. (1993). “Fixturing feature analysis for computer
aided fixture design.” Intelligent Design and Manufacturing. ASME
Winter Annual Meeting, New Orleans, LA, ~~267-271.
32. Rong, Y. and Wu, S. (1994). “Automated verification of clamping stability
in computer aided fixture design.” Computers in Engg., Proc. of
ASME hat’1 Conf. and Exhibition, ~~421-426.
33. Rong, Y. and Bai, Y. (1997). “Automated generation of modular fixture
configuration design.” Journul of Mfg. Science and Engg. (vll9),
~~208-219.
34. Rong, Y.; Wu, Y.; Ma, W.; and LeClair, S. (1997). “Automated modular
fixture design: Accuracy analysis and clamping design.” Robotics and
Computer Integrated Mfg. (vl4), ~~1-15.
35. Rong, Y.; Ma, W.; and Lei, Z. (1997). “Fix-des: A computer aided modular
fixture configuration design system.” Int’l Journal of Advanced
Mfg. Technology (partially presented at ASME Computers in Engg.
Conf., Sacramento, CA).
36. Sakurai, H. (1990). “Automatic setup planning and fixture design for
machining.” Journal of Manufacturing Systems (~11, nl), ~~30-37.
37. Senthil Kumar, A.; Subramaniam, V.; and Seow, K.C. (1999).
“Conceptual design of fixtures using genetic algorithms.” Int’l Journal
ofMfg. Technology (~15, n2), ~~79-84.
38. Senthil Kumar, A.; Nee, A.Y.C.; and Prombanpong, S. (1992). “Expert
fixture design system for an automated manufacturing environment.”
Journal of Computer Aided Design (v24), pp3 16-326.
39. Slocum, A.H.; Peris, .I.; and Donmez; A. (1985). “Development of a
flexible automated fixturing system.” Progress Report: U.S. National
Bureau of Standards, Automated Production Technology Div.
40. Sun, Shu Huang and Chen, J.L. (1995). “Modular fixture design system
based on case based reasoning.” Int’l Journal of Production Research
(v34), ~~3487-3497.
41. Thompson, B.S.; and Gandhi, M.V (1985). “A literature survey of fixture
design automation.” Int’l Journal of Advanced Mfg. Technology,
~~240-255.
42. Tuthill, G.S. (1990). Knowledge Engineering. Blue Ridge Summit, PA:
TAB Books, Inc.
43. Trappey, A.J.C. and Liu, C.R. (1993). “Automated fixture configuration
using projective geometry approach.” Int’l Journal of Advanced Mfg.
Technology (v8), ~~297-304.
44. VETI Project Report (2001). “Design of an Enterprise Modeling
Language (EML) for virtual enterprise applications.” Las Crnces, NM:
Virtual Enterprises Technologies, Inc.
45. Wu, Y.; Rong,Y.; and Ma, W. (1998). “Automated modular fixture planning:
Geometric analysis.” Robotics and Computer Integrated Mfg.
(vl4), ppl-15.
46. Wu, Y.; Rong, Y.; and Ma, W. (1998). “Automated modular fixture planning:
Accuracy, clamping, and accessibility analysis.” Robotics and
Computer Integrated Mfg. (v14), ~~17-26.
作者的傳記
j·Cecil是店長助理教授的工業(yè)工程在新墨西哥州州立大學(xué)。他完成他的本科工程研究在機(jī)械工程安娜大學(xué)(馬德拉斯、印度)。他的研究生的學(xué)位是工業(yè)工程,包括從女士紐約州立大學(xué)和得克薩斯A&M
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