外文翻译--智能化夹具设计系统的开发 中文版.doc

1智能化夹具设计系统的开发摘要：夹具在加工过程和机械装配中是一个重要的基本的工具。随着CAD/CAPP/CAM技术的发展和CNC技术在制造业中的广泛应用，传统的夹具设计方法已经不能满足产品越来越快的更新、实际生产中所需的夹具复杂化与多样化的要求。计算机辅助设计是解决这一问题的有效方法。在传统的计算机辅助设计系统中，设计者的参与和经验是必须的。在本文中一种新的设计系统已经研发出来，它是为专用夹具而设计的，把人工智能技术应用到了CAFD系统中，运用了专家系统和三维建模技术。它讨论了配置，一般的功能模块，知识表示，推理装置，夹具标准件库。本文讨论了在夹具设计过程中的智能优化技术。最后利用CAFD系统设计了一个虚拟的夹具作为例子。关键词:夹具；智能系统；专家系统1.引言专用夹具是一种特殊的工具，它是在制造中使工件定位以及把工件固定在合适的位置。通常情况下它支撑和夹紧工件。在制造中夹具消除特殊标志、配置、频繁的检查，建立统一的性能。这会减少操作时间，提高生产率。由于其不可替代的优势和特点夹具广泛用于工厂的实际生产中。由于CAM技术的应运和流行，对设计和制造夹具的效率和可靠性提出了更高的要求。手工的夹具设计在制造中是一份传统费时的工作，而且设计者在夹具设计中起很重要的作用。工艺设备是否可以迅速的提供，影响零件生产的效率和质量，特别是在小规模和多品种的生产中。关于夹具设计有效方法的研究已经引起了许多专家和学者的注意。自从九十年代以来，许多专家和学者已经试着研究计算机辅助设计的新方法。基于三维设计软件的平台，一种运用特征造型和参数化设计技术的夹具设计理论被提出来。一种为了采用检索技术的模块化夹具设计系统的CAFD应运了分解和重建理论得到了巨大的发展，特别是随着人工智能技术的发展，专家系统已经被引进到夹具设计的过程中，去实现特殊的作用。在进行传统的夹具设计中，该设计师通常需要花费大量时间寻找夹具设计手册和工艺流程图。这需要花费大量的时间去准备与设计相关的，例如为重复绘制，繁重的工作，很低的效率，已严重的影响了交货的时间。然而，传统的CAFD系统在过去自动化程度很低，它过多的取决于设计者的参与，夹具设计过程是很低效的。由于大部分的设计工作是在二维平面上，设计者必须具备较高的机械制图知识和空间想象能力。应用3D模拟技术对设计者来说不仅直观、容易理解，而且降低了对设计者对专业技术的要求。2本文主要论述了CAFD系统的配置,一般功能模块、知识表示、夹具和夹具组件模块基础,推理机制,知识库。根据夹具设计的特点，AI技术已经引入到夹具CAD系统中，一种基于3D特征建模，可以有效利用专家优势和三维特征造型技术的智能CAFD系统已经开发出来了。2.系统结构图1显示了CAFD系统结构，展示了一种更详细，具体的工作程序的系统。考虑到夹具设计的特点，CAFD系统采用了模块化思想。它由推理机系统，知识库，接口数据库，夹具及固定装置零件模型库等等组成。夹具设计的第一步，使用者需要建立零件模型，包括制造所需的夹紧参数，加工参数，定位参数，其他制造过程所需的完整参数，这些都是夹具设计不可或缺的。此系统采用了基于推理的混合战略和根据工件信息推理的规则。首先基于实例的推理。CAFD系统会在样库中寻找满足要求的相似的例子。有时，如果幸运的话可以找到满足要求的夹具。第二，如果没有一个合适的样例，系统将会根据知识库中的知识进行推理并给出一个新的设计样例。然后，调用夹具模型组成要素的样例，利用参数化驱动技术来重建模型。通过人机界面，如果由CAFD建的模型通过强度分析、干扰分析和其他分析，系统将设置参数值并完成夹具设计。否则，系统将保证用户调整参数和重新设计。如果结果令人满意，用户可以将这个例子储存到例库中。该系统有一定的自学功能。更多的例子储存到例库中，系统的智能化水平越高。图1.CAFD系统的流程图33.推理装置根据在夹具设计过程中所依据的经验的特点，该系统采用了CBR和RBR混合战略。样库中的样例是有限的，他不可能满足夹具设计中所有的情况。所以，CBR不是完美的。一但没有找到合适的例子，若没有其他的推理装置，系统将不会得到最终的方案。相对CBR，RBR更能满足系统的设计过程。3.1应运在CAFD中的CBRCBR的基本思想是通过例库中类似的例子找到答案。结果是通过CBR的夹具设计与更能满足实际加工工艺的要求。与RBR相比较，CBR在夹具设计中给习惯以专家的思维去工作，避免知识获取与表示的困难。正如图2中显示的那样，CBR的夹具设计过程包括案例表示、案例搜索和计算，案例评估，案例检索和案例更新。这种技术的关键在于创建案例表达时的表达方法的检索装置。图2.夹具设计样例推理的设计过程3.1.1案例表示在系统中的案例用编码技术代替。根据夹具设计的特点，每一个案例给一个不同的十进制数。案例将会被编码和改变以便被识别。最后，案例以编码形式进入典型案例中。3.1.2案例搜索和计算针对夹具设计的要求，计算的相似程度采用最接近的策略。计算公式是S=n1wipi这里,S与存在的案例的相似程度N组件模型特性的数量4Wi每个特性的加权因子Jp与案例j，0,1等的匹配程度根据相似程度的值，拥有最大计算值的案例是最相似的案例。3.1.3案例评估根据（2）的结果，相似度最大的那个案例如果Smax0.96则可以接受案例方案，把他调出来，跳过（5）和（6）。如果Smax0.96则存在的案例与需求的有差距。S的值越小，与案例库中找到的的案例的差别越大。在这种情况下，改造工作必须提前完成。3.1.4案例检索筛选到得案例不可能完全满足设计的要求。检索是得到符合结果的必要过程。检索包括模型尺寸和模型结构，还有解决方案。3.1.5案例更新更新夹具模型库直到案例检索的结果令人满意。随着满足夹具必须特点的新样例的产生系统将更新。3.2应运在CAFD系统中的RBRRBR是通过规则描述知识的过程。一般来说，知识被简单，灵活和容易理解的方式表达出来。通过推理，基于规则的系统将引导用户去完成全部的设计任务，包括原理设计，布局机构设计，详细结构设计，机构分析和性能评价，然后完成一个集成的夹具装置。RB