喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有，所見即所得，CAD圖紙均為高清圖可自行編輯，文檔WORD都可以自己編輯的哦，有疑問咨詢QQ:1064457796,,,課題后的【XX系列】為整理分類用，與內(nèi)容無關(guān)，請(qǐng)忽視
任 務(wù) 書
第1頁(yè)
設(shè)計(jì)題目：
468Q發(fā)動(dòng)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(jì)
設(shè)計(jì)要求及原始數(shù)據(jù)（資料）：
1、了解箱體零件的加工工藝。
2、了解專用生產(chǎn)線的發(fā)展?fàn)顩r，查閱相關(guān)資料。
3、學(xué)習(xí)掌握組合機(jī)床設(shè)計(jì)的基本方法。
4、學(xué)習(xí)掌握夾具設(shè)計(jì)的基本方法
第2頁(yè)
原始數(shù)據(jù)：
1、箱體生產(chǎn)綱領(lǐng)：大批大量生產(chǎn)類型。
2、 左右側(cè)面鉆孔（底孔），尺寸如下：
右側(cè)面：6*Φ5（4個(gè)深18，2個(gè)深10）、1*Φ6.7（深36）、
1*Φ12（通孔深20）。
左側(cè)面：7*Φ5（1個(gè)深15，1個(gè)深24，5個(gè)深18）、
1*Φ6.7（孔深24）。
3、零件定位準(zhǔn)確，夾緊可靠。
進(jìn)度安排
1、繪制本工序工序圖---1周
2、加工示意圖---1周
3、鉆削夾具圖---5周
4、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖--1周
5、編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書---1周
6、設(shè)計(jì)資料審核-- 1周
7、答辯
第3頁(yè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容：
1、 繪制工序圖，
2、 加工示意圖，
3、 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
4、 夾具裝配圖。
5、 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。
學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計(jì)文件（論文）：
1、繪制工序圖，
2、加工示意圖，
3、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
4、夾具裝配圖。
5、畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（不少于2萬(wàn)字）。
第4頁(yè)
主要參考文獻(xiàn)（資料）：
1. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)
2. 發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造
3. 工藝人員設(shè)計(jì)手冊(cè)
4. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè)
5、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)
6、組合機(jī)床設(shè)計(jì)
專業(yè)班級(jí) 學(xué)生
要求設(shè)計(jì)（論文）工作起止日期
指 導(dǎo) 教 師 簽 字 日期
教研室主任審批簽字 日期
系主任批準(zhǔn)簽字 日期
夾具設(shè)計(jì)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(jí)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(hào)樓），克蘭菲爾德大學(xué)，Cranfield，mk43 0al，英國(guó)。
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(jì)是一個(gè)高度復(fù)雜的過程，依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和他/她內(nèi)在的知識(shí)來實(shí)現(xiàn)良好的設(shè)計(jì)。為了促進(jìn)其自動(dòng)化的發(fā)展，以知識(shí)為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序，明確夾具設(shè)計(jì)過程和所涉及的知識(shí)是一個(gè)提前的基本的任務(wù)。此外，一個(gè)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(jì)過程的第一個(gè)數(shù)據(jù)?？紤]到這兩個(gè)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(jì)過程的自動(dòng)化。
在這樣的背景下，摩卡的方法已用于夾具知識(shí)。IDEF0和UML已用來代表工序的夾具設(shè)計(jì)。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(jì)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(gè)功能設(shè)計(jì)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(shí)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(yàn)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(jì)過程；夾具知識(shí)建模；夾具功能要求
1.介紹
任何設(shè)計(jì)理論的主要目標(biāo)是提供一個(gè)合適的框架和方法定義的活動(dòng)序列，符合產(chǎn)品或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程[1],在一般情況下，他們都確定要求的出發(fā)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)過程中。事實(shí)上，處理產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程學(xué)科可以被定義為一個(gè)認(rèn)為SCIE 科學(xué)和工程知識(shí)創(chuàng)造的產(chǎn)品定義和設(shè)計(jì)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(xiàng)研究中，相關(guān)的問題時(shí)，考慮的要求，把這個(gè)作為一個(gè)普遍的概念，是明確的含義，兩個(gè)主要條款：功能需求（FR）和約束（C）。“功能性需求”，它表示由不同的作者，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(yǔ)言的一個(gè)單一的功能中這是一個(gè)獨(dú)特的明確的聲明，用寫的方式，排名，跟蹤，測(cè)量，驗(yàn)證和驗(yàn)證”。一個(gè)“約束”可以被定義為“一個(gè)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(shí)滿足要求”。因此，約束集要始終與要求，其目的是為了設(shè)計(jì)結(jié)果縮小到可以接受的解決方案?？紤]公理化設(shè)計(jì)理論[4]，功能需求應(yīng)定義在功能域，這帶來了現(xiàn)場(chǎng)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(jì)師的推理過程，在這個(gè)意義上，功能和物理域之間的映射，作為后來的設(shè)計(jì)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(jì)方法提供了一個(gè)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(jì)者從FRS物理設(shè)計(jì)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(gè)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(yǔ)含義的定義，和公理的定義，使其自動(dòng)演繹和推理[ 9 ]。本體論的方法，從知識(shí)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(jì)知識(shí)[ 7 ]，并定義要求[ 11 ]。考慮一個(gè)純粹的方法，如果一個(gè)本體不包括公理，則推理可以認(rèn)為它更像一個(gè)信息模型，從這個(gè)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(jì)，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(jì)過程的各個(gè)階段所需要的信息。基本上，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(jì)規(guī)則；駐留在可能的自動(dòng)化設(shè)計(jì)過程通過一個(gè)基于知識(shí)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(jì)的相關(guān)知識(shí)，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(jì)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(gè)結(jié)構(gòu)化的方式通過自然語(yǔ)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(shí)，并且使知識(shí)形式化，從而便于實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)過程的自動(dòng)化的終極目標(biāo)。
IDEF0方法是用來創(chuàng)建夾具設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)活動(dòng)模型，可以用于不同的任務(wù)，包括每一個(gè)信息的識(shí)別。UML用來代表活動(dòng)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(yǔ)言，是用來捕獲和表示知識(shí)，參與工序的夾具設(shè)計(jì)。最后，為了驗(yàn)證所提出的方法，可從一個(gè)原型知識(shí)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(gè)術(shù)語(yǔ)：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(jì)過程中，是從不同的學(xué)科，例如 產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程和需求工程等。一般來說，需求工程是指處理需求實(shí)現(xiàn)的捕獲、形式化、表示、分析、管理和驗(yàn)證的學(xué)科。然而，所有這些方面需要集成在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，并要求應(yīng)導(dǎo)致定義的可能的產(chǎn)品設(shè)計(jì)解決方案，這在一般要求一個(gè)綜合的觀點(diǎn)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(shí)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(shí)，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(huì)影響他們的解釋和設(shè)計(jì)解決方案的創(chuàng)建。在這個(gè)意義上，它被廣泛接受，使用自然語(yǔ)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(gè)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(gè)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(jì)過程中，出發(fā)點(diǎn)是加工夾具的功能要求和約束的定義。通常，一個(gè)夾具的解決方案是由一個(gè)或幾個(gè)物理元素，作為一個(gè)整體設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)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(diǎn)是：簡(jiǎn)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(jì)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(jì)師應(yīng)對(duì)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(jì)過程中隱含。查克拉巴蒂等人[29]指出了設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的一些與需求有關(guān)的問題，如概念設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)結(jié)果來自設(shè)計(jì)方案的分析，這實(shí)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(shí)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(jì)理論[4]，這似乎是合乎邏輯的狀態(tài)，F(xiàn)RS應(yīng)清楚地識(shí)別和提前定義選擇任何可能的設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)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(jì)充分滿足需求，必須對(duì)它們進(jìn)行識(shí)別、理解、記憶和使用”。這個(gè)結(jié)論不是新的，在這個(gè)意義上，它演示了如何實(shí)際和相關(guān)的這個(gè)問題是。這也加強(qiáng)了一系列的想法，在工程設(shè)計(jì)中廣泛認(rèn)可的，一個(gè)是需要捕捉，正式的文件知識(shí)，二是在基于知識(shí)的工程（KBE）開發(fā)利用中的應(yīng)用，可以幫助設(shè)計(jì)師進(jìn)行工作，盡可能自動(dòng)化地使用更多的科學(xué)知識(shí)[ 31 ]。在這種特殊的情況下，適用于加工夾具的設(shè)計(jì)。
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(shí)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(jì)中的應(yīng)用；第二個(gè)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(gè)工業(yè)合作伙伴的合作開發(fā)了一個(gè)應(yīng)用前者的例子是由Rios等人提出的[ 28 ]。UML似乎是一個(gè)很好的方法論：活動(dòng)，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(shí)，就需要對(duì)應(yīng)用對(duì)象有一個(gè)完整的理解：加工夾具。有了這個(gè)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(jì)將KBE應(yīng)用為目標(biāo)，對(duì)加工器具捕捉和文檔 ES是工作的主體部分[ 20 ]，它將會(huì)是下一個(gè)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(dòng)、規(guī)則和實(shí)體的形式，引出知識(shí) GE加工夾具在FRS和CS的形式化的第一步?；谶@些形式，它可以代表與夾具設(shè)計(jì)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(jì)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(yǔ)法的形式化。在這一點(diǎn)上，重要的是要記住，F(xiàn)R是以書面方式表達(dá)的一個(gè)句子，使FR進(jìn)行測(cè)量，證實(shí)和驗(yàn)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(gè)函數(shù)是一個(gè)組合的“功能體”（動(dòng)詞），一個(gè)“客觀實(shí)體”（該功能發(fā)生與否），和“功能修飾語(yǔ)”（副詞）。在這項(xiàng)研究中提出的結(jié)構(gòu)是由四個(gè)主要組成部分：行動(dòng)，對(duì)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(yǔ)，因?yàn)樗鼈儧]有一個(gè)定量值，因此它們既不能測(cè)量也不能驗(yàn)證。
動(dòng)作組件用一個(gè)主動(dòng)動(dòng)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(duì)象組件，并指物理對(duì)象上執(zhí)行的動(dòng)作。在夾具FRS定義的第一層次，對(duì)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(gè)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(dòng)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(gè)定量限定符必須至少有一個(gè)標(biāo)稱數(shù)值、一個(gè)度量單位和一個(gè)公差。每個(gè)FR必須至少有一個(gè)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(shí)，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(gè)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(jí)有四個(gè)先前定義的屬性：行動(dòng)，目標(biāo)，資源和預(yù)選賽?？紤]到面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)，類舉每個(gè)實(shí)例都有一個(gè)獨(dú)特的標(biāo)識(shí)符，可以跟蹤，尤其是FR.這種能力，在設(shè)計(jì)過程中，可以隨時(shí)修改和更新這些FR的任何屬性。作為一個(gè)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(jì)過程的形式化方法
在本研究中提出的夾具設(shè)計(jì)過程的方法是基于五個(gè)主要的設(shè)計(jì)階段（編號(hào)為1 - 5），命名為：功能需求開發(fā)（FR），夾具設(shè)計(jì)功能的定義（FF），功能設(shè)計(jì)的夾具方案（FD），詳細(xì)設(shè)計(jì)夾具方案（DD）和夾具設(shè)計(jì)驗(yàn)證最終的解決方案（FV）。這些階段的目的是一個(gè)定義連續(xù)反饋的過程，它允許以一個(gè)系統(tǒng)的，結(jié)構(gòu)化的和并行的方式開發(fā)夾具設(shè)計(jì)（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(shí)來執(zhí)行設(shè)計(jì)過程的加工夾具。它的主要任務(wù)有兩個(gè)，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(shí)現(xiàn)以知識(shí)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(hào)允許圖形化地反映實(shí)現(xiàn)函數(shù)所需的屬性和操作。圖6顯示了一個(gè)例子。推薦的表述是一個(gè)高層次的功能定義，它是在實(shí)施中使用獨(dú)立的知識(shí)表示，并且它不需要夾具設(shè)計(jì)師對(duì)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(gè)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要定義一個(gè)夾具功能（FF）進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，這個(gè)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(diǎn)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Liao[32]等人提出的，和優(yōu)化的方法，例如，一個(gè)由Pelinescu[33]等人提出的，這樣穩(wěn)定的FF可開發(fā)和實(shí)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(gè)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(jì)（FD），旨在創(chuàng)建一套功能解決方案的夾具設(shè)計(jì)，一個(gè)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(gè)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(hào)，也稱為功能符號(hào)，除了功能，還代表一些限定符，影響他們。這種夾具功能符號(hào)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(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)，這是下一階段，它定義功能符號(hào)和商業(yè)夾具元件之間的映射表[ 20 ]，表2代表一個(gè)例子。
對(duì)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(diǎn)。
·零件制造過程：操作順序，每個(gè)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(shí)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(jì)給設(shè)計(jì)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(dòng)，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(jì)環(huán)境中，創(chuàng)建一個(gè)功能性的解決方案的優(yōu)點(diǎn)來自不使用完整的商業(yè)夾具元件庫(kù)，但減少了基本函數(shù)元素的數(shù)目，在第二個(gè)設(shè)計(jì)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(shí)施階段，由于許多這些技術(shù)基于初始生成一個(gè)完整的可能包含解決方案的設(shè)計(jì)空間，如果設(shè)計(jì)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(jì)的方法將設(shè)計(jì)空間劃分為兩個(gè)子集，處理函數(shù)解的一個(gè)子集和處理物理的一個(gè)子集。
第4階段：詳細(xì)設(shè)計(jì)（DD）包括創(chuàng)建一個(gè)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(gè)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(gè)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(jì)驗(yàn)證（FV），目的是作出最后評(píng)價(jià)和驗(yàn)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(yàn)證，功能的方法，與分離的設(shè)計(jì)空間在兩部分中，允許在兩個(gè)PR實(shí)現(xiàn)驗(yàn)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?yàn)樗乔懊嫣岬降牡?階段。
基于這種方法，在下一節(jié)將詳細(xì)定義夾具功能的設(shè)計(jì)過程。
4. 夾具功能設(shè)計(jì)過程模型
正如介紹中提到的那樣，設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)師使用的通用功能過于通用。從這個(gè)意義上說，本體論的方法是一個(gè)有趣的貢獻(xiàn)使功能設(shè)計(jì)知識(shí)形式化。在這項(xiàng)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(jì)的功能方法，基于信息模型的定義，有一些特點(diǎn)，可以推導(dǎo)出的事實(shí)，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(jì)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(jì)過程和流動(dòng)的信息。
以下是在本研究中開發(fā)的活動(dòng)模型來代表夾具設(shè)計(jì)過程。該模型使用IDEF0方法和UML表示，它允許識(shí)別過程中所需的知識(shí)單元，以及互動(dòng)活動(dòng)。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(jì)過程的信息，但不采取功能的方法。
IDEF0方法是基于一個(gè)層次的分解活動(dòng)的定義，它們每一個(gè)都由主動(dòng)動(dòng)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(shí)單元是機(jī)床單元和模塊化夾具元件。
IDEF0方法是基于一個(gè)層次的分解活動(dòng)的定義，它們是由一個(gè)活躍動(dòng)詞定義的，連同一套“輸入”和“輸出”的每個(gè)活動(dòng)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(gè)主要的信息單元定義活動(dòng)定義的分析 零件幾何信息，制造工藝計(jì)劃，夾具設(shè)計(jì)方案。值得一提的是，這些活動(dòng)的表現(xiàn)是高度并行迭代的。
活動(dòng)A1：夾具設(shè)計(jì)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(jì)過程中要考慮的一系列零件技術(shù)特征。
活動(dòng)A2：夾具設(shè)計(jì)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(gè)了解的部分工藝特征和加工操作之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
活動(dòng)A3：使用從其他兩個(gè)活動(dòng)的輸出，再加上生產(chǎn)信息，設(shè)計(jì)師定義的功能要求和約束的夾具。之后，他開始識(shí)別可能的功能解決方案，以滿足這樣的要求。 每個(gè)這些解決方案都必須進(jìn)行評(píng)估，以保證滿足的要求。下面的階段是定義每個(gè)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(gè)層次分解成三個(gè)不同的圖表，圖9為A1節(jié)點(diǎn)，圖A2節(jié)點(diǎn)的圖10和A3節(jié)點(diǎn)的圖11?；顒?dòng)A1已被分為四個(gè)子活動(dòng)（圖9）?；顒?dòng)都創(chuàng)建一個(gè)幾何信息列表來定義機(jī)器的數(shù)量。活性A12與尺寸、公差和表面光潔度的分析?；顒?dòng)A13定義起始原料，萬(wàn)一在初級(jí)制造過程中零件未成型。最后，活動(dòng)14重點(diǎn)關(guān)注被加工零件上技術(shù)特點(diǎn)的定義，它包括從以前的三個(gè)活動(dòng)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(dòng)A2已分為三個(gè)子活動(dòng)（圖10）?；顒?dòng)A21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(tái)尺寸。對(duì)加工操作的分析活動(dòng)A22焦點(diǎn)，可能的操作序列，識(shí)別零件可能的方向。最后，活動(dòng)23結(jié)合活性A14、加工特征的輸出，隨著活動(dòng)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(dòng)A3，詳細(xì)詳細(xì)的夾具設(shè)計(jì)方案，已分解成四個(gè)子活動(dòng)，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(gè)活動(dòng)性包括對(duì)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?dòng)32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(shí)的應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)這些功能，這樣的功能設(shè)計(jì)解決方案將滿足定義的要求。在這種情況下，第一級(jí)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(jì)者都能理解它們，并決定采取哪種行動(dòng)來獲得功能解決方案。利用FFS，對(duì)夾具設(shè)計(jì)的功能定義活動(dòng)A33焦點(diǎn)，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(dòng)34處理夾具的詳細(xì)設(shè)計(jì)。利用夾具的功能設(shè)計(jì)，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(jì)。
目前提出的圖表需要一個(gè)互補(bǔ)的視圖，以顯示高層次的活動(dòng)，構(gòu)成夾具設(shè)計(jì)過程之間的時(shí)間交互。圖12中給出的UML序列圖提供了這個(gè)視圖。
5.信息模型，實(shí)例化和方法驗(yàn)證
夾具設(shè)計(jì)過程建模后，要確定的知識(shí)單元：夾具要求，夾具功能，零件定義，加工操作，功能設(shè)計(jì)規(guī)則，詳細(xì)設(shè)計(jì)規(guī)則，夾具資源，夾具驗(yàn)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(duì)于這些知識(shí)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(gè)例子，以顯示這種模型的部分實(shí)例化，并從一個(gè)原型知識(shí)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(yàn)證本研究中提出
的方法[ 20 ]。
作為起點(diǎn)，表3提出了最初的幾何和加工數(shù)據(jù)作為輸入啟動(dòng)夾具設(shè)計(jì)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(jì)劃的分析入手。因此，必須定義夾具功能要求。這些活動(dòng)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(gè)設(shè)計(jì)階段的樣本。具體來說，圖13A條提出的功能要求“支持”的一個(gè)實(shí)例，用屬性：行動(dòng)（支持）、對(duì)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(shí)例化。
功能設(shè)計(jì)階段（FD）利用前一階段定義的觸發(fā)器中，直接對(duì)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(jì)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(gè)例子中，規(guī)則定義和測(cè)定的關(guān)系：面和支撐點(diǎn)，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(jì)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(shí)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(gè)詳細(xì)的解決方案的功能之一，如圖14。
6.結(jié)論
在這項(xiàng)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(jì)過程自動(dòng)化的方法形式化。根據(jù)文獻(xiàn)綜述和與夾具設(shè)計(jì)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(jì)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(yàn)證針對(duì)指定要求的設(shè)計(jì)方案。
·有必要捕捉和使加工夾具知識(shí)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(jì)過程。這個(gè)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(shí)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(gè)高層次的描述功能，其中指定的信息和基本規(guī)則的實(shí)施需要，有可能解決。分析了摩卡造型語(yǔ)言的分析，然而對(duì)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(shí)保持獨(dú)立于執(zhí)行級(jí)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(jì)過程的形式化允許夾具設(shè)計(jì)的問題，開發(fā)一個(gè)更綜合的方法?；静襟E和基本輸入到任何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的過程，從夾具設(shè)計(jì)過程入手，繼續(xù)定義夾具知識(shí)單元:夾具要求，夾具功能，零件定義，加工操作，功能設(shè)計(jì)規(guī)則，詳細(xì)設(shè)計(jì)規(guī)則，夾具資源，夾具驗(yàn)證。為了驗(yàn)證的方法，并根據(jù)所開發(fā)的模型，基于知識(shí)的應(yīng)用程序已經(jīng)實(shí)施了一個(gè)商業(yè)CAD / CAM系統(tǒng)（CATIA V5）。
參考文獻(xiàn)
[1] N. Cross, Engineering Design Methods: Strategies and Tactics for Product Design, Second ed., Wiley, New York, 1994.
[2] G. Pahl, W. Beitz, Engineering design A Systematic Approach, Second ed., Springer, London, 1996.
[3] D. Ullman, T. Dietterich, L. Stauffer, A model of the mechanical design process based on empirical data, Artificial Intelligence in Engineering Design and Manufacturing (1988) 33–52.
[4] N.P. Suh, Axiomatic Design: Advances and Applications, Oxford University Press, Oxford, 2001.
[5] B. Chandrasekaran, J.R. Josephson. Representing function as effect. Proceedings of the Fifth International Workshop on Advances in Functional Modeling of Complex Technical Systems (1997) 3–16.
[6] H. Takeda, M. Yoshioka, T. Tomiyama, Y. Shimomura, Analysis of design processes by functional evaluation process in: N. Cross, H. Christiaans, K. Dorst (Eds.), Analysing Design Activity, Wiley, New York, 1996, pp. 187–209.
[7] Y. Kitamura, T. Kasai, R. Mizoguchi, Ontology-based description of functional design knowledge and its use in a functional way server, Proceedings of the Pacific Asian Conference on Intelligent Systems (2001).
[8] J. Hirtz, R.B. Stone, D.A. McAdams, S. Szykman, K.L. Wood, A functional basis for engineering design: reconciling and evolving previous efforts, Research in Engineering Design 13 (2002) 65–82.
[9] J. F. Sowa, Knowledge representation: logical, philosophical, and computational foundations, Brooks/Cole (2000).
[10] M. Ciuciu, D.S. Nau, M. Gruninger, Ontologies for integrating engineering applications, Journal of Computing and Information Science in Engineering, Transactions of the ASME (2001) 1.
[11] K. Koogan, J.C. Sampaio do Prado, Ontology as a requirements engineering product, Proceedings of the 11th IEEE International Requirements Engineering Conference, IEEE (2003).
[12] P. Scallan, Process Planning, Butterworth-Heinemann, London, 2003.
[13] E. Henriksen, Jig and fixture design manual, Industrial Press, New York, (1973).
[14] J. Kakish, Toward the design and development of a knowledge based universal modular jigs and fixture design, Journal of Intelligent Manufacturing (2000) 23–30.
[15] A. Senthil Kumar, V. Subramaniam, T.B. Teck, Conceptual design of fixtures using machine learning techniques, International Journal of Advanced Manufacturing Technology 16 (2000) 176–181.
[16] A. Senthil Kumar, V. Subramanuam, K. Seow, A multi-agent approach to fixture design, Journal of Intelligent Manufacturing (2001) 31–42.
[17] W. Li, P. Li, Y. Rong, Case-based agile fixture design, Journal of Materials Processing Technology 128 (2002) 7–18.
[18] J. Cecil, TAMIL: an integrated fixture design system for prismatic parts, International Journal of Computer Integrated Manufacturing 17 (2004) 421–434.
[19] F. Mervyn, A. Senthil kumar, S.H. Bok, A.Y.C. Nee, Development of an Internet-enabled interactive fixture design system, ComputerAided Design 35 (2003) 945–957.
[20] R. Hunter, Definition and integration of requirements and manufacturing functions in a KBE system applied to machining fixtures design, PhD Thesis, Polytechnic University of Madrid, 2004 (in Spanish).
[21] G. Kontonya, I. Sommerville, Requirements Engineering: Processes and Techniques, Wiley, Chichester, 1998.
[22] D. Kulak, E. Guiney, Use Cases: Requirements in Context, AddisonWesley, Boston, 2003.
[23] S. Robertson, J. Robertson, Mastering the Requirements Process, Addison-Wesley, Oxford, 1999.
[24] I. Alexander, R. Stevens, Writing Better Requirements, AddisonWesley, London, 2002.
[25] W. Boyes, Handbook of jig and fixture design, Society of Manufacturing Engineers (2000).
[26] A.Y.C. Nee, K. Whybrew, A. Senthil Kumar, Advanced Fixture Design for FMS, Springer, London, 1995.
[27] Y. Rong, Y. Zhu, Computer Aided Fixture Design, Marcel Dekker Inc., New York, 1999.
[28] J. Rios, J.V. Jimenez, J. Perez, A. Vizan, J. Menendez, F. Mas, KBE application for the design and manufacturing of HSM fixtures, Proceedings of the fourth International Conference Advanced Engineering Design, 5–8 September, Glasgow, UK, 2004.
[29] A. Chakrabarti, S. Morgenstern, H. Knaab, Identification and application of requirements and their impact on the design process: a protocol study, Research in Engineering Design 15 (2004) 23–39.
[30] D.K. Sobek, A.C. Ward. Principles from Toyota’s set-based concurrent engineering process, Proceedings of the ASME Design Engineering Technical Conferences and Computers in Engineering, California, (1996) 96-DETC/DTM-1510.
[31] M. Stokes (Ed.), Managing Engineering Knowledge: MOKA Methodology for Knowledge Based Engineering Applications, ASME Press, New York, 2001.
[32] Y.J.G. Liao, S.J. Hu, Flexible multibody dynamics based fixtureworkpiece analysis model for fixturing stability, International Journal of Machine Tools and Manufacture 40 (2000) 343–362.
[33] D.M. Pelinescu, M.Y. Wang, Multi-objective optimal fixture layout design, Robotics and Computed Integrated Manufacturing 18 (2002) 365–372.
[34] Z.J. Tao, A. Senthil Kumar, A.Y.C. Nee, Automatic generation of dynamic clamping forces for machining fixtures, International Journal of Production Research 37 (1999) 2755–2776.
[35] U. Roy, J. Liao, Fixturing analysis for stability consideration in an automated fixture design system, Journal of Manufacturing Science and Engineering, Transactions of the ASME 124 (2002) 98–104.
[36] AFNOR, NF E 04-013—1985, Dessins techniques, Dessins d’operations, symbolisation des prises de pieces, (1985).
[37] N. Bugtai, R. Young, Information models in an integrated fixture decision support tool, Journal of Materials Processing Technology (1998) 29–35.
[38] J. Cecil, Computer aided fixture design: using information intensive function models in the development of automated fixture design systems, Journal of Manufacturing Systems 21 (2002) 58–71.
[39] J. Barreiro, J. Labarga, A. Vizan, J. Rios, Information model for the integration of inspection activity in a concurrent engineering framework, International Journal of Machine Tools and Manufacture 43 (2003) 797–809.
[40] J. Rios, Integration of the CNC Machine Tool programming functions by an OO application based on a machining operation information model, PhD Thesis, Polytechnic University of Madrid, 1996 (in Spanish).