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任 務(wù) 書
第1頁
設(shè)計(jì)題目：
468Q發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱箱體左右兩側(cè)面孔鉆削組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)要求及原始數(shù)據(jù)（資料）：
1、了解箱體零件的加工工藝。
2、了解專用生產(chǎn)線的發(fā)展?fàn)顩r，查閱相關(guān)資料。
3、學(xué)習(xí)掌握組合機(jī)床設(shè)計(jì)的基本方法。
4、學(xué)習(xí)掌握夾具設(shè)計(jì)的基本方法
第2頁
原始數(shù)據(jù)：
1、箱體生產(chǎn)綱領(lǐng)：大批大量生產(chǎn)類型。
2、 左右側(cè)面鉆孔（底孔），尺寸如下：
右側(cè)面：6*Φ5（4個(gè)深18，2個(gè)深10）、1*Φ6.7（深36）、
1*Φ12（通孔深20）。
左側(cè)面：7*Φ5（1個(gè)深15，1個(gè)深24，5個(gè)深18）、
1*Φ6.7（孔深24）。
3、零件定位準(zhǔn)確，夾緊可靠。
進(jìn)度安排
1、繪制本工序工序圖---1周
2、加工示意圖---1周
3、鉆削夾具圖---5周
4、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖--1周
5、編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書---1周
6、設(shè)計(jì)資料審核-- 1周
7、答辯
第3頁
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容：
1、 繪制工序圖，
2、 加工示意圖，
3、 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
4、 夾具裝配圖。
5、 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。
學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計(jì)文件（論文）：
1、繪制工序圖，
2、加工示意圖，
3、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
4、夾具裝配圖。
5、畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（不少于2萬字）。
第4頁
主要參考文獻(xiàn)（資料）：
1. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊
2. 發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造
3. 工藝人員設(shè)計(jì)手冊
4. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊
5、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)
6、組合機(jī)床設(shè)計(jì)
專業(yè)班級 學(xué)生
要求設(shè)計(jì)（論文）工作起止日期
指 導(dǎo) 教 師 簽 字 日期
教研室主任審批簽字 日期
系主任批準(zhǔn)簽字 日期
夾具設(shè)計(jì)過程形式化的功能方法
R. Huntera, J. Riosb,*, J.M. Pereza , A. Vizana
a在機(jī)械和制造工程部工程師、高級技工學(xué)校，馬德里理工大學(xué)，28006約瑟古鐵雷斯Abascal，2，馬德里，西班牙
b目前在企業(yè)集成（53號樓），克蘭菲爾德大學(xué)，Cranfield，mk43 0al，英國。
2005年1月14日收到；2005年4月14日接受，2005年8月26日可在線使用。
摘要
機(jī)械夾具的設(shè)計(jì)是一個(gè)高度復(fù)雜的過程，依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和他/她內(nèi)在的知識來實(shí)現(xiàn)良好的設(shè)計(jì)。為了促進(jìn)其自動(dòng)化的發(fā)展，以知識為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序，明確夾具設(shè)計(jì)過程和所涉及的知識是一個(gè)提前的基本的任務(wù)。此外，一個(gè)基本的和眾所周知的工程原則是應(yīng)考慮：功能要求及其相關(guān)約束應(yīng)該是任何設(shè)計(jì)過程的第一個(gè)數(shù)據(jù)。考慮到這兩個(gè)主要的想法，本文提出的發(fā)展，基于功能方法促進(jìn)夾具設(shè)計(jì)過程的自動(dòng)化。
在這樣的背景下，摩卡的方法已用于夾具知識。IDEF0和UML已用來代表工序的夾具設(shè)計(jì)。提出了一種方法的基礎(chǔ)上的功能概念，旨在使這樣的設(shè)計(jì)過程正式化。夾具的功能要求已經(jīng)定義和正式化。功能夾具元素用來創(chuàng)建一個(gè)功能設(shè)計(jì)解決方案，這些元素與功能要求和典型的商業(yè)夾具組件的鏈接已通過表和規(guī)則映射定義。最后，原型知識為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序已經(jīng)開發(fā)，以使所提出的方法的初步驗(yàn)證。
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關(guān)鍵詞：夾具設(shè)計(jì)過程；夾具知識建模；夾具功能要求
1.介紹
任何設(shè)計(jì)理論的主要目標(biāo)是提供一個(gè)合適的框架和方法定義的活動(dòng)序列，符合產(chǎn)品或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程[1],在一般情況下，他們都確定要求的出發(fā)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)過程中。事實(shí)上，處理產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程學(xué)科可以被定義為一個(gè)認(rèn)為SCIE 科學(xué)和工程知識創(chuàng)造的產(chǎn)品定義和設(shè)計(jì)解決方案的基礎(chǔ)上的想法和概念來自需求和約束[2-4]。
在這項(xiàng)研究中，相關(guān)的問題時(shí)，考慮的要求，把這個(gè)作為一個(gè)普遍的概念，是明確的含義，兩個(gè)主要條款：功能需求（FR）和約束（C）。“功能性需求”，它表示由不同的作者，表示產(chǎn)品必須獨(dú)立處理任何可能的解決問題的方案[2，4]。FR是一種需求，考慮到需求工程領(lǐng)域廣泛認(rèn)可的一些基本原則，我們可以認(rèn)為“在自然語言的一個(gè)單一的功能中這是一個(gè)獨(dú)特的明確的聲明，用寫的方式，排名，跟蹤，測量，驗(yàn)證和驗(yàn)證”。一個(gè)“約束”可以被定義為“一個(gè)限制，一般影響某種需求，它限制了可能的解決方案的范圍，同時(shí)滿足要求”。因此，約束集要始終與要求，其目的是為了設(shè)計(jì)結(jié)果縮小到可以接受的解決方案?？紤]公理化設(shè)計(jì)理論[4]，功能需求應(yīng)定義在功能域，這帶來了現(xiàn)場的問題，如何定義和代表的功能產(chǎn)品的。用于表示它的方式將影響設(shè)計(jì)師的推理過程，在這個(gè)意義上，功能和物理域之間的映射，作為后來的設(shè)計(jì)解決方案被開發(fā)。一些作者已調(diào)查過的功能和功能表現(xiàn)的概念[2，8 ]。他們的設(shè)計(jì)方法提供了一個(gè)基于“功能-行為-結(jié)構(gòu)”框架的視圖 ，即“使用結(jié)構(gòu)和行為定義函數(shù)”[ 6 ]。 目的是填補(bǔ)缺口，允許設(shè)計(jì)者從FRS物理設(shè)計(jì)解決方案的進(jìn)展。該方法是通過它的結(jié)構(gòu)，這似乎導(dǎo)致一個(gè)迭代因果的方法，在那里尋求解決方案，直到選定的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致I功能。采用的方法在本文的研究是基于夾具的功能組件的定義（FFC），可以滿足夾具的功能，在諸如FFC和夾具的商業(yè)元素之間的映射。
一種來自本體創(chuàng)建的先進(jìn)方法來定義需求和功能。本體論的方法追求使用一種邏輯的術(shù)語含義的定義，和公理的定義，使其自動(dòng)演繹和推理[ 9 ]。本體論的方法，從知識表示任何工程過程的關(guān)鍵因素都有較高的相關(guān)性它已被公認(rèn)為一種方法，以促進(jìn)工程應(yīng)用的集成[ 10 ]，描述功能設(shè)計(jì)知識[ 7 ]，并定義要求[ 11 ]?？紤]一個(gè)純粹的方法，如果一個(gè)本體不包括公理，則推理可以認(rèn)為它更像一個(gè)信息模型，從這個(gè)意義上說，這是本文提出的工作中開發(fā)的方法。
當(dāng)考慮的方法開發(fā)的夾具設(shè)計(jì)，可以說，在一般情況下，他們是合理的，并提出了一系列的步驟并遵循。例如，由Scallan和Henriksen [ 12，13 ]中提出的方法，利用這種方法來描述一般的夾具設(shè)計(jì)過程的各個(gè)階段所需要的信息。基本上，建模的重要性，詳細(xì)的信息，這主要是有關(guān)夾具的要求，夾具功能，夾具組件，制造資源，制造PR中，設(shè)計(jì)規(guī)則；駐留在可能的自動(dòng)化設(shè)計(jì)過程通過一個(gè)基于知識的應(yīng)用程序或系統(tǒng)的開發(fā)。這是說，一些作者已經(jīng)致力于發(fā)展應(yīng)用的夾具設(shè)計(jì)的相關(guān)知識，他們沒有基于功能的方法，最近出版的一些作品可以在參考文獻(xiàn)中找到[ 14 - 19 ]。
在下面的章節(jié)中，本文提出了一種方法來正式的設(shè)計(jì)過程中的加工夾具的工程概念的功能要求和夾具功能[20]。形式化的功能需求是通過一個(gè)結(jié)構(gòu)化的方式通過自然語言規(guī)范的應(yīng)用。此外，IDEF0，摩卡方法和UML圖用來捕捉和表示知識，并且使知識形式化，從而便于實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)過程的自動(dòng)化的終極目標(biāo)。
IDEF0方法是用來創(chuàng)建夾具設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)活動(dòng)模型，可以用于不同的任務(wù)，包括每一個(gè)信息的識別。UML用來代表活動(dòng)的過程中相互作用的補(bǔ)體IDEF0模型。摩卡方法與統(tǒng)一建模語言，是用來捕獲和表示知識，參與工序的夾具設(shè)計(jì)。最后，為了驗(yàn)證所提出的方法，可從一個(gè)原型知識為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序中開發(fā)部分結(jié)果。
2。加工夾具要求分析
在第1節(jié)中，定義了兩個(gè)術(shù)語：功能需求和約束條件。需求總是存在的，他們表達(dá)的方式，以及它們是如何集成在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，是從不同的學(xué)科，例如 產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程和需求工程等。一般來說，需求工程是指處理需求實(shí)現(xiàn)的捕獲、形式化、表示、分析、管理和驗(yàn)證的學(xué)科。然而，所有這些方面需要集成在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，并要求應(yīng)導(dǎo)致定義的可能的產(chǎn)品設(shè)計(jì)解決方案，這在一般要求一個(gè)綜合的觀點(diǎn)來看需求問題。重要的是要記住，這種學(xué)科的發(fā)展是與軟件工程和系統(tǒng)工程密切相關(guān)的，事實(shí)上許多與需求相關(guān)的研究來自這些工程領(lǐng)域的作者[ 21 - 23 ]。
在考慮分析需求時(shí)，可能首先要考慮的是需求是如何表示或聲明的。正如前面提到的，表達(dá)需求的方式會影響他們的解釋和設(shè)計(jì)解決方案的創(chuàng)建。在這個(gè)意義上，它被廣泛接受，使用自然語言是最常見的表達(dá)要求的方式，因此，他們的寫作成為一個(gè)重要的問題。Alexander et al提出的解剖學(xué)[24]。以半結(jié)構(gòu)化的方式編寫作為基礎(chǔ)，來表明夾具的功能要求和約束[20]。
在機(jī)械加工中，工件夾持是一個(gè)關(guān)鍵方面，夾具是滿足這一總體目標(biāo)的要素。在其設(shè)計(jì)過程中，出發(fā)點(diǎn)是加工夾具的功能要求和約束的定義。通常，一個(gè)夾具的解決方案是由一個(gè)或幾個(gè)物理元素，作為一個(gè)整體設(shè)計(jì)的夾具解決方案必須滿足所有的FRS與CS。定心、定位、定位、夾緊，并支持，可以考慮夾具的功能要求，怎么一個(gè)夾具必須獨(dú)立于任何特定的解決方案。在約束條件的限制，可能的解決方案的范圍，需考慮的因素有很多，主要內(nèi)容有：形狀和尺寸的工件，公差，序列 操作能力，加工策略，切削力，裝配數(shù)量，設(shè)定時(shí)間，要除去的物料量，批量尺寸，生產(chǎn)率，機(jī)器形態(tài)，機(jī)器能力，成本等 。最后，該解決方案的特點(diǎn)是：簡單，剛度，精度，可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
2.1.功能要求
從文獻(xiàn)回顧[ 25 - 27 ]，并從采訪的加工夾具設(shè)計(jì)師[ 28 ]，可以得出結(jié)論，基本功能要求，任何夾具解決方案必須滿足有關(guān)：定心、定位、夾緊，并支持。
然而，設(shè)計(jì)師應(yīng)對這些FRS遠(yuǎn)不是他們正在考慮解決的方式，一般的FRS不明確，但在設(shè)計(jì)過程中隱含。查克拉巴蒂等人[29]指出了設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的一些與需求有關(guān)的問題，如概念設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)結(jié)果來自設(shè)計(jì)方案的分析，這實(shí)際上是與基本原則的矛盾，由不同的作者提出的解決方案之前通過電腦識別功能定義，采用“以豐田為基礎(chǔ)的并行工程”的思想[30]和公理化設(shè)計(jì)理論[4]，這似乎是合乎邏輯的狀態(tài)，F(xiàn)RS應(yīng)清楚地識別和提前定義選擇任何可能的設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)進(jìn)展，與FRS不同地約束應(yīng)盡可能縮小解集。
查克拉巴蒂等人[ 29 ]也得出結(jié)論：“為了最終設(shè)計(jì)充分滿足需求，必須對它們進(jìn)行識別、理解、記憶和使用”。這個(gè)結(jié)論不是新的，在這個(gè)意義上，它演示了如何實(shí)際和相關(guān)的這個(gè)問題是。這也加強(qiáng)了一系列的想法，在工程設(shè)計(jì)中廣泛認(rèn)可的，一個(gè)是需要捕捉，正式的文件知識，二是在基于知識的工程（KBE）開發(fā)利用中的應(yīng)用，可以幫助設(shè)計(jì)師進(jìn)行工作，盡可能自動(dòng)化地使用更多的科學(xué)知識[ 31 ]。在這種特殊的情況下，適用于加工夾具的設(shè)計(jì)。
在處理技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，有兩種不同類型的系統(tǒng)需要識別和記錄。一種是應(yīng)用程序本身的功能需求的情況下，KBE的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；第二個(gè)是組件應(yīng)用程序的功能需求；在這種情況下加工夾具。一種在一個(gè)工業(yè)合作伙伴的合作開發(fā)了一個(gè)應(yīng)用前者的例子是由Rios等人提出的[ 28 ]。UML似乎是一個(gè)很好的方法論：活動(dòng)，組件，用例圖幫助具體并給出系統(tǒng)視圖。然而，當(dāng)進(jìn)入到必須定義類的邏輯視圖時(shí)，就需要對應(yīng)用對象有一個(gè)完整的理解：加工夾具。有了這個(gè)目標(biāo)，并考慮到加工設(shè)備的功能需求的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)將KBE應(yīng)用為目標(biāo)，對加工器具捕捉和文檔 ES是工作的主體部分[ 20 ]，它將會是下一個(gè)人們議論的部分。
在這種情況下，采用的方法是利用摩卡方法[ 31 ]提供的工具的一部分，命名：插圖、約束、活動(dòng)、規(guī)則和實(shí)體的形式，引出知識 GE加工夾具在FRS和CS的形式化的第一步。基于這些形式，它可以代表與夾具設(shè)計(jì)過程中的主要組成部分：非功能性要求，功能要求，約束條件，設(shè)計(jì)規(guī)則，夾具F 功能性元素，具商業(yè)組件，等[ 20 ]。圖1、2為夾具的FRS和CS的定義中應(yīng)用的例子。
在第一階段之后，要求捕獲完成的功能需求語法的形式化。在這一點(diǎn)上，重要的是要記住，F(xiàn)R是以書面方式表達(dá)的一個(gè)句子，使FR進(jìn)行測量，證實(shí)和驗(yàn)證?；趤喠ι酱蟮慕馄蕦W(xué)[ 24 ]提出的結(jié)構(gòu),與Takeda等人提出的函數(shù)表達(dá)相似[ 6 ]。它是說一個(gè)函數(shù)是一個(gè)組合的“功能體”（動(dòng)詞），一個(gè)“客觀實(shí)體”（該功能發(fā)生與否），和“功能修飾語”（副詞）。在這項(xiàng)研究中提出的結(jié)構(gòu)是由四個(gè)主要組成部分：行動(dòng)，對象，資源和限定符（圖3）。與Takeda的方法，所有的情態(tài)副詞（即：牢固地，確切地，在一般情況下，所有副詞都是以為后綴的，不認(rèn)為是修飾語，因?yàn)樗鼈儧]有一個(gè)定量值，因此它們既不能測量也不能驗(yàn)證。
動(dòng)作組件用一個(gè)主動(dòng)動(dòng)詞來表示，它是指夾具的功能。如前所述，這些功能是：中心，位置，定位，夾緊和支持。ES的對象組件，并指物理對象上執(zhí)行的動(dòng)作。在夾具FRS定義的第一層次，對象將被加工部分。名詞表示的是源組件，它指的是將執(zhí)行的操作。在夾具FRS定義的第一個(gè)層次，資源將機(jī)床上進(jìn)行加工。定量形容詞組或名詞組表示動(dòng)作的限定詞。限定成分是指FRS的限制，并允許的限制（CS）與之相關(guān)的。每個(gè)定量限定符必須至少有一個(gè)標(biāo)稱數(shù)值、一個(gè)度量單位和一個(gè)公差。每個(gè)FR必須至少有一個(gè)定量限定符?？紤]到以前的約束細(xì)化的概念，以縮小可能的解決方案的集合，在他們最初定義時(shí)，規(guī)范的限定符可能沒有數(shù)值，但是在最后階段，當(dāng)約束必須考慮選擇一個(gè)候選解決方案的數(shù)值需要被宣布。擬議的結(jié)構(gòu)夾具FR然后仿照 UML（圖4）。
功能的要求這一級有四個(gè)先前定義的屬性：行動(dòng)，目標(biāo)，資源和預(yù)選賽?？紤]到面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)，類舉每個(gè)實(shí)例都有一個(gè)獨(dú)特的標(biāo)識符，可以跟蹤，尤其是FR.這種能力，在設(shè)計(jì)過程中，可以隨時(shí)修改和更新這些FR的任何屬性。作為一個(gè)例子，夾具的定位和支撐情況反應(yīng)在表1。
3.提出的夾具設(shè)計(jì)過程的形式化方法
在本研究中提出的夾具設(shè)計(jì)過程的方法是基于五個(gè)主要的設(shè)計(jì)階段（編號為1 - 5），命名為：功能需求開發(fā)（FR），夾具設(shè)計(jì)功能的定義（FF），功能設(shè)計(jì)的夾具方案（FD），詳細(xì)設(shè)計(jì)夾具方案（DD）和夾具設(shè)計(jì)驗(yàn)證最終的解決方案（FV）。這些階段的目的是一個(gè)定義連續(xù)反饋的過程，它允許以一個(gè)系統(tǒng)的，結(jié)構(gòu)化的和并行的方式開發(fā)夾具設(shè)計(jì)（圖5）。
第1階段：第一階段，發(fā)展的功能要求（FR），包括捕獲所需的知識來執(zhí)行設(shè)計(jì)過程的加工夾具。它的主要任務(wù)有兩個(gè)，首先填充摩卡形式，然后根據(jù)第二部分中定義的結(jié)構(gòu)使功能要求形式化。
第2階段：第二階段，夾具功能（FF）的定義，目的是完成一套高層次的軟件功能模板，實(shí)現(xiàn)以知識為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序，并允許生成符合前一階段定義的夾具功能需求的解決方案。夾具的功能已被定義的圖形使用基于IDEF0建模方法。表示符號允許圖形化地反映實(shí)現(xiàn)函數(shù)所需的屬性和操作。圖6顯示了一個(gè)例子。推薦的表述是一個(gè)高層次的功能定義，它是在實(shí)施中使用獨(dú)立的知識表示，并且它不需要夾具設(shè)計(jì)師對任何軟件建模技術(shù)有深刻的了解。
這些夾具功能的定義是KBE應(yīng)用程序開發(fā)所需要造型的第一步。例如，考慮穩(wěn)定性作為一個(gè)影響夾具FRS的主要約束，任何夾具功能解決方案應(yīng)滿足此約束。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要定義一個(gè)夾具功能（FF）進(jìn)行穩(wěn)定性評價(jià)，這個(gè)功能可以從夾具功能夾具稱為（clamp_ff）表現(xiàn)為圖6。從高層次的角度來看，這穩(wěn)定的FF需要輸入：部分信息（即：加工操作，加工策略，去除量，切削參數(shù)，刀具參數(shù)），和夾具的功能元素的信息（如：功能、約束、規(guī)則、含卷 UME、點(diǎn)和向量的應(yīng)用）。這些信息的一部分將被用來確定一些派生參數(shù)，如切削和允許夾緊力。利用這些信息連同分析模型，例如由Liao[32]等人提出的，和優(yōu)化的方法，例如，一個(gè)由Pelinescu[33]等人提出的，這樣穩(wěn)定的FF可開發(fā)和實(shí)施。在如此穩(wěn)定的ff詳細(xì)規(guī)范的復(fù)雜性是非常高的，要求自己的研究本身[32,34,35 ] ，但是，一個(gè)高層次的功能，其發(fā)展所需信息的定義可以表示，是本文提出的研究的目標(biāo)之一。
第3階段：第三階段，功能設(shè)計(jì)（FD），旨在創(chuàng)建一套功能解決方案的夾具設(shè)計(jì)，一個(gè)功能性的解決方案是獨(dú)立于任何特定的商業(yè)夾具組件，它表示由一組夾具功能元件。夾具功能元件滿足夾具所固有的至少一個(gè)功能，即：中心、位置、定位、夾緊和支撐。這些元素表示手段圖形符號，也稱為功能符號，除了功能，還代表一些限定符，影響他們。這種夾具功能符號是基于技術(shù)元素中定義的AFNOR標(biāo)準(zhǔn)NF E 04-013 - 1985 [ 36 ]。圖7介紹了它們的結(jié)構(gòu)，包括：一種技術(shù)，STA 零件表面的TE、工藝元件的功能以及零件表面與夾具元件之間的接觸。
為了從功能設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)，這是下一階段，它定義功能符號和商業(yè)夾具元件之間的映射表[ 20 ]，表2代表一個(gè)例子。
對于可能的功能解決方案的創(chuàng)建一組輸入信息，分析模型，優(yōu)化功能和規(guī)則，必須包括在軟件功能中定義的第二階段?；旧?，輸入的定義是：
·零件信息：被加工零件的材料機(jī)械性能、形狀和尺寸以及相關(guān)公差。
·功能元素信息：功能、相關(guān)限制、定向、包含卷、接觸參數(shù)和定位點(diǎn)。
·零件制造過程：操作順序，每個(gè)操作：加工策略，切削參數(shù)，切削工具，和體積去除。
·生產(chǎn)估算：設(shè)定數(shù)量，設(shè)定時(shí)間，批量，生產(chǎn)速度，目標(biāo)成本。
·資源信息：機(jī)器形態(tài)和機(jī)器能力。
功能設(shè)計(jì)給設(shè)計(jì)環(huán)境帶來好處，其中的解決方案主要是由定量函數(shù)的滿意度驅(qū)動(dòng)，相反的環(huán)境中的主觀方面，如美學(xué)有重大的相關(guān)性。特別是，在夾具設(shè)計(jì)環(huán)境中，創(chuàng)建一個(gè)功能性的解決方案的優(yōu)點(diǎn)來自不使用完整的商業(yè)夾具元件庫，但減少了基本函數(shù)元素的數(shù)目，在第二個(gè)設(shè)計(jì)階段可以轉(zhuǎn)化為前者。這是特別相關(guān)的，當(dāng)某種類型的人工智能技術(shù)將被應(yīng)用在實(shí)施階段，由于許多這些技術(shù)基于初始生成一個(gè)完整的可能包含解決方案的設(shè)計(jì)空間，如果設(shè)計(jì)空間可以減少，然后確定的解決方案就可以更有效地完成。并用功能設(shè)計(jì)的方法將設(shè)計(jì)空間劃分為兩個(gè)子集，處理函數(shù)解的一個(gè)子集和處理物理的一個(gè)子集。
第4階段：詳細(xì)設(shè)計(jì)（DD）包括創(chuàng)建一個(gè)功能的詳細(xì)解決方案。要進(jìn)行此階段，必須使用前面提到的映射表和相應(yīng)的解釋規(guī)則。還要提及的是，夾具軟件功能適用于類似方式，但有一個(gè)不同的輸入，基本上是與夾具元件相關(guān)聯(lián)的幾何體（含體積），這是特別相關(guān)的干擾檢查。一個(gè)詳細(xì)的解決方案包含最后的夾具商業(yè)元素用在加工的部分和他們的設(shè)置上。
最后，第五階段，設(shè)計(jì)驗(yàn)證（FV），目的是作出最后評價(jià)和驗(yàn)證功能要求和其相關(guān)聯(lián)的約束定義在第一階段。然而，重要的是要提到的，除了最后的驗(yàn)證，功能的方法，與分離的設(shè)計(jì)空間在兩部分中，允許在兩個(gè)PR實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證 IOR階段。這可以通過裝置的優(yōu)化方法，可以包括在夾具功能（FF），因?yàn)樗乔懊嫣岬降牡?階段。
基于這種方法，在下一節(jié)將詳細(xì)定義夾具功能的設(shè)計(jì)過程。
4. 夾具功能設(shè)計(jì)過程模型
正如介紹中提到的那樣，設(shè)計(jì)功能的方法已經(jīng)引起一些研究者[2,5,6,7,8]的關(guān)注 。然而，就像Kitamura[ 7 ]所指出的，在一般情況下，功能性知識是隱含，沒有的功能概念的明確定義，在文獻(xiàn)中提出的設(shè)計(jì)師使用的通用功能過于通用。從這個(gè)意義上說，本體論的方法是一個(gè)有趣的貢獻(xiàn)使功能設(shè)計(jì)知識形式化。在這項(xiàng)研究中所采用的方法處理關(guān)于什么是夾具本體開發(fā)的第一步，這是夾具信息的建模。
夾具設(shè)計(jì)的功能方法，基于信息模型的定義，有一些特點(diǎn)，可以推導(dǎo)出的事實(shí)，在前面的部分即：夾具必須執(zhí)行功能的數(shù)量減少，形式化的規(guī)范，利用功能元素減少設(shè)計(jì)空間。然而，在任何夾具信息模型的定義之前，有必要定義夾具的設(shè)計(jì)過程和流動(dòng)的信息。
以下是在本研究中開發(fā)的活動(dòng)模型來代表夾具設(shè)計(jì)過程。該模型使用IDEF0方法和UML表示，它允許識別過程中所需的知識單元，以及互動(dòng)活動(dòng)。這種模式的發(fā)展是基于文獻(xiàn)回顧的結(jié)果，并與合作伙伴共同發(fā)展的結(jié)果[ 28 ]。一些作者還使用建模技術(shù)來表示的過程和部分相關(guān)的夾具設(shè)計(jì)過程的信息，但不采取功能的方法。
IDEF0方法是基于一個(gè)層次的分解活動(dòng)的定義，它們每一個(gè)都由主動(dòng)動(dòng)詞定義，連同一組“輸入”和“輸出”，其完成所需的資源，和元素可以作為其承諾的控制。資源知識單元是機(jī)床單元和模塊化夾具元件。
IDEF0方法是基于一個(gè)層次的分解活動(dòng)的定義，它們是由一個(gè)活躍動(dòng)詞定義的，連同一套“輸入”和“輸出”的每個(gè)活動(dòng)資源，其完成所需的資源，和元素可以作為其承諾的控制。以下是研究期間開發(fā)的主要圖表：
從根圖中，創(chuàng)建第一層圖。當(dāng)它呈現(xiàn)在圖8中，它包括處理和三個(gè)主要的信息單元定義活動(dòng)定義的分析 零件幾何信息，制造工藝計(jì)劃，夾具設(shè)計(jì)方案。值得一提的是，這些活動(dòng)的表現(xiàn)是高度并行迭代的。
活動(dòng)A1：夾具設(shè)計(jì)者分析零件的幾何特征，形狀和尺寸，公差和表面光潔度。輸出是夾具設(shè)計(jì)過程中要考慮的一系列零件技術(shù)特征。
活動(dòng)A2：夾具設(shè)計(jì)分析零件制造工藝方案、切削加工、切削用量、刀具、切削條件、加工策略、和機(jī)床結(jié)構(gòu)。輸出是一個(gè)了解的部分工藝特征和加工操作之間的對應(yīng)關(guān)系。
活動(dòng)A3：使用從其他兩個(gè)活動(dòng)的輸出，再加上生產(chǎn)信息，設(shè)計(jì)師定義的功能要求和約束的夾具。之后，他開始識別可能的功能解決方案，以滿足這樣的要求。 每個(gè)這些解決方案都必須進(jìn)行評估，以保證滿足的要求。下面的階段是定義每個(gè)功能解決方案可行的詳細(xì)的，包括商業(yè)夾具元件。
第二個(gè)層次分解成三個(gè)不同的圖表，圖9為A1節(jié)點(diǎn)，圖A2節(jié)點(diǎn)的圖10和A3節(jié)點(diǎn)的圖11。活動(dòng)A1已被分為四個(gè)子活動(dòng)（圖9）。活動(dòng)都創(chuàng)建一個(gè)幾何信息列表來定義機(jī)器的數(shù)量?；钚訟12與尺寸、公差和表面光潔度的分析?；顒?dòng)A13定義起始原料，萬一在初級制造過程中零件未成型。最后，活動(dòng)14重點(diǎn)關(guān)注被加工零件上技術(shù)特點(diǎn)的定義，它包括從以前的三個(gè)活動(dòng)的結(jié)果的輸入，并創(chuàng)建其相關(guān)的尺寸和公差的加工功能的列表。
活動(dòng)A2已分為三個(gè)子活動(dòng)（圖10）?；顒?dòng)A21是生產(chǎn)信息，以及機(jī)床的分析被使用，例如：加工工作空間尺寸，主軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)給速度，工作臺尺寸。對加工操作的分析活動(dòng)A22焦點(diǎn)，可能的操作序列，識別零件可能的方向。最后，活動(dòng)23結(jié)合活性A14、加工特征的輸出，隨著活動(dòng)A22輸出，加工工藝分析，確定加工階段，使用相同刀具進(jìn)行一些操作，執(zhí)行他們所需要的信息。
活動(dòng)A3，詳細(xì)詳細(xì)的夾具設(shè)計(jì)方案，已分解成四個(gè)子活動(dòng)，所有這些相關(guān)的方法，在第3節(jié)提出了，圖11顯示圖。這個(gè)活動(dòng)性包括對夾具的要求和約束的定義根據(jù)第2.1節(jié)先前提出的描述。活動(dòng)32需要一組預(yù)定義的夾具的使用功能（FF），方法論在上節(jié)介紹了。最終的目標(biāo)將是在基于知識的應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)這些功能，這樣的功能設(shè)計(jì)解決方案將滿足定義的要求。在這種情況下，第一級的目標(biāo)是在本研究中，使這些功能和信息的發(fā)展明確的需要，在某種程度上，任何夾具設(shè)計(jì)者都能理解它們，并決定采取哪種行動(dòng)來獲得功能解決方案。利用FFS，對夾具設(shè)計(jì)的功能定義活動(dòng)A33焦點(diǎn)，這是基于在3節(jié)提出的AFNOR標(biāo)準(zhǔn)功能元素表示[ 36 ]。最后，活動(dòng)34處理夾具的詳細(xì)設(shè)計(jì)。利用夾具的功能設(shè)計(jì)，功能性元素的商業(yè)元素映射表，以及相應(yīng)的FFS，可以得到最終的夾具設(shè)計(jì)。
目前提出的圖表需要一個(gè)互補(bǔ)的視圖，以顯示高層次的活動(dòng)，構(gòu)成夾具設(shè)計(jì)過程之間的時(shí)間交互。圖12中給出的UML序列圖提供了這個(gè)視圖。
5.信息模型，實(shí)例化和方法驗(yàn)證
夾具設(shè)計(jì)過程建模后，要確定的知識單元：夾具要求，夾具功能，零件定義，加工操作，功能設(shè)計(jì)規(guī)則，詳細(xì)設(shè)計(jì)規(guī)則，夾具資源，夾具驗(yàn)證，已經(jīng)在面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)建模，UML已被用于其表示[ 20 ]。對于這些知識單元，專門為部分定義和機(jī)械加工業(yè)務(wù)，現(xiàn)有的進(jìn)展已[ 39,40 ]。
下面是一個(gè)例子，以顯示這種模型的部分實(shí)例化，并從一個(gè)原型知識為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序，它已被開發(fā)的商業(yè)CAD / CAM系統(tǒng)得到的結(jié)果驗(yàn)證本研究中提出
的方法[ 20 ]。
作為起點(diǎn)，表3提出了最初的幾何和加工數(shù)據(jù)作為輸入啟動(dòng)夾具設(shè)計(jì)過程中的特定部分要在數(shù)控立式銑床加工。
按照第3節(jié)提出的方法，從零件幾何信息和加工計(jì)劃的分析入手。因此，必須定義夾具功能要求。這些活動(dòng)是第1階段（FR）的一部分。然后必須定義和表示夾具功能（第2階段）。圖13描繪了這兩個(gè)設(shè)計(jì)階段的樣本。具體來說，圖13A條提出的功能要求“支持”的一個(gè)實(shí)例，用屬性：行動(dòng)（支持）、對象（部分）、資源（立式銑床（加工），和預(yù)選階段10，表3）。保持在第2.1節(jié)中提出的結(jié)構(gòu)。這些屬性作為輸入的函數(shù)support_ff夾具，線從圖13A條到圖13B條代表圖13B條代表功能的support_ff使用UML的鏈接，并在圖13c體現(xiàn)了CCC的實(shí)例化。
功能設(shè)計(jì)階段（FD）利用前一階段定義的觸發(fā)器中，直接對應(yīng)的功能要求（FRS）：support_ff，clamp_ff，centre_ff，orientate_ff，位置 tion_ff，連同一套設(shè)計(jì)規(guī)則。圖14C，它顯示的是原材料的一部分，在圖14B材料被刪除的卷，并在圖14A，為支撐功能的相應(yīng)屬性。在這個(gè)例子中，規(guī)則定義和測定的關(guān)系：面和支撐點(diǎn)，類型，位置和方向的功能元件（圖14d）。圖14e代表函數(shù)的應(yīng)用結(jié)果及關(guān)聯(lián)規(guī)則。
最后，詳細(xì)的設(shè)計(jì)階段（DD）應(yīng)確定的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)夾具元件在零件加工中使用。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須使用功能元件和商用夾具元件之間的映射表。下面的例子，根據(jù)表2中提出的映射，圖15代表了一個(gè)詳細(xì)的解決方案的功能之一，如圖14。
6.結(jié)論
在這項(xiàng)研究中，采用了綜合的加工夾具的方法。其基本目的是使這種設(shè)計(jì)過程自動(dòng)化的方法形式化。根據(jù)文獻(xiàn)綜述和與夾具設(shè)計(jì)人員相互作用的結(jié)果和結(jié)論，提出了一些指導(dǎo)研究的原則。以下是這些原則以及它們是如何被考慮到的：
·開始步驟是定義夾具功能的要求。這一原則導(dǎo)致了這種要求的形式化，基于工程需求的幾種方法，和夾具設(shè)計(jì)解決方案的功能表示，基于標(biāo)準(zhǔn)AFNOR NF E 04-013 - 1985。這種方法允許驗(yàn)證針對指定要求的設(shè)計(jì)方案。
·有必要捕捉和使加工夾具知識正式化，這一原則導(dǎo)致使用既定的方法論，在這種情況下，摩卡，和本體，并最終采用的信息建模方法。UML常常用于它的表示。
·有必要定義和代表加工夾具設(shè)計(jì)過程。這個(gè)原則導(dǎo)致了它的定義和使用IDEF0和UML表示法。
·有必要定義軟件夾具的功能，其目的是創(chuàng)建解決方案，滿足夾具的功能要求。該定義必須與任何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無關(guān)。這一原則導(dǎo)致了一些研究已經(jīng)在這方面做出了一定的解決方案，特別是優(yōu)化工程，并得出結(jié)論，只有一個(gè)高層次的描述功能，其中指定的信息和基本規(guī)則的實(shí)施需要，有可能解決。分析了摩卡造型語言的分析，然而對夾具的功能復(fù)雜性水平高，要求為進(jìn)一步研究確定如何打破較低層次的細(xì)節(jié)，同時(shí)保持獨(dú)立于執(zhí)行級別的表示。
從開展的研究，可以得出結(jié)論，基于功能要求的夾具設(shè)計(jì)過程的形式化允許夾具設(shè)計(jì)的問題，開發(fā)一個(gè)更綜合的方法?；静襟E和基本輸入到任何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的過程，從夾具設(shè)計(jì)過程入手，繼續(xù)定義夾具知識單元:夾具要求，夾具功能，零件定義，加工操作，功能設(shè)計(jì)規(guī)則，詳細(xì)設(shè)計(jì)規(guī)則，夾具資源，夾具驗(yàn)證。為了驗(yàn)證的方法，并根據(jù)所開發(fā)的模型，基于知識的應(yīng)用程序已經(jīng)實(shí)施了一個(gè)商業(yè)CAD / CAM系統(tǒng)（CATIA V5）。
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