第27卷第2期

2010年2月

机　械　设　计

JOURNALOFMACHINEDESIGN

Vol.27No.2

Feb.2010

计算机辅助夹具设计技术回顾与发展趋势综述

蔡瑾,段国林,姚涛,许红静

(河北工业大学机械学院CAD/CAM研究所,天津　300130)

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摘要:计算机辅助夹具设计(Computer2aidedfixturedesign,CAFD)技术从20世纪70年代发展至今,已经成为CAD/

CAM集成技术的一个重要组成部分。文中从CAFD技术所包含的4个研究方面(安装规划,装夹规划,夹具构形设计,夹具性能评价)入手,对国内外CAFD技术的发展(主要对近10几年内的发展成果)进行了回顾,并对CAFD的未来发展趋势进行了分析。

关键词:计算机辅助夹具设计;安装规划;装夹规划;夹具构形设计;夹具性能评价

中图分类号:TP319　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-2354(2010)02-0001-06

随着制造技术的发展,产品的设计周期缩短,更新换代增快。传统的大批量生产模式逐步被中小批量生产模式所取代。高的柔性,有效手段,,而。组合夹具的平均设计和组装时间是专用夹具所花时间的5%～20%,可以认为组合夹具就是柔性夹具的代名词。由于组合夹具应变能力强、设计和制造周期短、成本低、适应产品更新换代的要求,提高了企业的竞争力,所以日益受到厂家的青睐。应用组合夹具的一项关键技术就是CAFD技[1]

术。我国从20世纪80年代中期就已经开始研究这项技术,并对如何将人工智能的理论应用到组合夹具计算机辅助设计(CAD)过程进行了探索。但由于组合夹具设计取决于被加工工件,而被加工工件又千变万化,造成组合夹具CAD难以实现智能化。经过30多年国内外众多学者的不懈努力,工作虽有进展,但离生产实际应用还有很大距离。

,。这部分也可以是processplanning)的一个子集,CAFD和CAPP集成的交互接口。安装规划的框架包括制造特征描述和特征库的开发、装夹特征的定义和定位表面的选择、安装规划算法、以及夹具设计和验证。安装规划由于与CAPP联系更为紧密,大多数CAFD领域内的研究都集中在装夹规划,夹具构形设计和夹具性能评价3方面,但目前在夹具构形设计中对夹具自动构形设计的研究仍然较少。

(2)装夹规划。

装夹规划主要用来决定在某一特定安装条件下工件上的定位支撑面,支撑点以及夹紧点。装夹规划所考虑的主要问题包括:工件上可以选作为装夹表面的表面类型;装夹表面相对于刀具轴线的方位;候选装夹表面的精度要求;候选装夹表面的组合情况;装夹稳定性和装夹表面的可及性等。

(3)夹具构形设计。夹具构形设计的任务是选择夹具元件,构造夹具结构,并把它们装配成最终的夹具构形来夹持工件。CAFD中夹具构形设计的主要问题包括:夹具元件的选择如与工件直接接触的定位支承与压板等的选择;确定夹具组件的高度;夹具组件在基础板上的摆放;夹具元件之间的连接;夹具、工件及加工面之间的干涉检查等。

(4)夹具性能评价。

夹具性能评价是对已经设计完成的夹具的有关性能进行评价和分析,定义、测量并对夹具设计进行优化

1　CAFD技术概述

从20世纪70年代开始夹具CAD研究至今,CAFD技术已经发展成为CAD/CAM集成技术的一个

重要组成部分。目前,围绕CAFD技术所展开的研

究主要包括4方面内容:安装规划,装夹规划,夹具构

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形设计和夹具性能评价:

(1)安装规划。

3收稿日期:2009-04-02;修订日期:2009-08-10

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基金项目:河北省自然科学基金重点资助项目(F2006000111);河北省教育厅资助项目(ZH2006013)作者简介:蔡瑾(1972-),女,河北邢台人,讲师,主要研究方向:CAD/CAM,组合夹具等。