柔性制造的設(shè)計和發(fā)展研究

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跟著機(jī)械制造業(yè)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，傳統(tǒng)的大批量出產(chǎn)模式逐步被中小批量出產(chǎn)模式所取代，機(jī)械制造系統(tǒng)欲適應(yīng)這種變化須具備較高的柔性。國外已把柔性制造系統(tǒng)（FMS）作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段，并將其作為機(jī)械制造業(yè)的主要發(fā)展方向。

    柔性化的著眼點主要在機(jī)床和工裝兩個方面，而組合夾具又是工裝柔性化的重點。組合夾具是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化程度很高的工藝裝備，它是由一套預(yù)先制造好的各種不同形狀、不同規(guī)格、不同尺寸、具有完全互換性的標(biāo)準(zhǔn)元件和組合件，按工件的加工要求組裝而成的夾具。由于組合夾具使用完畢后，可以拆卸、清洗，重新組裝新的夾具，因此，組合夾具的應(yīng)用非常普遍，尤其適合于多品種、中小批量的生產(chǎn)。

    然而，多年來，對組合夾具的設(shè)計和組裝，由于時間、環(huán)境條件的限制，總體設(shè)計與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)只能串行不能并行。夾具工藝師對工件的定位、裝夾設(shè)計主要依賴經(jīng)驗，定性分析較多，定量分析較少，且計算復(fù)雜，同時缺乏必要的優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計的圖紙不夠直觀。在裝夾過程中工人要認(rèn)真消化圖紙，設(shè)計過程前期的潛在問題，在總裝時匯總，達(dá)不到預(yù)期的效果，甚至造成返工。設(shè)計過程中的裝配干涉問題，無法在設(shè)計中提前發(fā)現(xiàn)，造成工人的勞動強(qiáng)度增大。已經(jīng)很難適應(yīng)當(dāng)今快速、多樣化的制造需求。這一特點為計算機(jī)輔助裝配系統(tǒng)的研制與開發(fā)，提出了亟待解決的問題。

    傳統(tǒng)的組合夾具設(shè)計主要依靠手工完成，CAD 設(shè)計系統(tǒng)主要采用以交互式為主的半創(chuàng)成式設(shè)計方法。現(xiàn)在，大量三維實體造型軟件崛起，如Pro / E 、Solidworks、UG、Solidedge 等，推動了設(shè)計領(lǐng)域的新革命，由于這些三維軟件，不僅僅可創(chuàng)建三維實體模型，還可利用設(shè)計出三維模型進(jìn)行模擬裝配和靜態(tài)干涉檢查、機(jī)構(gòu)分析、動態(tài)干涉檢查、動力學(xué)分析、強(qiáng)度分析等。同時由于組合夾具的組件全部是標(biāo)準(zhǔn)件，而且數(shù)量有限，易于儲存和檢索等特點，使建立組合夾具站成為可能。若將計算機(jī)輔助設(shè)計應(yīng)用到組合夾具設(shè)計中，尤其是將Pro / E 應(yīng)用到組合夾具設(shè)計中，則可使組合夾具的設(shè)計非?？旖荩b配生產(chǎn)率得以顯著提高。

    1、建庫

    1.1 建庫必要性

    盡管系統(tǒng)本身有一個數(shù)量龐大的特征庫：其中包括少部分組合夾具標(biāo)準(zhǔn)件，但各種不同規(guī)格尺寸的組合夾具標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)量非常多是不爭的事實，況且一般情況下組合夾具組裝站只配置其中一部分標(biāo)準(zhǔn)件，同時不同廠家生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格略有不同，這種情況勢必影響設(shè)計效果和效率。若能根據(jù)組裝站實際配置的標(biāo)準(zhǔn)件重新創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)件庫，既可充分利用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行組合夾具的設(shè)計，又可免去重復(fù)煩瑣地創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)件模型，同時標(biāo)準(zhǔn)件的回取比較快捷。這樣，設(shè)計者可以直接在標(biāo)準(zhǔn)件庫中選取零件，非?？旖莸貙崿F(xiàn)組合夾具的動態(tài)模擬裝配。

    1.2 組合夾具庫的結(jié)構(gòu)

    組合夾具是在夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的工藝裝備。它由一套預(yù)先定制好的、具有各種不同形狀的規(guī)格尺寸的標(biāo)準(zhǔn)元件和組合件組成。在加工工件前，根據(jù)工件的工藝要求、采用的設(shè)備和夾具設(shè)計原則，選擇夾具元件，確定元件間的位置關(guān)系，組裝出機(jī)械加工使用的工裝夾具。組合夾具基本組件數(shù)量繁多，為便于歸類和方便檢索標(biāo)準(zhǔn)件，將組合夾具可分為九大類，即基礎(chǔ)件、支承件、定位件、導(dǎo)向件、壓緊件、緊固件、其它件、合件，其中每一類型中又包括多個品種，每個品種中又有不同的規(guī)格。

    1.3 建庫的步驟

    創(chuàng)建夾具標(biāo)準(zhǔn)件圖形庫的主要任務(wù)是圖形生成。對于標(biāo)準(zhǔn)件等相似性強(qiáng)的圖形生成可采用變量法即參數(shù)法：對于原始模型的所有幾何特征，給定它的組成參數(shù)及其參數(shù)值的變化范圍，這些可變參數(shù)稱為變量，通過輸入這些變量值，便可得到所需形狀及尺寸。組合夾具的標(biāo)準(zhǔn)件上都設(shè)計有尺寸相同、間隔均勻的T 形槽、長方槽、螺紋孔等結(jié)構(gòu)，因此，采用以下兩個步驟建庫便可簡化煩瑣重復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)件創(chuàng)建過程。

    第一步，創(chuàng)建用戶定義特征。UDF 把標(biāo)準(zhǔn)件上都具有的T形槽、螺紋孔等特征建立UDF，一般根據(jù)組合夾具系列的不同，需創(chuàng)建的主要UDF 如附表所示。在創(chuàng)建各標(biāo)準(zhǔn)件時只需把UDF 特征加載到基本幾何體上，便可非?？旖莸貏?chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)件。

    第二步，創(chuàng)建簇表Family Table。既然同一類型中的組件其形狀相似，用Pro / E 中的族表功能則會事半功倍。Pro / E 中的簇表（Family Table）是本質(zhì)上相似的零件（或組件、特征）的集合，但在大小或詳細(xì)特征等一兩個方面稍有不同。對于重復(fù)性高、相似性大的零件（如螺絲、扳手等）或者標(biāo)準(zhǔn)件，不需要每個規(guī)格都建立一個零件，而可以使用一個原始樣本零件（Generic Part）及一簇表（Family Table）即可代表無數(shù)個零件。任何時候，只要調(diào)出簇表內(nèi)任一個零件的名稱，即可自動產(chǎn)生一個照簇表所示尺寸比例的零件。

    顯然，族表大大提高了標(biāo)準(zhǔn)化組件的用途。它們不但允許在Pro / E 中表示實際的零件清單，而且使得組件中的零件和子組件容易互換（因為來自同一族的實例互相之間可以自動互換）。但在創(chuàng)建簇表的過程中，對于原始模型的選擇要注意兩個問題：一是往往選擇同類型標(biāo)準(zhǔn)件中尺寸最大的標(biāo)準(zhǔn)件作為原始模型。二是當(dāng)尺寸最大的標(biāo)準(zhǔn)件不能包含同類型標(biāo)準(zhǔn)件的所有特征時，應(yīng)在尺寸最大的標(biāo)準(zhǔn)件基礎(chǔ)上添加上未包含的特征才能作為原始模型。

以上是"柔性制造的設(shè)計和發(fā)展研究"的內(nèi)容，本文的主題是“創(chuàng)建用戶定義特征。UDF 把標(biāo)準(zhǔn)件上都具有的T形槽、螺紋孔等特征建立UDF，一般根據(jù)組合夾具系列的不同，需創(chuàng)建的主要UDF 如附表所示。在創(chuàng)建各標(biāo)準(zhǔn)件時只需把UDF 特征加載到基本幾何體上，便可非常快捷地創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)件?！?。時間管理系統(tǒng)(www.timebao.com)專注于時間管理，致力于為您提供最優(yōu)秀的時間管理培訓(xùn)課程。如果你對以上文章內(nèi)容感興趣，那么你可能對以下文章也感興趣： 個人時間管理經(jīng)驗分享, 員工學(xué)習(xí)和管理的十條經(jīng)典故事, 時間管理在于個人管理, 感謝您對本站的支持。

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