專利名稱：基于數(shù)學(xué)模型的夾具元件庫建立方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種夾具元件設(shè)計(jì)方法，尤其涉及一種基于數(shù)學(xué)模型的夾具元件庫建立方法。

背景技術(shù)：
機(jī)床夾具作為機(jī)械制造業(yè)中一種重要的工藝裝備，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和研制周期?？s短夾具設(shè)計(jì)周期、提高夾具設(shè)計(jì)質(zhì)量是提高企業(yè)快速反應(yīng)能力的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。機(jī)床夾具標(biāo)準(zhǔn)元件的建立則是計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)的一個(gè)重要內(nèi)容。三維標(biāo)準(zhǔn)件的快速設(shè)計(jì)能夠大大提高夾具的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期、簡(jiǎn)化夾具設(shè)計(jì)過程，進(jìn)而縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期起著相當(dāng)重要的作用。
設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)平臺(tái)上從事夾具設(shè)計(jì)工作時(shí)，不應(yīng)該也沒有必要重復(fù)繪制各類標(biāo)準(zhǔn)件，而且這種繁雜、瑣碎的工作極有可能打斷設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新思路，因此使用標(biāo)準(zhǔn)件的快速設(shè)計(jì)方法能讓設(shè)計(jì)者從繁瑣的計(jì)算機(jī)輔助繪圖中解脫出來。
對(duì)于系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的夾具元件通常采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法來建立相應(yīng)的元件庫，或者建立其相應(yīng)的模板，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)尺寸改動(dòng)模板圖形的部分或所有尺寸，自動(dòng)完成對(duì)圖形中相關(guān)部分的改變，建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)夾具元件的CAD模型。在設(shè)計(jì)夾具元件時(shí)，該方法必需事先根據(jù)相關(guān)《夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》查找不同類型不同規(guī)格的夾具元件構(gòu)型尺寸。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于數(shù)學(xué)模型的夾具元件庫建立方法，該方法運(yùn)用優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系理論，建立夾具元件各結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)間約束關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，在這些數(shù)學(xué)模型中僅有一個(gè)尺寸參數(shù)為獨(dú)立變量；然后根據(jù)夾具元件數(shù)學(xué)模型，建立夾具元件的模板文件作為元件父零件，設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)用、輸入一個(gè)參數(shù)后，即可驅(qū)動(dòng)所有參數(shù)實(shí)現(xiàn)夾具元件的設(shè)計(jì)。
本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，其特征是方法步驟為 (1)根據(jù)相同類型、不同規(guī)格的夾具元件，建立其相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型； (2)根據(jù)夾具元件數(shù)學(xué)模型，在計(jì)算機(jī)中建立夾具元件的三維模型樣板文件； (3)人機(jī)交互選擇相應(yīng)的夾具元件模板文件，輸入一個(gè)夾具元件的結(jié)構(gòu)尺寸； (4)生成一組完全可以控制三維模型形狀和大小的設(shè)計(jì)參數(shù)，更新顯示所設(shè)計(jì)的夾具元件三維實(shí)體模型； (5)設(shè)置夾具元件的名稱、存儲(chǔ)路徑，以備設(shè)計(jì)夾具時(shí)調(diào)用。
本發(fā)明通過模板文件建立夾具元件的父零件，定義各個(gè)尺寸參數(shù)來控制模型的形狀及大小，尺寸參數(shù)參照《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》。
本發(fā)明通過夾具元件各結(jié)構(gòu)尺寸之間的規(guī)律，利用優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系理論建立夾具元件尺寸參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系式，在這些函數(shù)關(guān)系式中，只有一個(gè)尺寸參數(shù)為獨(dú)立變量。
本發(fā)明通過輸入一個(gè)主尺寸參數(shù)，實(shí)現(xiàn)其它尺寸參數(shù)的驅(qū)動(dòng)，完成對(duì)夾具元件模型的更新. 優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先屬系規(guī)律性強(qiáng)，便于分析參數(shù)間的關(guān)系，將優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系理論用于對(duì)夾具元件的參數(shù)化設(shè)計(jì)不僅可以覆蓋同一品種不同系列的規(guī)格，而且實(shí)踐也證明，凡能正確使用優(yōu)先數(shù)系設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，其參數(shù)系列一般都比較合理，可用較少的品種規(guī)格來滿足較寬范圍內(nèi)的需要，且便于協(xié)調(diào)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門或各專業(yè)之間的配合，產(chǎn)品的主要參數(shù)按優(yōu)先數(shù)系形成系列，可使產(chǎn)品走上系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的軌道。
運(yùn)用本發(fā)明所建立的基于數(shù)學(xué)模型的夾具元件設(shè)計(jì)方法，完全可以達(dá)到計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的要求，具有廣泛的應(yīng)用前景，其思想不僅僅在夾具設(shè)計(jì)領(lǐng)域，還可以拓展到其它機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域，同時(shí)也可以為非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)提供理論性的指導(dǎo)。另外，本發(fā)明依靠數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)夾具元件尺寸間的約束，避免了使用大型數(shù)據(jù)庫等軟件，解決了數(shù)據(jù)占用系統(tǒng)資源多的問題。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、建立的數(shù)學(xué)模型中只有一個(gè)獨(dú)立參數(shù)，因此可為非標(biāo)件的設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)，并可拓展到其它機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域；2、實(shí)現(xiàn)由單一尺寸而不是多個(gè)尺寸同時(shí)驅(qū)動(dòng)夾具元件CAD模型的生成，因此設(shè)計(jì)夾具元件時(shí)只需要樣板文件，不需要建立夾具元件庫；從而大大提高模型動(dòng)態(tài)更新的速度，解決現(xiàn)有技術(shù)中驅(qū)動(dòng)參數(shù)多、效率低、數(shù)據(jù)庫占有系統(tǒng)資源多等問題。



圖1為本發(fā)明所用的A型(D＞3-18)定位銷。
圖2為本發(fā)明所用的A型(D＞18)定位銷。
圖3為本發(fā)明開發(fā)的定位銷設(shè)計(jì)模板。
圖4為本發(fā)明的設(shè)計(jì)過程示意圖。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但該實(shí)施例不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施例1 以圖1和圖2所示的固定式定位銷為例，建立定位銷的設(shè)計(jì)方法。
第一步建立定位銷的數(shù)學(xué)模型 定位銷的主要特征尺寸如表1所示，這些尺寸中只有一個(gè)是獨(dú)立變量，其它尺寸則為該獨(dú)立變量的函數(shù)。
表1 定位銷部分主要尺寸(摘自GB2203-80)
如表1所示，以尺寸參數(shù)D為獨(dú)立變量，由于D分為9個(gè)尺寸段，故用i、定義各尺寸段的標(biāo)識(shí)值，因此，i＝1，2，…，9。根據(jù)優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系理論，將各尺寸表示如下 D＜18時(shí)各尺寸的關(guān)系如下
d＝int(6×1.26i-3+0.5)


D＞18時(shí)各尺寸的關(guān)系如下

第二步建立定位銷的樣板 選用大型CAD軟件UG創(chuàng)建定位銷的實(shí)體模型。選用MFC開發(fā)定位銷的設(shè)計(jì)對(duì)話框界面，僅以定位銷直徑D為輸入?yún)?shù)，如圖3所示。
第三步設(shè)計(jì)所需的定位銷 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，輸入定位銷直徑參數(shù)，其它尺寸則通過數(shù)學(xué)關(guān)系模型驅(qū)動(dòng)確定，更新顯示所得到的定位銷，選擇存儲(chǔ)路徑保存，如圖4所示。
本發(fā)明以典型夾具元件的參數(shù)化設(shè)計(jì)為核心，基于優(yōu)先數(shù)與優(yōu)先數(shù)系理論建立了夾具元件各尺寸參數(shù)的函數(shù)關(guān)系式，實(shí)現(xiàn)了單一尺寸驅(qū)動(dòng)的夾具元件設(shè)計(jì)方法，供夾具設(shè)計(jì)人員在計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)(CAFD，Computer AidedFixture Design)過程中使用.本發(fā)明只需要樣板文件，不需要建立夾具元件庫，極大地提高了模型動(dòng)態(tài)更新的速度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中驅(qū)動(dòng)參數(shù)多、效率低、數(shù)據(jù)庫占有系統(tǒng)資源多等問題，同時(shí)也為非標(biāo)件的設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)，并可拓展到其它機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域.
權(quán)利要求
1.一種基于數(shù)學(xué)模型的夾具元件庫建立方法，其特征是方法步驟為
(1)根據(jù)相同類型、不同規(guī)格的夾具元件，建立其相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型；
(2)根據(jù)夾具元件數(shù)學(xué)模型，在計(jì)算機(jī)中建立夾具元件的三維模型樣板文件；
(3)人機(jī)交互選擇相應(yīng)的夾具元件模板文件，輸入一個(gè)夾具元件的結(jié)構(gòu)尺寸；
(4)生成一組完全可以控制三維模型形狀和大小的設(shè)計(jì)參數(shù)，更新顯示所設(shè)計(jì)的夾具元件三維實(shí)體模型；
(5)設(shè)置夾具元件的名稱、存儲(chǔ)路徑，以備設(shè)計(jì)夾具時(shí)調(diào)用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)學(xué)模型的夾具元件庫建立方法，其特征是通過模板文件建立夾具元件的父零件，定義各個(gè)尺寸參數(shù)來控制模型的形狀及大小，尺寸參數(shù)參照《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)學(xué)模型的夾具元件庫建立方法，其特征是通過夾具元件各結(jié)構(gòu)尺寸之間的規(guī)律，利用優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系理論建立夾具元件尺寸參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系式，在這些函數(shù)關(guān)系式中，只有一個(gè)尺寸參數(shù)為獨(dú)立變量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)學(xué)模型的夾具元件庫建立方法，其特征是通過輸入一個(gè)主尺寸參數(shù)，實(shí)現(xiàn)其它尺寸參數(shù)的驅(qū)動(dòng)，完成對(duì)夾具元件模型的更新。
全文摘要
一種基于數(shù)學(xué)模型的夾具元件庫建立方法，其特征是方法步驟為(1)建立其相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型；(2)在計(jì)算機(jī)中建立夾具元件的三維模型樣板文件；(3)人機(jī)交互選擇相應(yīng)的夾具元件模板文件，輸入一個(gè)夾具元件的結(jié)構(gòu)尺寸；(4)夾具元件三維實(shí)體模型；(5)設(shè)置夾具元件的名稱、存儲(chǔ)路徑，以備設(shè)計(jì)夾具時(shí)調(diào)用。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、建立的數(shù)學(xué)模型中只有一個(gè)獨(dú)立參數(shù)，因此可為非標(biāo)件的設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)，并可拓展到其它機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域；2、提高模型動(dòng)態(tài)更新的速度，解決現(xiàn)有技術(shù)中驅(qū)動(dòng)參數(shù)多、效率低、數(shù)據(jù)庫占有系統(tǒng)資源多等問題。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101706837SQ20091018655
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月25日
發(fā)明者秦國(guó)華, 葉海潮, 路冬, 吳鐵軍 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)