外文翻譯--夾具裝置的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì).doc

外文資料名稱：Multi-objectiveoptimalfixturelayoutdesign外文資料出處：RoboticsandComputerIntegratedManufacturing附件：1。外文資料翻譯全文2。外文原文指導(dǎo)教師評語：簽名：年月日1夾具裝置的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)DianaM.Pelinescu,MichaelYuWang*陳少衛(wèi)譯摘要:本文重點(diǎn)闡述了夾具布局設(shè)計(jì)，主要用于多種質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)下確定和評價(jià)夾具設(shè)計(jì)的可用性，并利用近似交換法結(jié)合多種性能要求進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)。重要的性能參數(shù)與運(yùn)動(dòng)定位的基本要求和封閉形式下的總體定位。三個(gè)性能參數(shù)為工件定位精確度、基準(zhǔn)和定位接觸力的分布。本文著重利用分級遞進(jìn)的方法進(jìn)行多基準(zhǔn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。引入多種有效的算法并推廣應(yīng)用到各種實(shí)際案例，形成了執(zhí)行夾具組合的適當(dāng)交換方法。舉例說明了上述方法的實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)驗(yàn)效果。關(guān)鍵詞：夾具；夾具布局；夾具組合；多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)1.引言在產(chǎn)品加工精度和裝配精度方面，適當(dāng)?shù)膴A具設(shè)計(jì)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。夾具系統(tǒng)通常由夾緊和定位組成，必須能夠通過及其操作執(zhí)行定位并夾緊工件。雖然出現(xiàn)了一些像3-2-1規(guī)則設(shè)計(jì)指南，但基于CAD模型的自動(dòng)夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)一直發(fā)展緩慢。本文論述了一類三維工件夾具的自動(dòng)設(shè)計(jì)方法。被夾緊工件是一個(gè)任意復(fù)雜的幾何體,夾具有最小數(shù)量的限位元素，即六個(gè)定位和一個(gè)夾緊。而且,夾具要素被看作是非摩擦接觸點(diǎn)接觸，并限定于在具體的特定的定位。一般來說,一套有效的夾具可假設(shè)為一個(gè)大的收集裝置。例如,定位點(diǎn)可能產(chǎn)生于離散工件的表面。夾具設(shè)計(jì)的要求首先是確定可行夾具結(jié)構(gòu)，滿足定位和閉合的要求。其次,該夾具設(shè)計(jì)需基于一些評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和最優(yōu)(或次優(yōu))夾具的選擇。這表現(xiàn)為定位精度、規(guī)范和分散定位力。這些要求包括了夾具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。這些多重要求可能會(huì)沖突。因此，必須進(jìn)行多目標(biāo)夾具設(shè)計(jì)。文中給出的是一種優(yōu)化夾具的設(shè)計(jì)方法。該方法是基于理論的最佳實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。研制了一種高效評價(jià)受力遞歸特性的方法，自己設(shè)計(jì)開發(fā)了受力分析軟件。優(yōu)化算法夾具設(shè)計(jì)制作了一套適應(yīng)多種性能要求的算法。2.相關(guān)工作參考文獻(xiàn)1是普通夾具技術(shù)。多年來對夾具有了一個(gè)基本要求2,近年來已廣泛應(yīng)2用于自動(dòng)化領(lǐng)域4,3。有幾種基于螺旋理論來分析夾具性能，來解決諸如封閉運(yùn)動(dòng)學(xué)5，接觸類型和摩擦效應(yīng)6。參考文獻(xiàn)7是基于不同的幾何分析技術(shù)。除了封閉運(yùn)動(dòng)學(xué)，組合夾具自動(dòng)設(shè)計(jì)程序是基于這一方法開發(fā)的8。近來固定模塊化設(shè)計(jì)問題得到更多的關(guān)注9。有深入研究夾具設(shè)計(jì)、圍繞工件和堅(jiān)固的夾具結(jié)構(gòu)6，可行的刀具和路徑間隙7。綜合研究夾具問題，已大致集中在夾具組成上11,10,8，尤其在自動(dòng)化方面的應(yīng)用4,3。參考文獻(xiàn)14描述的是夾具設(shè)計(jì)技術(shù)。3.夾具模型夾具的基本性能在于被夾緊的運(yùn)動(dòng)約束。其運(yùn)動(dòng)條件是清楚的12,7,5,3。如一個(gè)夾具有n個(gè)定位點(diǎn)，(i=1,2,n),夾具可表示為：qTyG由Tyyyyn,21和TTTrq,確定了定位位置和工件定位。夾具設(shè)計(jì)由定位矩陣來定義,21nhhhG，當(dāng)TTiiTiinrnh)(,和iirn,，表面標(biāo)準(zhǔn)和工件表面接觸點(diǎn)的位置。夾具設(shè)計(jì)需要一個(gè)綜合計(jì)劃，以滿足一定的裝夾性能要求。4.夾具的質(zhì)量性能規(guī)范4.1精確定位夾具質(zhì)量的一個(gè)重要方面就是工件定位在夾具上的精度要高。一般工件的位置誤差由幾何變形和定位誤差造成的。本文只討論定位誤差造成的誤差。作為一種夾具模型的擴(kuò)展(公式(1)，定位誤差y和工件定位誤差q可表示如下：qTTqyGG)(2（2）顯然,誤差來源于定位基準(zhǔn)的工件定位精度。定位誤差可表示為系統(tǒng)矩陣或是信息矩陣，M=GGT。實(shí)驗(yàn)表明12，一個(gè)確定的標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到高定位精度是信息矩陣的最大決定因素(D-optimality)等等，最大值（即M）。4.2最小定位力夾具設(shè)計(jì)的另一個(gè)要求是盡量減少定位接觸力和任何約束或閉合力。讓我們討論一下完全確定的位置矢量cr和單元表面cn。對于點(diǎn)接觸，廣義的工件夾緊力可表示為：ccchF（3）3c表示夾緊力的大小。因此,定位接觸力可表示為ccTccTTchMGhGGG11)(（4）我們可得出這些力的夾緊強(qiáng)度：CTccchMGp1/當(dāng)),2,1(1nihMhpcTici（5）在閉合情況下,需要將這些力定位于N個(gè)定位點(diǎn)中的每個(gè)定位點(diǎn)：0,0ccip且計(jì)算平均定位接觸力為：cTccichMhpp122（6）得出一個(gè)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)值（Pc）。這表明，在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該明確定位點(diǎn)和夾緊定位。4.3平衡定位接觸力夾具設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要問題是對工件的總應(yīng)力應(yīng)盡可能均勻分布在定位處。在夾緊過程中，若P表示反應(yīng)力，那么我們可以確定分散定位接觸力nicinicipnpppnd1211,)(1當(dāng)（7）因此,最小化目標(biāo)是確定均衡分散力，最小值（d）。5.優(yōu)化夾具設(shè)計(jì)與交換算法如前所述，在工件表面產(chǎn)生一系列不連續(xù)的拾取點(diǎn)，我們可以為夾具生成可能存在的拾取點(diǎn)。例如,使用CAD模型的工件,離散的單元平均矢量，可以產(chǎn)生均勻的表面,盡量為夾具零件組件，如圖1。在夾具布局設(shè)計(jì)中,從夾具定位的性能要求中，選擇最佳拾取點(diǎn),以及閉合運(yùn)動(dòng)條件。通過若干個(gè)拾取點(diǎn)，選擇一套合適的定位和夾緊，是一項(xiàng)復(fù)雜的工作。參考文獻(xiàn)1214已經(jīng)找到理想的有效方法，對于夾具的質(zhì)量要求