3幅慌、基于約束的裝配建模

　　在大多數(shù)組合夾具設(shè)計中，一套組合夾具往往是多個夾具元件的組合，即裝配體档广。所謂裝配體是指由一系列離散的子部件按某個位置關(guān)系組合而成的具有特定功能的機(jī)械部件。裝配體實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是裝配體內(nèi)部各個子部件之間的位置關(guān)系的確定皇腮。我們可以通過對子部件進(jìn)行平移悄针、旋轉(zhuǎn)等幾何變換命令來實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)根據(jù)用戶輸入的參數(shù)計算出變換矩陣据值，當(dāng)然也可以直接輸入子部件的變換矩陣來實(shí)現(xiàn)铛邦。

　　裝配建模有兩種方法，即自底向上建模和自頂向下建模瘾歉。前者是在整體方案確定后紫鳄，設(shè)計人員利用CAD工具分別進(jìn)行各個零件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計，然后定義這些零件之間的裝配關(guān)系沧宠，形成產(chǎn)品模型灸蛤。后者首先建立產(chǎn)品的功能表達(dá)鹃漩，并分析這種表達(dá)是否滿足產(chǎn)品要求，然后當(dāng)設(shè)計者利用CAD系統(tǒng)不斷細(xì)化零件的幾何結(jié)構(gòu)险毁，以保證零件的結(jié)構(gòu)滿足產(chǎn)品的功能要求制圈，建立產(chǎn)品模型。

　　組合夾具建模采用這兩種方式的綜合畔况。因?yàn)閷?shí)際的組合夾具設(shè)計并不是嚴(yán)格的自底向上設(shè)計鲸鹦，而是在整體上自底向上，在局部上仍存在自頂向下的工作方式问窃。同時夾具功能要求和方案設(shè)計制約著夾具元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計亥鬓，而夾具元件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計反過來又影響著夾具的裝配方案，夾具設(shè)計的過程實(shí)際上是夾具功能與方案設(shè)計和夾具元件結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計的相互反復(fù)的過程域庇，因此元件建模和夾具裝配建模需結(jié)合進(jìn)行嵌戈。夾具的裝配模型是建立在高層語義信息基礎(chǔ)上的，因而夾具裝配模型需要采用特征來建模听皿。 組合夾具由下級元部件裝配而成熟呛，部件又由更下級的元件和子部件組成。組合夾具CAD 系統(tǒng)利用裝配的約束關(guān)系將這些元件和部件按照一定的層次裝配成組合夾具尉姨。組合夾具的整體裝配造型采取自底向上的工作方式庵朝，其裝配過程一般分為兩步：第一步是建立裝配樹。將要建立裝配約束關(guān)系的元部件加到裝配樹中卓召。

　　第二步是在裝配樹中給元部件添加約束改阳，以逐漸減少元部件的自由度并使之按規(guī)定的約束組裝起來形成組合夾具。 約束是特定元素間必須滿足的一種關(guān)系伶摄，在形式上它可以表示為一原子合成骚目，設(shè)C為N 維謂詞符號，用于表示約束的種類历劣，而Σ為受約束的元素集(如點(diǎn)冷沿、線、面等) 根丈，則為符號表達(dá)式病唁，用于表示某個約束的屬性，那么一個約束可描述為： ( c e e2 … en - 1 v) 其中c∈C抹寿，ej ∈Σ券听，v∈V 通過對實(shí)際裝配體設(shè)計過程的考察，可以總結(jié)出以下幾種常見的裝配體約束條件厦嘹，這些約束主要是從幾何方面考慮的隐户，因而約束作用的對象是部件的幾何拓?fù)湓亍＿@些位置約束從工程設(shè)計角度可分為以下五類：(1)面配合(mate)及等距配合(mate offset) ：面配合要求裝配體部件的兩個表面相互接觸姐赡，即兩面的法向量相反莱预，面的等距配合要求兩個表面相向平行且相距某個距離。 配合(mate)可處理多種約束位置项滑。所選擇的幾何體取決于所使用的配合約束類型依沮。可選擇的物體以及響應(yīng)可實(shí)現(xiàn)的裝配包括：

　　平面——平面/平面枪狂、平面/軸線危喉；

　　軸線——軸線/軸線、平面/軸線州疾、軸線/點(diǎn)辜限；

　　點(diǎn)——點(diǎn)/點(diǎn)、點(diǎn)/軸線严蓖；

　　非平面表面(球面薄嫡，圓錐，圓柱颗胡，或圓環(huán)) 毫深。

　　不能選擇如定義軸線的輪廓表面：定義實(shí)體截面的相切表面；非定義球面缩毯、圓錐面径以、圓柱體和圓環(huán)的表面。

　　(2)對齊( align)及等距對齊(offset) ：對齊是指兩個對象之間的重合關(guān)系察遇，它又可分為面對齊夺疹，邊對齊，點(diǎn)對齊及局部坐標(biāo)系的對齊遍挚。面對齊是指兩個表面重合且方向一致应康。邊的對齊是指兩條邊重合在同一直線上，點(diǎn)對齊是指兩個點(diǎn)重合炊撕，局部坐標(biāo)的對齊是指兩個局部坐標(biāo)系完全重合宠宗，等距對齊是指兩個面平行且相距某個距離。

　　(3)插入( insert) ：描述孔與軸的配合關(guān)系秦物，即要求孔的軸線與軸的軸線重合瓣硼。

　　(4)同軸( coaxis) ：描述軸與軸之間的配合關(guān)系，要求兩軸的軸線重合猿文。

　　(5)定向(orient) ：要求兩個平面兩兩平行聂映，與等距對齊不同的是它不需要指定兩個面之間的距離。

　　組合夾具CAD系統(tǒng)的裝配約束分為以下幾種：配合棚贾、對齊窖维、對準(zhǔn)角度和插入，它們實(shí)現(xiàn)面與面妙痹、面與線铸史、面與點(diǎn)鼻疮、線與線、線與點(diǎn)和點(diǎn)與點(diǎn)之間的約束琳轿。面可以是平面也可以是圓柱面判沟，線可以是直線、軸線和矢量方向崭篡，點(diǎn)可以是實(shí)體頂點(diǎn)挪哄、端點(diǎn)和圓心等。通過約束(Constraints)消除工件的自由度進(jìn)行裝配琉闪。

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