2022年机械类外文翻译基于事例推理的夹具设计研究与应用.docx

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1、精品学习资源外文翻译基于事例推理的夹具设计讨论与应用摘要 :依据基于事例的设计方法 ,提出采纳工序件的特点信息和夹具的结构特点信息来描述夹具的相像性 ,并建立了包括这 2 方面主要特点信息为基础的事例索引码,设计了事例库的结构形式 ,创建了层次化的事例组织方式；同时,提出了基于学问引导的夹具事例检索算法,以及事例的修改和采纳同族事例码进行相 似事例的存贮 ,形成了基于事例推理的夹具设计 .所开发的原型系统在型号工程夹具设计等工程的设计过程中得到了应用,并取得了令人中意的使用成效.关键词 : 基于事例的推理 夹具设计 CAD夹具是以确定工件安全定位精确为目的的装置，并在加工过程中保持工件与刀具或

2、机床的位置一样不变；由于夹具的结构依靠于产品的特点和在企业规划中加工工序的位置 ,所以它的设计是制造过程中的瓶颈 ,制约着效率的提高 . 夹具设计是一个复杂的过程 ,需要有从大量的设计论文中明白质量学问的体会， 这些设计论文包括工件的结构设计、涉及加工工艺，和加工环境；当用这些擅长绘制具体设计图的传统的CAD 工具（如 Unigraphics、CATIA 、Pro/E时,这仍旧是一项特别耗时的工作，但是利用以往的设计体会和资源也不能供应一些好处,而这正是提高效率的关键因素 . 基于事例推理 CBR 的方法适应以往个案解决的方法 ,建立一个新问题的方法 ,主要有以下四步骤 :检索、利用、修改 ,

3、并保留 .这是一个比用专业系统仿照人类思维有用的使用方法，由于提出一个类似的情形 ,和采纳一些修改 ,好像不言自明 ,而且比人类更直观 .所以支持不同事例的设计工具已经在诸多领域中进展起来，如在注射成型及设计、建筑设计、模具设计投死 , 规划过程中 ,仍有夹具设计 . 孙用六个数字组成代码参数 ,包括工件的外形、机械部分、轴衬 ,第肯定位装置 ,其次定位装置和夹紧装置 . 但这个系统不能用于除钻床夹具外的其他夹具类型,不能解决储存需要保留的同一参数代 码的问题 ,这在 CBR 中是特别重要的 .1 事例参数和事例图书馆的建立1.1 事例参数事例参数应当由工件的全部的特点组成，来区分不同的夹具.

4、 使用他们能够使操作便利 . 由于零件的外形是多种多样的 , 在生产企业中制造的技术要求也不断进展 ,很多特点作被用做事例参数将会使搜寻速度降低,其主要特点是不重欢迎下载精品学习资源要的,由于安排给每个特点的比重必需削减 . 另一方面 ,事例参数包含全部的特点是困难的；因此 ,考虑到实际和快速设计的需求 ,事例参数要包含工件的主要特点和夹具的结构；事例参数代码由 16 位数组成： 13 位数是事例特点3 位数是事例识别数字；前 13 位数代表 13 个特点； 每个数字与特点的一个属性相一样 ,这可能是* 、？ 、1 、2 ，A 、B, ，Z ，等其中的一个；其中， * 是指任何一个 ,.代表不

5、确定 ,0 代表没有；系统规定 :夹具的类型，工件的外形，位置模式不能是 * 和.；在设计系统时,三个工程的属性信息没有这些挑选 ,这就意味着必需挑选确定的属性；最终三位数是事例识别名码 ,假如事例特点的 13 位数是一样的 ,这三个数字就用来区分他们；该系统仍 规定 :000 是用于 修 正的一个 典型事例 , 其他事 例001 、002、,这些是用于设计师查找参考事例的. 假如其中一个有时需要转变成典型事例 ,第一它必需要求改成 000, 前面的自动变成参考事例 .事例索引码的结构如图 1 所示；1夹具类型；6工件重量；11夹紧模型；2工件外形；7工件刚度；12夹具体；3工件材料；8加工内

6、容；13其他；4批 量；5工件比例；图 19过程全部物；10定位模型； 事例索引码的结构14到 16事例识别码；1.2 事例库事例库由很多预定义的事例组成；事例的描述是基于事例推理的最重要的问题之一；所以由索引码复合；1.3 事例的层次化夹具的结构相像被认为是整个夹具，成分和内容相像；所以，整个夹具事例库，成分事例库，夹具的成分事例库形成相同；整个夹具的设计资料通常是由工件资料和工件加工资料组成,这就意味着夹具的设计应满意特殊功能的需求.全部夹具事例是由功能成分组成，它是用功能成分的名字和数字来进行描欢迎下载精品学习资源述的；成分事例代表成员（成分功能和其他结构成分，主要驱动参数，数字， 和它

7、们的约束关系）；成分事例（夹具的最低层）是功能成分和和其他成分的结构；在现代夹具设计中有很多参数化准件和一般非标准件；所以成分事例图书馆应记录特殊参数和保持它们的方法；2 事例修改的策略在基于事例的夹具设计中，最重要的是相像点的修改，这样能有助于获得最相像的事例，以及缩短适应时间；依据夹具设计的需求，事例修改的策略使最接近的事例方法和学问指导结合起来；第一在深度上查找，然后在宽度上； 学问指导策略意味着在来自客观事物根源的学问规章上查找，这就要第一查找固定类型，然后查找工件的外形，第三查找定位方法；例如，假如事例索引码包括夹具类型的磨削夹具，就只查找全部的磨削夹具，然后查找工件外形的盒子，第三

8、查找一个平面两个销的定位方法；假如没有合适的，就查找深度标 点，然后回到最上层，然后再找全部与宽度相关的事例；修改方法：1） 依据夹具事例库的事例索引信息，查找有关事例库；2） 将事例索引码与事例库的每个事例码匹配，然后运算相像尺寸的价值；3） 整理相像尺寸的次序，最大的架子是最类似的事例；两个事例之间的相像点是基于两个事例特点之间的相像点；相像点尺寸的运算依靠特点的类型；相像点的价值可以通过数字化的价值来运算，例如比较重量分别是 50kg 和 20kg 的工件；非数字化的价值也能运算，例如，现在前13 位索引码都是非数字化的价值；一个夹具的相像尺寸的运算公式如下：其中 S 表示通用夹具的相像

9、尺寸， n 表示索引特性数，表示每个特性的重量，表示事例库中特性和相关夹具的特性的相像尺寸；同时，数值运算如下：欢迎下载精品学习资源其中表示第 i 个特点的索引特性值，表示事例库中第j 个事例的第 i 个特点的特性值；所以有两种方法挑选相像夹具；一个方法是建立数值；假如通用事例的相像尺寸值比给定的数值小，这些事例就不能选来作相像事例；事例库最初建立的时候，只有一些事例，数值可以建小一点；假如有大量的相像事例，数值就应当建的大一些；另外一个方法是只建立相像事例的数字（例如10），这是类型单里相像尺寸的最大值；3 事例的修改和储备3.1 事例的修改夹具设计中相像事例的修改包括以下三个阶段：1） 成

10、分的替代2） 保持形式不变，调整成分的特性3） 模型重新设计假如夹具的成分是一般的物品，它们能通过使用工具被修改，代替以及删除，这些已经被设计好了；3.2 事例的储备在将一个新的事例储存到事例库之前，设计者必需考虑储存是否有价值；如 果这个事例不能增加系统的学问，就没有必要把它储存到事例库里；假如它有 价值的话，设计者在储存之前必需分析一下，看看这个事例是否作为标准事例 或参考事例被储备了；一个标准事例是一个描述同族事例主要特点的标准；一 个同族事例是有事例库中索引码前13 位相同而最终三位不同的那些事例组成的；一个标准事例的最终三位通常是“000”；一个参考事例属于同族标准事欢迎下载精品学习

11、资源例，最终三位用不同数字区分；从被说明的概念中，可采纳以下方法：1） 假如一个新的事例和任何一个存在的事例族一样，和一个存在的标准 事例的前 13 位数相同，那么这个事例就不能储备由于已经这种标准事例了；或者只能作为一个参考事例储存（最终三位不是“000”，而且和其它的不一样）在事例库中；2） 假如一个新的事例和任何一个存在的事例族一样，并且被认为代替这个事例族要比以前的标准事例好，那么这个标准事例就被这个新的事例代替，以前的标准事例作为一个参考事例储存；3） 假如一个新的事例和任何一个存在的事例族不一样，一个新的事例族将会自动产生，并作为标准事例储存到事例库中；4 夹具设计中基于事例推理的

12、过程依据夹具设计的特性，夹具设计的基本信息，例如夹具的名字，零件， 生产和设计者等等，必需先输入；然后，输入或设计工件的模型；输入有关工 件的细节信息，建立事例索引码，然后CBR 开头依靠相像尺寸查找相像事例，选出最相像的事例；假如需要的话，事例要满意通用性设计，再储备到事 例库中；程序流程图如图 2 所示图 2 基于事例推理的夹具设计流程图欢迎下载精品学习资源5 基于事例推理的夹具设计说明图 3 需要设计夹具的一个工件（最大尺寸 80mmx49mmx22mm）工件的特点值，属性值，事例索引码和重量在表1 中列出；表 1 工件的事例索引码和重量这是一个工件如图 3 所示；材料是 45 钢，底座

13、，外形为块状，生产批量为中批等；需要设计成一个用来旋转孔的旋转夹具；特点名称特性值索引码重量夹具类型车床夹具1100工件外形块状990工件材料中碳钢370批量中批260工件比例小560工件重量轻560工件刚度硬度强160加工内容孔380程序要求完成加工370定位方法三个平面1100夹紧方法不确定？90夹具体复合480其他没有060欢迎下载精品学习资源通过查找和运算相像点，最相像的事例的事例索引码是193255，细节信息在表 2 中列出；表 2最相像事例的事例索引码特点名称特性值索引码夹具类型车床夹具1工件外形块状9工件材料批量中碳钢中批23工件比例小5工件重量轻5工件刚度加工内容硬度强孔31程

14、序要求完成加工3定位方法三个平面1夹紧方法夹具体不确定复合4？其他没有0相像点的运算如下：所以夹具的相像尺寸值是0.806，这是在事例库中用于设计的最相像的事例，最相像的事例的结构如图 4 所示欢迎下载精品学习资源图 4最相像的夹具当成分替代，修改定位模型和夹紧模型，以及调剂相关尺寸之后，新的夹具被设计出来，图形如图 6 所示图 5需要设计的新夹具由于在事例库中没有相像夹具，新夹具被储存到事例库中；事例索引码是19325523311402000；6 结论基于事例推理，作为一个问题解决的方法，是一个比仿照人类思想的专业系统更有效的方法，已经在很多难猎取学问的领域里得到进展；基于事例推理的优点如下

15、：它和人类的思想很相像；一个事例库通过储存新事例获得自学能 力，它比有惯例库更快更简单，它可以更好的传递和说明新的学问，这和惯例欢迎下载精品学习资源库有很大的不同；基于事例推理中提出的一个夹具设计的框架已经被实行了， 使用的是支持基础数据的VC+ ， UG 电脑绘图软件；这个框架也已经和一般成分库和典型夹具库结合起来；这个进展的标准系统，用于航空工程，帮忙夹 具设计者提高设计效率和重新使用从前的设计资源；欢迎下载精品学习资源附录 2 英文原文Applicationanddevelopment OfcasebasedreasoninginfixturedesignAbstract:Basedon

16、thecasebaseddesigningCBDmethodology,thefixturesimilarityisintworespects:thefunctionandthestructureinformation.Then,thecomputeraidedfixt uredesignsystemiscreatedoncasebasedreasoningCBR,inwhichtheattributesofthemai nfeaturesofworkpieceandstructureoffixtureascaseindexcodearedesignedfortheretrieve ofthe

17、similarcases,andthestructureandhierarchicalrelationofcaselibraryaresetupforstor e.Meanwhile,thealgorithmbasedontheknowledgeguidedintheretrieveofthesimilarcase s,thestrategyof caseadaptationandcasestorageinwhichthecaseidentifcationnumberisusedtodistinguish fromsimilarcasesarepresented.Theapplicationo

18、fthesysteminsomeprojectsimprovesthe designefficiencyandgetsagoodresult.Keywords:casebasedreasoning；fixturedesign；computeraideddesignCADFixturesaredevicesthatserveasthepurposeofholdingtheworkpiecesecurelyandacc urately,andmaintainingaconsistentrelationshipwithrespecttothetoolswhilemachining.Becauseth

19、efixturestructuredependsonthefeatureoftheproductandthestatusoftheproces splanningintheenterprise,itsdesignisthebottleneckduringmanufacturing,whichrestrain stoimprovetheefficiencyandleadtime.Andfixturedesignisacomplicatedprocess,basedo nexperiencethatneedscomprehensivequalitativeknowledgeaboutanumber

20、ofdesignissu欢迎下载精品学习资源esincludingworkpiececonfiguration,manufacturingprocessesinvolved,andmachininge nvironment.Thisis alsoaverytimeconsumingworkwhenusingtraditionalCADtoolssuchasUnigraphics,CA TIAorPro/E,whicharegoodatperformingdetaileddesigntasks,butprovidefewbenefitsf ortakingadvantageoftheprevio

21、usdesignexperienceandresources,whicharepreciselythe keyfactorsinimprovingtheefficiency.ThemethodologyofcasebasedreasoningCBRad aptsthesolutionofapreviouslysolvedcasetobuildasolutionforanewproblemwiththefollo wingfoursteps:retrieve,reuse,revise,andretain1.Thisisamoreusefulmethodthantheus eofanexperts

22、ystemtosimulatehumanthoughtbecauseproposingasimilarcaseandapplyin gafewmodificationsseemstobeselfexplanatoryandmoreintuitivetohumans.Sovariousc asebaseddesignsupporttoolshavebeendevelopedfornumerousareas2- 4,suchasininjectionmoldinganddesign,architecturaldesign,diecastingdiedesign,processplanning,an

23、dalsoinfixturedesign.Sunusedsixdigitalstocomposetheindexcodethatincstndludedworkpieceshape,machineportion,bushing,the1locatingdevice,the2 locatingdeviceandclampingdevice5.Butthesystemcannotbeusedforotherfixturetypesexceptford rillfixtures,andcannotsolvetheproblemofstorageofthesameindexcodethatneedst

24、oberet ained,whichisveryimportantinCBR6.1 ConstructionofaCaseIndexandCaseLibrary1.1 Caseindex Thecaseindexshouldbecomposedofallfeaturesoftheworkpiece,whicharedistinguishedfromdifferentfixtures.Usingallofthemwouldmaketheoperationinconvenient.Becausetheformsofthepartsarediverse,andthetechnologyrequire

25、mentsofmanufactureinthee欢迎下载精品学习资源nterprisealsodevelopcontinuously,lotsoffeaturesusedasthecaseindexwillmakethesearc hrateslow,andthemainfeatureunimportant,forthereasonthattherelativeweightwhichisal lottedtoeveryfeaturemustdiminish.Andontheotherhand,itishardtoincludeallthefeature sinthecaseindex.Ther

26、efore,consideringthepracticalityandthedemandofrapiddesign,thecaseindexi ncludesboththemajorfeatureoftheworkpieceandthestructureoffixture.Thecaseindexco deismadeupof16digits:13digitsforcasefeaturesand3digitsforcaseidentificationnumber. Thefirst13digitsrepresent13features.Eachdigitiscorrespondingtoana

27、ttributeofthefeature,whichmaybeoneof“ * ” , “ ？ ” , “ 1 ” , “ 2 ” , ,“ A ” , “ B ” , ,“ Z”, ,etc.Inwhich,“* ”meansanyone“, .”uncertain,“ 0” nothing.Thesystemrules:fixturetype,workpieceshape,locatingmodelcannotbe“ * ” or “ .” .Whenthesystemisdesigned,theattributeinformationofthethreeitemsdoesnothav e

28、theseoptions,whichmeansthecertainattributemustbeselected.Thelastthreedigitsarethecaseidentificationnumber,whichmeansthe13digitsofthec asefeaturearethesame,andthenumberofthesethreedigitsisusedfordistinguishingthem.Thesystemalsorules:“000”isaprototypecase,whichisusedforretrieval,andothercasesare “ 001

29、 ” ,“ 002” , ,whichareusedforreferencecasestobesearchedbydesigners.Ifoccasionallyo neofthemneedstobechangedastheprototypecase,firstitmustberequiredtoapplytochange theoneto“000”,andtheformerischangedtoreferentialcaseautomatically.TheconstructionofthecaseindexcodeisshowninFig.1.欢迎下载精品学习资源1.2 Caselibra

30、ry Thecaselibraryconsistsoflotsofpredefinedcases.Caserepresentationisoneofthemostimportantissuesincasebasedreasoning.Socompoundingwiththeindexcode,.1.3 HierarchicalformofCase Thestructuresimilarityofthefixtureisrepresentedasthewholefixturesimilarity,componentssimilarityandcomponentsimilarity.Sothewh

31、olefixturecaselibrary,components caselibrary,componentcaselibraryoffixtureareformedcorrespondingly.Usuallydesigni nformationofthewholefixtureiscomposedofworkpieceinformationandworkpieceproce dureinformation,whichrepresentthefixturesatisfyingthespecificallydesigningfunctiondemand.Thewholefixturecasei

32、smadeupoffunctioncomponents,whicharedescribedbyt hefunctioncomponents namesandnumbers. Thecomponentscaserepresentsthemembers.functioncomponentandotherstructureco mponents，maindrivenparameter,thenumber,andtheirconstrainrelations. Thecomponentcasethelowestlayerofthefixtureisthestructureoffunctioncompo

33、nentandothercomponents.Inthemodernfixturedesigntherearelotsofparametricstandardpartsa ndcommonnonstandardparts.Sothecomponentcase libraryshouldrecordthespecificationparameterandthewayinwhichitkeepsthem.欢迎下载精品学习资源2 StrategyofCaseRetrieval Inthecasebaseddesignoffixtures,themostimportantthingistheretri

34、evalofthesimilarity,whichcanhelptoobtainthemostsimilarcase,andtocutdownthetimeofadaptation.Acco rdingtotherequirementoffixturedesign,thestrategyofcaseretrievalcombinesthewayofthenearestneighborandknowledgeguided.Thatis,firstsearchondepth,thenonbreadth；theknowledgeguidedstrategymeanstosearchontheknow

35、ledgerulefromroottotheobject, whichisfirstlysearchedbythefixturetype,thenbytheshapeoftheworkpiece,thirdlybythel ocatingmethod.Forexample,ifthecaseindexcodeincludesthemillingfixtureoffixturetype,thesearchisjustforallmillingfixtures,thenforboxofworkpieceshape,thethirdfor1plane+2pineoflocatingmethod.If

36、thereisnomatchofit,thenthesearchstopsondepth,andreturns totheupperlayer,andretrievesalltherelativecasesonbreadth.Retrievalalgorithms: 1Accordingtothecaseindexinformationoffixturecaselibrary,searchtherelevantcaselibrary；2Matchthecaseindexcodewiththecodeofeachcaseofthecaselibrary,andcalculatet hevalue

37、ofthesimilaritymeasure；3Sorttheorderofsimilaritymeasure,thebiggestvalue,whichisthemostanalogicalcase.Similaritybetweentwocasesisbasedonthesimilaritybetweenthetwocases.features. Thecalculationofsimilaritymeasuredependsonthetypeofthefeature.Thevalueofsimilari tycanbecalculatedfornumericalvalues,forexa

38、mple,compareWorkpiecewiththeweighto欢迎下载精品学习资源f50kgand20kg.Thevaluecanalsobecalculatedbetweennonnumericalvalues,forexample,nowthefirst13digitsindexcodeisallnonnumericalvalues.Thesimilaritymeasureofafixtu reiscalculatedasfollows:whereSisthesimilaritymeasureofcurrentfixture,nisthenumberoftheindexfeatur

39、e, istheweightofeachfeature,isthesimilaritymeasureoftheattributeofthei2thfeaturewiththeattributeofrelativefeatureofthej-thcaseinthecaselibrary.Atthesametime,thevaluecountsasfollows:.Whereisthevalueoftheindexattributeofthei- thfeature,andisthevalueofattributeoftherelativei-thfeatureofthej- thcaseinca

40、selibrary.Sotherearetwomethodstoselecttheanalogicalfixture.Oneistosetthevalue.Ifthevalu欢迎下载精品学习资源esofsimilaritymeasureofcurrentcaseswerelessthanagivenvalue,thosecaseswouldnotbe selectedasanalogicalcases.Whenthecaselibraryisinitiallysetup,andthereareonlyafewca ses,thevaluecanbesetsmaller.Iftherearelo

41、tsofanalogicalcases,thevalueshouldgetlarger. Theotherisjusttosetthenumberoftheanalogicalcasessuchas10,whichisthelargestvalue ofsimilaritymeasurefromthesortedorder.3 Case adaptationandCaseStorage3.1 Caseadaptation Themodificationoftheanalogicalcaseinthefixturedesignincludesthefollowingthreecases:1The

42、substitutionofcomponentsandthecomponen；t 2Adjustingthedimensionofcomponentsandthecomponentwhiletheformremains；3Theredesignofthemodel. Ifthecomponentsandcomponentofthefixturearecommonobjects,theycanbeedited,substitutedanddeletedwithtools,whichhavebeendesigned.3.2 Casestorage Beforesavinganewfixtureca

43、seinthecaselibrary,thedesignermustconsiderwhetherthesavingisvaluable.Ifthecasedoesnotincreasetheknowledgeofthesystem,itisnotnecessarytostoreitinthecaselibrary.Ifitisvaluable,thenthedesignermustanalyzeitbeforesavingi ttoseewhetherthecaseisstoredasaprototypecaseorasreferencecase.Aprototypecaseisare pr

44、esentationthatcandescribethemainfeaturesofacasefamily.Acasefamilyconsistsofthos ecaseswhoseindexcodeshavethesamefirst13digitsanddifferentlastthreedigitsinthecase欢迎下载精品学习资源library.Thelastthreedigitsofaprototypecasearealways“ 000” .Areferencecasebelongstothesamefamilyastheprototypecaseandisdistinguish

45、 edbythedifferentlastthreedigits.Fromtheconceptthathasbeenexplained,thefollowingstrategiesareadopted: 1Ifanewcasematchesanyexistingcasefamily,ithasthesamefirst13digitsasanexistingprototypecase,sothecaseisnotsavedbecauseitisrepresentedwellbytheprototypecase. Orisjustsavedasareferencecasethelast3digitsarenot “ 000” ,andnotthesamewithothersinthecaselibrary.2Ifanewcasematchesanyexistingcasefamilyandisthoughttobebetteratrepresentingthiscasefamilyth