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1、基于圖的夾具特征識別方法研究
2、第1內(nèi)容加載中...夾具設(shè)計CAD系統(tǒng)是實現(xiàn)CAD/CAM/CAPP集成的一個重要環(huán)節(jié)，而夾具特征識別又是夾具自動化設(shè)計的基礎(chǔ)，近年來，雖然許多專家學者在特征識別方面進行了大量研究，但是在夾具特征識別方面研究成果較少。文獻1中提出了一種從特征造型系統(tǒng)中提取夾具特征的方法，但是只針對目前在基于圖的特征識別方面也有不少研究，但是這些識別特征的方法往往只是面向加工特征的識別，主要應(yīng)用于CAPP系統(tǒng)，在夾具設(shè)計方面對特征識別還有一定的特殊要求，比如表面的遮掩性等。所以無法照搬CAP
3、P的特征識別方法來實現(xiàn)夾具特征的識別。1夾具特征類型夾具特征是指被加工零件上能安裝在夾具塔上，并能夠?qū)崿F(xiàn)夾具定位、夾緊和支撐等功能的形狀特征。3-2-I定位準則是工序件重復(fù)定位所必須遵循的準則。遵循該準則可以完全限制三維空間中工序件的六個自由度(3個平移自由度(X,Y,Z)和3個轉(zhuǎn)動自由度(a,β,θ))，附加夾緊裝置后，可以完全限制工序件的運動。夾具特征就是工序件表面能夠放置定位原件和夾緊原件的表面特征，夾具特征分為4類:(1)支撐特征。支撐特征通常是夾緊的基礎(chǔ)基準。支撐特征主要用來承擔工序件的重量和
4、縱向切削力。根據(jù)3-2-I定位準則，支撐特征應(yīng)該能夠限制(-Z,±a，±β)方向的運動，防止變形，保證被加工零件的穩(wěn)定性，而對精度及方向等要求不高。(2)定位特征。用來作為第二和第三個基準的特征。它的主要作用是用來定位，并抵消加工過程中的切削力和切削力矩。通常情況下，定位特征都與支撐特征垂直，并且彼此相鄰。定位特征應(yīng)該能夠限定(-X，-Y，±θ)上的工序件自由度。(3)夾緊特征。夾緊特征用來限制其他方向上的自由度，包括(+X，+Y，+Z)方向上的自由度，并與加緊元素接觸，其形狀與精度直接影響夾具的夾緊元
5、件的選擇。(4)參考特征。參考特征是夾具元件或夾具特征用來進行夾緊分析的依據(jù)?？梢园ㄈ缦绿卣鞯囊环N或幾種:基準(點、線、面)、設(shè)計特征、加工特征。本文主要介紹前3類特征的識別過程。2夾具特征識別夾具特征識別就是從被加工工件的實體模型出發(fā)，自動識別出對被加工工件的裝夾具有一定意義的特征過程。夾具特征識別是一種有一定限制條件的識別過程，在其識別過程中，應(yīng)該將加工表面排除在識別范圍之外，但是同時還要考慮到加工表面的特征對夾具特征的影響，另一方面加工表面的特征又可以作為夾具特征識別的一個參考依據(jù)，因此夾具特征
6、識別有別于CAPP領(lǐng)域的加工特征識別和CAD領(lǐng)域的設(shè)計特征識別。文獻[6]中提出了一種基于專家系統(tǒng)的特征識別方法，對于特征具有一定的語義描述，但是缺乏形式化描述，不利于計算機自動特征識別，從而對夾具特征的自動識別形成了一定的障礙?；诿孢呧徑訄D的特征識別方法，是目前研究最多的特征識別方法，研究成果豐富。但是基于面邊鄰接圖的方法，主要通過檢索子圖的方式來識別特征，這是一個NP難題，雖然目前已經(jīng)有人提出了凸邊分割的方法，但是仍然不能完全解決問題。本文根據(jù)夾具特征識別的特點，在面邊鄰接圖的基礎(chǔ)上提出了一種最大
7、凹邊凝聚的方法來識別夾具特征的方法，有效地避免了特征匹配過程的復(fù)雜性，相比子圖檢索方法在計算效率上有很大程度的提高。下面詳細介紹該方法的實現(xiàn)過程。2.1零件的面邊鄰接圖生成現(xiàn)在大部分的CAD系統(tǒng)都是采用B-Rep的方法進行實體表示，但是這樣的表示方法不利于特征識別，因此需要將B-Rep表示的幾何模型轉(zhuǎn)化成面邊鄰接圖表示的幾何模型以方便特征識別。所謂面邊鄰接圖，如下圖所示，圖的節(jié)點為面，邊為實體模型的邊特性，即凹凸性。要實現(xiàn)將B-rep模型轉(zhuǎn)換成面邊鄰接圖首先要進行凹凸邊的判別，判別方法如下:凹凸邊，當實
8、體上兩個鄰接面，在實體外所成的角度小于180º時，這樣的兩個面的鄰接邊稱為凹邊。當所組成的角度大于180º時，兩個面的鄰接邊稱為凸邊。邊的凸凹性的識別方法如圖2所示，取相交成該邊的鄰接表面Fl.F2。當組成面F1.F2的方向向量指向?qū)嶓w外部，且F1.F2的組成邊的指向滿足右手規(guī)則時，如果平面F1的方向向量和.F2的方向向量的叉乘后的向量方向與F:中的鄰接邊AB方向相同時，該鄰接邊為凸邊，如果相反則該鄰接邊為凹邊。經(jīng)過凸凹邊識別的幾何模型，在CAPP的制造特征識別過程中，已可以識別出一
9、些制造特征。但是對于夾具特征識別，由于夾具對工件定位的要求，還要考慮到各個特征的尺寸，和遮掩性等，因此還需要對圖的節(jié)點和邊添加必要的信息。圖的面節(jié)點信息如下:
