[发明专利]适应工件变更用夹具快速设计方法

权利要求书

1.适应工件变更用夹具快速设计方法，其特征在于，所述快速设计方法包括以下步骤：

S1，基于薄壁自由曲面装夹设计理论，建立“工件–夹具”功能结构约束网络，以解耦并数字化表示非线性设计约束关系；以设计特征为粒度，从工件、工艺和夹具设计三个部分，定义薄壁件与夹具、夹具元件内部的设计约束关系，形成“工件–夹具”功能结构约束网络模型，实现对夹具多域设计约束关系的详细、一致化表示；

S2，基于“工件–夹具”功能结构约束网络模型拓扑特征相似性的夹具变型设计模板进行自主挖掘；基于频繁子图挖掘技术搜索工件设计变更前后功能结构约束网络的公共子结构；基于拓扑约束的关联规则挖掘算法，进一步挖掘公共子结构之间的隐性设计约束关系，形成夹具变型设计模板；

S3，通过自动识别并剔除多项夹具变型设计模板中的重复设计模板，对于满足不同装夹要求的夹具变型设计模板进行组合，获取夹具变型设计总方案；利用启发式参数优化算法，以现有夹具设计参数值作为优化初始解，快速获得夹具变型设计总方案对应的参数全局最优解；

S4，利用非关系型数据库实现对大量“工件–夹具”功能结构约束网络模型的存储，形成夹具多域设计知识库，包括对工件设计特征、工艺特征和夹具设计特征等复杂结构关系的存储和查询索引，作为服务夹具变型设计模板自主挖掘的数据基础；

S5，将夹具变型优化结果显示在用户界面中，显示的内容包括夹具分类栏、夹具组成树、夹具及工件三维模型；

所述“工件–夹具”功能结构约束网络模型包括工件设计特征、工艺特征和夹具设计特征；所述工件设计特征为被装夹零件的设计信息，包括产品的图元、拓扑信息或非拓扑信息；所述工艺特征包括加工工序信息，用于筛选工件设计特征和夹具设计特征；所述夹具设计特征包括夹具设计信息；

所述工件–夹具”功能结构约束网络模型可表示为一个四元组：

M_v＝M_p,M_o,M_f,R

其中，M_p为工件设计模型；M_o为工艺模型；M_f为夹具设计模型；R为三者之间两两约束关系；

所述夹具设计模型M_f中的夹具结构S可表示为

S＝F_u,P_s,P_c,S_s,S_g,S,S_dp,C_f,C_d

其中，F_u为装夹结构的功能类型，包括轴向定位、径向定位、径向支承、轴向顶部夹紧、轴向底部夹紧等；P_s为装夹点在所属装夹点集中的序号；P_c为装夹点坐标；S_s为装夹点所在装夹面的序列号；S_g为装夹面的几何类型，可以是平面、圆柱面等；S为装夹面的正向法矢，用于控制夹具姿态，当装夹面为平面时，S方向垂直于装夹面并指向工序模型的外部，当装夹面为旋转曲面时，S平行于圆柱面轴线；S_dp为装夹面的轮廓尺寸；C_f为与该装夹结构存在关联的其他装夹结构的序列号；C_d为两个关联装夹结构间的关系名。

2.根据权利要求1所述的适应工件变更用夹具快速设计方法，其特征在于：所述启发式参数优化算法为蚁群算法，第l只蚂蚁从节点v_i移动到v_j的概率为：

其中，α(0≤α)和β(β≥1)分别为控制τ_ij与η_ij影响比例的参数，τ_ij与η_ij分别为信息素的增量和扩散值，F^l_i是第l只蚂蚁在节点v_i上允许访问的节点集合。

3.根据权利要求1所述的适应工件变更用夹具快速设计方法，其特征在于：引入设计变更影响强度I^k_ij来准确评价工件设计变更对夹具设计的影响程度；所述设计变更影响强度I^k_ij定义为：

其中，ρ_i为节点i的设计容差，Δρ_i为预计变更量，F^k表示第k步扩散将波及到的节点集合，d_j表示F_k中第j个节点的度数，P_ij为连接权重值，ω_d、ω_p分别为两个影响因素的权重系数，ω_s为连接强度系数；I^k_ij越大，传播强度越大，则表示变更通过该连接越容易影响其他节点，变更可能波及的范围也就越大。