致谢 34

参考文献 35

第一章  绪论

为了适应日益激烈的市场竞争,最大程度地缩短产品的生产设计周期成为企业的主要问题。由于工作量大、对技术人员要求高、效率低等因素,传统夹具设计已不适应现代制造技术的发展。组合夹具的使用虽然提高了夹具元件的使用效率 ,但使用范围有限 ,且不能充分利用已有夹具的设计信息。因此快速实现夹具设计成为企业的迫切要求。计算机辅助夹具设计（computer-aided fixture design,CAFD）是解决这一问题的必然选择。随着计算机技术的发展和应用 ,计算机辅助专用夹具设计在理论和应用上都得到了迅速发展 ,它具备了工艺性好、使用性好等特点，大大提高了夹具的设计效率 ,缩短了生产设计周期。

1.1 计算机辅助夹具设计的发展

计算机辅助夹具设计的研究，起始于 20 世纪 70年代，经过近 50 年的发展，CA FD 技术已经发展成为CA D /CA M 集成技术的一个重要分支。最早的夹具设计系统是由 A .M arkus在 1984 年使用 Prolog语言设计的一个专家专家系统，该系统不能确定定位夹紧点，而着重于组合夹具的组装。近十年来，随着技术的发展，计算机辅助夹具设计已经由初期的只解决安装、定位与夹紧等问题，向解决夹具定位精度、夹具结构图和夹具结构分析等方面发展。纵观 CAFD发展历程 ,其历经交互式计算机辅助夹具设计系统 ( I - CAFD) ,基于成组技术和知识的CAFD系统及 20世纪 90年代后的第 3代 CAFD系统3个阶段。

( 1) 20世纪 80年代初,第一代交互式设计系统 ( I -CAFD)。这一类系统大多是采用二维软件开发的。该系统包含夹具元件库、图形库,具有定位、夹紧方案设计、元件选择和工件信息的检索等功能。

( 2) 20世纪 80年代中期后, 两条路线：基于成组技术（Group-Technology,GT） 的变异式CAFD系统和基于知识的生成式 CAFD专家系统。基于GT的CAFD系统含有编码系统是利用零件及夹具分类编码从夹具库中检索相似实例，修改生成符合要求的夹具。基于知识的CAFD系统主要搜集夹具专家的知识整理成知识库，然后根据专家系统推理机得到各种决策。

( 3) 20世纪 90年代后期,着力于开发商品化夹具构形设计软件。

1.1.1 国外的研究现状和成果

1.1.2 国内的研究现状和成果

1.2 计算机辅助夹具设计存在的问题

在CAFD发展过程中，针对计算机辅助夹具设计过程中出现的问题提出了各种解决方案，计算机辅助夹具设计取得了重大进展。但是直到现在还没有成熟的夹具 CAD商品化软件。现有 CAFD系统研究存在的问题主要有有以下两个方面：一是夹具设计和装配过程自动化、智能化水平低，需要很多的人工干预；二是夹具设计校验方面至今没有科学、完整和通用的理论，而且假设和约束条件过多。

1.3 专用夹具

专用夹具是为零件的某一道工序加工而设计制造的。它由定位元件、夹具元件和导向元件等组成。专用夹具在产品相对稳定、批量较大的生产中使用；在生产过程中它能有效地降低工作时的劳动强度、提高劳动生产率、并获得较高的加工精度。

1.3.1 专用夹具设计的基本要求

（1）保证工件的加工精度  

保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。

（2）提高生产效率  

专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便^优尔`文~论‘文:网www.youerw.com，缩短辅助时间，提高生产效率。