機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),機(jī)床,夾具,常用,經(jīng)常使用,計(jì)算,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開(kāi)題報(bào)告 論 文 題 目： 機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)學(xué) 院： 專 業(yè) 、班 級(jí)：學(xué) 生 姓 名：指導(dǎo)教師（職稱） 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告要求 開(kāi)題報(bào)告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)）的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。一、選題依據(jù) 1. 論文（設(shè)計(jì)）題目及研究領(lǐng)域； 2. 論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值； 3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)。二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題； 2. 擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路）； 3. 本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果。三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）； 2. 論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃。四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述 學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)分析、研究、綜合，形成文獻(xiàn)綜述。必要時(shí)應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報(bào)告。綜述或報(bào)告作為開(kāi)題報(bào)告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。 五、其他要求 1. 開(kāi)題報(bào)告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作開(kāi)始后的前四周內(nèi)完成； 2. 開(kāi)題報(bào)告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查通過(guò)； 3. 開(kāi)題報(bào)告不合格或沒(méi)有做開(kāi)題報(bào)告的學(xué)生，須重做或補(bǔ)做合格后，方能繼續(xù)論文（設(shè)計(jì)）工作，否則不允許參加答辯； 4. 開(kāi)題報(bào)告通過(guò)后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師； 5. 開(kāi)題報(bào)告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊(cè)（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫(xiě)在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?。 一、選題依據(jù) 1. 論文（設(shè)計(jì)）題目 2. 研究領(lǐng)域  機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 機(jī)械設(shè)計(jì) 3. 論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 機(jī)床夾具是機(jī)床上用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的一種裝置。其作用是將工件定位，以使工件獲得相對(duì)于機(jī)床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。 機(jī)床夾具按所使用的機(jī)床不同，夾具可分為：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機(jī)床夾具和其他機(jī)床夾具等。根據(jù)夾具所采用的夾緊動(dòng)力源不同，又可分為：手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具等。 機(jī)床夾具由定位元件，夾緊裝置，對(duì)刀、引導(dǎo)元件或裝置，連接元件，夾具體等組成。任何夾具都必須有定位元件和夾緊裝置，它們是保證工件加工精度的關(guān)鍵，目的是使工件定準(zhǔn)、夾牢。 機(jī)床夾具作用是（1）能穩(wěn)定地保證工件的加工精度：用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對(duì)于刀具及機(jī)床的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。（2）能減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率：使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要?jiǎng)澗€找正，可顯著地減少輔助工時(shí)；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，可加大切削用量；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。（3）能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能： 根據(jù)加工機(jī)床的成形運(yùn)動(dòng) ，附以不同類型的夾具，即可擴(kuò)大機(jī)床原有的工藝范圍。例如在車床的溜板上或搖臂鉆床工作臺(tái)上裝上鏜模，就可以進(jìn)行箱體零件的鏜孔加工。 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中常用的計(jì)算有（1）夾具定位尺寸計(jì)算：a.V 形塊的設(shè)計(jì) b.一面兩孔為基準(zhǔn)的定位誤差計(jì)算等（2）夾具定位精度計(jì)算：a.常見(jiàn)定位形式的定位誤差計(jì)算 b.鉆模的鉆孔精度計(jì)算等（3）夾緊力的計(jì)算（4）夾緊機(jī)構(gòu)所需夾緊力的作用力計(jì)算（5）各種加工方法的切削力計(jì)算（6）氣液缸傳動(dòng)的計(jì)算（7）液壓缸傳動(dòng)的計(jì)算等 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是 20 世紀(jì) 50 年代末發(fā)展起來(lái)的綜合性計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。它是以計(jì)算機(jī)為工具，處理產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的圖形和數(shù)據(jù)信息，輔助完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的技術(shù)。 現(xiàn)使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，可以使機(jī)床夾具計(jì)算能夠快速進(jìn)行。只要輸入或者選擇相關(guān)的參數(shù)，就能夠得到有關(guān)數(shù)據(jù)。目前全國(guó)范圍內(nèi)機(jī)床夾具計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)有了大量的設(shè)計(jì)論文，但仍需努力。 4. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 夾具最早出現(xiàn)在 18 世紀(jì)后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè)方面。 （1） 標(biāo)準(zhǔn)化 機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。我國(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148~T2259－91 以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。 （2） 精密化 隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤(pán)，其分度精度可達(dá)±0.1"； 用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤(pán)，其定心精度為 5μm。 （3） 高效化 高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見(jiàn)的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高 5 倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤(pán)，可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為 9000r/min 的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高，除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。 （4） 柔性化 機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過(guò)調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)， 發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是人和計(jì)算機(jī)相結(jié)合，各盡所長(zhǎng)的新型設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)過(guò)程中， 人可以進(jìn)行創(chuàng)造性的思維活動(dòng)，完成設(shè)計(jì)方案構(gòu)思、工件原理擬定等，并將設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法經(jīng)過(guò)綜合、分析、轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)學(xué)模型和解析這些模型的程序。在程序運(yùn)行過(guò)程中，人可以評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)結(jié)果，控制設(shè)計(jì)過(guò)程；計(jì)算機(jī)則可以發(fā)揮其分析計(jì)算和存儲(chǔ)信息的能力，完成信息管理、繪圖、模擬、優(yōu)化和其他數(shù)值分析任務(wù)。一個(gè)好的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)既能充分發(fā)揮人的創(chuàng)造性作用，又能充分利用計(jì)算機(jī)的高速分析計(jì)算。 夾具是一種工藝化程度很高的裝備，用現(xiàn)代科技來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)可以提高生產(chǎn)效率，滿足不同的工藝要求，減少人力資源的浪費(fèi)。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)技術(shù)的復(fù)雜性和應(yīng)用性決定了該項(xiàng)技術(shù)潛在巨大的市場(chǎng)價(jià)值。 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1. 重點(diǎn)解決的問(wèn)題 （1） 夾具定位精度的有關(guān)計(jì)算 （2） 夾具定位尺寸的有關(guān)計(jì)算 （3） 各種加緊裝置夾緊力分析計(jì)算 主要機(jī)床夾具常用計(jì)算，借助于 vb 編程，實(shí)現(xiàn)人機(jī)結(jié)合的理念。 2. 擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路） 首先對(duì)夾具的概念進(jìn)行了解，再對(duì)機(jī)床夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)，從定為誤差分析到確保加工精度，然后計(jì)算出夾緊力情定夾緊點(diǎn)位數(shù)等細(xì)節(jié)計(jì)算。最后再給出氣壓傳動(dòng)裝置、液壓傳動(dòng)裝置等方面的計(jì)算，具體如下： 1. 緒論 1.1 研究背景及意義 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1.3 論文研究?jī)?nèi)容 1.4 論文研究技術(shù)路線 2. 夾具定位尺寸的計(jì)算： 2.1 V 形塊的計(jì)算 2.2 以一面兩孔為定位基準(zhǔn)，夾具上兩定位銷的尺寸及定位誤差計(jì)算 2.3 定位銷高度計(jì)算 2.4 小錐度高度的計(jì)算 2.5 齒輪按漸開(kāi)線齒形定位時(shí)，定位滾柱（或鋼球）直徑及其外公切圓直徑計(jì)算： a.直齒圓柱齒輪b.斜齒圓柱齒輪c.直齒圓錐齒輪 2.6 彈簧夾頭結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 3. 夾具定位精度的計(jì)算： 3.1 常見(jiàn)定位形式的定位誤差計(jì)算 3.2 鉆模的鉆孔精度計(jì)算 4. 各種典型夾緊形式所需夾緊力的計(jì)算： 4.1 計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮的計(jì)算系數(shù)： a.摩擦系數(shù)b.安全系數(shù) 5. 各種典型夾緊機(jī)構(gòu)所需作用力的計(jì)算： 5.1 螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 5.2 圓偏心夾緊機(jī)構(gòu) 6. 各種復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)所需作用力的計(jì)算 7. 液性塑料薄壁套筒的有關(guān)計(jì)算 8. 各種加工方法的切削力計(jì)算 9. 氣液缸傳動(dòng)的計(jì)算 10. 液壓缸傳動(dòng)的計(jì)算 11. 夾具設(shè)計(jì)中零件尺寸鏈的換算 12. 結(jié)論 3. 本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果 （1） 根據(jù)課題要求對(duì)機(jī)床夾具，夾具計(jì)算及計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)與研究。 （2） 通過(guò)用 VB 的文本框，條件語(yǔ)句，循環(huán)語(yǔ)句，源代碼等對(duì)機(jī)床夾具常用計(jì)算開(kāi)發(fā)軟件。實(shí)現(xiàn)只要輸入或者選擇相關(guān)的參數(shù)，就能夠得到有關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算夾具。 （3） 翻譯相關(guān)外文資料。 （4） 完成畢業(yè)論文。 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）； 1、夾具定位精度的有關(guān)計(jì)算 1） 常見(jiàn)定位形式的定位誤差計(jì)算 2） 鉆模的鉆孔精度計(jì)算 3） 用定位銷定位的分度裝置的分度概率精度 2、夾具定位尺寸的有關(guān)計(jì)算 1）V 形塊的計(jì)算 2） 定位銷的高度的計(jì)算 3） 小錐度心軸尺寸的計(jì)算 3、各種夾緊裝置夾緊力分析計(jì)算 1） 典型夾緊方式所需夾緊力計(jì)算。 2） 斜楔加緊機(jī)構(gòu)、偏心加緊機(jī)構(gòu)、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、定心夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力計(jì) 算。 4、氣壓傳動(dòng)裝置計(jì)算。 5、液壓傳動(dòng)裝置計(jì)算。 6、采用 Visual Basic 語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行夾具計(jì)算常用參數(shù)的設(shè)計(jì)。 2. 論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃 第 1 周：安排設(shè)計(jì)任務(wù)，布置設(shè)計(jì)要求 第 2 周：分析設(shè)計(jì)題目，了解設(shè)計(jì)內(nèi)容，復(fù)習(xí)相關(guān)專業(yè)知識(shí) 第 3 周：查找設(shè)計(jì)資料，查找設(shè)計(jì)文獻(xiàn) 第 4 周：撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，修改開(kāi)題報(bào)告，開(kāi)題答辯 第 5 周：軟件總體方案設(shè)計(jì)，主界面設(shè)計(jì) 第 6 周：夾具定位精度的有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì) 第 7 周：夾具定位精度的有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì) 第 8 周：夾具定位尺寸的有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì) 第 9 周：夾具定位尺寸的有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì) 第 10 周：斜楔加緊機(jī)構(gòu)、偏心加緊機(jī)構(gòu)夾緊力模塊設(shè)計(jì) 第 11 周：螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、定心夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力模塊設(shè)計(jì) 第 12 周：氣壓傳動(dòng)裝置計(jì)算模塊設(shè)計(jì) 第 13 周：液壓傳動(dòng)裝置計(jì)算模塊設(shè)計(jì) 第 14 周：程序運(yùn)行與調(diào)試 第 15 周：撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和外文翻譯 第 16 周：修改設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，準(zhǔn)備答辯 四、需要閱讀的參考文獻(xiàn) [1]劉讓賢.基于圖形法的機(jī)床夾具定位誤差計(jì)算[J].裝備制造技術(shù)，2007（5）. 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Machining fixture locating and clamping position optimization using genetic algorithms[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology,(2007)32: 1090-1103. [15] Xiao-Jin Wana, Cai-Hua Xionga, Xu-Feng Wangb, Xiao-Ming Zhanga, You-Lun Xionga. A machining-feature-driven approach to locating scheme in multi-axis milling[J].International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2010,50(1): 42-50. 文獻(xiàn)綜述 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)作為新興的設(shè)計(jì)手段，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，在夾具的設(shè)計(jì)中也有著廣泛的應(yīng)用。文獻(xiàn)一中描述了計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)作為計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，克服了傳統(tǒng)夾具設(shè)計(jì)存在的設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，設(shè)計(jì)效率低等問(wèn)題，降低了設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了夾具設(shè)計(jì)的質(zhì)量，從而能夠大幅度縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 1 計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)發(fā)展概述 1.1 國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)現(xiàn)狀 CAD/CAM 系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)以其本身特點(diǎn)是相對(duì)獨(dú)立的一部分，并和其他部分尤其是 CAPP 緊密連接。文獻(xiàn)二中對(duì)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)做了如下描述： 廣義的說(shuō)，計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)是新興的計(jì)算機(jī)輔助工藝裝備范疇。準(zhǔn)確的說(shuō)，CAPP 和計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)共同構(gòu)成 CAD 和 CAM 的接口，而二者彼此之間又是相互獨(dú)立的。前蘇聯(lián)學(xué)者在 20 世紀(jì) 70 年代開(kāi)始了夾具 CAD 的研究工作，由于計(jì)算機(jī)硬件和軟件的落后，進(jìn)一步發(fā)展受到很大的阻礙。20 世紀(jì) 80 年代歐美學(xué)者投入這一工作， 80 年代中期以后我國(guó)也開(kāi)始進(jìn)行研究。到現(xiàn)在大約經(jīng)歷了三代: （1） 第一代是交互式夾具 CAD 系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用 CAD 軟件建立夾具元件庫(kù)， 菜單驅(qū)動(dòng)的夾具裝配程序，借助規(guī)定的坐標(biāo)系統(tǒng)和 X-Y 平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度來(lái)執(zhí)行夾具裝配操作，實(shí)際操作時(shí)費(fèi)時(shí)較多，但在工業(yè)上有實(shí)用價(jià)值。 （2） 第二代計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)是基于成組技術(shù)和基于知識(shí)的變異式和生成式系統(tǒng)，基于 GT 的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要用零件及夾具分類編碼系統(tǒng)進(jìn)行檢索， 修改生成合乎要求的夾具。文獻(xiàn)三和文獻(xiàn)四描述的是基于知識(shí)的系統(tǒng)，主要是搜集人類夾具專家的知識(shí)整理成知識(shí)庫(kù)中的各種規(guī)則，然后通過(guò)專家系統(tǒng)推理機(jī)得到各種決策。這種系統(tǒng)主要解決定位、夾緊方法的選擇，位置的確定。有的系統(tǒng)己搜集了上千條規(guī)則，但因工件的多樣性和夾具設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，只能設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的夾具。 （3） 第三代能生成夾具結(jié)構(gòu)的商品化夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)，如文獻(xiàn)五中描述的美國(guó)吳士脫理工學(xué)院容亦鳴教授和清華大學(xué)朱耀祥、羅振璧教授合作開(kāi)發(fā)的孔系數(shù)數(shù)控組合夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)有中國(guó)航空工業(yè)總公司保定向陽(yáng)機(jī)械廠用 AUTOCAD 開(kāi)發(fā)的組合夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)，建有元件庫(kù)，交互式生成組合夾具。 1.2 計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)發(fā)展方向 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為夾具設(shè)計(jì)提供了有利的工具。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)已經(jīng)從對(duì)二維繪圖軟件的二次開(kāi)發(fā)發(fā)展到實(shí)現(xiàn)與三維繪圖軟件的集成設(shè)計(jì)，使夾具的結(jié)構(gòu)表達(dá)更清晰。三維繪圖軟件成為計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的有利工具。 歸納目前計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的發(fā)展方向主要包括以下幾個(gè)方面： （1） 集成化 計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)是生產(chǎn)準(zhǔn)備的重要部分。確定該工序所使用的夾具，給出夾具的裝配圖和零件圖是連接 CAD 與 CAM 的橋梁。集成化的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)應(yīng)首先實(shí)現(xiàn)與 CAPP 的集成。集成化是計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)發(fā)展的必然方向，是企業(yè)信息集成的必然要求。 （2） 標(biāo)準(zhǔn)化 標(biāo)準(zhǔn)化是提高計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)適應(yīng)性和促進(jìn)集成的基礎(chǔ)。功能模塊標(biāo)準(zhǔn)化將有利于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)與 CAD 的集成。 （3） 并行化 以往的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)總是在 CAPP 制定完所有工序之后才開(kāi)始進(jìn)行，并行化則強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)與 CAPP 并行實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)并行化的發(fā)展將更加提高夾具設(shè)計(jì)效率，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。 （4） 智能化 人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的最初的主要應(yīng)用是專家系統(tǒng)。但是，專家系統(tǒng)在知識(shí)獲取、推理方法等方面還存在一些問(wèn)題。各種技術(shù)的綜合應(yīng)用，如模糊數(shù)學(xué)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，將更進(jìn)一步推進(jìn)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)智能化的發(fā)展。 如何使計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)更加實(shí)用是當(dāng)前研究者們最為關(guān)注的問(wèn)題。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)將繼續(xù)朝著集成化、標(biāo)準(zhǔn)化、并行化和智能化的方向發(fā)展，同時(shí)各方向間相互交叉、互相促進(jìn)是計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)發(fā)展的必然方向。 1.3 機(jī)床夾具零件庫(kù)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀 各種二次開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)如模具 CAD、夾具 CAD、組合夾具 CAD 等大多是基于AutoCAD 平臺(tái)開(kāi)發(fā)的二維工程數(shù)據(jù)庫(kù)。基于 AutoCAD 的機(jī)床夾具零部件庫(kù)開(kāi)發(fā)已有一定成果。文獻(xiàn)六中對(duì)機(jī)床夾具零件庫(kù)的組成描述為如下幾個(gè)功能模塊：零部件庫(kù)應(yīng)用程序、零部件數(shù)據(jù)庫(kù)、圖片庫(kù)。圖片庫(kù)應(yīng)用于存放不同種類夾具的工程圖，供預(yù)覽用?！傲悴考?shù)據(jù)庫(kù)”是將機(jī)床夾具零部件國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB2148-GB2269-80 中的所有零部件的尺寸數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中，建立起多個(gè)數(shù)據(jù)文件，構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)，其中每種類型夾具不同規(guī)格的尺寸構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)文件，供應(yīng)用程序在 AutoCAD 中生成工程圖。一些優(yōu)秀的三維 CAD 軟件如 UG、Solid Edge 等都未提供機(jī)床夾具零部件庫(kù)。 目前，進(jìn)行簡(jiǎn)單開(kāi)發(fā)的一些零部件庫(kù)，如文獻(xiàn)七描述的大部分是基于 CAD 開(kāi)發(fā)的三維圖形庫(kù)，或者說(shuō)以塊的形式存儲(chǔ)的圖形文件，一般也是針對(duì)專門的系統(tǒng)，可移植性不強(qiáng)。而且，這些圖形庫(kù)存在一些問(wèn)題：（1）不同系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的零部件庫(kù)由于對(duì)零部件沒(méi)有統(tǒng)一的描述格式，不能進(jìn)行信息的交換，造成了資源的極大浪費(fèi)；（2） 包括的信息不完整，多數(shù)只描述零件的幾何特性，而不包括材料、性能等級(jí)等技術(shù)信息；（3）在建庫(kù)方法上，多采用建立圖庫(kù)的方法，即把預(yù)先定義好的圖形放入庫(kù)中， 需要時(shí)重新調(diào)用。由于機(jī)床夾具零部件的數(shù)量、種類、規(guī)格非常多，而且許多尺寸不是標(biāo)準(zhǔn)尺寸或固定值，全部做成圖形要造成極大的資源浪費(fèi)，而且有些零件也不可能全部做成圖形，比如鉆套的內(nèi)孔尺寸、定位銷的外圓柱面定位尺寸等，它們是由工件的加工要求確定的，可能是整數(shù)，也可能是幾位小數(shù)，建立鉆套及定位銷模型時(shí)不可能預(yù)知這一尺寸，所以，我們需要尋求一種對(duì)這一信息的統(tǒng)一描述，包括盡可能多的信息，減少不必要的浪費(fèi)。 目前，文獻(xiàn)八和九中描述的基于UG 的夾具零部件庫(kù)及其系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)較多。譬如基于 UG 和 Oracle 的夾具參數(shù)化零部件庫(kù)及其系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)，在系統(tǒng)中，機(jī)床夾具零部件的各參數(shù)的數(shù)據(jù)存放在服務(wù)器中。夾具零部件按樹(shù)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理，安裝于客戶機(jī)中，用 C++語(yǔ)言及 UG/OPEN API 提供的類庫(kù)，編制夾具零部件參數(shù)化繪圖程序，通過(guò)接口程序讀取服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中的字段值，這些值作為尺寸參數(shù)傳遞給繪圖程序庫(kù)中的繪圖程序，在 UG 環(huán)境中進(jìn)行繪圖，實(shí)現(xiàn)機(jī)床夾具零部件的三維和二維參數(shù)化設(shè)計(jì)。這種圖樣是基于特征的圖樣，不僅包含了三維幾何信息，也包含了其二維工程圖。它們不僅可以進(jìn)行三維可視化夾具裝配建模，進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)相關(guān)檢查（裝配干涉檢查、運(yùn)動(dòng)干涉檢查），還可以針對(duì)零部件，輸出二維工程圖（這些圖所針對(duì)的零部件雖然是標(biāo)準(zhǔn)的、常用的，由于批量較小，一般市場(chǎng)難以購(gòu)得，廠家可能要自行組織生產(chǎn)，故要出其工程圖）。三維零部件庫(kù)的建立，離不開(kāi)種類豐富的標(biāo)準(zhǔn)件模型。三維建模方式可分為靜態(tài)建模、編程動(dòng)態(tài)建模和造型動(dòng)態(tài)建模三種。 1） 靜態(tài)建模，就是建立完全的三維標(biāo)準(zhǔn)件模型，逐個(gè)輸入計(jì)算機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)中，然后按照要求調(diào)用零件。由于每種標(biāo)準(zhǔn)件其實(shí)就是一個(gè)系列，如果把各個(gè)尺寸的零件逐一輸入，工作量巨大不說(shuō)，并且出現(xiàn)存儲(chǔ)量占用龐大，管理困難，調(diào)用速度慢等一系列問(wèn)題。例如一個(gè)簡(jiǎn)單的螺栓，徑向尺寸多達(dá)十幾種規(guī)格，再與長(zhǎng)度尺寸相乘其規(guī)格總數(shù)將達(dá)幾十種，一一建模也十分可觀。由此可說(shuō)明靜態(tài)建模是沒(méi)有實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值的。 2） 編程動(dòng)態(tài)建模，就是利用二次開(kāi)發(fā)工具通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)三維標(biāo)準(zhǔn)件建模，對(duì)于每一系列的標(biāo)準(zhǔn)件，采用一個(gè)獨(dú)立的子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)預(yù)留的接口來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化。這樣的好處是不必建立三維實(shí)體模型庫(kù)，標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)例化是在程序運(yùn)行時(shí)自動(dòng)形成裝配用的零件圖形文件，大大節(jié)省了硬盤(pán)空間。缺點(diǎn)是編程工作量龐大，有些復(fù)雜零件建 模困難，容易出錯(cuò)。 3） 造型動(dòng)態(tài)建模，就是采用參數(shù)化方法建立三維標(biāo)準(zhǔn)件模型，由于相同系列標(biāo)準(zhǔn)件具有相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和不同的尺寸參數(shù)，對(duì)同一系列的標(biāo)準(zhǔn)件就可以使用同一三維實(shí)體模型。不同的實(shí)際尺寸由存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的參數(shù)表來(lái)提供。特點(diǎn)一是現(xiàn)用現(xiàn)生成，執(zhí)行速度快，占用空間小。二是只通過(guò)修改參數(shù)表就可以修改標(biāo)準(zhǔn)，給標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的維護(hù)和擴(kuò)充帶來(lái)了極大的便利。它是一種非常可行的建庫(kù)方法。三是采用基于特征和約束的參數(shù)驅(qū)動(dòng)方法來(lái)建立三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，這種方法建立在對(duì)構(gòu)成零件的基本特征體素及其相關(guān)約束進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和處理的基礎(chǔ)上。其思想是通過(guò)在幾何元素或特征間添加約束關(guān)系來(lái)定義標(biāo)準(zhǔn)件的產(chǎn)品模型，當(dāng)需要生成某一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，可根據(jù)用戶給定的相關(guān)約束變量參數(shù)值，對(duì)已定義好的標(biāo)準(zhǔn)件模型的相應(yīng)約束關(guān)系進(jìn)行修改與求解，使其幾何元素和特征的幾何或拓?fù)湫畔l(fā)生改變，并引起相關(guān)圖形元素及關(guān)系的聯(lián)動(dòng)，生成所需的零件。這種方法不用重復(fù)圖形的生成過(guò)程，程序代碼量較少，便于獲得系列化的零件圖形，而且可以對(duì)用戶開(kāi)放。作為新一代 CAD/CAM/CAE 集成系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，基于特征造型的參數(shù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)己經(jīng)成為三維造型中不可缺少的手段。利用 UG/OPEN API 和 C++A 進(jìn)行圖形編程是基于 UG、比較適合的零部件庫(kù)程序編制方式，這是一種動(dòng)態(tài)建模。對(duì)圖形程序采用樹(shù)狀管理模式，提出的基于客戶服務(wù)器的夾具零部件三維圖形庫(kù)模式，由于在運(yùn)行之前沒(méi)有生成三維 part 文件，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)或通用數(shù)據(jù)進(jìn)行集中統(tǒng)一的管理，因而所占用的計(jì)算機(jī)資源少，便于管理，便于在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行夾具的協(xié)同設(shè)計(jì)。這種方法，對(duì)缺乏經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，缺少直觀性， 在中小企業(yè)難以推廣，相反，建立模型對(duì)無(wú)經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者是有好處的。 2 課題的意義及內(nèi)容 2.1 課題的意義 夾具的設(shè)計(jì)制造在機(jī)械制造生產(chǎn)準(zhǔn)備工作中占有很重要的地位，它的設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量有決定性的影響，其設(shè)計(jì)與制造的周期在整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備中最長(zhǎng)， 實(shí)際決定著整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。一般來(lái)說(shuō)，夾具的生產(chǎn)屬于單件生產(chǎn)，減少設(shè)計(jì)周期是減少整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備周期的關(guān)鍵。通過(guò)查閱文獻(xiàn)我們注意到夾具設(shè)計(jì)有以下的特點(diǎn)： 1） 夾具設(shè)計(jì)中盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件和常用件 設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)時(shí)，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件或通用件進(jìn)行設(shè)計(jì)，若每次設(shè)計(jì)人員都需要重新對(duì)這些零件進(jìn)行造型，設(shè)計(jì)人員必然要做許多重復(fù)性的勞動(dòng)。 2） 夾具設(shè)計(jì)是一個(gè)高度倚賴經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)問(wèn)題 設(shè)計(jì)師在構(gòu)思新工件的夾具設(shè)計(jì)方案時(shí)，往往根據(jù)個(gè)人的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)將新工件的結(jié)構(gòu)特征、制造特征與已有工件的結(jié)構(gòu)特征和制造特征相比較，根據(jù)這些特征的相似性找出與新工件最為相似的工件及它的裝夾規(guī)劃方案和夾具元件，經(jīng)過(guò)調(diào)整來(lái)獲得新夾具的設(shè)計(jì)，很少是從頭做起的。 針對(duì)這兩個(gè)特點(diǎn)，著重研究并充分利用已有的夾具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)當(dāng)中，以進(jìn)一步縮短工裝設(shè)計(jì)周期，提高夾具的設(shè)計(jì)質(zhì)量。并應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)管理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、成組技術(shù)，參數(shù)化技術(shù)為用戶提供一個(gè)良好的設(shè)計(jì)環(huán)境，將標(biāo)準(zhǔn)件、通用件以及以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，將大大提高設(shè)計(jì)人員的效率，減輕他們的勞動(dòng)強(qiáng)度，因此，本課題是具有先進(jìn)性和實(shí)用價(jià)值的。 2.2 課題的研究?jī)?nèi)容 本課題的研究?jī)?nèi)容是圍繞如何充分利用已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和資源，提高夾具設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，主要進(jìn)行了以下幾方面的研究： （1） 根據(jù)課題要求對(duì)機(jī)床夾具，夾具計(jì)算及計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)與研究。 （2） 通過(guò)用 VB 的文本框，條件語(yǔ)句，循環(huán)語(yǔ)句，源代碼等對(duì)機(jī)床夾具常用計(jì)算開(kāi)發(fā)軟件。實(shí)現(xiàn)只要輸入或者選擇相關(guān)的參數(shù)，就能夠得到有關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算夾具。 （3） 夾具輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。 指導(dǎo)教師評(píng)閱意見(jiàn)（對(duì)選題情況、研究?jī)?nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評(píng)閱） 審 核 簽字： 年 月 日 意 見(jiàn) 教研室主任意見(jiàn) 簽字： 年 月 日 學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見(jiàn) 簽字： 年 月 日公章：