孔系组合夹具定位方案通用设计方法技术

一种孔系组合夹具定位方案通用设计方法，孔系组合夹具的基础板上设有矩形阵列布置的定位孔，定位元件为圆柱销和半“Ｖ”形块，计算机为公知计算机，其特征在于：该设计方法包括下列步骤：　　　　第一步：向计算机输入工件的三维实体模型、基础板和定位元件的结构尺寸；　　　　第二步：人机交互确定工件实体模型中的主定位基准面和候选侧定位基准面；　　　　第三步：计算机将侧定位基准面向基础板上进行投影，建立工件在孔系组合夹具基础板上的可定位边集合Ｅ；　　　　第四步：计算机启用定位方案确定模块，其中属于３－２－１定位方式的定位方案确定模块Ｍ↓［３２１］以两条定位边作为侧面定位基准、完成可定位边集合Ｅ中所有两条定位边组合的全部定位方案集合；属于３－３定位方式的定位方案确定模块Ｍ↓［３３］以三条定位边作为侧面定位基准、完成可定位边集合Ｅ中所有三条定位边组合的全部定位方案集合；　　　　第五步：对定位方案集合中的所有定位方案进行优选，选取５０个以内的优选定位方案；　　　　第六步：计算机逐个显示优选定位方案的三维实体模型。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及孔系组合夹具定位方案的通用设计方法。
技术介绍
夹具是保证工件可靠定位和固定工件的装置，对工件准确定位并且可靠固定是金属切削加工、装配、检验等许多制造环节中生产操作的基本活动。孔系基础板组合夹具具有精确间距的定位孔和紧固孔的基础板，根据零件的具体形状，通过将夹具元件安放在基础板的适当的定位孔上组成一个夹具整体。由于孔系基础板组合夹具具有刚性好，夹具元件定位精度和可靠性高，组装时间短和灵活机动以及夹具元件加工工艺性好等优点，使得孔系基础板组合夹具成为当前CNC系统使用最有发展前途的组合夹具。夹具通常需要一个能够承受操作中主要受力的平面作为主定位基准，该基准限制了工件的3个自由度。组合夹具装夹定位方案的设计中关键问题是确定限制另外3个自由度的定位元件可行位置。通常这3个自由度是通过对垂直于主基准平面的两个或三个侧面进行定位来实现的，由于孔系组合夹具的定位元件只能安装在基础板的定位孔上，定位元件的位置不能根据工件的轮廓形状进行无级调节，孔系组合夹具的装夹定位方案设计十分困难，这是造成孔系组合夹具专利技术半个多世纪以来依然不能得到普及应用的主要原因。目前，设计一套孔系组合夹具元件组合，基本上是依靠设计者个人经验、直觉和反复试凑，随意性较大，最后还需采用偏心套等可调整定位元件来调整定位销与工件的间隙，效率很低，定位精度也难以保证，设计的结果往往不是最优。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种利用计算机设计孔系组合夹具定位方案的通用设计方法。本专利技术的孔系组合夹具的基础板上设有矩形阵列布置的定位孔，定位元件为圆柱销和半“V”形块，计算机为公知计算机，为达到上述目的，设计方法包括下列步骤第一步向计算机输入工件的三维实体模型、基础板和定位元件的结构尺寸；第二步人机交互确定工件实体模型中的主定位基准面和候选侧定位基准面；第三步计算机将侧定位基准面向基础板上进行投影，建立工件在孔系组合夹具基础板上的可定位边集合E； 第四步计算机启用定位方案确定模块，其中属于3-2-1定位方式的定位方案确定模块M321以两条定位边作为侧面定位基准、完成可定位边集合E中所有两条定位边组合的全部定位方案集合；属于3-3定位方式的定位方案确定模块M33以三条定位边作为侧面定位基准、完成可定位边集合E中所有三条定位边组合的全部定位方案集合；第五步对定位方案集合中的所有定位方案进行优选，选取50个以内的优选定位方案；第六步计算机逐个显示优选定位方案的三维实体模型。上述3-2-1方式定位方案模块M321的流程如下(一)判断可定位边集合E中是否有未作为第一定位边处理的定位边ei(ei属于E，i＝1，n)；如判断为否，则流程结束；(二)如步骤(一)判断为是，则取未经处理的定位边作为第一定位边，判断第一定位边是否是直线；(三)如步骤(二)判断为是；①启用子模块M321-1，由两圆柱销为定位第一定位边的定位元件，采取S1算法建立与第一定位边ei保持接触的第一、二定位元件的可行位置集合Si1；对集合Si1中的每一个元素，完成以下操作取可定位边集合E中除第一定位边ei外的其它定位边ej，(j＝1，n，j≠i)逐条作为第二定位边，如第二定位边是直线，由圆柱销作为定位第二定位边的定位元件，则采取L11算法建立定位方案集合Li11，如第二定位边是圆弧，分别由圆柱销和半“V”形块作为定位第二定位边的定位元件，则分别采取L12、L13算法建立定位方案集合Li12和Li13，直至集合Si1中所有元素全部完成以上操作；②返回步骤(一)；(四)如步骤(二)判断为否，则第一定位边ei是圆弧；①启用子模块M321-2，由两圆柱销为定位第一定位边的定位元件，采取S2算法建立与第一定位边ei保持接触的第一、二定位元件的可行位置集合Si2；对集合Si2中的每一个元素，完成以下操作取可定位边集合E中除第一定位边ei外的其它定位边ej，(j＝1，n，j≠i)逐条作为第二定位边，如第二定位边是直线，由圆柱销为定位第二定位边的定位元件，则采取L21算法建立定位方案集合Li21，如第二定位边是圆弧，分别由圆柱销和半“V”形块作为定位第二定位边的定位元件，则分别采取L22和L23算法建立定位方案集合Li22和Li23，直至集合Si2中所有元素全部完成以上操作；②启用子模块M321-3，由一圆柱销和一半“V”形块为定位第一定位边的定位元件，采取S3算法建立与第一定位边ei保持接触的第一、二定位元件的可行位置集合Si3；对集合Si3中的每一个元素，完成以下操作取可定位边集合E中除第一定位边ei外的其它定位边ej，(j＝1，n，j≠i)逐条作为第二定位边，如第二定位边是直线，由圆柱销作为定位第二定位边的定位元件，则采取L31算法建立定位方案集合Li31，如第二定位边是圆弧，分别由圆柱销和半“V”形块作为定位第二定位边的定位元件，则分别采取L32和L33算法建立定位方案集合Li32和Li33，直至集合Si3中所有元素全部完成以上操作；③启用子模块M321-4，由两半“V”形块为定位第一定位边的定位元件，采取S4算法，建立与第一定位边ei保持接触的第一、二定位元件的可行位置集合Si4；对集合Si4中的每一个元素，完成以下操作取可定位边集合E中除第一定位边ei外的其它定位边ej，(j＝1，n，j≠i)逐条作为第二定位边，如第二定位边是直线，由圆柱销作为定位第二定位边的定位元件，则采取L41算法建立定位方案集合Li41，如第二定位边是圆弧，则分别由圆柱销和半“V”形块作为定位第二定位边的定位元件，分别采取L42和L43算法建立定位方案集合Li42和Li43，直至集合Si4中所有元素全部完成以上操作；④返回步骤(一)。上述属于3-3方式定位方案模块M33的流程包括如下步骤(一)判断可定位边集合E中是否有未作为第一、二定位边组合处理的定位边组合ei、ej(i＝1，n j＝i+1，n)；如判断为否，则流程结束；(二)如步骤(一)判断为是，则取未经处理的两条定位边组合作为定位方案的第一、二定位边组合，判断组合是否是两段直线边的组合；(三)如步骤(二)判断为是；①启用子模块M33-1，由两圆柱销为分别定位第一、二定位边的定位元件，采取T1算法建立分别与第一定位边ei和第二定位边ej保持接触的第一、二定位元件的可行位置集合Ti1；对集合Ti1中的每一个元素，完成以下操作取可定位边集合E中除第一、二定位边ei、ej外的其它定位边ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)逐个作为第三定位边，如第三定位边是直线或圆弧，由圆柱销作为定位第三定位边的定位元件，则采取Q11算法建立定位方案集合Qi11；如第三定位边是圆弧，由半“V”形块作为定位第二定位边的定位元件，则采取Q12算法建立定位方案集合Qi12；直至集合Ti1中所有元素全部完成以上操作；②返回步骤(一)；(四)如步骤(二)判断为否，则进一步判断第一、二定位边组合是否是圆弧边组合，如判断为是；①启用子模块M33-2，由两圆柱销为分别定位第一、二定位边的定位元件，采取T2算法建立分别与第一定位边ei(i＝1，n)，和第二定位边ej，(j＝1，n，j≠i)，保持接触的第一、二定位元件的可行位置集合Ti2；对集合Ti2中的每一个元素，完成以下操作取可定位边集合E中除第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种孔系组合夹具定位方案通用设计方法，孔系组合夹具的基础板上设有矩形阵列布置的定位孔，定位元件为圆柱销和半“V”形块，计算机为公知计算机，其特征在于该设计方法包括下列步骤第一步向计算机输入工件的三维实体模型、基础板和定位元件的结构尺寸；第二步人机交互确定工件实体模型中的主定位基准面和候选侧定位基准面；第三步计算机将侧定位基准面向基础板上进行投影，建立工件在孔系组合夹具基础板上的可定位边集合E；第四步计算机启用定位方案确定模块，其中属于3-2-1定位方式的定位方案确定模块M321以两条定位边作为侧面定位基准、完成可定位边集合E中所有两条定位边组合的全部定位方案集合；属于3-3定位方式的定位方案确定模块M33以三条定位边作为侧面定位基准、完成可定位边集合E中所有三条定位边组合的全部定位方案集合；第五步对定位方案集合中的所有定位方案进行优选，选取50个以内的优选定位方案；第六步计算机逐个显示优选定位方案的三维实体模型。2.根据权利要求1所述的孔系组合夹具定位通用设计方法，其特征在于3-2-1方式定位方案模块M321的流程如下(一)判断可定位边集合E中是否有未作为第一定位边处理的定位边ei(ei属于E，i＝1，n)；如判断为否，则流程结束；(二)如步骤(一)判断为是，则取未经处理的定位边作为第一定位边，判断第一定位边是否是直线；(三)如步骤(二)判断为是；①启用子模块M321-1，由两圆柱销为定位第一定位边的定位元件，采取S1算法建立与第一定位边ei保持接触的第一、二定位元件的可行位置集合Si1；对集合Si1中的每一个元素，完成以下操作取可定位边集合E中除第一定位边ei外的其它定位边ej，(j＝1，n，j≠i)逐条作为第二定位边，如第二定位边是直线，由圆柱销作为定位第二定位边的定位元件，则采取L11算法建立定位方案集合Li11，如第二定位边是圆弧，分别由圆柱销和半“V”形块作为定位第二定位边的定位元件，则分别采取L12、L13算法建立定位方案集合Li12和Li13，直至集合Si1中所有元素全部完成以上操作；②返回步骤(一)；(四)如步骤(二)判断为否，则第一定位边ei是圆弧；①启用子模块M321-2，由两圆柱销为定位第一定位边的定位元件，采取S2算法建立与第一定位边ei保持接触的第一、二定位元件的可行位置集合Si2；对集合Si2中的每一个元素，完成以下操作取可定位边集合E中除第一定位边ei外的其它定位边ej，(j＝1，n，j≠i)逐条作为第二定位边，如第二定位边是直线，由圆柱销为定位第二定位边的定位元件，则采取L21算法建立定位方案集合Li21，如第二定位边是圆弧，分别由圆柱销和半“V”形块作为定位第二定位边的定位元件，则分别采取L22和L23算法建立定位方案集合Li22和Li23，直至集合Si2中所有元素全部完成以上操作；②启用子模块M321-3，由一圆柱销和一半“V”形块为定位第一定位边的定位元件，采取S3算法建立与第一定位边ei保持接触的第一、二定位元件的可行位置集合Si3；对集合Si3中的每一个元素，完成以下操作取可定位边集合E中除第一定位边ei外的其它定位边ej，(j＝1，n，j≠i)逐条作为第二定位边，如第二定位边是直线，由圆柱销作为定位第二定位边的定位元件，则采取L31算法建立定位方案集合Li31，如第二定位边是圆弧，分别由圆柱销和半“V”形块作为定位第二定位边的定位元件，则分别采取L32和L33算法建立定位方案集合Li32和Li33，直至集合Si3中所有元素全部完成以上操作；③启用子模块M321-4，由两半“V”形块为定位第一定位边的定位元件，采取S4算法，建立与第一定位边ei保持接触的第一、二定位元件的可行位置集合Si4；对集合Si4中的每一个元素，完成以下操作取可定位边集合E中除第一定位边ei外的其它定位边ej，(j＝1，n，j≠i)逐条作为第二定位边，如第二定位边是直线，由圆柱销作为定位第二定位边的定位元件，则采取L41算法建立定位方案集合Li41，如第二定位边是圆弧，则分别由圆柱销和半“V”形块作为定位第二定位边的定位元件，分别采取L42和L43算法建立定位方案集合Li42和Li43，直至集合Si4中所有元素全部完成以上操作；④返回步骤(一)。3.根据权利要求2所述的孔系组合夹具定位方案通用设计方法，其特征在于属于3-3方式定位方案模块M33的流程包括如下步骤(一)判断可定位边集合E中是否有未作为第一、二定位边组合处理的定位边组合ei、ej(i＝1，n j＝i+1，n)；如判断为否，则流程结束；(二)如步骤(一)判断为是，则取未经处理的两条定位边组合作为定位方案的第一、二定位边组合，判断组合是否是两段直线边的组合；(三)如步骤(二)判断为是；①启用子模块M33-1，由两圆柱销为分别定位第一、二定位边的定位元件，采取T1算法建立分别与第一定位边ei和第二定位边ej保持接触的第一、二定位元件的可行...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉光，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：