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1、1智能化夾具設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)智能化夾具設(shè)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CADCAPPCAM技術(shù)的發(fā)展和CNC技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的夾具設(shè)計方法已經(jīng)不能滿足產(chǎn)品越來越快的更新、實際生產(chǎn)中所需的夾具復(fù)雜化與多樣化的要求。計算機輔助設(shè)計是解決這一問題的有效方法。在傳統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)中，設(shè)計者的參與和經(jīng)驗是必須的。在本文中一種新的設(shè)計系統(tǒng)已經(jīng)研發(fā)出來，它是為專用夾具而設(shè)計的，把人工智

2、能技術(shù)應(yīng)用到了CAFD系統(tǒng)中，運用了專家系統(tǒng)和三維建模技術(shù)。它討論了配置，一般的功能模塊，知識表示，推理裝置，夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫。本文討論了在夾具設(shè)計過程中的智能優(yōu)化技術(shù)。最后利用CAFD系統(tǒng)設(shè)計了一個虛擬的夾具作為例子。關(guān)鍵詞關(guān)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(biāo)志、配置、頻繁的檢查，建立統(tǒng)一的性能。這會減少操

3、作時間，提高生產(chǎn)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(chǎn)中。由于CAM技術(shù)的應(yīng)運和流行，對設(shè)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(shè)計在制造中是一份傳統(tǒng)費時的工作，而且設(shè)計者在夾具設(shè)計中起很重要的作用。工藝設(shè)備是否可以迅速的提供，影響零件生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，特別是在小規(guī)模和多品種的生產(chǎn)中。關(guān)于夾具設(shè)計有效方法的研究已經(jīng)引起了許多專家和學(xué)者的注意。自從九十年代以來，許多專家和學(xué)者已經(jīng)試著研究計算機輔助設(shè)計的新

4、方法?；谌S設(shè)計軟件的平臺，一種運用特征造型和參數(shù)化設(shè)計技術(shù)的夾具設(shè)計理論被提出來。一種為了采用檢索技術(shù)的模塊化夾具設(shè)計系統(tǒng)的CAFD應(yīng)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(shù)的發(fā)展，專家系統(tǒng)已經(jīng)被引進到夾具設(shè)計的過程中，去實現(xiàn)特殊的作用。在進行傳統(tǒng)的夾具設(shè)計中，該設(shè)計師通常需要花費大量時間尋找夾具設(shè)計手冊和工藝流程圖。這需要花費大量的時間去準(zhǔn)備與設(shè)計相關(guān)的，例如為重復(fù)繪制，繁重的工作，很低的效率，已嚴(yán)重的影響了交貨

5、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(shè)計者的參與，夾具設(shè)計過程是很低效的。由于大部分的設(shè)計工作是在二維平面上，設(shè)計者必須具備較高的機械制圖知識和空間想象能力。應(yīng)用3D模擬技術(shù)對設(shè)計者來說不僅直觀、容易理解，而且降低了對設(shè)計者對專業(yè)技術(shù)的要求。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(chǔ)推理機制知識庫。根據(jù)夾具設(shè)計的特點，AI技術(shù)已經(jīng)引入到夾具CAD系統(tǒng)中，一種基于3D特征

6、建模，可以有效利用專家優(yōu)勢和三維特征造型技術(shù)的智能CAFD系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)出來了。2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1顯示了CAFD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，展示了一種更詳細，具體的工作程序的系統(tǒng)。考慮到夾具設(shè)計的特點，CAFD系統(tǒng)采用了模塊化思想。它由推理機系統(tǒng)，知識庫，接口數(shù)據(jù)庫，夾具及固定裝置零件模型庫等等組成。夾具設(shè)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(shù)，加工參數(shù)，定位參數(shù)，其他制造過程所需的完整參數(shù)，這些都是夾具設(shè)計不可或缺的。此系統(tǒng)采用了

7、基于推理的混合戰(zhàn)略和根據(jù)工件信息推理的規(guī)則。3圖2.夾具設(shè)計樣例推理的設(shè)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(shù)代替。根據(jù)夾具設(shè)計的特點，每一個案例給一個不同的十進制數(shù)。案例將會被編碼和改變以便被識別。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(shè)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=∑n1wipi這里S——與存在的案例的相似程度N——組件模型特性的數(shù)量Wi——每個

8、特性的加權(quán)因子Jp——與案例j，01等的匹配程度根據(jù)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(jù)（2）的結(jié)果，相似度最大的那個案例如果Smax≥0.96則可以接受案例方案，把他調(diào)出來，跳過（5）和（6）。如果Smax0.96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(shè)計的要求。檢索是