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自动化夹紧夹具设计的设计方法

景德镇陶瓷学院

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Manuf智力J备有18:

784-789工艺（2001）

2001年斯普林格出版社

自动化夹紧夹具设计的设计方法

塞西尔

虚拟企业工程实验室（VEEL）、工业工程部门,新墨西哥州立大学,拉斯克鲁斯市,美国

本文提出了一个创新的夹紧装置的设计手段，描述了在计算机辅助夹具设计的背景下的设计。

该模型设计方法包括识别表面和夹具装夹工件点。

这种方法可应用于联同一个定位器设计方法来维系并支持工件的期间工件加工，正确定位和对刀。

给出了详细自动化夹具设计步骤。

几何推理技术被用来确定夹具的面和可行的位置。

所需的输入包括CAD模型规格、特征识别完成后的工件定位器分和元素。

关键词：

夹紧夹具设计;

1、动机和目的：

夹具设计是一项非常重要的工作,这是一种集成的链接设计和生产活动。

自动化的夹具设计活动的发展及计算机辅助夹具设计（CAFD）方法为成功的诠释解决下一代制造系统进行了关键目标的确定。

在本文中,钳位电路的设计方法在自动化的基础上讨论了有利于语境中的一个综合夹具的设计方法。

夹具设计的几种方法主要集中在研究这方面所做的努力。

Chou的工作[1]将注意力集中在了双标准的工件的稳定性和总约束的要求。

使用人工智能的方法在夹具设计专家系统的应用已被广泛的应用报道[2、3]。

部分从CAD模型几何信息也被用于驱动夹具的设计任务。

Bidanda[4]描述了一个基于规则的专家系统以识别定位对旋转部件,夹紧面。

锁模机构都是用来完成定位和夹紧功能。

其他研究人员（例如：

DeVor[5,6]。

）分析了切削力等机械的模型和建造钻井、与其他金属切削过程。

定义的装配约束模型的空间关系组合夹具元件之间。

好些研究人员采用模块化的夹具原理产生的基准设计[2,7-11]。

一个广泛的审查的夹具设计相关的工作,可以在[21、24]中发现,。

在第二章,不同步骤方法和整体的自动化的夹紧设计的任务进行了讨论和展望。

第三章介绍了工件在加工过程中如何对夹具大小进行确定的。

在第四章对自动化的装夹表面或人工区域上的工件具体的论述。

第5章论述了工件装夹点的测定。

2、全面的方法来夹具设计

在这一节中,对整体夹紧的设计手段进行了描述。

夹紧通常是实现在期望的位置和抵抗切削力等的影响进行工件加工。

夹持和定位问题与夹具设计的方案相关的。

通常情况下,装夹和定位可以做到在同一机制中。

然而,错误理解的人在两个任务是单独的夹具设计方面可能导致夹具设计的不可行性。

人文过程规划者们通常摘要定位问题解决第一。

该方法开发工作,联同一个定位器的设计策略。

然而,总体定位器和支持设计方法已经超出了这篇文章的范围。

CAD的零件模型设计（夹具设计必须发达）,公差规范、过程序列,定位器分和设计,以其他因素,是这样的的输入与夹具设计的方法。

的目的夹紧是坚守住部分对定位器和支持。

使用指导主题是要试着不去抗拒或切机械加工力量中所涉及的操作。

更确切的说,钳应定位,切割的力量在方向发展,帮助掌握的部分在一个特定的加工操作安全。

定位器的切削力等,对部分（或工件）是强迫固体、固定的定位点,因此不能远离定位器。

这里讨论的夹具设计方法必须如是在此背景下的总体夹具的设计方法。

前对从事定位器/支持和夹具设计、初步阶段涉及的分析与鉴定特征,和其他相关规格公差是必要的。

基于这个初步评价的结果下定决心,定位器/支持设计和夹具设计即可得到贯彻执行。

夹具设计方法的介绍论文分析了基于假设定位器/支持早些时候已经确定设计属性（这包括确定合适的定位器和支持上的人面工件以及识别定位器和支持V-blocks夹具等要素、基础板、定位销,等等）。

2.1输入夹具设计

模型的输入,包括给定的产品设计、公差信息,提取的特征、序列和加工过程的每一个方向相关特征以给定的零件设计,其装夹位置的面和定位装置、加工的各个力在每个过程中要求出示相应参数如销,等等。

图1、夹具设计活动

2.2夹具设计策略

自动化的主要步骤及夹设计课题在图1中概述。

这些步骤是的概述如下:

第1步、考虑对赛车的调查配置名单随着相关工艺特点的条目。

第2步、确定了今后的研究方向和类型的装夹设备。

确定要加工方向向量,并鉴定法向量的面。

如果加工方向向下（相对应方向向量[0,0,−）,而1的法向量支持的面是平行的方向,然后加工方向平行于夹紧方案是向下的加工[0,0,方向−1]。

如果侧身夹紧是必须的,而且如果没有可行的区域,为位置钳位电路side-clamp夹紧,然后向下方向的表达式如下。

让sv和电视的法向量的次要的（sv）和第三（电视）定位的面。

然后,方向的夹紧,用于side-clamping如vblock机制这两者都应该是平行的法向量,如下。

这法向量的每个v-surfaces在v-block平行sv和电视,分别。

边夹紧面应该是一副面孔,平行于面sv。

第3步、确定最高加工力,加工为每个特征列表（对每个力）MFi（i=1...n）。

这将铁的有生力量,必须平衡而设计为这个组织方面的装夹。

第四步、利用计算的最高的加工力确定夹具尺寸。

第5步、确定在一个给定工件装夹的面。

第6步、根据实际情况确定夹盘的装夹面。

3、确定夹具的尺寸

在这部作品中,使用属于这个家庭的子夹被称为皮带夹。

一根皮带夹是基于同样的原则作为杠杆（见图2）。

图2、皮带夹

在这一节中,这个自动化设计对这种带夹紧装置的夹具进行了描述。

这需要的是夹紧力的大小和有关螺丝或一个螺纹装置时,保持夹具存在的地方。

锁模力要平衡力把工件加工在适当的位置。

让锁模力是W和螺丝固定直径是d。

各种螺杆的尺寸大小可以确定各种夹紧力在下面态度。

一开始,他们的极限强度（一枝独放）资料夹（取决于可用性）直接从数据的图书馆。

各种材料有不同的拉伸的强项。

夹具材料的选择也可以直接利用启发式规则进行。

图2、皮带夹。

碳钢或机器钢。

确定设计压力,一枝独放的价值可划分为安全因素（如4或5）。

根区内A1的螺钉（为夹具等一个螺丝钳）就可以确定:

[锁模力要求/设计应力DS]。

随后,全区域的。

足总螺栓截面就可以计算作为等于{}A1（65%）（因为根区螺杆的可能发生的地方是剪切大约65%的的总面积螺栓）。

直径螺杆的d然后可以通过均衡足总决定的（3.14d2/4）。

另一个方程,可用于涉及相关联的宽度、高度H和跨度B的L夹螺杆直径d（B、H、L可以计算出不同价值观为d）:

d2=4/3BH2/L。

4、装夹面的确定

确定所需要的输入区域包含夹CAD产品的模型,对提取的信号特征信息,尺寸和表面特征,他们是会发生的,定位面和定位器的选择。

考虑一个潜在的色散夹紧的面,如图3所示。

这个关键的指标应满足是锁模表面不应该重叠或交叉的特点,在那张面,如图4。

装夹表面区域,其中有接触的工件表面（或色散）是一种二维剖面组成的线段（见图6）。

利用线段相交测试,它可以确定潜在的夹紧面积任何一种功能联系重叠在给定的色散。

测定锁模面能够自动如下:

图3、潜在的夹紧的面和特征面。

图4。

夹夹紧的面和潜在盒子侧面。

第1步。

分辨面孔,第二、平行面（lf1第三定位器和lf2）和在最远的距离从lf1和tcj,分别。

这是表现如图所示如下:

（a）分辨面孔tci,这样,tcj平行于lf1tci和tcjlf2平行。

（b）插入候选人的名单中面临tci综述。

（c）通过检查都将面临tci在综述,确定上市的面tci和tcj面部,lf1lf2最远,分别为:

并放弃其它面临来自列表综述。

第2步。

识别的面上,平行的位置的面但不是毗邻附加定位器的面。

更可取的选择一个夹面没有分享相邻垂直的面定位器。

这一步可能被自动化

（a）考虑每一面tci综述和取得相应的名单中那是邻近面临fci与垂直彼此tci。

然后,将每一张面fci在列表FCF。

（b）检查每个fci和执行以下测试:

如果fci毗邻,垂直于lf1或lf2,然后将它从表FCFNTCF而且插入它的名单中。

第三步。

确定夹紧的面孔,基于可用性潜在的夹紧的面孔,如下所述。

例（a）。

如果没有参赛名单上,然后用NTCF综述了面的名单中,进行第4步。

如果任何的面,发现是垂直于第二、第三lf1lf2位置,这样,面面就是下一个可行的选择用于装夹。

在这种情况下,唯一剩下的选择是重新审视NTCF面临的名单中。

例（b）。

如果在列表的入口数目是1,NTCF面是fci可行夹紧方案集合。

正常的向量的面对tci相应的接近,垂直轴的是夹紧。

例（c）。

如果在列表的入口数目大于1的正NTCF,面对tci确定面积较大,进行第4步。

第四步。

不同方向上的夹紧,要么是[（+或−）1、0,0]或[（+或−）0、1、0],夹紧即可沿着中心位置的面tci。

这位候选人几何位置的夹具,可以确定使用部分几何和拓扑信息,进行了描述在接下来的部分。

图5、确定夹具轮廓尺寸。

5、夹紧点的确定

在夹紧的面夹面后,已确定的实际夹紧在那面位置必须要被确定。

投入是夹钳轮廓尺寸、方向（x,y,z],及潜力夹紧的面的自由度。

夹具剖面尺寸（如在案件得到（g））使用CF几何如下。

第一步是要确定尺寸,这是一盒测试

它包含任何特征决定是否在里面。

剖面十字路口也可以进行测试的方法前面所提到的。

如果十字路口测试返回一个负面的结果,就没有特征的夹具盒子侧面相交,

如图所示,如图4。

如果十字路口测试返回一个积极的结果,以下步骤,可以进行:

1、划分成小矩形框型材夹隔间。

2、交叉路口测试执行以特征的一个侧面发生在表面上的特徵,对于给定的零件设计创造力。

3、矩形贴片,这里没有特征相交发生,是可行的夹紧地区。

如果有不止一个候选人矩形锁紧,长方形的型材是往中心点的CF面部顺着夹紧吗轴和夹具夹紧的外表（点）。

如果没有剖面Pi可以发现不相交的特征剖面、夹具宽度可降低一半和数量增加到两夹在那面上。

使用这些改性夹尺寸、执行功能的十字路口测试前面所提到的。

如果这个测试也失败了,那么侧面毗邻色散可以用作装夹表面完成侧装夹。

侧面便成为色散以及特征的交叉口检测方法可重复了一遍。

图6、交叉口的特点及型材测试夹具区域

35条1的交叉口型材的测试所需的输入包括二维剖面P1另一个2D

简介了第二位。

交叉的型材可确定的一个自动化的方式使用下列方法。

每个输入Pi由一个轮廓线提取Lij封闭循环中。

这

在该剖面测试步骤如下:

（T1）考虑直线段L（我:

1）在P1和另一个L（2段,j）在第二位。

（T2）为输入L（我:

1）和L（2,j）,交叉的边缘能被使用。

如果该边的作用是:

返回一个十字路口阳性。

试验值,那么特征剖面与候选人或交集评估潜在的钳剖面下。

如果它返回一个负面的价值,进行第三步。

（T3）重复步骤（T1）为同一段或边缘处（李,1）与所有残存的片段P1[（L2,j+1）直到j=n-1]在第二位。

（T4）重复步骤（T1）、（T2）对余下的边或L13L12型,段...,L1n,在剖面上的活动。

如果特征剖面重叠的夹紧型材、线相交测试会认定的发生。

十字路口的边缘检测方法可进行自动检测两个边缘相交时是否相互的关系。

投入这个测试是所需的L12型线提取{连接（x1,x2）和（y1,y2）}和{连接好,穗（x3）和（x4、y4）}。

让这个方程的L12栋代表:

F（x,y）=0

（1）

那么:

H（x,y）=0

（2）

第1步。

使用的情绪智商。

（1）计算出r3=F（x3）所造成的不便,穗x3和穗为x和y并计算出表型（=F（x4、y4）所造成的不便和y4x4为x和y。

第2步。

如果r3不等于0,表型不等于0,r3和表型的迹象,都是一样的,（r1和r2提示躺在同一侧的边缘）,那么好吧,不要L12型和交叉。

如果这是不满意,于是一步（3）被执行。

第三步。

使用的情绪智商。

（2）,计算x1=H（r1,y1）。

然后,计算出r2=克（x2,y2）,进行第4步。

第四步。

如果r1不等于零,r2不等于零,r1的征兆,r2都是一样的,那么r1、r2}躺卧

图7、为了说明样品的夹紧部分的设计方法。

同一阵营和输入线提取不相交。

别的,如果这种状况不满意,进入第5步。

第5步。

给定的线提取做交叉。

这就完成测试。

考虑同一样品部分如图。

7、特点产生了一步,孔。

最初,定位器设计也就完成了。

支持定位器（或主要定位器）是一种底盘（放置在面对f4）和次要的和高等教育面临功能定位器放置在和f5（lf1对应定位和lf2面临章讨论4）。

也可以用于辅助定位器,这是一种v-block（定位在辅助面临f3和f5）,显示如图

图8、夹具设计的步骤

图8为样品的夹具设计的一部分,在图7方法,候选人面前面讨论的（这是平行,并于从lf1最远的距离）和lf2面f3和f5。

这是没有面平行于定位器他们的面孔,但不是毗邻。

在这样的优先使用规则例（作为讨论在步骤3的4节）,剩下的候选人面面f2。

夹紧方向向下;v-block径向定位器和其他的定位器提供需要的地点与夹紧抱着工件的下滑对各种性能。

夹紧的位置的基础上,确定的步骤第5节中所描述的。

由于没有为周期性的面对f2,就不需要测试特征相交确定碰撞装夹。

夹的位置应远离v-locator（定位沿着吗面）作为辅助定位夹紧的面是相邻的辅助定位的面（这保证了更好的访问权限快速夹紧）。

最后位置,夹紧设计如图：

8。

本文讨论了方法的价格相比,是较为便宜的与其他夹具设计方法在文献中讨论。

讨论了方法的独特性是一种系统的夹紧面孔识别的基于部分几何,拓扑结构,并发生特征加工。

而其他的方法也没剥削的定位器的位置该方法充分利用了,定位器扶着工件在加工过程中对小学、中学,和高等教育的定位器。

这种方法的另一个好处确定位置的候选人可行夹利用检测的面轮廓的十字路口测试（描述早些时候,迅速和有效率地识别潜在的下游夹紧过程中出现的问题和机械加工等

6、结论

本文在设计方面的整体夹的语境夹具设计的方法进行了探讨。

定位器设计、零件设计规格,以及其他投入认为在辨识夹紧面孔和方向。

各种各样的步骤自动化这个方法也进行了讨论。

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