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1、1智能化夾具設計系統(tǒng)的開發(fā) 智能化夾具設計系統(tǒng)的開發(fā)摘 要 ： 摘 要 ： 夾 具 在 加 工 過 程 和 機 械 裝 配 中 是 一 個 重 要 的 基 本 的 工 具 。 隨 著 CAD/CAPP/CAM 技術的發(fā)展和 CNC 技術在制造業(yè)中的廣泛應用，傳統(tǒng)的夾具 設計方法已經不能滿足產品越來越快的更新、 實際生產中所需的夾具復雜化與多樣化的要求。 計算機輔助設計是解決這一問題的有效方法。 在傳統(tǒng)的計算機輔助設計系統(tǒng)中，設計者的參與

2、和經驗是必須的。 在本文中一種新的設計系統(tǒng)已經研發(fā)出來，它是為專用夾具而設計的，把人工智能技術應用到了 CAFD 系統(tǒng)中，運用了專家系統(tǒng)和三維建模技術。 它討論了配置，一般的功能模塊，知識表示，推理裝置，夾具標準件庫。 本文討論了在夾具設計過程中的智能優(yōu)化技術。 最后利用 CAFD 系統(tǒng)設計了一個虛擬的夾具作為例子。 關鍵詞 關鍵詞: 夾具；智能系統(tǒng)；專家系統(tǒng) 1.引言 引言專用夾具是一種特殊的工具，它是在制造中使工件定位以及把工件固定

3、在 合適的位置。 通常情況下它支撐和夾緊工件。 在制造中夾具消除特殊標志、 配置、頻繁的檢查，建立統(tǒng)一的性能。 這會減少操作時間，提高生產率。 由于其不可替代的優(yōu)勢和特點夾具廣泛用于工廠的實際生產中。由于 CAM 技術的應運和流行，對設計和制造夾具的效率和可靠性提出了更高的要求。 手工的夾具設計在制造中是一份傳統(tǒng)費時的工作，而且設計者在夾具設計中起很重要的作用。 工藝設備是否可以迅速的提供，影響零件生產的效率和質量，特別是在小規(guī)模和多品

4、種的生產中。 關于夾具設計有效方法的研究已經引起了許多專家和學者的注意。 自從九十年代以來，許多專家和學者已經試著研究計算機輔助設計的新方法。 基于三維設計軟件的平臺，一種運用特征造型和參數化設計技術的夾具設計理論被提出來。 一種為了采用檢索技術的模塊化夾具設計系統(tǒng)的 CAFD 應運了分解和重建理論得到了巨大的發(fā)展，特別是隨著人工智能技術的發(fā)展，專家系統(tǒng)已經被引進到夾具設計的過程中，去實現特殊的作用。 在進行傳統(tǒng)的夾具設計中，該設計師通

5、常需要花費大量時間尋找夾具設計手冊和工藝流程圖。 這需要花費大量的時間去準備與設計相關的，例如為重復繪制，繁重的工作，很低的效率，已嚴重的影響了交貨的時間。 然而，傳統(tǒng)的 CAFD 系統(tǒng)在過去自動化程度很低，它過多的取決于設計者的參與，夾具設計過程是很低效的。 由于大部分的設計工作是在二維平面上，設計者必須具備較高的機械制圖知識和空間想象能力。應用 3D 模 擬技術對設計者來說不僅直觀、 容易理解，而且降低了對設計者對專業(yè)技術的要求。

6、本文主要論述了 CAFD 系統(tǒng)的配置,一般功能模塊、 知識表示、 夾具和夾具組件模塊基礎,推理機制,知識庫。根據夾具設計的特點，AI 技術已經引入到夾具 CAD 系統(tǒng)中，一種基于 3D 特征建模，可以有效利用專家優(yōu)勢和三維特征造型技術的智能 CAFD 系統(tǒng)已經開發(fā)出來了。 2.系統(tǒng)結構 系統(tǒng)結構圖 1 顯示了 CAFD 系統(tǒng)結構，展示了一種更詳細，具體的工作程序的系統(tǒng)?？紤]到夾具設計的特點，CAFD 系統(tǒng)采用了模塊化思想。 它由推理機系

7、統(tǒng)，知識庫，接口數據庫，夾具及固定裝置零件模型庫等等組成。 夾具設計的第一步使用者需要建立零件模型，包括制造所需的夾緊參數，加工參數，定位參數， 其他制造過程所需的完整參數，這些都是夾具設計不可或缺的。 此系統(tǒng)采用了基于推理的混合戰(zhàn)略和根據工件信息推理的規(guī)則。3圖 2.夾具設計樣例推理的設計過程3.1.1 案例表示 案例表示 在系統(tǒng)中的案例用編碼技術代替。根據夾具設計的特點，每一個案例給一個不同的十進制數。 案例將會被編碼和改變

8、以便被識別。 最后，案例以編碼形式進入典型案例中。 3.1.2 案例搜索和計算 案例搜索和計算 針對夾具設計的要求，計算的相似程度采用最接近的策略。計算公式是 S=∑n1 wi pi 這里, S——與存在的案例的相似程度 N——組件模型特性的數量 Wi——每個特性的加權因子 J p——與案例 j，0,1 等的匹配程度 根據相似程度的值，擁有最大計算值的案例是最相似的案例。 3.1.3 案例評估 案例評估 根據（2）的結果，相似度

9、最大的那個案例如果 Smax≥0.96 則可以接受案例方案，把他調出來，跳過（5）和（6）。 如果 Smax<0.96 則存在的案例與需求的有差距。S 的值越小，與案例庫中找到的的案例的差別越大。在這種情況下，改造工作必須提前完成。 3.1.4 案例檢索 案例檢索 篩選到得案例不可能完全滿足設計的要求。檢索是得到符合結果的必要過程。檢索包括模型尺寸和模型結構，還有解決方案。 3.1.5 案例更新 案例更新 更新夾具模型庫直