欢迎来到职称论文发表网站_期刊发表文章_教育医学核心_云海期刊网-专注期刊论文发表20年!
您的位置:主页 > 论文范文 > 理工论文 > 基于特征的组合夹具快速装配设计

基于特征的组合夹具快速装配设计

摘要:为了提高组合夹具快速组装的能力,本文提出一种基于特征的组合夹具快速装配设计方法,本文首先通过熟悉组合夹具的本身的结构,然后建立组合夹具装配的特征和相关组合夹具装配点的约束条件,最后根据以上研究设计基于特征的组合夹具快速装配的设计。
关键词:特征装配;组合夹具;快速装配;约束条件。
0引言
目前,大部分航空发动机的零件在进行组装的时候都需要用组合夹具来实现安装,因为航空发动机零件的组装过程十分重要,不可出现失误,其中实现组合夹具快速装配方法是整个流程的关键点。组合夹具的快速装配是通过专业的工具对夹具快速制定组装方案并进行操作,所以组合夹具快速装配设计是一门新技术。传统的组合夹具快速装配方法是通过工作人员反复对主要装配工具进行试验模拟,进行反复选择零件、反复试装操作,不仅耗费大量的人力、试验工具数量,也在一定程度上降低组合夹具装配的速度,对一些应急工具的组装存在问题。近年来,最先进的组合夹具快速装配方法是基于特征点的构建技术,因此本文在原有的基础上对基于特征的组合夹具快速装配设计方法进行进一步的研究 。
1组合夹具装配特征的建立
组合夹具的装配特征是被装配零件参与组合装配连接的零件基本的特征信息,主要包括组合夹具零件的几何尺寸参数和装配信息参数,几何尺寸参数是组合夹具特征的几个元素的尺寸参数,组合夹具特征的装配信息参数是两件在快速装配过程中相互连接点、面的尺寸参数和特征约束参数。根据组合夹具元件的定义可以将组合夹具元件用一个具有装配特征的数学集合表示,组合夹具元件上的点、线、面的相关尺寸参数代替数学集合中的数学元素,组合夹具装配特征就可以用约束这个数学集合的元素集合进行组合夹具的特征约束。组合夹具的特殊约束集合是装配集合的一部分,本文通过仿照数学几何元素的约束方法,设计基于特征的组合夹具快速装配的约束条件,达到提高组合夹具的装配速度的目的。
一般的组合夹具之间的连接都是通过键槽匹配和轴孔匹配实现的,常见的组合夹具装配连接的形式分为工具轴连接工具孔、工具键连接工具槽、工具键连接工具槽和工具孔。根据不同零件装配的特征分析和约束条件,选择合适的连接方式。一个组合零件可能存在主动装配特征和被动装配特征,为了简化装配特征的确定,本文将一些基本的螺丝之间的安装过程确定下来,根据组合夹具连接过程中各个连接元件的关系,本文通过以下数学集合进行表示:
基于特征的组合夹具快速装配设计 

其中式子中r是零件在组合装配过程中的特征点,r=1 表示组合夹具是主动装配特征,r=0 表示组合夹具为被动装配特征;G为组合夹具的几何元素集合,g为集合G中的几何元素,Ng为几何元素的数量。
组合夹具的装配特征分为轴孔类装配特征、键槽类装配特征、键槽孔类装配特征,建立特征约束。特征约束的建立是通过遍历组合夹具的特征找到合适的几何元素,根据几何元素确定组合夹具装配的特征,然后在数据库中查找与装配特征相符合的约束条件,最后根据相同的约束条件转换为特征约束条件,完成构建具体的组合夹具特征约束条件转换表如下表所示:
表一 组合夹具的特征约束转换表

特征约束类型 对应的几何约束类型
组合夹具的点特征约束 对应两个几何约束类型,是装配面的接触约束和点的接触约束
组合夹具的轴/孔特征约束 对应两个几何约束类型,是装配面的接触约束和圆柱面的对齐约束
组合夹具的键槽特征约束 对应两个几何约束类型,是装配面的接触约束和键槽侧面之间的中心2to2约束
组合夹具的T形键槽特征约束 对应两个几何约束类型,是辅助平面的接触约束和键槽侧面之间的中心2to2约束
组合夹具的键槽孔特征约束 对应三个几何约束类型,是装配面的接触约束、键槽侧面之间的中心2to2约束和圆柱面的对齐接触约束
 
2基于特征的组合夹具快速装配流程设计
基于特征的组合夹具快速装配流程的设计最主要的突出的就是工具装配的速度和装配的合格指标,基于特征的组合夹具快速装配就是将特征装配方法应用在组合夹具上。基于特征的组合夹具快速装配流程首先确定组合夹具的零件、相连接约束特征、被动装配元件。然后通过遍历方法对组合夹具元件的装配特征进行筛选,选择可以与组合夹具相互匹配的特征点,最后根据特征建立相对应的目标特征约束,进行装配方案的制定和最终确定,完成组合夹具的快速装配流程。
基于夹具Z812305和Z103915两个元件,进行两个夹具的组合装配,基于特征的组合夹具元件装配流程示意图如图一所示,具体操作如下:
(1) 将零件Z812305作为目的夹具元件,查看元件Z103915与之匹配的目标特征;
(2) 根据筛选出的目标特征,进行遍历操作,得到满足特征目标条件的装配方案和对应的特征约束条件;
(3) 工作人员根据装配方案以装配时间、装配合格率为依据进行方案最终的确定,完成组合夹具的快速装配。
基于特征的组合夹具快速装配设计




图1基于特征的组合夹具快速装配实例图






观察图1 基于特征的组合夹具快速装配实例图,可以清楚地观察到本文研究的基于特征的组合夹具快速装配方法因为采用了装配特征点技术,在根本上减少了传统组合夹具装配方法的流程,降低了组合夹具快速装配流程操作的难度。另外组合夹具快速装配工作人员在夹具装配的过程中,通过更改装配特征集合的约束条件,可以随时更改装配的方案,这样使整个夹具装配流程更具有灵活性,减少一些不必要的损失。
3结束语
通过以上研究分析,本文首先了解组合夹具装配的基础知识,然后建立组合夹具快速装配特征,最后将对组合夹具特征点的约束条件进行分析,完成基于特征的组合夹具快速装配方法的设计。基于特征的组合夹具快速装配方法通过特定的特征匹配流程,简化了组合夹具装配的流程,在一定程度上节约完成一个组合夹具装配周期时间,也提高了组合夹具装配的效率。相信本文研究的基于特征的组合夹具快速装配设计方法对于零件组合领域的发展有重要的意义。
[1]陆晓斌, 周来水, 姚铄,等. 基于特征的组合夹具快速装配设计[J]. 航空制造技术, 2015, 58(S1):86-89+101.
[2] 何刚林. 组合夹具快速设计和装配系统的研究[J]. 中原工学院学报, 2005, 16(005):49-51.
[3] 高建红, 刘吉华, 李世永,等. 机加工用组合夹具有限元仿真分析[J]. 内燃机与动力装置, 2018(3):79-84.
[4] 黄剑波. 三维组合夹具数据库设计及装配技术研究[J]. 电子机械工程, 2009(04):41-44.
[5] 孙言贵. 组合夹具组装计算机辅助设计软件[J]. 航空标准化与质量, 1999(2):38-41.
[6] 陈蔚芳, 欧志球, 姜澄宇,等. CAFD中的夹具快速装配技术研究[J]. 机械科学与技术, 2004, 023(003):316-318.

文章推荐:

我要分享到: