基于联动机制理论的自动组合夹具规划[外文翻译].rar

基于联动机制理论的自动组合夹具规划

摘要

一种规划自动组合夹具的新方法以出现。该办法通过评价夹具组合的可拆卸性和固定性，列出了采用工件联动机制理论所有的可行位置方案，及排除不可行的位置方案。在一些新概念（如三角、定位可视锥等）的基础上，发展出的算法可用来分析一个夹具方案的可拆卸性、可固定性及生成可行的夹具位置。这种方法能用来决定是工件的平面或工件的圆柱面作为夹紧面。为了阐述这种方法的效果，记述的一些测试的结果。

关键字：自动夹具规划；夹紧分析；联动机制；组合夹具

1．导言
组合夹具，在制造业是一种十分灵活的夹具设备，既可用于装配，又可用于验证流程。因为它能够满足对更大的灵活性的渴求，所以使用组合夹具也许会成为制造业领域的一个趋势（即通过结合组合夹具各要素，它能够处理不规则形状的工件。采用组合夹具，可以改善制造系统的灵活性和快速反应能力。不过，组合夹具规划是一个非常困难的问题，尤其是对那些只能够插入配套销孔的组合夹具的定位销系组合夹具系统。这就是为什么至今为止组合夹具规划，仍是由产业里的设计师执行，依靠设计师的经验和试错的方法。手工规划组合夹具的主要问题，在于要一个设计师列举出所有可选择的夹具方案几乎是不可能的，这就使得它非常难寻找出最优的夹具方案。显然它阻碍了工业中孔系组合夹具的使用。
解决上述问题的一个方法，是使用电脑协助设计师执行组合夹具规划。近年来，自动组合夹具的研究受到越来越多得关注，并在这方面提出了一些做法。Asada and By [1]描述了强适应性夹紧系统和硬件实现的基本概念。夹具的解析工具得到了发展，包括无障碍性和可拆卸性。这个系统的关键组成部分是带有磁性夹持能力的夹具基底。这种系统是为了适应柔性装配和小批量生产。Brost and Goldberg [2] and Brost and Peters [3] 中介绍了对多边形工件的一个合成组合夹具的“完成”算法。他们方法的基本假设是：工件，用一个简单多边形来表示；位置，用一个半径不超过半个网格间距的圆来表示；装夹设备是无穷大的，所有的接触都是无摩擦的。算法输出包括三点的位置、夹紧点以及线性位移和工件相对底板的旋转角度。他们采用基于枚举算法的方法，找出一个给定工件的三个位置。Zhuang et al.[4] 中探索了对于给定夹具配置模型和一个工件存在的组合夹具的解决方案，并介绍了一类不能由定位销系组合夹具固定的多边形。Wallack and Canny [5] 为装夹工具像研制出一种自动算法称为夹具钳，其中涉及到装在颌骨上的两个夹具板和组合夹具元件。他们还提出一种输出敏感算法，该算法首先列举了所有规定颌骨能提供力封闭的四角边缘部分，然后每四方边还列举了所有夹具位置的四角，验证力封闭，并生成能固定给定棱柱形物体的所有配置的组合夹具的工具箱。Penev and Requicha [6] 研究了多边形工件的初始打样，并提交了一份算法计算初始打样脚的位置，排除了不正确的负荷构成。Overmars [7] 等人介绍了点/边夹具范式下的物体是由一边和两点接触固定。Wang [8] 等人研究落实了装夹三维面的零件与七个单元体系结构的方法。Wu [9,10] 等人介绍了分析组合夹具几何性、精确性、夹紧和无障碍性的系统性方法。在他们的理论中，三个定位—工件的接触情况是按下列条件来决定：定位面类型和定位接触面类型；组件之间的定位关系；描述工件的三个三角函数方程；通过求解三个方程，获得相对于夹具的工件位置和三个定点位置。根据对2维物体的自由度分析，逐步建立算法过程，通过枚举所有可能的夹紧力找出可能的夹持位置。这种方法是可行的且有系统的，但它的复杂性和其计算效率还有待进一步的改善。