【正文】
3) The redesign of the model.If the ponents and ponent of the fixture are mon objects, they can be edited, substituted and deleted with tools, which have been designed. Case storageBefore saving a new fixture case in the case library, the designer。3)Sort the order of similarity measure, the biggest value, which is the most analogical case.Similarity between two cases is based on the similarity between the two cases. features. The calculation of similarity measure depends on the type of the feature. The value of similarity can be calculated for numerical values, for example, pareWorkpiece with the weight of 50kg and 20kg. The value can also be calculated between non numerical values, for example, now the first 13 digits index code is all non numerical values. The similarity measure of a fixture is calculated as follows: where S is the similarity measure of current fixture, n is the number of the index feature, is the weight of each feature, is the similarity measure of the attribute of the i2th feature with the attributeof relative feature of the jth case in the case library. At the same time, , the value counts as follows:.Where is the value of the index attribute of the ith feature, and is the value of attribute of the relative ith feature of the jth case in case library.So there are two methods to select the analogical fixture. One is to set the value. If the values of similarity measure of current cases were less than a given value, those cases would not be selected as analogical cases. When the case library is initially set up, and there are only a few cases, the value can be set smaller. If there are lots of analogical cases, the value should get larger. The other is just to set the number of the analogical cases (such as10), which is the largest value of similarity measure from the sorted order.3 Case adaptation and Case Storage Case adaptation The modification of the analogical case in the fixture design includes the following three cases:1) The substitution of ponents and the ponent。 the knowledge guided strategy means to search on the knowledge rule from root to the object, which is firstly searched by the fixture type, then by the shape of the workpiece, thirdly by the locating method. For example, if the case index code includes the milling fixture of fixture type, the search is just for all milling fixtures, then for box of workpiece shape, the third for 1plane+ 2pine of locating method. If there is no match of it, then the search stops on depth, and returns to the upper layer, and retrieves all the relative cases on breadth.Retrieval algorithms:1)According to the case index information of fixture case library, search the relevant case library。fixture design。設(shè)計(jì)出可伸縮柔性的仿生抓夾式夾具和吸附式仿生抓夾式家具,它們不僅可以抓夾不同尺寸的工件,并且制造簡(jiǎn)單,占用空間小,成本低。TRIZ理論是個(gè)有效的產(chǎn)品創(chuàng)新工具,本文對(duì)現(xiàn)在仿生抓夾式夾具目前存在的問(wèn)題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,運(yùn)用TRIZ理論,構(gòu)沖突,用39個(gè)工程參數(shù)中的2個(gè)描述該沖突。通過(guò)對(duì)仿生抓夾式夾具的進(jìn)化預(yù)測(cè)分析,以及對(duì)仿生抓夾式夾具技術(shù)目前遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析。本文通過(guò)對(duì)仿生抓夾式夾具技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r分析,歸納和總結(jié)了仿生抓夾式夾具技術(shù)的進(jìn)化路線,通過(guò)對(duì)這些進(jìn)化路線的具體分析,對(duì)對(duì)仿生抓夾式夾具做出技術(shù)進(jìn)化預(yù)測(cè)。圖313 吸附式爪子比較方案一和方案二,它們各有優(yōu)缺點(diǎn):伸縮性抓夾夾具可以在不用時(shí)可以收起來(lái),占用空間小,且穩(wěn)定性比較高,但制造精度要高,來(lái)保證嵌套的緊密型;吸附式的夾具,制造簡(jiǎn)單,適用性廣??梢栽O(shè)計(jì)帶有吸附作用的元件,就猶如壁虎爬墻,如圖313所示。圖312可伸縮多鉸鏈抓夾式夾具2)方案二:應(yīng)用28號(hào)機(jī)械系統(tǒng)替代原理仿生抓夾式夾具主要是通過(guò)爪子的機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)夾持工件的,而能夾持工件的大小決定于爪子的形狀及大小。最后,我們將仿生抓夾式的爪子做成可伸縮的多鉸鏈形式。所以我們可以把爪子設(shè)計(jì)成伸縮的或折疊形的,又因?yàn)檎郫B的占用空間,而伸縮性的不僅占用空間小,且在不使用時(shí),還起到保護(hù)作用,不受外界污染。這樣可以使夾具更加的適應(yīng)工件的形狀,使夾持更加穩(wěn)定??梢砸粤硪粋€(gè)系統(tǒng)來(lái)代替爪子的機(jī)械系統(tǒng),如電磁場(chǎng),也可以解決問(wèn)題??梢詫⒎律A式夾具的爪子變得更加的柔性化,如果爪子可以隨著工件尺寸的大小變化而變長(zhǎng)變短,就解決了問(wèn)題。再來(lái)看看另外兩個(gè)原理:。利用材料的熱膨脹或熱收縮;組合使用不同熱膨脹系數(shù)的幾種材料。將物體的固體部分,用氣體或流體代替,將氣體或液體用于膨脹或減振。用光學(xué)系統(tǒng)、聲學(xué)系統(tǒng)、電磁學(xué)系統(tǒng)或影響人類(lèi)感覺(jué)的系統(tǒng),代替機(jī)械系統(tǒng);使用與物體相互作用的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng);用運(yùn)動(dòng)場(chǎng)代替恒定場(chǎng),結(jié)構(gòu)化場(chǎng)代替非結(jié)構(gòu)化場(chǎng);把場(chǎng)與場(chǎng)作用和鐵磁粒子組合使用。調(diào)整物體或環(huán)境的性能,使其在工作的各個(gè)階段都達(dá)到最優(yōu)狀態(tài);分割物體,使其各部分可以改變相對(duì)位置;如果一個(gè)物體整體是靜止的,使之移動(dòng)或可動(dòng)。 負(fù)面影響參數(shù):系統(tǒng)的復(fù)雜性()由沖突矩陣表查出發(fā)明原理,如表2所示。(2)問(wèn)題分析要解決的這個(gè)問(wèn)題,涉及兩個(gè)工程參數(shù):216。② 如果夾持不同尺寸的工件需要不同的仿生抓夾式夾具的話,那么就需要很多套爪子,系統(tǒng)非常復(fù)雜,成本高,管理不便,操作也不便。(1)問(wèn)題描述① 傳統(tǒng)的抓夾式夾具不適合夾持尺寸不一的工件,適應(yīng)性和通用性差。這里,我將從第二個(gè)方面——結(jié)構(gòu)柔性化,來(lái)對(duì)仿生抓夾式夾具進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。如同一夾具可以?shī)A持不同形狀,不同尺寸的工件。2)結(jié)構(gòu)柔性化。這就需要自動(dòng)化和電方面的知識(shí)了。得出仿生抓夾式夾具的方向可以歸結(jié)為兩點(diǎn):1)智能化。所以,仿生抓敬夾式夾具技術(shù)在這方面還是有很大的發(fā)展空間的。目前,智能化在仿生抓夾式夾具中的應(yīng)用還比較小。這樣的改進(jìn)之后,工作比較可靠,工作效率高,而成本不高,人們可以去完成更具有創(chuàng)造性的工作了。工作效率很低,人的工作量大,且不夠穩(wěn)定,不安全。圖中還表示了仿生抓夾式夾具技術(shù)在此條進(jìn)化路線上的發(fā)展。(3)減少人為干預(yù)手工操作機(jī)械化智能化手工夾緊人工裝夾工件液壓、氣壓夾緊自動(dòng)調(diào)整夾持力機(jī)構(gòu)自鎖這是進(jìn)化模式10“增加自動(dòng)化,減少人的介入”下的一條進(jìn)化路線。圖37 多關(guān)節(jié)機(jī)械手仿生抓夾式夾具技術(shù)正經(jīng)歷著向更加柔性的變化,電磁能和熱能等場(chǎng)在仿生抓夾式夾具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用還相對(duì)簡(jiǎn)單,應(yīng)用也比較少,仍然有很多值得探討的地方,具有非常廣闊的空間。隨著工業(yè)的發(fā)展,需要制造的精度也越來(lái)越高,所以對(duì)仿生抓夾式夾具的要求也就越高了,更加朝著柔性化發(fā)展。但是很多復(fù)雜的零件它不可夾持,不穩(wěn)定,且易損壞工件。通過(guò)它來(lái)確定尋找新的替代技術(shù)的可能方向,我們從增加動(dòng)態(tài)化這條路線分析,這條路線可分為6個(gè)階段,如圖36所示。所以,仿生抓夾式夾具的智能控制還有很大的研究空間上面的分析可以看出,仿生抓夾式夾具基本上還在增加反饋階段,在反饋可控性路線上有一定的發(fā)展?jié)摿?,可向智能反饋方向發(fā)展。這就使人們想到了智能化,如具有高度的“觸覺(jué)”和“視覺(jué)”等,且能高速準(zhǔn)確的自動(dòng)控制夾具,及時(shí)調(diào)整夾持力。這樣就大大的提高了工件的裝夾精度。目前在工業(yè)生產(chǎn)中,好多精密零件的加工需要精確的裝夾,而一般的控制已經(jīng)無(wú)法滿足。如圖35所示,就是液壓的工作原理。液壓控制是仿生抓夾式夾具的一種主要的控制方式。機(jī)械控制是最基本的一種控制,它是利用機(jī)械設(shè)備本身的有關(guān)部件實(shí)現(xiàn)控制,但是工作效率低,精度也低。圖33 仿生抓夾式夾具的反饋可控性路線通過(guò)對(duì)仿生抓夾式夾具技術(shù)的發(fā)展分析,得出仿生抓夾式夾具反饋可控性路線,如圖33所示。圖32 多抓仿生抓夾夾具 仿生抓夾式夾具的進(jìn)化預(yù)測(cè) 進(jìn)化路線分析經(jīng)過(guò)對(duì)仿生抓夾式夾具技術(shù)的分析,我們將從以下幾條進(jìn)化路線對(duì)仿生抓夾式夾具技術(shù)進(jìn)行分析,分別為增加反饋可控性、增加動(dòng)態(tài)化路線、減少人為干預(yù)路線。如下圖32,仿照蜘蛛的多爪抓夾夾具。仿生抓夾式夾具是仿照生物的特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)和制造出來(lái)的,如生物的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、表面肌理、功能等。形狀記憶合金是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種新型功能材料,它是利用應(yīng)力和溫度誘發(fā)相變的機(jī)理來(lái)實(shí)現(xiàn)形狀記憶功能的一類(lèi)材料。它包括了結(jié)構(gòu)柔性,材料柔性等。柔性?shī)A具的主要類(lèi)見(jiàn)表1。 柔性?shī)A具的分類(lèi)柔性?shī)A具是指用同一夾具系統(tǒng),完成多種形狀尺寸各異的工件裝夾的裝備。所以,柔性?shī)A具還是含糊的,沒(méi)有明確的定義和界限。 柔性?shī)A具一般說(shuō)來(lái),柔性?shī)A具是指工件的形狀和尺寸有一定變化后,夾具還能適應(yīng)繼續(xù)使用的應(yīng)變能力。具有柔性化特征的新型夾具種類(lèi)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。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。目前,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。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。 ③高效化。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類(lèi)型很多,例如用于精密分度的多齒盤(pán),其分度精度可達(dá)177。 ②精密化。目前我國(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(lèi)通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。 ①標(biāo)準(zhǔn)化。特別是近年來(lái),數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)等新加工技術(shù)的應(yīng)用,對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求: ①能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn),以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,降低生產(chǎn)成本; ②能裝夾一組具有相似性特征的工件; ③能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具; ④能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具; ⑤采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置,以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率; ⑥提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度?,F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代,以適應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。圖31 機(jī)床夾具和機(jī)床、刀具、工件之間的關(guān)系 夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向夾具最早出現(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(mén)類(lèi)齊全的工藝裝備。根據(jù)加工需要,有些夾具還會(huì)采用分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工業(yè)機(jī)器人、頂出器和平衡塊等,這些元件或裝置也需要專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)。常用的夾具體為鑄造結(jié)構(gòu)、鍛造結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu),形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座形等多種。夾具體是夾具的基本骨架。連接元件用以確定