CN104063598A - 基于装配尺寸路径图的组合夹具装配优选方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于装配尺寸路径图的组合夹具装配优选方法，该具体过程为：组合夹具元件的标注；用英文字母按顺序自下往上，或自左到右依次表示组合夹具中的夹具元件；组合夹具的自动装配；该过程为，用户输入工件的名称或其他特征属性；系统开始通过其名称或其他元件属性进行实例推理，检索出相似度高的实例；通过所加工工件尺寸对夹具元件尺寸进行合理修改，给出若干套方案，再从元件库中搜索元件类型及数量是否能满足方案要求，如能满足则系统给出最终方案，如不能满足，系统则自动将该方案淘汰。本发明方法的应用将有效提高组合夹具的装配效率。

Description

基于装配尺寸路径图的组合夹具装配优选方法

技术领域

本发明涉及夹具装配领域，尤其涉及一种基于装配尺寸路径图的组合夹具装配优选方法。

背景技术

组合夹具的计算机辅助装配技术已发展多年。目前，现有技术有利用Visual Basic对SolidWorks进行二次开发，采用基于规则推理技术(RBR)及基于实例推理技术(CBR)的混合推理技术，而开发的槽系组合夹具CAD系统；也有对CAD进行二次开发而发明的组合夹具装配系统。

现有技术中，三维装配模型一般只能应用于结构较为简单的组合夹具；二维图很难显示清楚组合夹具的装配情况。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于装配尺寸路径图的组合夹具装配优选方法，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种基于装配尺寸路径图的组合夹具装配优选方法，该具体过程为：

步骤a，组合夹具元件的标注；

用英文字母按顺序自下往上，或自左到右依次表示组合夹具中的夹具元件；

步骤b，组合夹具的自动装配；

组合夹具方案的选择上，采用CBR技术，通过相似或类比的推理，访问知识库中过去同类问题的求解从而获得当前问题解决方案，该过程为，

步骤b1，用户输入工件的名称或其他特征属性；

步骤b2，系统开始通过其名称或其他元件属性进行实例推理，检索出相似度高的实例；

步骤b3，通过所加工工件尺寸对夹具元件尺寸进行合理修改，给出若干套方案，再从元件库中搜索元件类型及数量是否能满足方案要求，如能满足则系统给出最终方案，如不能满足，系统则自动将该方案淘汰。

进一步，在上述步骤a中，组合夹具元件的元件库中每个元件都由一个英文字母表示，元件的面是由数字加字母表示，具体的数字和字母是根据元件所在组合夹具中的位置而定。

进一步，在上述步骤b3中，对夹具元件的竖向和横向尺寸进行合理修改。

与现有技术相比较本发明的有益效果在于：

本发明方法的应用将有效提高组合夹具的装配效率。通过VB对Pro/E进行二次开发，完成了本系统实验原型设计，证实了本系统的可行性。

将数字加字母的尺寸路径图原理运用于组合夹具装配过程，用户可根据尺寸路径图中字母及字母所表示的代号选取所需的实体夹具元件，完成夹具体的实体装配；工人通过计算也可实现组合夹具的装配，但是需要工人对工厂现有组合夹具的尺寸及数量都要相当熟悉，而此系统则不对工人有这方面的要求。这种采用字母和数字表示可重组组合夹具模型的方法，降低了通过编程实现夹具模型自动装配的复杂程度。

本发明利用装配尺寸路径图的原理来表示组合夹具的装配，以此避免的三维实体直接装配难以实现的问题。不仅能清楚的表示出简单装配体的装配情况，而且对复杂的组合夹具也能很好的进行表示。

附图说明

图1为本发明优选方法的流程图；

图2为本发明组合夹具模型的结构示意图；

图3a为本发明实施例的方案一的竖向替代方案示意图；

图3b为本发明实施例的方案二的竖向替代方案示意图；

图3c为本发明实施例的方案三的竖向替代方案示意图；

图4a为本发明实施例的方案一的横向替代方案示意图；

图4b为本发明实施例的方案二的横向替代方案示意图；

图4c为本发明实施例的方案三的横向替代方案示意图；

图4d为本发明实施例的方案四的横向替代方案示意图；

图4e为本发明实施例的方案五的横向替代方案示意图；

图4f为本发明实施例的方案六的横向替代方案示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

请参阅图1所示，本发明基于装配尺寸路径图的组合夹具装配优选方法的具体过程为：

步骤a，组合夹具元件的标注；

用英文字母按顺序自下往上，或自左到右依次表示组合夹具中的夹具元件。

元件库中每个元件都由一个英文字母表示，元件的面是由数字加字母表示，具体的数字和字母是根据元件所在组合夹具中的位置而定。比如，用字母A表示该组合夹具元件，1A、2A分别表示该元件的下表面和上表面，用2BC表示两元件的接触面。

数字和字母是在组合夹具的某一个方向上按照一定的顺序进行分配的，一般按从下往上、从左往右、从前往后的顺序。例如某夹具体的支撑部分需要4个支承件叠放在一起，给这部分标注的时候就从下往上依次为A、B、C、D。这样就可以利用尺寸路径图来表示该部分的组合情况，即：1A-2AB-3BC-4CD-5D。

步骤b，组合夹具的自动装配；

组合夹具方案的选择上，本发明采用CBR(Case-based Reasoning)技术，其为一种相似或类比的推理方法，通过访问知识库中过去同类问题的求解从而获得当前问题解决方案的一种推理模式，简言之就是一种借鉴过去案例来解决新问题的方法，适合于解决知识不确定、弱理论领域的问题，根据新问题的描述进行模式匹配的过程。

步骤b1，用户输入工件的名称或其他特征属性；

步骤b2，系统开始通过其名称或其他元件属性进行实例推理，检索出相似度高的实例；

步骤b3，通过所加工工件尺寸对夹具元件尺寸进行合理修改，给出若干套方案，再从元件库中搜索元件类型及数量是否能满足方案要求，如能满足则系统给出最终方案，如不能满足，系统则自动将该方案淘汰。

所以，加工同种类型不同尺寸的工件，只需将一套组合夹具中同种类型的夹具元件换成适合被加工工件尺寸的夹具元件即可。根据这个原理，本发明利用VB对Pro/E进行二次开发，开发出了一套根据工件尺寸自动选择合适尺寸的夹具元件并自动生成尺寸路径图的系统。

下面通过实际加工中所用的钢制异径四通为被加工工件，进行实例说明：

请参阅图2所示，其为本发明组合夹具模型的结构示意图，由于该被加工工件几何形状具有回转中心，所以可选用一种回转式组合夹具，该套组合夹具分为基体和回转体两部分，基体为基础板和左侧的支承件，回转体包括被加工工件的夹紧件、角铁镗孔支承、钻套及60宽单槽伸长板。除了夹紧螺钉及固定夹紧螺钉所需的元件，回转体其他部分都以工件的几何中心为基准上下对称，所以夹具体的支承部分也需上下对称。

工件一次定位夹紧在回转体上，由一个圆形定位盘套入工件的左侧通孔中，限制了工件的两个方向自由度；60宽单槽伸长板抵住工件左侧平面，限制了工件方向自由度以及工件X和Z方向的旋转自由度；前后两面压紧螺钉抵住工件前后两侧限制了工件Y方向旋转自由度，从而实现工件的完全定位。工件右下部用支承钉螺栓起辅助支承的作用，右边圆形压板通过螺栓将工件压紧。加工时，钻头从工件上部快换钻套中导入并开始钻孔，钻完上端孔后，松开圆形压板，使回转体连同工件一起旋转180°，两个对定螺栓通过侧中孔定位支承的孔插入60宽单槽伸长板的T形槽中进行定位，再紧固圆形压板，即可加工与其相对的另外一个孔。

根据GB12459对焊四通尺寸表可知四通尺寸由中心到端面的尺寸从25mm到381mm不等，本文从实际出发，安排加工尺寸为中心到端面距离分别为98mm和105mm的异径四通，即零件高为196mm，长210mm。通过Pro/E对其进行逐个建模与编码，建立夹具元件库。

零件的定义及装配模型的选择，根据被加工工件名称或工件属性，然后定义工件尺寸，系统通过CBR技术自动查找到类似实例。通过对被加工工件长、高和实例库中实例所对应的工件长、高进行对比，组合夹具需在竖直方向和水平方向上做尺寸修改。

实例竖直方向的尺寸修改；竖直方向主要是对夹具的支承件做替换，使尺寸满足工件要求。根据尺寸路径图的命名规则，每个夹具元件都用一个字母表示，而元件的元素由数字加字母表示，这样从下往上依次命名。

由于支承件组合除了最下面并列的两个简式方支承(该支承作用是为了保证回转体跟基础板之间有间隙从而使回转体能顺利旋转)以外其他支承件上下对称，左侧支承件部分，侧中孔镗孔支承上下的位置对称的支承件为类型与尺寸均相同的元件，所以左侧支承部分只命名上半部分支承件组合，也只对所命名的支承件生成尺寸路径图。

对该实例中元件进行编码以代替组合夹具名称，再给所要改变高度的支承件编辑尺寸路径图。组合夹具中位于支承件中间代号为433002的侧中孔镗孔支承用字母A表示，该元件底面用1A表示；与它紧贴在它之上是两个并行排列的代号为20003的简式方支承(由于只计算高度方向的问题，所以只需命名其中一个简式方支承)用字母B表示。以此类推，代号25105的60宽单槽伸长板用C表示；另外一个(由于两方支承并排，所以高度方向只用考虑一个即可)代号为20005的简式方支承为字母D；最顶层代号34201的侧中孔定位支承用字母E表示。这样该模型的支承件部分的尺寸路径图为1A-2AB-3BC-4CD-5DE-6E。然后将元件代号、尺寸路径图及该实例模型，作为一套实例储存于实例库中。系统通过所编VB程序开始计算所需夹具元件总高度，具体过程如式1：

H＝h+2l+2L (1)

式中：H——支承件总高；

h——零件高度196mm；

l——容屑间隙，可通过公式(2)计算得出；

L——钻套细径部分长度，40mm。

l＝(0.7～1.5)d (2)

式中：d——钻头直径；

可以算出l的范围：l＝(0.7～1.5)×12＝8.4～18mm，这样夹具体高度H即可计算得出H为292.8～312mm，然后在元件库中选择支承件，组合出在此高度范围内的支承。

系统计算得出：组合夹具左侧支承件部分要在系统通过CBR查找出的夹具实例中增加25mm。

通过在对库中支承件进行筛选，系统检测出的组合夹具实例中侧中孔定位支承和侧中孔镗孔支承不需做任何调整，只需改变中间的支承尺寸即可满足要求，最后拟定出了三套方案。

方案一：请参阅图3a所示，其为本发明实施例的方案一的竖向替代方案示意图，用两个代号为20109的60mm厚对称槽方支承并行排列替换掉代号为20003和20005的四个简式方支承(每层含两个同样的简式方支承并排)，然后重新对元件进行字母命名，并对元件间的接触面进行命名，然后生成尺寸路径图，系统给出方案选择，提供“被替换元件”、“替换元件”、“尺寸路径图”及该装配方案尺寸路径图中所包含的元件数量，该方案共需5个元件。在系统的整个运算过程当中，程序都以数字加字母的代号形式调用所有元件，并将字母所表示元件以代号形式给出，最终自动生成尺寸路径图。

方案二：请参阅图3b所示，其为本发明实施例的方案二的竖向替代方案示意图，用代号20107高为30mm的对称槽方支承与代号20109的60mm高的对称槽方支承替换掉60宽单槽伸长板和两个简式方支承；但是该方案每层元件需要两个同类型对称槽方支承并行排列，而用60宽单槽伸长板每层只需一个元件，由于支承件上下对称，所以所需元件总个数比方案一多两个，共需7个元件。

方案三：请参阅图3c所示，其为本发明实施例的方案二的竖向替代方案示意图，用20mm高对称槽方支承(20106)与80mm高对称槽方支承(20110)同样替换掉方案二中所替换元件，该方案同样需要38个夹具元。

从夹具体的刚性和装配复杂程度上来说，由于方案一所用夹具元件数最少，所以对于竖直方向上的方案选择，方案一更为合理。

实例水平方向的尺寸修改：

水平方向的尺寸修改主要是由于实例库中夹具实例不满足零件长度方面的要求，而需要做尺寸方面的改变。零件左端紧靠在60宽单槽伸长板上，零件上下两端除连接板、压紧螺钉及固定连接板用的螺栓外，其他部分上下对称。而与零件尺寸有直接关系的夹具元件也正是这些对称的部分，分别为两个对称槽方支承和一个角铁镗孔支承，所以只需对零件上面的夹具元件建立尺寸路径图。

与上述竖直方向的方案修改一样，需对实例库中元件进行编码以代替组合夹具名称，然后给所要改变高度的支承件编辑尺寸路径图。系统计算后得知，该方向尺寸应该在实例的基础上增加12.5mm。

由于在实际生产中，很容易出现元件库存不够的情况，比如方案一中：该方案需要两个代号20107的对称槽方支承，如果该元件现在库存中没有，那么该方案则无法实施，因此系统有必要给出不止一套相对可靠的方案。在尽量减少元件数量的原则上，系统共给出了七套备用方案：

方案一：请参阅图4a所示，其为本发明实施例方案一的横向替代方案的示意图，用30mm高代号为20107的对称槽方支承替换实例中代号为20101和20102的两个对称槽方支承，而代号43001的角铁镗孔支承不变，只需用两个元件就能完成上半部分的装配，上下对称所以为4个元件，因此该方案尺寸路径图包含有4个元件，系统提供该选择方式。

方案二：请参阅图4b所示，其为本发明实施例方案一的横向替代方案的示意图，用代号20106高度为20mm的对称槽方支承，替换掉代号为20101的对称槽方支承，其他两元件不变，然后对元件重新命名字母，生成尺寸路径图，该方案共需3个元件。

方案三和方案四也是仅对两个对称槽方支承做替换，具体方案如图4c。

方案五、六、七不仅对两个支承做了替换，也将代号43001的角铁镗孔支承换成了43002的角铁镗孔支承，如图4d、4e和4f。

对比七种方案可知，方案一中所用元件数最少，因此也最为合理。用户可选用方案一为最终装配方案。然而一旦由于库存不足，或者其他原因方案一不能实现时，用户也可选用其他六种相对合理的方案完成夹具装配。

将数字加字母的尺寸路径图原理运用于组合夹具装配过程，用户可根据尺寸路径图中字母及字母所表示的代号选取所需的实体夹具元件，完成夹具体的实体装配；工人通过计算也可实现组合夹具的装配，但是需要工人对工厂现有组合夹具的尺寸及数量都要相当熟悉，而此系统则不对工人有这方面的要求。这种采用字母和数字表示可重组组合夹具模型的方法，降低了通过编程实现夹具模型自动装配的复杂程度。

本发明利用装配尺寸路径图的原理来表示组合夹具的装配，以此避免的三维实体直接装配难以实现的问题。不仅能清楚的表示出简单装配体的装配情况，而且对复杂的组合夹具也能很好的进行表示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于装配尺寸路径图的组合夹具装配优选方法，其特征在于，该具体过程为：

步骤a，组合夹具元件的标注；

用英文字母按顺序自下往上，或自左到右依次表示组合夹具中的夹具元件；

步骤b，组合夹具的自动装配；

组合夹具方案的选择上，采用CBR技术，通过相似或类比的推理，访问知识库中过去同类问题的求解从而获得当前问题解决方案，该过程为，

步骤b1，用户输入工件的名称或其他特征属性；

步骤b2，系统开始通过其名称或其他元件属性进行实例推理，检索出相似度高的实例；

步骤b3，通过所加工工件尺寸对夹具元件尺寸进行合理修改，给出若干套方案，再从元件库中搜索元件类型及数量是否能满足方案要求，如能满足则系统给出最终方案，如不能满足，系统则自动将该方案淘汰。

2.根据权利要求1所述的基于装配尺寸路径图的组合夹具装配优选方法，其特征在于，在上述步骤a中，组合夹具元件的元件库中每个元件都由一个英文字母表示，元件的面是由数字加字母表示，具体的数字和字母是根据元件所在组合夹具中的位置而定。

3.根据权利要求2所述的基于装配尺寸路径图的组合夹具装配优选方法，其特征在于，在上述步骤b3中，对夹具元件的竖向和横向尺寸进行合理修改。