锡林轴承盖零件的工艺规程及其钻2-φ13孔的工装夹具设计【说明书+CAD】
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翻译题名:Knowledge model as an integral way to reuse the knowledge for fixture design process(基于夹具设计过程的整体知识模型)(英文原文见附后)期刊与作者:R. Hunter Journal of Materials Processing Technology 128(2002)7-18:15101515出版社: Elsevier Science B.V.摘要: 夹具设计因其涉及到几何,公差,尺寸,加工,制造资源等诸多不同领域的知识,而被公认为是项复杂的研究。如今,夹具设计过程在知识模型的基础上已经适应了自动化系统的需要。这些实施于夹具设计过程中的知识模型描述了物理原理和推理过程的特性和关联。由于加入了知识模型和自动控制,夹具的设计过程将更趋于系统化,结构化。 基于知识模板这种具体方法的使用,将其应用到不同设计过程中去很具可行性。知识模型向我们详细描述了设计过程中的普通实体和推论过程。在知识模型的应用方面,我们建议不仅可用于机床夹具的设计过程中,还可应用于检测,组合,定位焊接等其它类型夹具。 版权所有 Elsevier B.V. 2005 关键词:知识模型,知识模板,夹具设计1 绪论人们对于将知识表达应用于描述和捕获设计制造系统知识的潜心研究从未停止过13。这样,知识模型就作为一种工具来帮助我们阐明精深知识的结构,以及进行信息处理工作。从这一意义上看,通过系统的学习,知识模型可以为我们提供所必需的数据说明和过程推论4。亨特第一个提出了将知识模型应用于机床夹具设计过程中的理念5。在过去十年里,建模技术广泛应用于诸如加工,组合,检测等制造过程的夹具设计过程中6。基于夹具设计过程的复杂性和广泛性,各种不同的研究部门都集中在这种过程的特殊活跃性研究上,如:夹具构造,公差分析,稳定性和可达性。对于如何将知识应用到夹具设计过程中,科学家们做了大量的研究。这些研究都集中在夹具设计过程中所使用的设计参数,夹具结构,夹具原理描述等方面2,7。根据夹具设计中知识的应用情况,可分为人工智能技术方面的应用8,9和设计系统的自动控制应用两大方面2。不管是哪方面的应用,将知识模型应用于夹具设计系统都具十分重要的作用。具体体现在如下方面:需将具体概念应用于夹具设计中;需建立知识库系统(KBS);最后,还要将知识和概念基础相结合。在此意义上,结合实体和结构描述于一体的知识模型应用于机床夹具设计过程中,即产生一种新的模板,可将其应用到检测夹具和组合夹具的设计过程中。在知识模板中已加入了这种实体和结构描述想结合的方法4。图1 工作结构图此项工作为我们呈现了将知识模型应用于机床夹具设计中的详尽建议,图1向我们展示了将知识体应用到检测夹具设计过程总图。2 夹具设计过程知识模型的现状 夹具概念源于工件和刀具,工件和机床间建立理论联系的需要。这一联系需满足实现加工过程的需要。夹具主要功用是将工件支撑,定位,夹紧在机床上。为了正确描述夹具设计过程中所需知识的重要性,很有必要明确这一过程的基本信息,见表1。 所有这些基本信息都描述了夹具设计过程中知识模型各个部分的实体和关联。各模型的定义有助于我们更好的了解设计系统中知识体系的捕获,描述和使用,例如MOKA和Common KADS方法。 MOKA方法基于两种典型。这些典型可以捕获,构造知识体系。第一种体系,用一系列窗体(ICARE:图解,约束,行为,规则,实体)来捕获,描述知识,是一种半结构化的方法;第二种体系,使用统一建模语言来描述知识,是一种结构化的方法10。Common KADS方法提出了使用刀具和技术来捕获,构造知识体系。就使用知识体而言,Common KADS方法提出了使用知识模板的概念:所谓知识模板就是知识模型的一部分,它可以将相关数据和推理过程结合到其它应用软件中去。表1 机床夹具知识体 知识体 特性 工件几何学 几何学:孔,槽等,尺寸,公差 加工工艺 加工工艺类型加工阶段和初加工阶段加工操作 夹具设计过程的细节和功用 设计方法设计规则解释规则设计局限 夹具资源(功能元素 夹具类型(标准件,普通件,专用件) 和商业元素) 夹具元素类型(支撑,定位,夹紧等) 机床类型(立式铣床,卧式铣床等)3知识模型形成的方法论:结构模型 知识模型方法论的实现需要经历两个阶段。第一阶段描述了诸如工件几何,加工工艺,夹具设计的功能和细节,夹具资源等实体知识(见表1)。第二阶段描述了机床夹具所需解决的首要问题相关过程(设计和解释规则)。这两个阶段描述了机床夹具知识模型的两个组成部分:实物的结构模型和行为模型。机床夹具设计过程更为集中在结构模型的描述上。结构模型包含了夹具设计过程中相关的整体知识结构。表1描述了知识体的各个相关方面。图2展示了机床夹具设计过程中知识体的整体框架。基于夹具设计过程的复杂性,夹具设计不能脱离加工过程而独立存在。在此意义上,加工工艺与夹具设计过程有着直接的联系。同样,就机床和夹具设计的商业元素而言,加工工艺与夹具资源间也有着相当微妙的系。 各知识体间的定义(见表1)考虑了与这些知识体相关知识的特性图2 机床夹具的结构模型 和必要操作。这些模型应用与下面各部分中。4知识模板 在这一部分,描述了知识模型使用知识模板的方法用于其它应用软件中。从概念上讲,知识模板描述了知识模型的一部分在应用软件中的使用。在此意义上,很有必要区分分析任务和综合任务。分析任务描述了夹具设计过程中实体的分类;综合任务则描述了夹具解决方案间的相互联系。图3 基于结构模型的知识任务通过分析和综合任务这两种类型任务的使用,建立了知识体的分类。图3展示了用分析和综合任务来描述机床夹具设计过程的结构模型。 这两种任务的区分,建立了知识体的第一标准,既实体及特征可用于新发展的应用软件中。两种类型任务的区分还描述了设计过程中的推论过程,夹具功能设计,夹具设计细节等。这一部分指出知识模型的分类是在分析和综合任务下用于其它应用软件中去的。41分析任务的概念 在此范畴中实体的分类是基于机床夹具设计的发展标准。第一标准描述了夹具设计过程如:工件几何,尺寸,公差等与知识体间并无因果关系。在这一标准中,组成这些实物的知识体完全可运用到它们的结构,关联特性中。图4就是一个将几何知识体用于其它应用软件中的例子。图4 工件实体的知识模板(分析任务) 第二标准描述了夹具设计过程中实体间相似的结构和关联(机床夹具的功能)。这一标准并不是夹具设计过程的必要条件,仅能用于部分结构和关联中。 第三标准描述了这些实体完全依赖于夹具设计过程。基于这一标准依赖于过程的发展情况,故不能用于已定义的知识体中(如:结构,关联,特征)。42综合任务概念 综合任务包括实物辨析和推论程序两方面。在这类任务中,由于推论过程要根据过程处理的不同来使用不同的加工规则,故不能完全根据知识体来确定。图5 功能元件实体的知识模板 根据分类,功能设计的知识体建立了夹具概念的功能方法:找支撑面,定位,夹紧工件。支撑面根据加工过程的发展来定义。这一特性决定了加工工件的整个过程中,设计过程都要基于加工过程。从此意义上看,知识体的共享会因定位面,定位点,方位,夹具的夹紧和功能元件的选择而受到限制。但由于功能元件可用于夹具设计过程中的多范畴领域,所以也可用于其它应用软件中。图5是将功能元件的知识模板用于夹具设计过程的例子。 样图设计和功能设计相似。样图设计是在功能设计的基础上加入了相应的功能和商业元素。为此,我们运用结构,关联和实体来定义了下列种类,基体,支撑,定位,夹紧和辅助元件。表2 夹具设计的初始信息信息 特性初始几何学 最终几何学 加工操作 端面铣削 边铣 钻削 加工资源 立式铣床 夹具资源 标准夹具单元5知识模型的应用 以下两部分描述了加工和检测夹具设计中知识模型的应用。根据其使用潜能,这些模型分为不同的两类。 第3部分中关于结构模型的阐述,是基于构成这些模型知识体的实例特性。为此,包括初始及最终几何学的描述,加工工艺图,机床和夹具资源在内的初始信息都应用于知识模型中。表2就列出了应用于其中的初始信息。
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