CN113806891A - 适应工件变更用夹具快速设计方法 - Google Patents

Abstract

适应工件变更用夹具快速设计方法，所述快速设计方法包括以下步骤：基于薄壁自由曲面装夹设计理论，建立“工件–夹具”功能结构约束网络；基于“工件–夹具”功能结构约束网络模型拓扑特征相似性的夹具变型设计模板进行自主挖掘；基于频繁子图挖掘技术搜索工件设计变更前后功能结构约束网络的公共子结构；基于拓扑约束的关联规则挖掘算法，进一步挖掘公共子结构之间的隐性设计约束关系，形成夹具变型设计模板；通过自动识别并剔除多项夹具变型设计模板中的重复设计模板，利用非关系型数据库实现对大量“工件–夹具”功能结构约束网络模型的存储，形成夹具多域设计知识库，将夹具变型优化结果显示在用户界面中。

Description

适应工件变更用夹具快速设计方法

技术领域：

本发明涉及适应工件变更用夹具快速设计方法。

背景技术：

随着现有制造手段的不断丰富和精密化，夹具设计成为限制产品制造精度和速度的重要一环。国内机械产品的开发周期有50％-70％用于准备生产，其中又有50％-70％用于设计和制造工装夹具。

夹具是加工、装配、检验、焊接和其他制造过程中用于对工件进行定位、夹紧和支承的装置，以保证工件定位的准确性和无变型。夹具设计的目标是产生夹具的设计规划，使得工件能够在加工过程中被牢固、稳定、正确地夹持。夹具设计过程一般包括串行的四个步骤：装夹规划、夹具方案设计、夹具元件设计和夹具验证。工件特征及其工艺特征对夹具设计提出了设计要求，而夹具设计后的基准、元件、布局和精度又影响工件的形状和位置精度以及静态和动态刚性。因此，工件与其夹具在安装完成后形成了一个紧密耦合的装配体，两者的设计过程形成相互影响的闭环。

总的来说，夹具设计效率、设计质量和优化夹具设计的方法依然是航天产品高效、高精度数控加工的关键因素；而现有的夹具设计中还普遍存在以下问题：(1)夹具设计过程涉及的知识形式多样、分布零散、结构不一致，目前尚缺少一致化的夹具设计知识的表示方法；(2)现有变型设计模板的建立需要大量的人工干预，导致描述的客观性和定量性不足；(3)夹具设计知识重用和变型设计的应用往往停留在设计实例参考，不会产生自动适应工件设计特征变动的新装夹方案。

发明内容：

本发明实施例提供了适应工件变更用夹具快速设计方法，方法设计合理，基于多个功能模块的相互配合作用，在完善夹具设计理论基础上，通过定义工件与夹具一致化设计模型和夹具设计数据库，实现夹具与工件设计特征的映射，在工件设计特征变更驱动下，利用变更驱动下的设计方案来自主挖掘与变型设计方案自适应生成方法，实现夹具变型设计方案的自动组织与优化，从而快速、准确响应新的装夹需求，同时，减少人工干预，保证变型设计目标的客观性和精准度，解决了现有技术中存在的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

适应工件变更用夹具快速设计方法，所述快速设计方法包括以下步骤：

S1，基于薄壁自由曲面装夹设计理论，建立“工件–夹具”功能结构约束网络，以解耦并数字化表示非线性设计约束关系；以设计特征为粒度，从工件、工艺和夹具设计三个部分，定义薄壁件与夹具、夹具元件内部的设计约束关系，形成“工件–夹具”功能结构约束网络模型，实现对夹具多域设计约束关系的详细、一致化表示；

S2，基于“工件–夹具”功能结构约束网络模型拓扑特征相似性的夹具变型设计模板进行自主挖掘；基于频繁子图挖掘技术搜索工件设计变更前后功能结构约束网络的公共子结构；基于拓扑约束的关联规则挖掘算法，进一步挖掘公共子结构之间的隐性设计约束关系，形成夹具变型设计模板；

S3，通过自动识别并剔除多项夹具变型设计模板中的重复设计模板，对于满足不同装夹要求的夹具变型设计模板进行组合，获取夹具变型设计总方案；利用启发式参数优化算法，以现有夹具设计参数值作为优化初始解，快速获得夹具变型设计总方案对应的参数全局最优解；

S4，利用非关系型数据库实现对大量“工件–夹具”功能结构约束网络模型的存储，形成夹具多域设计知识库，包括对工件设计特征、工艺特征和夹具设计特征等复杂结构关系的存储和查询索引，作为服务夹具变型设计模板自主挖掘的数据基础；

S5，将夹具变型优化结果显示在用户界面中，显示的内容包括夹具分类栏、夹具组成树、夹具及工件三维模型。

所述“工件–夹具”功能结构约束网络模型包括工件设计特征、工艺特征和夹具设计特征；所述工件设计特征为被装夹零件的设计信息，包括产品的图元、拓扑信息或非拓扑信息；所述工艺特征包括加工工序信息，用于筛选工件设计特征和夹具设计特征；所述夹具设计特征包括夹具设计信息。

所述工件–夹具”功能结构约束网络模型可表示为一个四元组：

M_v＝<M_p,M_o,M_f,R>

其中，M_p为工件设计模型；M_o为工艺模型；M_f为夹具设计模型；R为三者之间两两约束关系；

所述夹具设计模型M_f中的夹具结构S可表示为

S＝<F_u,P_s,P_c,S_s,S_g,S,S_dp,C_f,C_d>

其中，F_u为装夹结构的功能类型，包括轴向定位、径向定位、径向支承、轴向顶部夹紧、轴向底部夹紧等；P_s为装夹点在所属装夹点集中的序号；P_c为装夹点坐标；S_s为装夹点所在装夹面的序列号；S_g为装夹面的几何类型，可以是平面、圆柱面等；S为装夹面的正向法矢，用于控制夹具姿态，当装夹面为平面时，S方向垂直于装夹面并指向工序模型的外部，当装夹面为旋转曲面时，S平行于圆柱面轴线；S_dp为装夹面的轮廓尺寸；C_f为与该装夹结构存在关联的其他装夹结构的序列号；C_d为两个关联装夹结构间的关系名。

所述启发式参数优化算法为蚁群算法，第l只蚂蚁从节点v_i移动到v_j的概率为：

其中，α(0≤α)和β(β≥1)分别为控制τ_ij与η_ij影响比例的参数，τ_ij与η_ij分别为信息素的增量和扩散值，F^l _i是第l只蚂蚁在节点v_i上允许访问的节点集合。

引入设计变更影响强度I^k _ij来准确评价工件设计变更对夹具设计的影响程度；所述设计变更影响强度I^k _ij定义为：

其中，ρ_i为节点i的设计容差，Δρ_i为预计变更量，F^k表示第k步扩散将波及到的节点集合，d_j表示F_k中第j个节点的度数，P_ij为连接权重值，ω_d、ω_p分别为两个影响因素的权重系数，ω_s为连接强度系数。I^k _ij越大，传播强度越大，则表示变更通过该连接越容易影响其他节点，变更可能波及的范围也就越大。

本发明采用上述结构，将工件设计与夹具设计统一建模，实现对工件与其夹具之间复杂设计约束关系的解耦；通过对夹具多域设计知识的一致化表示使夹具设计过程系统化和明确化，实现夹具设计实例和知识的规范化表达和存储；基于数据挖掘的夹具设计模板自主发现方法，避免了人工干预建模过程并消除了人工操作带来的主观性，保证结果精准，实现在海量夹具设计实例中的自动挖掘，更有针对性地降低夹具的设计空间维度，为智能组合夹具变型设计方案提供候选模块；通过将满足不同装夹目标的夹具设计方案组合，自动获得夹具变型设计总方案，同时夹具变型设计总方案可以直接应用于新产品的工装研制或为其提供切实有效的设计指导，相较于现有基于经验、规则和试凑的夹具设计方法可以节省大量的时间和人力消耗，具有客观高效、精准实用的优点。

附图说明：

图1为本发明的流程示意图。

图2为本发明的“工件–夹具”功能结构约束网络模型的结构示意图。

图3为本发明的不同装夹需求下夹具变型设计总方案的自组织过程图。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

如图1-3中所示，适应工件变更用夹具快速设计方法，所述快速设计方法包括以下步骤：

S1，基于薄壁自由曲面装夹设计理论，建立“工件–夹具”功能结构约束网络，以解耦并数字化表示非线性设计约束关系；以设计特征为粒度，从工件、工艺和夹具设计三个部分，定义薄壁件与夹具、夹具元件内部的设计约束关系，形成“工件–夹具”功能结构约束网络模型，实现对夹具多域设计约束关系的详细、一致化表示；

S2，基于“工件–夹具”功能结构约束网络模型拓扑特征相似性的夹具变型设计模板进行自主挖掘；基于频繁子图挖掘技术搜索工件设计变更前后功能结构约束网络的公共子结构；基于拓扑约束的关联规则挖掘算法，进一步挖掘公共子结构之间的隐性设计约束关系，形成夹具变型设计模板；

S3，通过自动识别并剔除多项夹具变型设计模板中的重复设计模板，对于满足不同装夹要求的夹具变型设计模板进行组合，获取夹具变型设计总方案；利用启发式参数优化算法，以现有夹具设计参数值作为优化初始解，快速获得夹具变型设计总方案对应的参数全局最优解；

S4，利用非关系型数据库实现对大量“工件–夹具”功能结构约束网络模型的存储，形成夹具多域设计知识库，包括对工件设计特征、工艺特征和夹具设计特征等复杂结构关系的存储和查询索引，作为服务夹具变型设计模板自主挖掘的数据基础；

S5，将夹具变型优化结果显示在用户界面中，显示的内容包括夹具分类栏、夹具组成树、夹具及工件三维模型。

所述“工件–夹具”功能结构约束网络模型包括工件设计特征、工艺特征和夹具设计特征；所述工件设计特征为被装夹零件的设计信息，包括产品的图元、拓扑信息或非拓扑信息；所述工艺特征包括加工工序信息，用于筛选工件设计特征和夹具设计特征；所述夹具设计特征包括夹具设计信息。

所述工件–夹具”功能结构约束网络模型可表示为一个四元组：

M_v＝<M_p,M_o,M_f,R>

其中，M_p为工件设计模型；M_o为工艺模型；M_f为夹具设计模型；R为三者之间两两约束关系；

所述夹具设计模型M_f中的夹具结构S可表示为

S＝<F_u,P_s,P_c,S_s,S_g,S,S_dp,C_f,C_d>

其中，F_u为装夹结构的功能类型，包括轴向定位、径向定位、径向支承、轴向顶部夹紧、轴向底部夹紧等；P_s为装夹点在所属装夹点集中的序号；P_c为装夹点坐标；S_s为装夹点所在装夹面的序列号；S_g为装夹面的几何类型，可以是平面、圆柱面等；S为装夹面的正向法矢，用于控制夹具姿态，当装夹面为平面时，S方向垂直于装夹面并指向工序模型的外部，当装夹面为旋转曲面时，S平行于圆柱面轴线；S_dp为装夹面的轮廓尺寸；C_f为与该装夹结构存在关联的其他装夹结构的序列号；C_d为两个关联装夹结构间的关系名。

所述启发式参数优化算法为蚁群算法，第l只蚂蚁从节点v_i移动到v_j的概率为：

其中，α(0≤α)和β(β≥1)分别为控制τ_ij与η_ij影响比例的参数，τ_ij与η_ij分别为信息素的增量和扩散值，F^l _i是第l只蚂蚁在节点v_i上允许访问的节点集合。

引入设计变更影响强度I^k _ij来准确评价工件设计变更对夹具设计的影响程度；所述设计变更影响强度I^k _ij定义为：

其中，ρ_i为节点i的设计容差，Δρ_i为预计变更量，F^k表示第k步扩散将波及到的节点集合，d_j表示F_k中第j个节点的度数，P_ij为连接权重值，ω_d、ω_p分别为两个影响因素的权重系数，ω_s为连接强度系数。I^k _ij越大，传播强度越大，则表示变更通过该连接越容易影响其他节点，变更可能波及的范围也就越大。

本发明实施例中的适应工件变更用夹具快速设计方法的工作原理为：基于多个功能模块的相互配合作用，在完善夹具设计理论基础上，通过定义工件与夹具一致化设计模型和夹具设计数据库，实现夹具与工件设计特征的映射，在工件设计特征变更驱动下，利用变更驱动下的设计方案来自主挖掘与变型设计方案自适应生成方法，实现夹具变型设计方案的自动组织与优化，从而快速、准确响应新的装夹需求，同时，减少人工干预，保证变型设计目标的客观性和精准度。

在整体方案中，主要包括装夹约束关系定义模块、夹具设计方案自主挖掘模块、夹具变型设计方案自适应生成模块、夹具设计数据库和夹具设计结果显示模块；对于软件部分，主要是利用Java语言、MySQL数据库、Protégé本体编辑器实现。

夹具设计会运用到大量的科学分析及经验知识，是一个反复迭代、逐步逼近的过程，需要多个领域知识相互配合；工件数字模型为工艺制定提供依据，设计人员依据结构特征与工艺，设计相应的夹具，还要考虑装夹的稳定性、可靠性、可拆卸性等；当前夹具设计完全依赖于工程师经验、设计规则惯例、以往设计实例等形式的知识。设计人员劳动量大、效率低下，设计质量不稳定、规范性差，往往需要超过10年的生产经验才能保证其夹具的设计质量；而工件由于自身的结构复杂性和弱刚性造成其夹具设计空间受到更多的非线性约束，工作更加繁琐和费时；同时，装夹方案要经过不断测试、调整后才能进行正式零件的加工，导致生产周期较长，且首件合格率低。这对于工件毛坯价值非常高的航天工业更是一笔很大的开销。实际中，重新设计并生产一套航天用工件夹具需要约90个工作日，对原有夹具直接升级改造也需要约30个工作日，严重影响了航天工业的研发及生产周期。

为了解决现有技术中存在的问题和缺陷，本发明实施例中的适应工件变更用夹具快速设计方法便应运而生。

具体的步骤包括：基于薄壁自由曲面装夹设计理论，建立“工件–夹具”功能结构约束网络，以解耦并数字化表示非线性设计约束关系；以设计特征为粒度，从工件、工艺和夹具设计三个部分，定义薄壁件与夹具、夹具元件内部的设计约束关系，形成“工件–夹具”功能结构约束网络模型，实现对夹具多域设计约束关系的详细、一致化表示；基于“工件–夹具”功能结构约束网络模型拓扑特征相似性的夹具变型设计模板进行自主挖掘；基于频繁子图挖掘技术搜索工件设计变更前后功能结构约束网络的公共子结构；基于拓扑约束的关联规则挖掘算法，进一步挖掘公共子结构之间的隐性设计约束关系，形成夹具变型设计模板；通过自动识别并剔除多项夹具变型设计模板中的重复设计模板，对于满足不同装夹要求的夹具变型设计模板进行组合，获取夹具变型设计总方案；利用启发式参数优化算法，以现有夹具设计参数值作为优化初始解，快速获得夹具变型设计总方案对应的参数全局最优解；利用非关系型数据库实现对大量“工件–夹具”功能结构约束网络模型的存储，形成夹具多域设计知识库，包括对工件设计特征、工艺特征和夹具设计特征等复杂结构关系的存储和查询索引，作为服务夹具变型设计模板自主挖掘的数据基础；将夹具变型优化结果显示在用户界面中，显示的内容包括夹具分类栏、夹具组成树、夹具及工件三维模型。

优选的，“工件–夹具”功能结构约束网络模型包括工件设计特征、工艺特征和夹具设计特征；所述工件设计特征为被装夹零件的设计信息，包括产品的图元、拓扑信息或非拓扑信息；所述工艺特征包括加工工序信息，用于筛选工件设计特征和夹具设计特征；所述夹具设计特征包括夹具设计信息。

具设计模型遵循参数化建模方法，提供夹具设计所需的约束参数信息。在实际夹具设计过程中，当加工方法和加工设备一定时，夹具的结构主要取决于工件所在工序中的定位、夹紧、支承等装夹特征。

进一步的，装夹特征是工件设计模型M_p中与夹具结构设计相关的几何元素的集合，包括：待定位特征、待夹紧特征、待支持特征；通过夹具装夹结构的定义，包括：定位结构、夹紧结构、支持结构，可控制相关夹具的位置、姿态、结构尺寸等信息。夹具设计模型M_f中的夹具结构S可表示为

S＝<F_u,P_s,P_c,S_s,S_g,S,S_dp,C_f,C_d>

式中，F_u为装夹结构的功能类型，包括轴向定位、径向定位、径向支承、轴向顶部夹紧、轴向底部夹紧等；P_s为装夹点在所属装夹点集中的序号；P_c为装夹点坐标；S_s为装夹点所在装夹面的序列号；S_g为装夹面的几何类型，可以是平面、圆柱面等；S为装夹面的正向法矢，用于控制夹具姿态，当装夹面为平面时，S方向垂直于装夹面并指向工序模型的外部，当装夹面为旋转曲面时，S平行于圆柱面轴线；S_dp为装夹面的轮廓尺寸；C_f为与该装夹结构存在关联的其他装夹结构的序列号；C_d为两个关联装夹结构间的关系名。

并且，关联关系并不是一一对应，且存在着非线性和不确定性。伴随着工件与夹具的设计过程，设计特征自顶而下的逐渐细化，最终形成一个大的特性关联网络，即为“工件–夹具”功能结构约束网络模型。

优选的，根据拓扑相似性，采用数据挖掘其“工件–夹具”功能结构约束网络模型集合方式发现夹具变型设计模板；具体的，针对工件设计特征变更前后所对应的“工件–夹具”功能结构约束网络集合发现一组公共子结构。频繁子图挖掘原理中，定义图G'＝(V',E')是另一个图G＝(V,E)的子图，如果它的顶点集V'是V的子集，并且它的边集E'是E的子集，图G'即为G的子图，记作

其中，支持度s为

挖掘目标是找出使得所有s(g)≥支持度阈值的子图g。基于Apriori算法可以实现挖掘频繁子图的过程。进一步基于拓扑约束的关联规则挖掘算法，挖掘连接公共子结构的隐性约束关系，形成夹具变型设计模板。

变型设计本质上是变更量在产品组成各特征之间传递，并最终反映到某些设计特征变更上，这个过程涉及大量的不确定性。而受影响设计特征在“工件–夹具”功能结构约束网络模型中的位置以及该特征与其他设计特征的约束情况，是引起不确定性的根本因素。

基于复杂网络理论，建立设计变更影响强度的数学模型，实现对于工件设计特征变更驱动下的夹具设计变更影响的快速定量分析。考虑节点的网络属性、设计余量以及连接的属性和权重值等建立设计变更影响强度模型，便于全面、客观、准确地评价工件设计变更对于夹具设计的影响程度，引入设计变更影响强度I^k _ij来综合这几方面的因素。

在第k步影响传播过程中，从节点i到节点j的变更影响强度可以定义为

其中，ρ_i为节点i的设计容差，Δρ_i为预计变更量，F^k表示第k步扩散将波及到的节点集合，d_j表示F_k中第j个节点的度数，P_ij为连接权重值，ω_d、ω_p分别为两个影响因素的权重系数，ω_s为连接强度系数。I^k _ij越大，传播强度越大，则表示变更通过该连接越容易影响其他节点，变更可能波及的范围也就越大。

在多个设计变更并行传播过程中，不同的变更需求会在相同的传播节点处耦合，容易导致变更冲突和不断的设计迭代。应用多主体技术对于多源设计变更在“工件–夹具”功能结构约束网络模型上的传播进行仿真，控制设计变更影响沿着可吸收、可抵消的路径传播，以筛选并确定受工件设计特征变更影响的夹具设计特征集合，从而大幅度减少夹具设计维度。每个节点被定义为一个主体c_i，每个主体上的当前值c_i(t)按照如下定义随着相连主体的变化而变化：

当得到的累积设计变更影响强度降低到阈值以下时，变更影响传播过程收敛。以实现对工件设计特征变更影响的仿真与分析。

优选的，对于相同的装夹需求，前项挖掘的夹具变型设计模板和夹具设计特征集合会形成多个夹具变型设计候选方案；基于夹具设计理论，应用有限元软件对夹具变型设计候选方案进行仿真比较，就装夹稳定性、可靠性、可制造性、经济性等方面进行评价；根据评价结果对各夹具变型设计方案进行排序，获得综合最优的夹具变型设计方案。针对不同的装夹需求，通过对各夹具变型设计方案进行组合获得适应设计特征变更的夹具变型设计总方案。

为实现夹具变型设计参数智能化自适应生成，组合多项候选夹具设计方法和设计参数优化方法。针对待定设计参数，在实现N-2-1定位后，所有外力所做的功都将以应变能的形式存储在工件内；其数学模型以工件应变能最小ε_k、关键控制点累积变形量最小S_i、定位偏差最小Eε、夹具稳健性最优等多个优化目标建立。

通过改进启发式求解算法，以现有夹具设计参数值作为初始解重用现有夹具设计参数值，避免快速收敛于局部最优解，更易获得全局最优解。以蚁群算法为例介绍夹具设计参数优化求解过程。第l只蚂蚁从节点v_i移动到v_j的概率为：

其中，α(0≤α)和β(β≥1)分别为控制τ_ij与η_ij影响比例的参数，τ_ij与η_ij分别为信息素的增量和扩散值，F^l _i是第l只蚂蚁在节点v_i上允许访问的节点集合。

特别说明的是，对于启发式参数优化算法，可以根据实际需求和应用场景来进行调整或替换，满足实际工艺要求即可。

对于夹具设计数据库，根据设计人员对夹具产品进行更改记录，一方面通过建立数据库将工件变更记录按照设计属性序号、前向设计属性序号、属性名、变更前值、变更后值、变更日期等进行组织，便于对工件变更的设计属性进行组织和评价；一方面，建立夹具变型记录，按照夹具设计属性序号、工件设计属性序号、属性名、变更前值、变更后值、变更日期等进行组织，在对夹具变更的设计属性进行组织后，对每个工件设计属性变更引起的夹具设计变更进行记录，便于进一步完善“工件–夹具”功能结构约束模型。

最终的夹具变型优化结果会显示在用户界面中，以工件某设计属性作为初始变更节点，根据本发明实施例中的适应工件变更用夹具快速设计方法得到的夹具定位点、加紧点来进行布置，具体的显示内容包括：夹具分类栏、夹具组成树、夹具及工件三维模型。

综上所述，本发明实施例中的适应工件变更用夹具快速设计方法基于多个功能模块的相互配合作用，在完善夹具设计理论基础上，通过定义工件与夹具一致化设计模型和夹具设计数据库，实现夹具与工件设计特征的映射，在工件设计特征变更驱动下，利用变更驱动下的设计方案来自主挖掘与变型设计方案自适应生成方法，实现夹具变型设计方案的自动组织与优化，从而快速、准确响应新的装夹需求，同时，减少人工干预，保证变型设计目标的客观性和精准度。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.适应工件变更用夹具快速设计方法，其特征在于，所述快速设计方法包括以下步骤：

S1，基于薄壁自由曲面装夹设计理论，建立“工件–夹具”功能结构约束网络，以解耦并数字化表示非线性设计约束关系；以设计特征为粒度，从工件、工艺和夹具设计三个部分，定义薄壁件与夹具、夹具元件内部的设计约束关系，形成“工件–夹具”功能结构约束网络模型，实现对夹具多域设计约束关系的详细、一致化表示；

S2，基于“工件–夹具”功能结构约束网络模型拓扑特征相似性的夹具变型设计模板进行自主挖掘；基于频繁子图挖掘技术搜索工件设计变更前后功能结构约束网络的公共子结构；基于拓扑约束的关联规则挖掘算法，进一步挖掘公共子结构之间的隐性设计约束关系，形成夹具变型设计模板；

S3，通过自动识别并剔除多项夹具变型设计模板中的重复设计模板，对于满足不同装夹要求的夹具变型设计模板进行组合，获取夹具变型设计总方案；利用启发式参数优化算法，以现有夹具设计参数值作为优化初始解，快速获得夹具变型设计总方案对应的参数全局最优解；

S4，利用非关系型数据库实现对大量“工件–夹具”功能结构约束网络模型的存储，形成夹具多域设计知识库，包括对工件设计特征、工艺特征和夹具设计特征等复杂结构关系的存储和查询索引，作为服务夹具变型设计模板自主挖掘的数据基础；

S5，将夹具变型优化结果显示在用户界面中，显示的内容包括夹具分类栏、夹具组成树、夹具及工件三维模型。

2.根据权利要求1所述的适应工件变更用夹具快速设计方法，其特征在于：所述“工件–夹具”功能结构约束网络模型包括工件设计特征、工艺特征和夹具设计特征；所述工件设计特征为被装夹零件的设计信息，包括产品的图元、拓扑信息或非拓扑信息；所述工艺特征包括加工工序信息，用于筛选工件设计特征和夹具设计特征；所述夹具设计特征包括夹具设计信息。

3.根据权利要求2所述的适应工件变更用夹具快速设计方法，其特征在于：所述工件–夹具”功能结构约束网络模型可表示为一个四元组：

M_v＝<M_p,M_o,M_f,R>

其中，M_p为工件设计模型；M_o为工艺模型；M_f为夹具设计模型；R为三者之间两两约束关系；

所述夹具设计模型M_f中的夹具结构S可表示为

S＝<F_u,P_s,P_c,S_s,S_g,S,S_dp,C_f,C_d>

其中，F_u为装夹结构的功能类型，包括轴向定位、径向定位、径向支承、轴向顶部夹紧、轴向底部夹紧等；P_s为装夹点在所属装夹点集中的序号；P_c为装夹点坐标；S_s为装夹点所在装夹面的序列号；S_g为装夹面的几何类型，可以是平面、圆柱面等；S为装夹面的正向法矢，用于控制夹具姿态，当装夹面为平面时，S方向垂直于装夹面并指向工序模型的外部，当装夹面为旋转曲面时，S平行于圆柱面轴线；S_dp为装夹面的轮廓尺寸；C_f为与该装夹结构存在关联的其他装夹结构的序列号；C_d为两个关联装夹结构间的关系名。

4.根据权利要求1所述的适应工件变更用夹具快速设计方法，其特征在于：所述启发式参数优化算法为蚁群算法，第l只蚂蚁从节点v_i移动到v_j的概率为：

其中，α(0≤α)和β(β≥1)分别为控制τ_ij与η_ij影响比例的参数，τ_ij与η_ij分别为信息素的增量和扩散值，F^l _i是第l只蚂蚁在节点v_i上允许访问的节点集合。

5.根据权利要求1所述的适应工件变更用夹具快速设计方法，其特征在于：引入设计变更影响强度I^k _ij来准确评价工件设计变更对夹具设计的影响程度；所述设计变更影响强度I^k _ij定义为：

其中，ρ_i为节点i的设计容差，Δρ_i为预计变更量，F^k表示第k步扩散将波及到的节点集合，d_j表示F_k中第j个节点的度数，P_ij为连接权重值，ω_d、ω_p分别为两个影响因素的权重系数，ω_s为连接强度系数。I^k _ij越大，传播强度越大，则表示变更通过该连接越容易影响其他节点，变更可能波及的范围也就越大。

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