一种消除元件误差的孔系组合夹具设计软件研制

摘要

消费者对于产品多样化的需求是现代市场发展的趋势，企业越来越关注如何在最短的时间内设计和制造出样式多质量高的产品。相较于传统制造业广泛使用的专用夹具，现代制造业非常需要一些在一定范围内具有柔性的夹具。近年来孔隙组合夹具作为一种具有许多优点的柔性夹具使用越来越广泛，其元件简单、结构紧凑，但是目前仍存在定位方案确定困难以及夹具制造成本高昂两个问题制约着它的进一步推广。针对定位方案确定困难，已有很多学者进行了深入的研究，这些研究的前提往往是必须具有很高定位精度的夹具，而通过提高夹具元件精度来提高定位精度的方法显然会更大地增加夹具的制造成本。
　　针对这一问题，本论文提出了一种新的孔系组合夹具定位方案设计思路，即采用夹具元件的实际尺寸计算夹具定位方案中工件的实际位置，使得工件的定位误差计算结果已剔除基础板和定位元件的制造误差。基于这一思路提出了一种消除元件误差的孔系组合夹具定位方案设计方法，可以极大地降低组合夹具元件的加工精度要求，从而减少企业使用组合夹具的成本，提高企业的经济效益。
　　采用夹具元件实际尺寸的孔系组合夹具系统由孔系组合夹具硬件和与之相配套的定位方案生成软件组成。本文主要设计并开发了定位方案生成软件的原型系统，夹具基础板的全部定位孔位置和全部定位元件尺寸经过测量，并将测量数据固化在定位方案自动设计软件中，由于使用定位元件的实际测量尺寸计算工件在夹具中的位置，因此该位置只包含了工件定位表面的误差，而没有定位元件的尺寸误差和几何误差，因此将该软件计算得到的工件位置信息送入数控加工设备可比现有组合夹具具有更好的定位精度。更重要的是，这一系统避免了对夹具制造精度的依赖，从而大大降低了孔系组合夹具的制造成本。
　　夹具定位方案生成软件是结合开发工具Pro/Toolkit和VC++6.0的开发环境，在Pro/E系统的开发平台上来进行二次开发。首先根据发明专利《孔系组合夹具定位方案通用设计方法》，开发出理想夹具的定位方案设计软件，在此基础上，通过建立数学模型求解考虑元件实际尺寸情况下的工件相对于夹具的实际位置，并开发了相应的程序来实现工件相对于夹具位置计算的自动化。

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第一章 绪论

1.1 夹具的柔性化趋势

1.2计算机辅助夹具设计概述

1.3 孔系组合夹具应用中存在的问题

1.4 本文的研究内容和组织结构

第二章 理想夹具的定位方案确定算法介绍

2.1 孔系组合夹具定位类型介绍

2.2 理想夹具定位方案总体算法介绍

2.3 理想夹具定位方案具体算法介绍

2.4 本章小结

第三章 采用元件实际尺寸的工件位置确定算法介绍

3.1 定位元件测量尺寸存储

3.2工件实际位置计算模型

3.3 工件实际位置的计算求解

3. 4 本章小结

第四章 消除元件误差的孔系组合夹具软件原型系统的开发

4.1 开发工具介绍

4.2 理想夹具定位方案设计模块具体实现

4.3 工件实际位置计算模块具体实现

4.4 实例介绍

4.5 本章小结

第五章 总结和展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附 录

作者在读期间发表的学术论文