柔性?shī)A具自動(dòng)化裝配技術(shù)的研究

摘 要：隨著柔性制造在變化商業(yè)環(huán)境中的不斷發(fā)展，夾具的生產(chǎn)設(shè)計(jì)也由傳統(tǒng)單一的夾具變成了結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變的柔性?shī)A具，極大降低了裝夾費(fèi)用和生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，而柔性?shī)A具在裝配過(guò)程中存在步驟繁多、效率低下的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：柔性?shī)A具；自動(dòng)化裝配；元件庫(kù)

1 柔性?shī)A具標(biāo)準(zhǔn)件類型

柔性?shī)A具是由預(yù)先制造出來(lái)的不同形狀、大小和功能的系列化標(biāo)準(zhǔn)零件組合構(gòu)成。柔性?shī)A具的元件具有很高的互換性和耐磨性。利用這些元件與合件，根據(jù)工件的不同要求，可以組裝成車、銑、鉆、磨、鏜等各種不同的機(jī)床夾具。柔性?shī)A具一般由基礎(chǔ)件、支承件、定位件、導(dǎo)向件、壓緊件、緊固件、其它件和合件八部分組成，如圖1。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)間分類

2 自動(dòng)裝配模塊程序設(shè)計(jì)

2.1 裝配術(shù)語(yǔ)

裝配模塊程序設(shè)計(jì)之前首先需要了解各種術(shù)語(yǔ)，只有了解了各種術(shù)語(yǔ)之后才能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)設(shè)計(jì)。這是設(shè)計(jì)的重要前提。在實(shí)際工作過(guò)程中需要了解原型、事例、工作部件以及顯示部件等概念及術(shù)語(yǔ)。裝配關(guān)系判定的構(gòu)想是提取所選對(duì)像的特征進(jìn)行識(shí)別，自動(dòng)選取其對(duì)應(yīng)的裝配關(guān)系進(jìn)行裝配。其識(shí)別功能可分為零件的形狀特征識(shí)別與技術(shù)特征的識(shí)別，兩種識(shí)別功能配合使用，讓裝配功能更加自動(dòng)化。

在UNIGRAPHICS NX/OPENAPI中，組件間相對(duì)位置通常是由變換矩陣和坐標(biāo)系矩陣決定的。實(shí)際工作過(guò)程中函數(shù)的輸入和輸出函數(shù)，通常是要用坐標(biāo)系矩陣和變化矩陣來(lái)代替的。這樣的設(shè)置具有非常重要的作用。在UNIGRAPHICS NX/OPENAPI中，定義了兩個(gè)術(shù)語(yǔ)。

空間（space）：這主要指的創(chuàng)建組件過(guò)程中所需要占用的空間，也就是組件絕對(duì)坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)空間。裝配空間（assembly space）：當(dāng)組件被加入到裝配后，組件所處的空間。在UNIGRAPHICS NX/OPEN API中，函數(shù)UF_ASSEM_ask_transform_of_occ（ ）和UF_ASSEM_ask_

component_data（ ）的主要作用就是為了獲得裝配空間，確切地說(shuō)是要獲得指定組件的裝配空間。這也是要分成具體情況來(lái)進(jìn)行分析的，當(dāng)輸入?yún)?shù)為部件事例標(biāo)識(shí)的時(shí)候，裝配空間則會(huì)被認(rèn)為是擁有裝配絕對(duì)坐標(biāo)系。如果UF_ASSEM_ask_component_data（ ）的輸入?yún)?shù)是實(shí)例標(biāo)識(shí)，裝配空間則是組件的直接父裝配的絕對(duì)坐標(biāo)系。組件的坐標(biāo)系矩陣包含6個(gè)實(shí)型數(shù)，組件的坐標(biāo)系原點(diǎn)包含3個(gè)實(shí)型數(shù)。在調(diào)用函數(shù)U F_ASSEM_add_part_to_assembly向裝配中增加組件時(shí)，或在裝配中重定位組件調(diào)用函數(shù)UF_ASSEM_reposition_instance（ ）時(shí)，都需要使用坐標(biāo)系矩陣，以指定組件的X 軸和y 軸向量。Z 軸向量可以利用X軸和Y 軸向量叉乘得到。組件轉(zhuǎn)換矩陣的主要目的就是為了描述模型空間到裝配空間的變換，該矩陣通常是實(shí)數(shù)矩陣。組件轉(zhuǎn)換矩陣如式所示。

tr[0][0]=csys[0]，tr[0][1]=csys[3]，tr[0][2]=csys[6]，tr[0][3]=orig[0]

tr[1][0]=csys[1]，tr[1][1]=csys[4]，tr[1][2]=csys[7]，tr[1][3]=orig[1]

tr[2][0]=csys[2]，tr[2][1]=csys[5]，tr[2][2]=csys[8]，.tr[2][3]=orig[2]

tr[3J[03=unused，tr[3][1]=unused，tr[3J[2]=unused，tr[3][3J=scale=l

部件的原點(diǎn)保存在tr[0][3]、tr[1][3]和tr[2][3]中。

tr[0][3]=orig[0]=原點(diǎn)的X坐標(biāo)；

tr[1][3]=orig[1]=原點(diǎn)的Y坐標(biāo)；

tr[2][3]=orig[2]=原點(diǎn)的Z坐標(biāo)；

坐標(biāo)系矩陣中從tr[O][0]到tr[2][2]是列向量，這里：

csys[0]，csys[1]，csys[2]是X向量的i，j，k成員；

csys[3]，csys[4]，csys[5]是Y向量的i，J，k成員；

csys[6]，csys[7]，csys[8]是Z向量的i，J，k成員；

tr[3][0]到tr[3][3]未使用，tr[3][3]代表比例，永遠(yuǎn)為1。

2.2 特征識(shí)別

自動(dòng)裝配模塊要想實(shí)現(xiàn)，必須要獲取特征。通常情況下裝配順序是以鏈表的形式存在的。在操作過(guò)程中工作人員必須要按照裝配順序來(lái)選擇零件，鏈表中每個(gè)結(jié)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)一個(gè)零件，選擇過(guò)程中選擇了N零件的時(shí)候，鏈表中N結(jié)點(diǎn)就會(huì)有指針指向該零件。

首先通過(guò)UF_OBJ_cycle_objs_in_part得到部件標(biāo)志，通過(guò)UF_MODL_ask_body_faces將實(shí)體各個(gè)表面標(biāo)志取出與數(shù)據(jù)中的特征進(jìn)行對(duì)比判斷，得到其所對(duì)應(yīng)的裝配關(guān)系，通常情況下裝配關(guān)系中結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是包含每個(gè)零件裝配信息的。這一點(diǎn)從下文中就可看出：Struct node{int number；tag_t pointer；information mate；node*next；}

其中，尾結(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和其他的結(jié)點(diǎn)不同，它是鏈表的結(jié)束標(biāo)志。利用UNIGRAPHICS NX/OPEN API提供的結(jié)構(gòu)UF_ASSEM_constraint，該結(jié)構(gòu)中既有配合類型又有零件特征等成員，實(shí)際工作過(guò)程中必須要把相關(guān)信息傳送給相應(yīng)的成員。這樣才能夠保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

為了保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，在實(shí)際工作過(guò)程中還需要求解約束，通過(guò)求解約束來(lái)獲得相關(guān)信息。工作過(guò)程中還需要把相關(guān)零件變換成所需要的變換矩陣，變換矩陣之后再利用函數(shù) UF_ASSEM_apply_mc_data（），把約束放到模型中。這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)零件的空間重定位了。最后再通過(guò)UF_MODL_update將部件重新定位，更新模型。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，帶動(dòng)機(jī)械行業(yè)尤其是夾具行業(yè)，正在不斷的發(fā)展、提高，而夾具的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也初步形成，這使得在未來(lái)的幾十年里，夾具將進(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)現(xiàn)階段，使它能在機(jī)械行業(yè)中站一席之地。

參考文獻(xiàn)

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