基于约束的组合夹具装配建模与设计(3)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:5

本文章共4365字，分3页，当前第3页，快速翻页：

组合夹具由下级元部件装配而成，部件又由更下级的元件和子部件组成。组合夹具CAD 系统利用装配的约束关系将这些元件和部件按照一定的层次装配成组合夹具。组合夹具的整体装配造型采取自底向上的工作方式，其装配过程一般分为两步：第一步是建立装配树。将要建立装配约束关系的元部件加到装配树中。

第二步是在装配树中给元部件添加约束，以逐渐减少元部件的自由度并使之按规定的约束组装起来形成组合夹具。

约束是特定元素间必须满足的一种关系，在形式上它可以表示为一原子合成，设C为N 维谓词符号，用于表示约束的种类，而Σ为受约束的元素集(如点、线、面等) ，则为符号表达式，用于表示某个约束的属性，那么一个约束可描述为：

( c e e2 … en - 1 v) 其中c∈C，ej ∈Σ，v∈V

通过对实际装配体设计过程的考察，可以总结出以下几种常见的装配体约束条件，这些约束主要是从几何方面考虑的，因而约束作用的对象是部件的几何拓扑元素。这些位置约束从工程设计角度可分为以下五类：(1)面配合(mate)及等距配合(mate offset) ：面配合要求装配体部件的两个表面相互接触，即两面的法向量相反，面的等距配合要求两个表面相向平行且相距某个距离。

配合(mate)可处理多种约束位置。所选择的几何体取决于所使用的配合约束类型。可选择的物体以及响应可实现的装配包括：

平面——平面/平面、平面/轴线；
轴线——轴线/轴线、平面/轴线、轴线/点；
点——点/点、点/轴线；
非平面表面(球面，圆锥，圆柱，或圆环) 。

不能选择如定义轴线的轮廓表面：定义实体截面的相切表面；非定义球面、圆锥面、圆柱体和圆环的表面。

(2)对齐( align)及等距对齐(offset) ：对齐是指两个对象之间的重合关系，它又可分为面对齐，边对齐，点对齐及局部坐标系的对齐。面对齐是指两个表面重合且方向一致。边的对齐是指两条边重合在同一直线上，点对齐是指两个点重合，局部坐标的对齐是指两个局部坐标系完全重合，等距对齐是指两个面平行且相距某个距离。

(3)插入( insert) ：描述孔与轴的配合关系，即要求孔的轴线与轴的轴线重合。

(4)同轴( coaxis) ：描述轴与轴之间的配合关系，要求两轴的轴线重合。

(5)定向(orient) ：要求两个平面两两平行，与等距对齐不同的是它不需要指定两个面之间的距离。

组合夹具CAD系统的装配约束分为以下几种：配合、对齐、对准角度和插入，它们实现面与面、面与线、面与点、线与线、线与点和点与点之间的约束。面可以是平面也可以是圆柱面，线可以是直线、轴线和矢量方向，点可以是实体顶点、端点和圆心等。通过约束(Constraints)消除工件的自由度进行装配。基于约束装配的例子如图5，其中a图是轴工件，b图是铣键槽的组合夹具。

图5基于约束装配的例子
1. 长方形基础板2. 定向键3. 工件4. V形块支承5. 伸长压板6. 紧固螺栓7. 带肩六角螺母8. 弹簧9. 垫圈

(