外文翻譯--智能化夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā) 中文版.doc

1智能化夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)摘要：夾具在加工過(guò)程和機(jī)械裝配中是一個(gè)重要的基本的工具。隨著CAD/CAPP/CAM技術(shù)的發(fā)展和CNC技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能滿足產(chǎn)品越來(lái)越快的更新、實(shí)際生產(chǎn)中所需的夾具復(fù)雜化與多樣化的要求。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是解決這一問(wèn)題的有效方法。在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)者的參與和經(jīng)驗(yàn)是必須的。在本文中一種新的設(shè)計(jì)系統(tǒng)已經(jīng)研發(fā)出來(lái)，它是為專用夾具而設(shè)計(jì)的，把人工智能技術(shù)應(yīng)用到了CAFD系統(tǒng)中，運(yùn)用了專家系統(tǒng)和三維建模技術(shù)。它討論了配置，一般的功能模塊，知識(shí)表示，推理裝置，夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)。本文討論了在夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中的智能優(yōu)化技術(shù)。最后利用CAFD系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)虛擬的夾具作為例子。關(guān)鍵詞:夾具；智能系統(tǒng)；專家系統(tǒng)1.引言專用夾具是一種特殊的工具，它是在制造中使工件定位以及把工件固定在合適的位置。通常情況下它支撐和夾緊工件。在制造中夾具消除特殊標(biāo)志、配置、頻繁的檢查，建立統(tǒng)一的性能。這會(huì)減少操作時(shí)間，提高生產(chǎn)率。由于其不可替代的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)夾具廣泛用于工廠的實(shí)際生產(chǎn)中。由于CAM技術(shù)的應(yīng)運(yùn)和流行，對(duì)設(shè)計(jì)和制造夾具的效率和可靠性提出了更高的要求。手工的夾具設(shè)計(jì)在制造中是一份傳統(tǒng)費(fèi)時(shí)的工作，而且設(shè)計(jì)者在夾具設(shè)計(jì)中起很重要的作用。工藝設(shè)備是否可以迅速的提供，影響零件生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，特別是在小規(guī)模和多品種的生產(chǎn)中。關(guān)于夾具設(shè)計(jì)有效方法的研究已經(jīng)引起了許多專家和學(xué)者的注意。自從九十年代以來(lái)，許多專家和學(xué)者已經(jīng)試著研究計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的新方法?；谌S設(shè)計(jì)軟件的平臺(tái)，一種運(yùn)用特征造型和參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)的夾具設(shè)計(jì)理論被提出來(lái)。一種為了采用檢索技術(shù)的模塊化夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的CAFD應(yīng)運(yùn)了分解和重建理論得到了巨大的發(fā)展，特別是隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，專家系統(tǒng)已經(jīng)被引進(jìn)到夾具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，去實(shí)現(xiàn)特殊的作用。在進(jìn)行傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)中，該設(shè)計(jì)師通常需要花費(fèi)大量時(shí)間尋找夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)和工藝流程圖。這需要花費(fèi)大量的時(shí)間去準(zhǔn)備與設(shè)計(jì)相關(guān)的，例如為重復(fù)繪制，繁重的工作，很低的效率，已嚴(yán)重的影響了交貨的時(shí)間。然而，傳統(tǒng)的CAFD系統(tǒng)在過(guò)去自動(dòng)化程度很低，它過(guò)多的取決于設(shè)計(jì)者的參與，夾具設(shè)計(jì)過(guò)程是很低效的。由于大部分的設(shè)計(jì)工作是在二維平面上，設(shè)計(jì)者必須具備較高的機(jī)械制圖知識(shí)和空間想象能力。應(yīng)用3D模擬技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)不僅直觀、容易理解，而且降低了對(duì)設(shè)計(jì)者對(duì)專業(yè)技術(shù)的要求。2本文主要論述了CAFD系統(tǒng)的配置,一般功能模塊、知識(shí)表示、夾具和夾具組件模塊基礎(chǔ),推理機(jī)制,知識(shí)庫(kù)。根據(jù)夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，AI技術(shù)已經(jīng)引入到夾具CAD系統(tǒng)中，一種基于3D特征建模，可以有效利用專家優(yōu)勢(shì)和三維特征造型技術(shù)的智能CAFD系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)出來(lái)了。2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1顯示了CAFD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，展示了一種更詳細(xì)，具體的工作程序的系統(tǒng)?？紤]到夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，CAFD系統(tǒng)采用了模塊化思想。它由推理機(jī)系統(tǒng)，知識(shí)庫(kù)，接口數(shù)據(jù)庫(kù)，夾具及固定裝置零件模型庫(kù)等等組成。夾具設(shè)計(jì)的第一步，使用者需要建立零件模型，包括制造所需的夾緊參數(shù)，加工參數(shù)，定位參數(shù)，其他制造過(guò)程所需的完整參數(shù)，這些都是夾具設(shè)計(jì)不可或缺的。此系統(tǒng)采用了基于推理的混合戰(zhàn)略和根據(jù)工件信息推理的規(guī)則。首先基于實(shí)例的推理。CAFD系統(tǒng)會(huì)在樣庫(kù)中尋找滿足要求的相似的例子。有時(shí)，如果幸運(yùn)的話可以找到滿足要求的夾具。第二，如果沒(méi)有一個(gè)合適的樣例，系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)進(jìn)行推理并給出一個(gè)新的設(shè)計(jì)樣例。然后，調(diào)用夾具模型組成要素的樣例，利用參數(shù)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)來(lái)重建模型。通過(guò)人機(jī)界面，如果由CAFD建的模型通過(guò)強(qiáng)度分析、干擾分析和其他分析，系統(tǒng)將設(shè)置參數(shù)值并完成夾具設(shè)計(jì)。否則，系統(tǒng)將保證用戶調(diào)整參數(shù)和重新設(shè)計(jì)。如果結(jié)果令人滿意，用戶可以將這個(gè)例子儲(chǔ)存到例庫(kù)中。該系統(tǒng)有一定的自學(xué)功能。更多的例子儲(chǔ)存到例庫(kù)中，系統(tǒng)的智能化水平越高。圖1.CAFD系統(tǒng)的流程圖33.推理裝置根據(jù)在夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中所依據(jù)的經(jīng)驗(yàn)的特點(diǎn)，該系統(tǒng)采用了CBR和RBR混合戰(zhàn)略。樣庫(kù)中的樣例是有限的，他不可能滿足夾具設(shè)計(jì)中所有的情況。所以，CBR不是完美的。一但沒(méi)有找到合適的例子，若沒(méi)有其他的推理裝置，系統(tǒng)將不會(huì)得到最終的方案。相對(duì)CBR，RBR更能滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。3.1應(yīng)運(yùn)在CAFD中的CBRCBR的基本思想是通過(guò)例庫(kù)中類似的例子找到答案。結(jié)果是通過(guò)CBR的夾具設(shè)計(jì)與更能滿足實(shí)際加工工藝的要求。與RBR相比較，CBR在夾具設(shè)計(jì)中給習(xí)慣以專家的思維去工作，避免知識(shí)獲取與表示的困難。正如圖2中顯示的那樣，CBR的夾具設(shè)計(jì)過(guò)程包括案例表示、案例搜索和計(jì)算，案例評(píng)估，案例檢索和案例更新。這種技術(shù)的關(guān)鍵在于創(chuàng)建案例表達(dá)時(shí)的表達(dá)方法的檢索裝置。圖2.夾具設(shè)計(jì)樣例推理的設(shè)計(jì)過(guò)程3.1.1案例表示在系統(tǒng)中的案例用編碼技術(shù)代替。根據(jù)夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，每一個(gè)案例給一個(gè)不同的十進(jìn)制數(shù)。案例將會(huì)被編碼和改變以便被識(shí)別。最后，案例以編碼形式進(jìn)入典型案例中。3.1.2案例搜索和計(jì)算針對(duì)夾具設(shè)計(jì)的要求，計(jì)算的相似程度采用最接近的策略。計(jì)算公式是S=n1wipi這里,S與存在的案例的相似程度N組件模型特性的數(shù)量4Wi每個(gè)特性的加權(quán)因子Jp與案例j，0,1等的匹配程度根據(jù)相似程度的值，擁有最大計(jì)算值的案例是最相似的案例。3.1.3案例評(píng)估根據(jù)（2）的結(jié)果，相似度最大的那個(gè)案例如果Smax0.96則可以接受案例方案，把他調(diào)出來(lái)，跳過(guò)（5）和（6）。如果Smax0.96則存在的案例與需求的有差距。S的值越小，與案例庫(kù)中找到的的案例的差別越大。在這種情況下，改造工作必須提前完成。3.1.4案例檢索篩選到得案例不可能完全滿足設(shè)計(jì)的要求。檢索是得到符合結(jié)果的必要過(guò)程。檢索包括模型尺寸和模型結(jié)構(gòu)，還有解決方案。3.1.5案例更新更新夾具模型庫(kù)直到案例檢索的結(jié)果令人滿意。隨著滿足夾具必須特點(diǎn)的新樣例的產(chǎn)生系統(tǒng)將更新。3.2應(yīng)運(yùn)在CAFD系統(tǒng)中的RBRRBR是通過(guò)規(guī)則描述知識(shí)的過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，知識(shí)被簡(jiǎn)單，靈活和容易理解的方式表達(dá)出來(lái)。通過(guò)推理，基于規(guī)則的系統(tǒng)將引導(dǎo)用戶去完成全部的設(shè)計(jì)任務(wù)，包括原理設(shè)計(jì)，布局機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)分析和性能評(píng)價(jià)，然后完成一個(gè)集成的夾具裝置。RB