軸承架零件的機械加工工藝及夾具設(shè)計【鉆φ30孔】【說明書+CAD】

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Hunter Journal of Materials Processing Technology 128（2002）7-18：1510—1515 出版社： Elsevier Science B.V. 摘要： 夾具設(shè)計因其涉及到幾何，公差，尺寸，加工，制造資源等諸多不同 領(lǐng)域的知識，而被公認(rèn)為是項復(fù)雜的研究。如今，夾具設(shè)計過程在知識模型的基礎(chǔ)上已經(jīng)適應(yīng)了自動化系統(tǒng)的需要。這些實施于夾具設(shè)計過程中的知識模型描述了物理原理和推理過程的特性和關(guān)聯(lián)。由于加入了知識模型和自動控制，夾具的設(shè)計過程將更趨于系統(tǒng)化，結(jié)構(gòu)化。 基于知識模板這種具體方法的使用，將其應(yīng)用到不同設(shè)計過程中去很 具可行性。知識模型向我們詳細(xì)描述了設(shè)計過程中的普通實體和推論過程。在知識模型的應(yīng)用方面，我們建議不僅可用于機床夾具的設(shè)計過程中，還可應(yīng)用于檢測，組合，定位焊接等其它類型夾具。 ? 版權(quán)所有 Elsevier B.V. 2005 關(guān)鍵詞：知識模型，知識模板，夾具設(shè)計 1． 緒論 人們對于將知識表達(dá)應(yīng)用于描述和捕獲設(shè)計制造系統(tǒng)知識的潛心研究從未停止過[1—3]。這樣，知識模型就作為一種工具來幫助我們闡明精深知識的結(jié)構(gòu)，以及進(jìn)行信息處理工作。從這一意義上看，通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，知識模型可以為我們提供所必需的數(shù)據(jù)說明和過程推論[4]。亨特第一個提出了將知識模型應(yīng)用于機床夾具設(shè)計過程中的理念[5]。在過去十年里，建模技術(shù)廣泛應(yīng)用于諸如加工，組合，檢測等制造過程的夾具設(shè)計過程中[6]?；趭A具設(shè)計過程的復(fù)雜性和廣泛性，各種不同的研究部門都集中在這種過程的特殊活躍性研究上，如：夾具構(gòu)造，公差分析，穩(wěn)定性和可達(dá)性。對于如何將知識應(yīng)用到夾具設(shè)計過程中，科學(xué)家們做了大量的研究。這些研究都集中在夾具設(shè)計過程中所使用的設(shè)計參數(shù)，夾具結(jié)構(gòu)，夾具原理描述等方面[2，7]。根據(jù)夾具設(shè)計中知識的應(yīng)用情況，可分為人工智能技術(shù)方面的應(yīng)用[8，9]和設(shè)計系統(tǒng)的自動控制應(yīng)用兩大方面[2]。 不管是哪方面的應(yīng)用，將知識模型應(yīng)用于夾具設(shè)計系統(tǒng)都具十分重要的作用。具體體現(xiàn)在如下方面：需將具體概念應(yīng)用于夾具設(shè)計中；需建立知識庫系統(tǒng)（KBS）；最后，還要將知識和概念基礎(chǔ)相結(jié)合。 在此意義上，結(jié)合實體和結(jié)構(gòu)描述于一體的知識模型應(yīng)用于機床夾具設(shè)計過程中，即產(chǎn)生一種新的模板，可將其應(yīng)用到檢測夾具和組合夾具的設(shè)計過程中。在知識模板中已加入了這種實體和結(jié)構(gòu)描述想結(jié)合的方法[4]。 圖1 工作結(jié)構(gòu)圖 此項工作為我們呈現(xiàn)了將知識模型應(yīng)用于機床夾具設(shè)計中的詳盡建議，圖1向我們展示了將知識體應(yīng)用到檢測夾具設(shè)計過程總圖。 2． 夾具設(shè)計過程知識模型的現(xiàn)狀 夾具概念源于工件和刀具，工件和機床間建立理論聯(lián)系的需要。這一聯(lián)系需滿足實現(xiàn)加工過程的需要。夾具主要功用是將工件支撐，定位，夾緊在機床上。為了正確描述夾具設(shè)計過程中所需知識的重要性，很有必要明確這一過程的基本信息，見表1。 所有這些基本信息都描述了夾具設(shè)計過程中知識模型各個部分的實體和關(guān)聯(lián)。各模型的定義有助于我們更好的了解設(shè)計系統(tǒng)中知識體系的捕獲，描述和使用，例如MOKA和Common KADS方法。 MOKA方法基于兩種典型。這些典型可以捕獲，構(gòu)造知識體系。第一種體系，用一系列窗體（ICARE：圖解，約束，行為，規(guī)則，實體）來捕獲，描述知識，是一種半結(jié)構(gòu)化的方法；第二種體系，使用統(tǒng)一建模語言來描述知識，是一種結(jié)構(gòu)化的方法[10]。 Common KADS方法提出了使用刀具和技術(shù)來捕獲，構(gòu)造知識體系。就使用知識體而言，Common KADS方法提出了使用知識模板的概念：所謂知識模板就是知識模型的一部分，它可以將相關(guān)數(shù)據(jù)和推理過程結(jié)合到其它應(yīng)用軟件中去。 表1 機床夾具知識體 知識體 特性 工件幾何學(xué) 幾何學(xué)：孔，槽等，尺寸，公差 加工工藝 加工工藝類型 加工階段和初加工階段 加工操作 夾具設(shè)計過程的細(xì)節(jié)和功用 設(shè)計方法 設(shè)計規(guī)則 解釋規(guī)則 設(shè)計局限 夾具資源（功能元素 夾具類型（標(biāo)準(zhǔn)件，普通件，專用件） 和商業(yè)元素） 夾具元素類型（支撐，定位，夾緊等） 機床類型（立式銑床，臥式銑床等） 3．知識模型形成的方法論：結(jié)構(gòu)模型 知識模型方法論的實現(xiàn)需要經(jīng)歷兩個階段。第一階段描述了諸如工件幾何，加工工藝，夾具設(shè)計的功能和細(xì)節(jié)，夾具資源等實體知識（見表1）。第二階段描述了機床夾具所需解決的首要問題——相關(guān)過程（設(shè)計和解釋規(guī)則）。這兩個階段描述了機床夾具知識模型的兩個組成部分：實物的結(jié)構(gòu)模型和行為模型。機床夾具設(shè)計過程更為集中在結(jié)構(gòu)模型的描述上。結(jié)構(gòu)模型包含了夾具設(shè)計過程中相關(guān)的整體知識結(jié)構(gòu)。表1描述了知識體的各個相關(guān)方面。圖2展示了機床夾具設(shè)計過程中知識體的整體框架?；趭A具設(shè)計過程的復(fù)雜性，夾具設(shè)計不能脫離加工過程而獨立存在。在此意義上，加工工藝與夾具設(shè)計過程有著直接的聯(lián)系。同樣，就機床和夾具設(shè)計的商業(yè)元素而言，加工工藝與夾具資源間也有著相當(dāng)微妙的系。 各知識體間的定義（見表1）考慮了與這些知識體相關(guān)知識的特性 圖2 機床夾具的結(jié)構(gòu)模型 和必要操作。這些模型應(yīng)用與下面各部分中。 4．知識模板 在這一部分，描述了知識模型使用知識模板的方法用于其它應(yīng)用軟件 中。從概念上講，知識模板描述了知識模型的一部分在應(yīng)用軟件中的使用。在此意義上，很有必要區(qū)分分析任務(wù)和綜合任務(wù)。分析任務(wù)描述了夾具設(shè)計過程中實體的分類；綜合任務(wù)則描述了夾具解決方案間的相互聯(lián)系。 圖3 基于結(jié)構(gòu)模型的知識任務(wù) 通過分析和綜合任務(wù)這兩種類型任務(wù)的使用，建立了知識體的分類。圖3展示了用分析和綜合任務(wù)來描述機床夾具設(shè)計過程的結(jié)構(gòu)模型。 這兩種任務(wù)的區(qū)分，建立了知識體的第一標(biāo)準(zhǔn)，既實體及特征可用于新發(fā)展的應(yīng)用軟件中。兩種類型任務(wù)的區(qū)分還描述了設(shè)計過程中的推論過程，夾具功能設(shè)計，夾具設(shè)計細(xì)節(jié)等。這一部分指出知識模型的分類是在分析和綜合任務(wù)下用于其它應(yīng)用軟件中去的。 4．1分析任務(wù)的概念 在此范疇中實體的分類是基于機床夾具設(shè)計的發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)。第一標(biāo)準(zhǔn)描述了夾具設(shè)計過程如：工件幾何，尺寸，公差等與知識體間并無因果關(guān)系。 在這一標(biāo)準(zhǔn)中，組成這些實物的知識體完全可運用到它們的結(jié)構(gòu)，關(guān)聯(lián)特性中。圖4就是一個將幾何知識體用于其它應(yīng)用軟件中的例子。 圖4 工件實體的知識模板（分析任務(wù)） 第二標(biāo)準(zhǔn)描述了夾具設(shè)計過程中實體間相似的結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)（機床夾具的功能）。這一標(biāo)準(zhǔn)并不是夾具設(shè)計過程的必要條件，僅能用于部分結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)中。 第三標(biāo)準(zhǔn)描述了這些實體完全依賴于夾具設(shè)計過程?；谶@一標(biāo)準(zhǔn)依賴于過程的發(fā)展情況，故不能用于已定義的知識體中（如：結(jié)構(gòu)，關(guān)聯(lián)，特征）。 4．2綜合任務(wù)概念 綜合任務(wù)包括實物辨析和推論程序兩方面。在這類任務(wù)中，由于推論過程要根據(jù)過程處理的不同來使用不同的加工規(guī)則，故不能完全根據(jù)知識體來確定。 圖5 功能元件實體的知識模板 根據(jù)分類，功能設(shè)計的知識體建立了夾具概念的功能方法：找支撐面，定位，夾緊工件。支撐面根據(jù)加工過程的發(fā)展來定義。這一特性決定了加工工件的整個過程中，設(shè)計過程都要基于加工過程。從此意義上看，知識體的共享會因定位面，定位點，方位，夾具的夾緊和功能元件的選擇而受到限制。但由于功能元件可用于夾具設(shè)計過程中的多范疇領(lǐng)域，所以也可用于其它應(yīng)用軟件中。圖5是將功能元件的知識模板用于夾具設(shè)計過程的例子。 樣圖設(shè)計和功能設(shè)計相似。樣圖設(shè)計是在功能設(shè)計的基礎(chǔ)上加入了相應(yīng)的功能和商業(yè)元素。為此，我們運用結(jié)構(gòu)，關(guān)聯(lián)和實體來定義了下列種類，基體，支撐，定位，夾緊和輔助元件。 表2 夾具設(shè)計的初始信息 信息 特性 初始幾何學(xué) 最終幾何學(xué) 加工操作 端面銑削 邊銑 鉆削 加工資源 立式銑床 夾具資源 標(biāo)準(zhǔn)夾具單元 5．知識模型的應(yīng)用 以下兩部分描述了加工和檢測夾具設(shè)計中知識模型的應(yīng)用。根據(jù)其使用潛能，這些模型分為不同的兩類。 第3部分中關(guān)于結(jié)構(gòu)模型的闡述，是基于構(gòu)成這些模型知識體的實例特性。為此，包括初始及最終幾何學(xué)的描述，加工工藝圖，機床和夾具資源在內(nèi)的初始信息都應(yīng)用于知識模型中。表2就列出了應(yīng)用于其中的初始信息。