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外文翻译-夹具设计 机械.docx
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外文翻译-夹具设计 机械.docx
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基于事例推理的夹具设计研究与应用
摘要:根据基于事例的设计方法,提出采用工序件的特征信息和夹具的结构特征
信息来描述夹具的相似性,并建立了包括这 2 方面主要特征信息为基础的事例索
引码,设计了事例库的结构形式,创建了层次化的事例组织方式;同时,提出了基于
知识引导的夹具事例检索算法,以及事例的修改和采用同族事例码进行相似事
例的存贮,形成了基于事例推理的夹具设计.所开发的原型系统在型号工程夹具
设计等项目的设计过程中得到了应用,并取得了令人满意的使用效果.
关键词: 基于事例的推理 夹具设计 CAD
夹具是以确定工件安全定位准确为目的的装置,并在加工过程中保持工件
与刀具或机床的位置一致不变。因为夹具的结构依赖于产品的特点和在企业规
划中加工工序的地位,所以它的设计是制造过程中的瓶颈,制约着效率的提高.
夹具设计是一个复杂的过程,需要有从大量的设计论文中了解质量知识的经验,
这些设计论文包括工件的结构设计、涉及加工工艺,和加工环境。当用这些擅
长绘制详细设计图的传统的 CAD 工具(如 Unigraphics、CATIA、Pro/E)时,这
仍然是一项非常耗时的工作,但是利用以往的设计经验和资源也不能提供一些
益处,而这正是提高效率的关键因素. 基于事例推理 (CBR) 的方法适应以往个
案解决的办法,建立一个新问题的方法,主要有以下四步骤:检索、利用、修改,并
保留.这是一个比用专业系统模仿人类思维有用的使用方法,因为提出一个类似
的情况,和采用一些修改,似乎不言自明,而且比人类更直观.所以支持不同事例的
设计工具已经在诸多领域中发展起来,如在注射成型及设计、建筑设计、模具
设计投死, 规划过程中,还有夹具设计. 孙用六个数字组成代码参数,包括工件的
形状、机械部分、轴衬,第一定位装置,第二定位装置和夹紧装置. 但这个系统不
能用于除钻床夹具外的其他夹具类型,不能解决储存需要保留的同一参数代码
的问题,这在 CBR 中是非常重要的.
1 事例参数和事例图书馆的建立
1.1 事例参数
事例参数应该由工件的所有的特征组成,来区别不同的夹具. 使用他们能
够使操作方便. 因为零件的形状是多种多样的, 在生产企业中制造的技术要求
也不断发展,许多特征作被用做事例参数将会使搜索速度降低,其主要特征是不
重要的,因为分配给每个特征的比重必须减少. 另一方面,事例参数包含所有的
特征是困难的。
因此,考虑到实际和快速设计的需求,事例参数要包含工件的主要特征和夹
具的结构。事例参数代码由 16 位数组成:13 位数是事例特征 3 位数是事例识
别数字。
前 13 位数代表13 个特征。 每个数字与特征的一个属性相一致,这可能是"*"、
"?"、"1"、"2",…,"A"、"B",…,"Z",…,等其中的一个。其中,"*"是指任
何一个,"?"代表不确定,"0"代表没有。
系统规定:夹具的类型,工件的形状,位置模式不能是"*"和"?"。在设计系
统时,三个项目的属性信息没有这些选择,这就意味着必须选择确定的属性。
最后三位数是事例识别号码,如果事例特征的 13 位数是一样的,这三个数字
就用来区别他们。
该 系 统 还 规 定 :"000" 是 用 于 修 正 的 一 个 典 型 事 例 , 其 他 事 例 "001" 、
"002"、…,这些是用于设计师查找参考事例的. 如果其中一个偶尔需要改变成
典型事例,首先它必须要求改成"000",前面的自动变成参考事例.
事例索引码的结构如图 1 所示。
1—夹具类型; 6—工件重量; 11—夹紧模型;
2—工件形状; 7—工件刚度; 12—夹具体;
3—工件材料; 8—加工内容; 13—其他;
4—批 量; 9—过程所有物; 14 到 16—事例识别码;
5—工件比例; 10—定位模型;
图 1 事例索引码的结构
1.2 事例库
事例库由许多预定义的事例组成。事例的描述是基于事例推理的最重要的
问题之一。所以由索引码复合。
1.3 事例的层次化
夹具的结构相似被认为是整个夹具,成分和内容相似。所以,整个夹具事
例库,成分事例库,夹具的成分事例库形成相同。整个夹具的设计资料通常是
由工件资料和工件加工资料组成,这就意味着夹具的设计应满足特别功能的需
求.全部夹具事例是由功能成分组成,它是用功能成分的名字和数字来进行描述
的。成分事例代表成员(成分功能和其他结构成分,主要驱动参数,数字,和
它们的约束关系)。成分事例(夹具的最低层)是功能成分和和其他成分的结构。
在现代夹具设计中有很多参数化准件和普通非标准件。所以成分事例图书馆应
记录特殊参数和保持它们的方法。
2 事例修改的策略
在基于事例的夹具设计中,最重要的是相似点的修改,这样能有助于获得
最相似的事例,以及缩短适应时间。根据夹具设计的需求,事例修改的策略使
最接近的事例方法和知识指导结合起来。首先在深度上查找,然后在宽度上;
知识指导策略意味着在来自客观事物根源的知识规则上查找,这就要首先查找
固定类型,然后查找工件的形状,第三查找定位方法。例如,如果事例索引码
包括夹具类型的磨削夹具,就只查找所有的磨削夹具,然后查找工件形状的盒
子,第三查找一个平面两个销的定位方法。如果没有合适的,就查找深度标点,
然后回到最上层,然后再找所有与宽度相关的事例。
修改方法:
1) 根据夹具事例库的事例索引信息,查找有关事例库。
2) 将事例索引码与事例库的每个事例码匹配,然后计算相似尺寸的价
值。
3) 整理相似尺寸的次序,最大的架子是最类似的事例。
两个事例之间的相似点是基于两个事例特征之间的相似点。相似点尺寸的
计算依靠特征的类型。相似点的价值可以通过数字化的价值来计算,例如比较
重量分别是 50kg 和 20kg 的工件。非数字化的价值也能计算,例如,现在前 13
位索引码都是非数字化的价值。一个夹具的相似尺寸的计算公式如下:
其中 S 表示通用夹具的相似尺寸,n 表示索引特性数, 表示每个特性的重量,
表示事例库中特性 和相关夹具的特性 的相似尺寸。同时,
,数值计算如下:
其中 表示第 i 个特征的索引特性值, 表示事例库中第 j 个事例的第 i 个特
征的特性值。
所以有两种方法选择相似夹具。一个方法是建立数值。如果通用事例的相
似尺寸值比给定的数值小,这些事例就不能选来作相似事例。事例库最初建立
的时候,只有一些事例,数值可以建小一点。如果有大量的相似事例,数值就
应该建的大一些。另外一个方法是只建立相似事例的数字(例如 10),这是类
型单里相似尺寸的最大值。
3 事例的修改和存储
3.1 事例的修改
夹具设计中相似事例的修改包括以下三个阶段:
1) 成分的替代
2) 保持形式不变,调整成分的特性
3) 模型重新设计
如果夹具的成分是普通的物品,它们能通过使用工具被修改,代替以及删
除,这些已经被设计好了。
3.2 事例的存储
在将一个新的事例保存到事例库之前,设计者必须考虑保存是否有价值。如
果这个事例不能增加系统的知识,就没有必要把它保存到事例库里。如果它有
价值的话,设计者在保存之前必须分析一下,看看这个事例是否作为标准事例
或参考事例被存储了。一个标准事例是一个描述同族事例主要特征的标准。一
个同族事例是有事例库中索引码前 13 位相同而最后三位不同的那些事例组成
的。一个标准事例的最后三位通常是“000”。一个参考事例属于同族标准事例,
最后三位用不同数字区分。
从被解释的概念中,可采用以下方法:
1)如果一个新的事例和任何一个存在的事例族一致,和一个存在的标准
事例的前 13 位数相同,那么这个事例就不能存储因为已经这种标准事例了。或
者只能作为一个参考事例保存(最后三位不是“000”,而且和其它的不一样)
在事例库中。
2)如果一个新的事例和任何一个存在的事例族一致,并且被认为代替这
个事例族要比以前的标准事例好,那么这个标准事例就被这个新的事例代替,
以前的标准事例作为一个参考事例保存。
3)如果一个新的事例和任何一个存在的事例族不一致,一个新的事例族
将会自动产生,并作为标准事例保存到事例库中。
4 夹具设计中基于事例推理的过程
根据夹具设计的特性,夹具设计的基本信息,例如夹具的名字,零件,生
产和设计者等等,必须先输入。然后,输入或设计工件的模型。输入有关工件
的细节信息,建立事例索引码,然后 CBR 开始依靠相似尺寸查找相似事例,选
出最相似的事例。如果需要的话,事例要满足通用性设计,再存储到事例库中。
程序流程图如图 2 所示
图 2 基于事例推理的夹具设计流程图
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南抖北快东卫
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