基于特征的组合夹具快速装配设计

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1、数字化装配啪I职。AssEMB吖基于特征的组合夹具快速装配设计ModularFixtureRapidAssemblyDesignBasedonFeature南京航空航天大学机电学院陆晓斌周来水姚铄中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司赵西松【摘要】为提高组合夹具的装配效率，提出了一种基于特征的组合夹具快速装配方法。该方法通过定义组合夹具元件的装配特征，将装配过程由几何元素级的约束创建简化为装配特征级的特征匹配，设计者只需指定被动件上参与匹配的装配特征，主动件即可自动完成装配并能够实现同构件替换。现已成功应用在某航空发动机组合夹具设计系统中。关键词：装

2、配特征组合夹具快速装配【ABSTRACTlArapidassemblyapproachbasedonassemblyfeaturesisproposedtoimprovetheefficiencyofmodularfixturedesign．Thisapproachsimplifiestheassemblingprocedurefromcreatingconstraintsbetweengeometricalelementstomatingassemblyfeatureswhicharepredefinedonthefixtureelements．Based

3、onthis，de-signersonlyneedtospecifytheassemblyfeaturesonthedrivenpart，andthenthedrivingpartcanautomaticallyrealizeassembly,aswellasadjustmentandreplacement．Thisapproachissuccessfullyappliedinanaeroenginemodularfixturedesigningsystem．．Keywords：AssemblyfeatureModularfix-tureRapidassem

4、blyDoI：10．16080／j．issnl671-833x．2015．10．080航空发动机零件在机械加工过程中大量使用组合夹具实现零件的装夹与定位，目前在很多航空发动机企业中，组合夹具的设计通常由技术人员在现场反复选件、试装完成。这种设计方式存在以下问题：(1)对设计者的设计经验和知识水平要求较高，且反复的拆卸、试装过程不仅耗费大量的人力、物力，也会影响到组合夹具的设计效率；(2)由于组合夹具在使用完成后应拆卸清洗并将元件入库，这就导致组合夹具设计知识和元件装配知识无法得到有效保存，从而影响到知识的重用。计算机辅助组合夹具设计可以在一定程度上解决以上问

5、题。目前国内外研究学者将基于案例(Case—basedReasoning，CBR)、基于规则(Rule—basedReasoning，RBR)等智能化设计方法应用于计算机辅助组合夹具设计中，但这些方法大多面向组合夹具的总体80航空制造技术·2015年增刊s1规划和方案设计，而针对组合夹具元件的快速组合装配设计方面的研究较少。现有的商用软件在模型装配时需要建立几何元素之间的约束关系，也存在装配工作量大且装配效率低等问题【I卅。基于此，本文提出并实现了一种基于装配特征的组合夹具快速设计方法。该方法在总结组合夹具装配设计特点的基础上，通过定义组合夹具元件的装配特征

6、，将装配过程由创建几何元素级的约束简化为装配特征级的特征匹配，设计者只需指定被动件上参与匹配的装配特征，主动件即可自动完成装配，从而大大简化了组合夹具元件的装配操作。1组合夹具元件装配特征的创建和存储1．1装配特征的定义装配特征(AssemblyFeature，AF)可以简单地理解为零件上参与装配活动的特征，不同的学者根据自己的研究目标对装配特征的界定也有所不同，如邵晓东睁1等定义装配特征为零件面上参与装配活动的区域及其相关信息的集合，Li【6】等定义装配特征为组合件上典型的点、线、面。在组合夹具的组合装配中，夹具元件之间一般通过键槽配合和轴孔配合实现定位和

7、连接，如图1所示。参与装配连接的几何特征可分为3类：轴／孔、键／槽和键／槽／孑L。根据组合夹具元件的装配特点，本文将元件图1组合夹具元件主要装配关系Fig．1Mainassemblyrelationshipofmodularfixtureelement上用于定位和连接的典型几何特征称为装配特征。1．2装配特征的创建定义1：被动装配特征，在装配过程中相对静止装配特征。定义2：主动装配特征，在装配活动中通过调节自身位姿实现与被动装配特征约束关联的装配特征。需要注意的是，1个元件上可能同时存在主动装配特征和被动装配特征，这与具体的装配顺序有关。为了方便装配属性的存

8、储，可将一些元件的装配顺序固定下来，如螺母和螺杆的装