1177液压举升钢管头4-M8底孔加工夹具设计
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夹具定位规划中完整性评估和修订CAM实验室，机械工程学系，伍斯特理工学院研究院，100路，伍斯特，硕士01609，美国2004年9月14日收稿;2004年11月9日修订;2004年11月10日发表摘 要几何约束是夹具设计中最重要的考虑因素之一。确定位置的解析拟订已发达。然而，如何分析和修改在实际夹具设计实践过程中的一个非确定性的定位计划尚未深入研究。在本文中，提出了一种方法来描述在限制约束下的重点夹具系统的几何约束状态。一种限制约束下状态，如果它存在，可以识别给定定位计划。可以自动识别工件的所有限制约束下约束状态的提案。这有助于改善逆差定位计划，并为修订提供指引，以最终实现确定性的定位。 关键词：夹具设计;几何约束;确定性定位;限制约束;过约束1.介绍夹具是用于制造工业进行工件牢固定位的一种机制。在零件加工过程中规划一个关键的第一步，夹具设计需要，以确保定位精度和三维工件的精度。 3-2-1原则，在一般情况下，是最广泛使用的指导原则发展的位置计划。 V型块和销孔定位原则也常用。一个加工夹具定位方案必须满足一些要求。最基本的要求是，必须提供工件确定的位置。这种观点指出，定位计划生产的确定位置，工件不能移动，而至少有一个定位不会失去联系。这一直是夹具设计的最根本的准则之一，许多研究人员关于几何约束状态的研究表明，工件在任何定位计划分为以下三个类别：1、良好的约束（确定性）：工件在一个独特的位置进行配合，工件表面与6个定位器取得联系。 2、限制约束：不完全约束工件的自由度。 3、过约束：工件自由度超过6定位的制约。 在1985年,浅田1提出了满秩为准则雅可比矩阵的约束方程,基于分析形成了调研后,确定定位。周等2在1989年制定了在确定性定位问题上使用螺旋理论。结果表明,定位矩阵的定位需要压力满秩达到确定的位置。该方法的确定通过无数的研究。王等3考虑定位工件的接触的影响，而采用点接触面积。他们介绍了接触矩阵，并指出，两个接触的机构不应该有平等的，但在接触点曲率相反。卡尔森4认为，可能没有足够的应用，如一些不是非棱柱的表面或相对误差近似的非小线性。他提出一个二阶泰勒展开，其中也考虑到定位误差相互作用。马林和费雷拉5应用周对3-2-1的位置拟订，制定若干按照规则的规划。尽管众多的位置上的确定分析研究很少注意非确定性分析的位置。在浅田的拟定方案中,他们假设工件夹具元件和点之间的联络无阻力。理想的位置q*,而应放置工件表面和分片，可微函数是gi(见图1)。 表面函数定义为:gi(q*)=0是确定的,应该有一个独一无二的解决方案为下列所有定位方程组。gi(q)=0,i=1,2,.,n (1)其中n是定位器的位置与方向,代表了工件的定位和方向。只有考虑到目标位置q*附近在处:浅田表明 (2) hi是几何函数的雅可比矩阵，矩阵式所示（3）。确定定位如果雅可比矩阵满秩，可满足要求。 (2)只有q=q*一个解决办法 (3)在1个3-2-1定位计划中，一个约束方程的雅可比矩阵的满秩的约束状态如表1所示。如果定位是小于6，工件是限制约束的，即存在至少有一个工件自由定位议案不受限制的。如果矩阵满秩，但定位大于6定位，工件是过约束，这表明存在至少一个定位等;而几何约束工件被删除不影响的状态。找出一个模型除了3-2-1,可以建立基准框架提取等效的定位点。胡等6已经发展出一种系统的方法,对这个用途。因此,这则能适用于所有的定位方案。图1 .夹具系统模型。表1 等级 数量的定位 地位 6 Over-constrained康等7遵循这些方法和他们实施制定的几何约束分析模块其自动化的计算机辅助夹具设计的核查制度。他们的CAFDV系统可以计算出雅可比矩阵和它的排名来确定定位的完整性。它也可以分析工件的位移和灵敏度定位错误。熊等人8提出的等级检查方法的定位矩阵WL(见附件)。他们还介绍了左/右边的定位矩阵广义逆理论,分析了工件的几何误差。结果表明,定位及发展方向误差X和位置误差r的工件定位相关如下: Under-constrained:X=WLr, (4)Well-constrained :X=(WTLWL)-1WLTr, (5)Over-constrained:X=WLT(WTLWL)-1r+(I6*6-WLT(WTLWL)-1WL), (6)是任意一个向量。 他们还介绍了从这些矩阵的几个指标，评价定位配置，其次是通过约束非线性规划的优化。然而，他们的研究分析，不涉及非确定性定位的修订。目前，还没有就如何处理与提供确定的位置的夹具设计系统的研究。 2.定位完整性评价如果不确定性的位置达到夹具系统设计的要求，设计师知道约束状态是什么，以如何改善设计是非常重要的条件。如果夹具系统是过度约束，是理想定位需要的不必要的信息。而下约束时，所有有关知识约束工件的议案，可以引导设计师选择额外的定位或使得修改定位计划更有效。的总体战略定位计划表征几何约束的状态描述图 2。在本文中,定位矩阵秩的几何约束的施加评价状态(见附件为获得的定位矩阵)。确定需要六个定位器定位提供矩阵的满秩定位WL:如图3所示,在给定的定位器数量n,定位法向量ai,bi,ci和定位的位置xi,yi,zi每一个定位器,i=1,2,.,n,n*6定位矩阵可以确定如下: （7）当等级（WL）=6，n=6时，是工件良好约束。 当等级（WL）=6，n6时;是工件过约束。这意味着（n-6）有不必要的定位在定位方案上。工件将不存在限制（n-6）定位器。这种状态的数学表示方法,那就是（n-6）在定位向量矩阵,可表示为线性组合的其他六行向量。 图2 几何约束状态描述 图3一个简化的定位方案。定位方案，提供了确定性的位置。发达国家的算法使用下列方法确定不必要的定位：1、找到所有的（n-6）组合定位的。2、为每个组合,从（n-6）定位器确定定位方案。3、重新计算矩阵秩的定位为左六个定位器。4、如果等级不变,被删除的(n-6)定位器是负责过约束状态。这种方法可能会产生多种解决方案，并要求设计师来决定哪一套不必要的定位应该被删除以最佳定位性能。 当等级（WL）6,工件的限制约束。参考文献1 Asada H, By AB.。自动重构夹具的柔性装配夹具的运动学分析。 IEEE J机器人autom1985; RA-1:86-93。2 zhou YC，Chandru V，Barash MM。加工装置的自动配置的数学方法分析和综合。反ASME J英工业1989;111:299-306。3 Wang MY, Liu T, Pelinescu DM.。夹具运动学分析的基础上充分接触刚体模型。 J制造业科学与工程2003;125：316-24。4 Carlson JS。刚性零件的装夹和定位计划的二次灵敏度分析“。 ASME J制造业2001年科学与工程;123（3）：462-72。5 Marin R, Ferreira P.确定性3-2-1定位计划的运动学分析和综合加工装置。 ASME J制造业科学与工程2001年;123:708-19。6 H
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