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計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì): 在開發(fā)的自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(guó) 摘要 在本文中,主要發(fā)展一個(gè)信息密集函數(shù)模型(IIFM)討論了夾具的設(shè)計(jì)。這個(gè)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(jì)是在夾具專家相互交流后設(shè)計(jì)的。此外,主要參考了從夾具設(shè)計(jì),模具設(shè)計(jì),金屬切削手冊(cè)和期刊論文以及IDEF-0模型。一個(gè)IDEF-0建模軟件工具,AI0 Win@,主要是被用來創(chuàng)建這個(gè)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(jì)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)(CAFD)系統(tǒng)的重要性在。 關(guān)鍵詞:夾具設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì),函數(shù)建模、CAD / CAM、信息密集函數(shù)模型 介紹 夾具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)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(gè)重要的設(shè)計(jì)和制造活動(dòng)之間的聯(lián)系(1990年的Sakurai;1997的Senthil Kumar,Subramaniam,Seow)。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)(CAFD)是一個(gè)重要功能的實(shí)現(xiàn)是在現(xiàn)代制造業(yè)環(huán)境，將啟用集成完成的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)活動(dòng)。其中包含有許多致力于夾具設(shè)計(jì)的自動(dòng)化活動(dòng)和發(fā)展方法對(duì)旋轉(zhuǎn)和棱鏡CAFD部分制造業(yè)(請(qǐng)參閱參考資料,24-39 l-22,41,42,45,46頁(yè))。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(dòng)化的夾具設(shè)計(jì)技術(shù)為制造業(yè)的研究的工作中心。在夾具設(shè)計(jì)中有必要更好地理解復(fù)雜的任務(wù)和子任務(wù)，活動(dòng)是將通過開發(fā)一個(gè)函數(shù)模型的整體活動(dòng)。這樣一個(gè)模型在夾具設(shè)計(jì)中不僅會(huì)幫助理解復(fù)雜的功能和任務(wù)，而且會(huì)成就一個(gè)模型如何被完成各種功能的。一般來說,一個(gè)函數(shù)模型可以被描述為代表的活動(dòng)(在一個(gè)目標(biāo)集中地區(qū)或系統(tǒng))和關(guān)系之間。一個(gè)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(dòng)。 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(jì)的基礎(chǔ)和發(fā)展CAFD系統(tǒng)。研究活動(dòng)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(gè)有價(jià)值的工具從而獲得更好的理解以及復(fù)雜的活動(dòng)和任務(wù),一個(gè)域,比如夾具設(shè)計(jì)。此外,這些模型提供了一個(gè)結(jié)構(gòu)化的依據(jù)以及并行工程的交流(CE)團(tuán)隊(duì),他們將影響活動(dòng)夾具的設(shè)計(jì)。函數(shù)模型還可以當(dāng)作一個(gè)需求定義地圖上由軟件工程師的支持軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn),完成CAFD。 一個(gè)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(jì)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(jì)活動(dòng),能找到更好的理解的相互關(guān)系的和需要對(duì)于反饋(和及時(shí)的溝通)他們各自的CE團(tuán)隊(duì)之間不可行設(shè)計(jì)思想進(jìn)步其他的活動(dòng)。IIFMs的力量在于他們可以描述可以或會(huì)被完成一個(gè)系統(tǒng),人類的團(tuán)隊(duì)成員,和其他資源。IIFMs顯式地捕捉錯(cuò)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(gè)給定的活動(dòng)。在今天的信息技術(shù)導(dǎo)向型制造環(huán)境,設(shè)計(jì)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(jì)是一項(xiàng)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(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)有效的CAFD方法。它還提供了一個(gè)共同的語(yǔ)言以推理特定方法,使CE團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)一組核心的活動(dòng)在一個(gè)更集成方式。使用函數(shù)模型的夾具設(shè)計(jì)活動(dòng),初步版本的一個(gè)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(dòng),然后設(shè)計(jì)和建立一個(gè)系統(tǒng)來自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)活動(dòng)。 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(gè)基礎(chǔ)的理解這個(gè)復(fù)雜的活動(dòng),在夾具設(shè)計(jì)和便利活動(dòng)和信息的定義周圍這些函數(shù)。在其他項(xiàng)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(jì)制造和其他系統(tǒng)(1995的Cecil;1990年的Mayer,Keen,Blinn)。 四個(gè)基本屬性建模為每個(gè)活動(dòng)(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(gè)圖形化的語(yǔ)言這允許用戶描述的活動(dòng)的在一個(gè)強(qiáng)大的分層的方式建模。根還是在這個(gè)層次結(jié)構(gòu)的最高水平低水平,或孩子,節(jié)點(diǎn)詳細(xì)說明析活動(dòng)建模。這種層次的遍歷孩子的細(xì)節(jié)展開活動(dòng)和對(duì)象組成,這些活動(dòng)之間的關(guān)系。 圖1在一個(gè)IDEF-0國(guó)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(jì)的成就活動(dòng)由專家夾具設(shè)計(jì)者和過程規(guī)劃者。知識(shí)和信息從夾具設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、和金屬切削手冊(cè)以及從期刊論文已經(jīng)被用于開發(fā)一個(gè)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(jì)。 領(lǐng)域?qū)＜野ㄒ粋€(gè)過程規(guī)劃師(專家A),一個(gè)工具工程師(專家B),和一個(gè)工程教練(專家C)。專家A工作在一個(gè)機(jī)器商店,擁有超過20年的經(jīng)驗(yàn)執(zhí)行流程規(guī)劃、夾具設(shè)計(jì),和加工工藝在一個(gè)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(yàn)設(shè)計(jì)工裝夾具對(duì)于部分用于生產(chǎn)的汽車和卡車。專家C是一個(gè)機(jī)械工程講師教夾具設(shè)計(jì)相關(guān)課程和之前當(dāng)過夾具設(shè)計(jì)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(shí)領(lǐng)域?qū)＜摇Ｔ诒唤o定一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)夾具,每個(gè)專家提供了解釋一列可能的設(shè)計(jì)(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(jì)),并加入了更多如果有必要細(xì)節(jié)(塞西爾2000)。 在一個(gè)IDEF-0國(guó)際博協(xié)屬性說明模型另一個(gè)協(xié)議用于獲取知識(shí)對(duì)夾具設(shè)計(jì)活動(dòng)是盲人問題的討論(1990年的Tuthill)。 夾具的設(shè)計(jì),從另一個(gè)知識(shí)的專家,以及來自書籍和論文,在討論中使用。每個(gè)夾具設(shè)計(jì)專家給出了一個(gè)部分設(shè)計(jì)(設(shè)計(jì))并被要求設(shè)計(jì)一個(gè)固定該部分的設(shè)計(jì)。每個(gè)專家的組織的知識(shí),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(jì)。這個(gè)記錄方法是比較的方法其他專家所描述的夾具設(shè)計(jì)同一部分設(shè)計(jì)。通過比較和對(duì)比這些夾具設(shè)計(jì)的方法,一個(gè)更好的夾具設(shè)計(jì)活動(dòng)的理解是獲得。這項(xiàng)技術(shù)被重復(fù)進(jìn)行方法在書本和手冊(cè)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(jì)。這個(gè)目的是要獲得一個(gè)理解分析標(biāo)準(zhǔn)在夾具設(shè)計(jì)。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(jí)別的詳細(xì)的解決方案(或設(shè)計(jì))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(yàn)證最終設(shè)計(jì)解決方案(而不需要構(gòu)建一個(gè)實(shí)際的夾具發(fā)達(dá)夾具設(shè)計(jì))。 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(chǎng)景來理解更多關(guān)于這個(gè)問題的解決方案。一個(gè)后續(xù)帖子討論幫助探索每個(gè)因素和屬性,似乎會(huì)影響發(fā)展的這個(gè)問題的解決方案。這個(gè)討論幫助建立個(gè)人貢獻(xiàn)的各種輸入或因素(如公差,功能屬性,等等)整個(gè)夾具設(shè)計(jì)活動(dòng)。 IDEF-0函數(shù)模型夾具設(shè)計(jì) 提出并簡(jiǎn)要討論每個(gè)活動(dòng)在夾具設(shè)計(jì)提供執(zhí)行。一般來說,一個(gè)IDEF-0模型包括一個(gè)總結(jié)(目的,觀點(diǎn),上下文)、分解圖,建?；顒?dòng)的描述,和一個(gè)詞匯表國(guó)際博協(xié)的屬性模型中捕獲。在這個(gè)紙,頂級(jí)和分解圖見圖2、3、4、6、8、9和13。 圖2A-O級(jí)圖表夾具設(shè)計(jì)的活動(dòng) 為了構(gòu)建這個(gè)IDEF-0模型提供一個(gè)更好的理解不同活動(dòng)(和子和任務(wù))表現(xiàn)在夾具設(shè)計(jì)和捕獲復(fù)雜的相互關(guān)系在這些活動(dòng)中,他們的分解。這個(gè)函數(shù)模型被用來建立一個(gè)自動(dòng)化的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)作為CAD / CAM之間的聯(lián)系的活動(dòng)。建模從工業(yè)工程師的論點(diǎn)擁有一個(gè)強(qiáng)大的背景的設(shè)計(jì)和制造執(zhí)行了夾具設(shè)計(jì)活動(dòng)嗎和熟悉基本的夾具設(shè)計(jì)任務(wù)。上下文構(gòu)建任何IDEF-0函數(shù)模型,建立了一個(gè)圖表稱為上下文圖(如圖1所示)。特定的語(yǔ)境-水平圖建模的夾具設(shè)計(jì)活動(dòng)圖2所示。夾具設(shè)計(jì)的活動(dòng),輸入假設(shè)可用夾具設(shè)計(jì)師包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息(如設(shè)計(jì)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(duì)象或數(shù)據(jù)需要做成一個(gè)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(jì)任務(wù))被建模為控制。夾具設(shè)計(jì)師開始了初步夾具設(shè)計(jì)任務(wù)過程的計(jì)劃。產(chǎn)出的夾具設(shè)計(jì)任務(wù)包括驗(yàn)證夾具設(shè)計(jì)和反饋流程規(guī)劃師和設(shè)計(jì)師。這個(gè)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(gè)IDEF-0模型提供一個(gè)更好的理解不同活動(dòng)(和子和任務(wù))表現(xiàn)在夾具設(shè)計(jì)和捕獲復(fù)雜的相互關(guān)系 在這些活動(dòng)中,他們的分解。這個(gè)函數(shù)模型被用來建立一個(gè)自動(dòng)化的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)作為CAD / CAM之間的聯(lián)系的活動(dòng)。建模從工業(yè)工程師的論點(diǎn)擁有一個(gè)強(qiáng)大的背景的設(shè)計(jì)和制造執(zhí)行了夾具設(shè)計(jì)活動(dòng)嗎和熟悉基本的夾具設(shè)計(jì)任務(wù)。上下文構(gòu)建任何IDEF-0函數(shù)模型,建立了一個(gè)圖表稱為上下文圖(如圖1所示)。特定的語(yǔ)境-水平圖建模的夾具設(shè)計(jì)活動(dòng)圖2所示。夾具設(shè)計(jì)的活動(dòng),輸入假設(shè)可用夾具設(shè)計(jì)師包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息(如設(shè)計(jì)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(duì)象或數(shù)據(jù)需要做成一個(gè)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(jì)任務(wù))被建模為控制。夾具設(shè)計(jì)師開始了初步夾具設(shè)計(jì)任務(wù)過程的計(jì)劃。產(chǎn)出的夾具設(shè)計(jì)任務(wù)包括驗(yàn)證夾具設(shè)計(jì)和反饋流程規(guī)劃師和設(shè)計(jì)師。這個(gè)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(jì) 這個(gè)A0級(jí)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(jì)),如圖2所示。這個(gè)活動(dòng)有五個(gè)主要子(A1,A2,A3,A4,A5)(圖3)。其中每個(gè)活動(dòng)是下面幾節(jié)將詳細(xì)描述。 研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)(Al) 第一個(gè)活動(dòng)(阿爾圖3所示)執(zhí)行的夾具設(shè)計(jì)是研究零件圖。這是一個(gè)重要的活動(dòng),使夾具設(shè)計(jì)理解設(shè)計(jì)。這種理解有主要影響每個(gè)剩余的活動(dòng)執(zhí)行的夾具設(shè)計(jì)。 分析加工需求(A2) 使用吸收信息給定的產(chǎn)品設(shè)計(jì),進(jìn)而夾具設(shè)計(jì)分析加工所需的(活動(dòng)A2圖3所示)。這使夾具設(shè)計(jì)識(shí)別加工約束,如特殊芯片去除注意事項(xiàng)和相關(guān)支持和定位器設(shè)計(jì)。另一個(gè)輸出活動(dòng)是一代的設(shè)置機(jī)器鑒于部分設(shè)計(jì),考慮到它的設(shè)計(jì)、流程序列,可用的加工功能。 開發(fā)夾具設(shè)計(jì)框架(A3) 第三,活動(dòng)(A3)是進(jìn)化的框架夾具設(shè)計(jì)的夾具設(shè)計(jì)生產(chǎn)的大綱整體夾具設(shè)計(jì)(圖3)。這樣一個(gè)大綱包含暫時(shí)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(dòng)(細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)和鞏固夾具設(shè)計(jì))被執(zhí)行。有趣的是,一些經(jīng)驗(yàn)豐富的夾具設(shè)計(jì)者偶爾會(huì)跳過這任務(wù)(執(zhí)行初步的夾具設(shè)計(jì))。他們經(jīng)驗(yàn)使他們能夠執(zhí)行詳細(xì)的支持,位置和夾具的設(shè)計(jì)通常是可行的。 圖3分解的開發(fā)夾具設(shè)計(jì)的活動(dòng) 細(xì)節(jié)和鞏固夾具設(shè)計(jì)(A4) 在這個(gè)活動(dòng)(圖3),工裝設(shè)計(jì)執(zhí)行支持,定位器,和夾具設(shè)計(jì)。在完成這個(gè)活動(dòng),支持、位置,壓緊與面孔時(shí)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(gè)維度上的設(shè)備)。最后,夾具設(shè)計(jì)執(zhí)行一個(gè)粗略的檢查確?？傮w設(shè)計(jì)的支持,定位器和夾子是兼容的。后面的這個(gè)活動(dòng)用于識(shí)別和糾正這種情況下嗎當(dāng)一個(gè)夾子被放置在平板上定位器對(duì)額外的面定位等。夾具設(shè)計(jì)也保證了每個(gè)定位器用來定位基準(zhǔn)（plf)和二次定位面(slf),有一個(gè)夾或定位器使用在另一個(gè)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(yàn)證夾具設(shè)計(jì)（A5) 綜述了夾具設(shè)計(jì)在這最后的活動(dòng)的驗(yàn)證(A5圖3所示)。在實(shí)際生產(chǎn)的部分中，這個(gè)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(jì)是無效的,(或方面的因素設(shè)計(jì))導(dǎo)致失效問題必須得到解決(這是建模為一個(gè)反饋回路的A3和A4)?；谑У男再|(zhì),另一個(gè)設(shè)計(jì)可能產(chǎn)生。如果一個(gè)備用設(shè)計(jì)無法產(chǎn)生,夾具設(shè)計(jì)通知過程規(guī)劃師關(guān)于這個(gè)問題的(例子,不能履行地點(diǎn),或無法確定一個(gè)夾緊點(diǎn)上工件,等等)。 分解的活動(dòng)Al(“研究給定產(chǎn)品設(shè)計(jì)”) 在這個(gè)活動(dòng)中,“研究給定產(chǎn)品設(shè)計(jì)”(圖4),幾何形狀和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一部分研究了設(shè)計(jì)(所有),這個(gè)特性發(fā)生在部分設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)(A12),分析了公差規(guī)范(A13)。一般的形狀和尺寸設(shè)計(jì)部分現(xiàn)狀,綜述了夾具設(shè)計(jì)窗體圖片的困難或提前減輕夾具設(shè)計(jì)任務(wù)。這個(gè)類型的特征然后確定部分設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)研究給定的寬容規(guī)范各種功能的部分設(shè)計(jì);夾具設(shè)計(jì)者識(shí)別寬容的平面或基準(zhǔn)面參考平面為每個(gè)特性。(這活動(dòng)是一個(gè)前兆識(shí)別數(shù)據(jù)或在每個(gè)設(shè)置參考平面,后來被執(zhí)行。)圖5展示了一個(gè)示例的一個(gè)部分設(shè)計(jì)與公差(單位:mm)和兩個(gè)主要步驟和一個(gè)盲孔。 基準(zhǔn)的平面朝向f5,f7,和f1。 圖5部分設(shè)計(jì)的一個(gè)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(gè)活動(dòng)涉及到識(shí)別加工需求(A2 1)。夾具設(shè)計(jì)研究的加工要求每個(gè)特性在給定的部分設(shè)計(jì)。任何可能會(huì)影響夾具設(shè)計(jì)的加工約束能夠被識(shí)別。加工約束的影響夾具設(shè)計(jì)取決于類型的特性制造。這的一個(gè)例子將是無論是加工的特性(例如一個(gè)通孔或插槽)影響設(shè)計(jì)的支持或定位器。通孔加工需要小心謹(jǐn)慎,而設(shè)計(jì)一個(gè)支持。一個(gè)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(jì)來提供一個(gè)救援訓(xùn)練工具清除底部時(shí)面臨加工通孔在參考。一個(gè)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(gè)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(duì)擁有的入口的一個(gè)插槽可以用作定位或額外的定位表面只要定位裝置不會(huì)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(dòng)時(shí)是有用的夾具設(shè)計(jì)執(zhí)行詳細(xì)的定位器,支持,和夾具設(shè)計(jì)在隨后的階段。 圖6分解的“分析加工需求活動(dòng)A2 下一個(gè)活動(dòng),識(shí)別芯片去除要求’(圖6所示),是密切相關(guān)的A21活動(dòng)。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(duì)于示例,如果一臺(tái)機(jī)器工具如槍鉆是使用,芯片積累并不是一個(gè)問題,因?yàn)橐粋€(gè)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(jì)師已經(jīng)把一個(gè)救援設(shè)計(jì)支持設(shè)備的積累來最小化芯片在加工過程中。 另一個(gè)活動(dòng)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(jì)是在一代的設(shè)置,目的在此活動(dòng)中來使加工的盡可能多的特色在一個(gè)設(shè)置。主要的約束是能力可用的機(jī)器在車間(計(jì)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(jì)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(jì)者識(shí)別加工方向產(chǎn)生的每個(gè)特性在給定部分的設(shè)計(jì)。特性,具有同一加工方向(可以在加工一個(gè)指定的機(jī)器每進(jìn)程序列提供)被組合在一起,形成一個(gè)整體。對(duì)于這個(gè)部分設(shè)計(jì)如圖5所示,兩種功能可以加工相同的設(shè)置。 最后的活動(dòng)A2(參見圖6)是識(shí)別潛在的參考平面(A24)。在確定各種加工裝置,裝置的設(shè)計(jì)師嘗試識(shí)別引用的平面(或特性)對(duì)于每個(gè)設(shè)置。指導(dǎo)主題在此活動(dòng)精確定位加工各種特性在一個(gè)設(shè)置。一般來說,夾具設(shè)計(jì)者喜歡使用預(yù)先制造的（或預(yù)先存在的)和一對(duì)相鄰垂直的面孔。柱針插入通孔位置工件準(zhǔn)確、堅(jiān)持這個(gè)姿勢(shì)”期間加工。一雙平板定位器冷鋒對(duì)一個(gè)相應(yīng)的一對(duì)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(diǎn)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(dòng)A3(“執(zhí)行骨骼夾具設(shè)計(jì)”) 該活動(dòng)的執(zhí)行骨骼夾具設(shè)計(jì)”(活動(dòng)A3圖3所示)可以分解如圖所示在圖8。術(shù)語(yǔ)“骨骼夾具設(shè)計(jì)”是指一般的設(shè)計(jì)思想來支持、定位、和夾具中一個(gè)工件在機(jī)構(gòu)中。 例如,一個(gè)固定的設(shè)計(jì)師最初可能決定:(1)使用一個(gè)支持反對(duì)嗎底面的一部分;(2)用一個(gè)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(gè)工件。這最初的設(shè)計(jì)是基于夾具設(shè)計(jì)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(yàn)豐富的夾具設(shè)計(jì)師通常關(guān)注詳細(xì)的夾具設(shè)計(jì)沒有發(fā)展中瘦骨嶙峋的夾具設(shè)計(jì)。這個(gè)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(jì)的詳細(xì)之前設(shè)計(jì);然而,隨著他們的經(jīng)驗(yàn)增加他們變得更加擅長(zhǎng)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(gè)骨骼夾具設(shè)計(jì)。 圖8分解的“執(zhí)行骨骼夾具設(shè)計(jì)”(A3) 正如所指出的活動(dòng)A3 1,A32,和A33型的圖8,其他夾具設(shè)計(jì)者喜歡更有條理方法。他們最初形成一副畫面每個(gè)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(gè)通用的輪廓夾具丟棄后不可行設(shè)計(jì)或生產(chǎn)解決沖突的設(shè)計(jì)問題(如A34)。沖突的設(shè)計(jì)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(gè)沖突迭代地解決所顯示的反饋循環(huán)(“分析反饋”)從A34活動(dòng)。作為表示在活動(dòng)A3,控制影響這一術(shù)語(yǔ)指的是‘夾具設(shè)計(jì)原則”。這是指嵌入式夾具的知識(shí)設(shè)計(jì)師(包括啟發(fā)式和獲得經(jīng)驗(yàn)在這個(gè)區(qū)域)當(dāng)執(zhí)行夾具設(shè)計(jì)任務(wù)。知識(shí)基礎(chǔ)的夾具設(shè)計(jì),加上啟發(fā)式基地,是一個(gè)重要的影響(或控制因素)在成就的夾具設(shè)計(jì)。這樣的知識(shí)包括識(shí)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(dòng)A4(“細(xì)節(jié)和鞏固夾具設(shè)計(jì)”) 活動(dòng)A4,這是對(duì)細(xì)節(jié)和鞏固夾具設(shè)計(jì),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(jì)(A4) 執(zhí)行支持設(shè)計(jì) 在第一subactivity(建立相互支持的平面并選擇支持[A41]),工裝設(shè)計(jì)決定支撐暖被在每個(gè)設(shè)置和選擇類型的支持設(shè)備中使用的裝置。影響這個(gè)活動(dòng)包括部分設(shè)計(jì)、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(jì)者喜歡使用一個(gè)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(gè)支持設(shè)計(jì)啟發(fā)式)。如果一個(gè)通孔鉆,需要在創(chuàng)建時(shí),那么加工約束信息,將影響夾具設(shè)計(jì)選擇平板上有一個(gè)救援成立于它。在圖10中,一個(gè)支持塊一個(gè)救援使得工具在鉆井的間隙一個(gè)通孔。成立于它。在圖10中,一個(gè)支持塊一個(gè)救援使得工具在鉆井的間隙一個(gè)通孔。 執(zhí)行定位器設(shè)計(jì) 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(jì)者使用標(biāo)識(shí)的引用平面,部分設(shè)計(jì)信息,和位置設(shè)計(jì)啟發(fā)式(得到他或她的經(jīng)驗(yàn))確定一個(gè)可行的位置的臉對(duì)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(gè)定位銷)通常被選中作為次要和三級(jí)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(duì)相鄰,垂直的面孔作為額外的面孔識(shí)別定位。對(duì)于部分設(shè)計(jì)如圖5所示,可以使用一個(gè)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(jì)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(jì) 第三subactivity在A4是執(zhí)行夾緊設(shè)計(jì)(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(duì)被選中來應(yīng)用鎖模力。夾具設(shè)計(jì)師的目的是確保活動(dòng)加工部隊(duì)不能舉起或移動(dòng)工件從它的位置對(duì)刀具。夾緊協(xié)助位置的任務(wù)。一般來說,夾具設(shè)計(jì)器使用一個(gè)夾在臉上平行到一個(gè)位置或支持的臉。它的意圖是要舉行位置,對(duì)機(jī)床,是由控股工件相對(duì)于固定支撐。分析了設(shè)計(jì)部分,以確保夾緊地區(qū)在面對(duì)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(huì)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(jí)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(jì) 最后subactivity(顯示在圖9)是鞏固詳細(xì)的夾具設(shè)計(jì)(A44)。這個(gè)夾具設(shè)計(jì)評(píng)審后生成的設(shè)計(jì)詳細(xì)的支持,定位器,和夾具設(shè)計(jì)有被完成。夾具設(shè)計(jì)者(最喜歡的人類)很容易犯的錯(cuò)誤。對(duì)于實(shí)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(gè)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(gè)夾子),工裝嗎設(shè)計(jì)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(jì)(正本)下來。反饋回路“設(shè)計(jì)沖突”(在A44)反映了這個(gè)事件?；谶@樣的反饋,改變了整體夾具設(shè)計(jì),可以進(jìn)行。 圖13分解的驗(yàn)證夾具設(shè)計(jì)的活動(dòng)A5 分解的活動(dòng)A5(“驗(yàn)證夾具設(shè)計(jì)”) 在詳細(xì)的夾具設(shè)計(jì)已經(jīng)產(chǎn)生,夾具設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)和批判驗(yàn)證所生成的設(shè)計(jì)(A5在圖3);這次活動(dòng)的分解圖13。 第一個(gè)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(gè)設(shè)置52)。夾具設(shè)計(jì)研究了寬容的規(guī)范每個(gè)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(dòng)A53,支持設(shè)計(jì)進(jìn)行研究確保救援設(shè)計(jì)已合并,尤其是當(dāng)多個(gè)小孔需要加工在一個(gè)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(yàn)證條件不滿意,夾具設(shè)計(jì)師重新設(shè)計(jì)的問題相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)變化。這個(gè)反饋回路的骨骼設(shè)計(jì)和從每個(gè)活動(dòng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)活動(dòng)在A5反映了這一行動(dòng)。重新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,驗(yàn)證再次執(zhí)行任務(wù),直到所有的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)感到滿意。最終的輸出是一個(gè)驗(yàn)證夾具設(shè)計(jì)夾具,如圖12所示)。如果夾具設(shè)計(jì)是無法確定一個(gè)可行的夾緊或定位面臨盡管一再嘗試,這個(gè)過程計(jì)劃通知了這個(gè)困境。解決這些問題超出了本書范疇這個(gè)模型和不是本文中介紹。 結(jié)論 本文提出了一個(gè)IDEF-0模型進(jìn)行了討論描述執(zhí)行的主要活動(dòng)專家而設(shè)計(jì)一個(gè)固定夾具設(shè)計(jì)者對(duì)于一個(gè)給定的部分設(shè)計(jì)。開發(fā)的功能的模型闡明了復(fù)雜的活動(dòng)的夾具設(shè)計(jì)和提供了一個(gè)更好的理解功能性活動(dòng)期間完成的夾具設(shè)計(jì)。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(jì)活動(dòng)沒有得到解決,在這個(gè)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(jí)任務(wù)和活動(dòng)在夾具設(shè)計(jì)(不能被顯式地在一個(gè)IDEF-0捕獲模型)。使用的語(yǔ)言(如企業(yè)建模語(yǔ)言(EML)將會(huì)幫助促進(jìn)捕獲這樣的基于時(shí)間序列所建模的任務(wù)和子任務(wù)以及提供一個(gè)信息豐富的功能描述任務(wù)和活動(dòng)(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(jì)和相關(guān)的加工要求之前,必須加以分析執(zhí)行實(shí)際的夾具設(shè)計(jì)。這些活動(dòng)可以被看作是一個(gè)集執(zhí)行的任務(wù)的初步設(shè)計(jì)夾具設(shè)計(jì)師(請(qǐng)參見圖3和4)。等活動(dòng)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(dòng)執(zhí)行的夾具設(shè)計(jì)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(gè)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(dòng)化的夾具設(shè)計(jì)技術(shù)(受雇于跨功能的產(chǎn)品/流程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在一個(gè)工廠)能突出問題在很久以前夾具設(shè)計(jì)/過程的計(jì)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(shí)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(duì)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(dòng)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(jì)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(jì)和相關(guān)的加工需求被分析的初步設(shè)計(jì)任務(wù),第二個(gè)主要活動(dòng)是執(zhí)行支持,定位器,和夾具設(shè)計(jì)的裝置。設(shè)計(jì)的支持,定位器和夾子可以通過自動(dòng)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(jì),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(gè)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(jì)。識(shí)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(gè)任務(wù)可以自動(dòng)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(gè)設(shè)置基準(zhǔn)。 基于該模型開發(fā)的第三個(gè)主要中活動(dòng)的驗(yàn)證設(shè)計(jì)夾具(之前交還給中國(guó)進(jìn)程計(jì)劃表或首席過程工程師,在一些情況下,審查)。檢測(cè)的側(cè)面的十字路口鉗區(qū)域和特性的地點(diǎn),驗(yàn)證的位置的可行性的面孔,其他問題都可以自動(dòng)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(jì)任務(wù),可組成幾個(gè)階段,即:一個(gè)初步階段中重點(diǎn)是研究給定的產(chǎn)品設(shè)計(jì);一個(gè)功能性分析階段的支持,定位器,和夾具設(shè)計(jì)是執(zhí)行;最后一個(gè)階段設(shè)計(jì)夾具,驗(yàn)證?；诶斫鈯A具設(shè)計(jì)的活動(dòng)研究這一模型,一個(gè)初步的系統(tǒng)泰米爾(向制造集成連接）完成了實(shí)現(xiàn)的夾具設(shè)計(jì)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(jì) IIFMs將繼續(xù)發(fā)揮重要作用在理解荷蘭國(guó)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(duì)可能配置或分布式。在迅速出現(xiàn)的場(chǎng)景的分布式虛擬制造,需要建立IIFMs所有生命周期活動(dòng)在不同的抽象級(jí)別將計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)成為一種必需品可能不再是由一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng);相反,各種活動(dòng)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(yǔ)言執(zhí)行)和heterogeneousco 計(jì)算機(jī)上運(yùn)行平臺(tái)(從Unix”Windows@)。互聯(lián)網(wǎng)通信機(jī)制鏈接各種函數(shù)(和相關(guān)的軟件實(shí)體實(shí)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(gè)分布式架構(gòu),異構(gòu)軟件和信息資源將協(xié)作每個(gè)其他綜合的方法。一個(gè)以軟件為基礎(chǔ)的夾具設(shè)計(jì)管理員與一個(gè)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(duì)夾具設(shè)計(jì)的完成提出部分設(shè)計(jì)。然后,這個(gè)夾具設(shè)計(jì)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(gè)不斷發(fā)展的虛擬場(chǎng)景中,IIFMs將作為通信地圖,使分布式團(tuán)隊(duì)功能模型： 1.什么樣的活動(dòng)會(huì)被完成它軟件實(shí)體(或并行工程團(tuán)隊(duì)成員); 2.影響約束來完成一個(gè)特定的子任務(wù)。一些問題將變得至關(guān)重要整個(gè)方法的發(fā)展。例如,獲得有關(guān)的信息的可用性?shī)A具元件,如夾或定位器,通過一個(gè)虛擬客戶位于一個(gè)遙遠(yuǎn)的國(guó)家變得重要,將數(shù)據(jù)的性質(zhì)格式這個(gè)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(shí)體或團(tuán)隊(duì)成員,等等。 IIFMs可以看成是一個(gè)基礎(chǔ)的概念化和細(xì)節(jié)”是“或”是“協(xié)作分布式團(tuán)隊(duì)和他們有關(guān)的活動(dòng)資源。IIFMs也可以用于建模其他的生命周期活動(dòng)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、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(dòng)。 為了支持更好的溝通,跨職能理解在夾具設(shè)計(jì)者、工具設(shè)計(jì)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(jì)允許候選人提出、分析、修改(如果需要),和驗(yàn)證。這將使早期識(shí)別問題部分設(shè)計(jì)之前釋放至下游操作。重要的是要意識(shí)到,對(duì)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(shí)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(duì)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(jì)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(jì)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(jì)的專家(尤其是Umesh IIari)在共享他們的專業(yè)技能花的時(shí)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. 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