引言

　　基于約束的建模不僅易于建立產(chǎn)品模型放干，而且便于對CAD模型作修改和操作屠缭。和以前建模方法比較黄琼，基于約束的組合夾具裝配建模方法的優(yōu)點是包含了夾具設計中很多問題的關聯(lián)性苗缩；一旦定義了約束饵蒂，特別在修改設計的過程中，只要改變其他條件就可以保持裝配關系酱讶。

　　1苹享、夾具的能模型

　　組合夾具是由一套預先制定好的各種不同形狀、不同尺寸規(guī)格浴麻、具有互換性的標準元件或組件，按照一定的裝配約束關系組合而成的囤攀。根據(jù)這個定義软免，可以把組合夾具表示為：G = { Vi ，ri ︱ri ∈R (Vi 焚挠，Vj ) 膏萧，Vi ∈}上式中，V 表示組合夾具元件的集合挖毅，Vi 表示組合夾具元件或組件尤稍； R 表示元件或組件間的約束關系的集合，ri 表示元件或組件間的一種約束關系倡搞。這樣元件與元件之間形成了一種網(wǎng)狀的關系弓匪，其中網(wǎng)狀節(jié)點為元件(組件) 晨偿，節(jié)點間的聯(lián)系依賴于它們的裝配約束關系。

　　裝配結構可以用兩種方式顯示某個裝配設計：一個是邏輯結構盲拣，一個是圖形結構诊踢。邏輯結構表達了組成裝配模型的零件、子部件之間的層次關系摘裕，就象目錄的樹型結構脸鸿。

　　圖形結構是某個裝配模型的幾何表示，直觀地用分解圖表示拥耍。根部件：根部件是在生成一個新的裝配圖時自動產(chǎn)生的显艘，是裝配的最頂層。子部件：裝配中的一個邏輯組审拉，由零件構成的子裝配炭庙，子部件可以嵌套任意深度。零件：層次結構中的最低一級拧抖，是單一實體煤搜，不能拆成更小的實體。

　　1夾具裝配樹

　　夾具設計的最終目的是要實現(xiàn)夾具的功能唧席。夾具的功能模型是對夾具的功能定義和功能行為進行描述和表達擦盾，是對夾具本質的定義。從夾具的結構出發(fā)可以定義各元件(組件)之間的功能相關性淌哟，使夾具模型中包含關于夾具功能迹卢、工作方式、工作狀態(tài)的信息徒仓。功能模型是夾具模型是夾具層次結構的更高一級的抽象腐碱。本系統(tǒng)所謂的功能建模就是對夾具設計要求進行描述，將夾具的整體功能進行分解細化掉弛，每個子功能對應一個功能元件(組件) 症见，建立起夾具的功能結構樹。

　　在本系統(tǒng)中采用的功能元件和功能關系來描述夾具的功能結構殃饿，其中功能關系表示功能元件之間的作用關系谋作。夾具的功能模型是由夾具功能元件和功能關系構成的具有層次結構的功能樹；樹根表示夾具的總體功能帮色，葉點表示夾具功能的分解缩棉，即子功能。也就是說夫子節(jié)點間具有分解瑟哺、繼承和抽象的關系颂梆，父功能是子功能的目的，子功能是父功能的手段和實現(xiàn)，是父功能的具體化览雁。同層次節(jié)點間也具有并聯(lián)或串聯(lián)的關系峦拥，其相互作用相互依賴，作為手段共同完成一定的目的(父功能) 碉晾，構成功能并聯(lián)關系急响；若按某種順序依次作用，則構成功能串聯(lián)關系陋窗。

　　2嘱悄、三維結構裝配技術及原理

　　裝配關系是建立夾具零件、部件或者元件实愚、組件之間內在約束關系的關鍵兼呵。夾具的裝配關系一般是元件間的定位關系，通過定義元件間的位置關系能夠描述出整個裝配體中元件的空間位置和配合關系腊敲。

　　UG創(chuàng)建的是參數(shù)化裝配击喂，可以在一個零件上多次施加約束，對零件施加約束就是減少零件自由度或運動類型碰辅，限制零件之間的相對運動懂昂，并且通過點、邊没宾、軸或面的關聯(lián)定位確定裝配模型中零件的位置和配合方式凌彬。UG可以概括出如下三類基本的裝配：自頂向下裝配、自底向上裝配循衰、混合裝配铲敛；八種配對約束：貼合(Ma2te) 、對準(Align) 会钝、角度(Angle) 伐蒋、平行( Parallel) 、正交( Perpendicular) 狞吏、對中(Center) 曲苛、距離(Distance) 、相切(Tangent) 仁沃。值得指出的是肃刁，上述八類基本配合約束中，以“貼合”最為常見奇茫。

　　(1)自底向上裝配的基本概念是：某一個裝配件的零部件的設計獨立于該裝配件的上一級裝配之外，即先在該級中獨立設計烫王，再與上一級相連接上绅。連接后，特定零件相連的裝配件將自動更新，反映所有的在零件階段所做的改變岛宵。任何三維繪制的零件都可以有其他部件添加到它上面任汪，因此，任何零部件都可能成為裝配件滚吱〖狭可以開發(fā)幾個用于添加到高一級裝配件的次級裝配件，這個高一級裝配件同樣也可以被用作更高一級配件的次級配件荣月，裝配件和次級裝配件之間管呵，即一級裝配件A由三個基本部件組成，裝配件A完成后又可構成二級裝配件B的次級裝配件A哺窄，也可看做裝配件B的一個部件捐下。同理，裝配件B又構成三級裝配件C的次級裝配件B萌业，依此類推坷襟，自底向上進行裝配。其中基本部件可能是零件也可能是裝配件生年。

　　2自底向上分級裝配

　　自底向上設計過程是傳統(tǒng)的CAD軟件中通常使用的一種設計過程婴程。它的主要思想是先設計好各個零件，然后建立零件之間的幾何約束關系并進行裝配抱婉，如果在裝配過程中發(fā)現(xiàn)某些零件不符合要求档叔，諸如：零件與零件之間產(chǎn)生干涉、某一零件根本無法進行安裝等授段，就要對零件進行重新設計蹲蒲，重新裝配，再發(fā)現(xiàn)問題悄函，再進行修改等牲羊。設計過程由于事先沒有一個很好的規(guī)劃，沒有一個全局的考慮山顶，設計階段的重復工作很多蛮血，造成了時間和人力資源的浪費，工作效率低好员。

　　(2)自頂向下裝配有兩種方式芽刨，首先創(chuàng)建唯一的也是最高級的裝配件，再創(chuàng)建它其中的一個零部件略尘，然后對該零部件做約束瘩浆。值得注意的是在自頂向下裝配法中，約束包括與其它部件的連接約束和對該零部件特征的簡單約束怯漾。

　　自頂向下裝配方式二

　　即先產(chǎn)生裝配件胡炼，在其中為其部件做好所需幾何約束體豹女，當產(chǎn)生新部件時再向部件中添加所需約束。 在大多數(shù)時間碍蚊，根據(jù)設計和約束需要拷肌，兩種方式往往混合使用。對于約束旨巷，當使用連接約束時巨缘，意味著使用者可以根植設計的零部件到裝配件的不同零部件。

　　(3)支持自頂向下/自底向上的并行裝配方式采呐。這是由兩方面決定的： ①由虛擬裝配系統(tǒng)建模的方法決定的若锁； ②要區(qū)別于傳統(tǒng)的組合夾具的裝配。傳統(tǒng)的組合夾具主要是工人憑經(jīng)驗和技巧手工裝配起來的懈万，因此具有很大的隨意性拴清。工人不同、經(jīng)驗不同会通、背景不同口予、心情不同都會影響裝配結果；而且很多知識都是通過工人逐漸摸索涕侈、積累得到的烟馅，而且不易于保存暑尝。平面二維圖紙只適于簡單的裝配沦偎，而不適于復雜裝配援丐。

　　為了改善夾具的裝配質量，提高夾具的裝配效率念焙，我們將并行的思想和自頂向下/自底向上相結合的設計方法引入了組合夾具的裝配建模過程扑跌。自頂向下/自底向上相結合的設計方法是綜合考慮工程人員思維習慣及裝配模型細節(jié)構建的一種設計過程。一般來說鲤境，功能復雜的組合夾具都不可能僅由幾個元件組成创皿，而必定是個裝配體。因此正確的丛疲、符合思維習慣的組合夾具裝配體設計過程應該是根據(jù)工件的實際要求定義組合夾具的粗略裝配模型(自頂而下) 爸蝠，確定需要選用的組合夾具各個元件的形狀和它們之間的配合關系，然后在裝配模型的約束下展開各組合夾具元件規(guī)格的詳細選擇(自底而上) 砍毡，同時對原先定義比較粗略的組合夾具裝配模型予以細化或修改十旗，經(jīng)過幾次自頂而下、自底向上的反復即可得到符合要求的組合夾具虛擬裝配體設計聂袱。

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