PDM環(huán)境下加工中心夾具的三維裝配與仿真課題的背景及意義
1.1課題的背景及意義目前國家對重要領(lǐng)域的大型工業(yè)機(jī)械建設(shè)的投入加大。在航空制造行業(yè)方面，精工加 工仍然是其結(jié)構(gòu)件加工的主要方式，其中精工銑削占到很大的使用比例。精工機(jī)床夾具對 加工過程影響很大，為了滿足加工要求該類夾具也在迅速根據(jù)市場需求而快速發(fā)展。盡管 目前發(fā)展勢頭良好，但結(jié)構(gòu)件的精工加工夾具存在還是存在著一些問題。除精工加工方式大量普及之外，一方面高速切削也在現(xiàn)代加工中被普遍接受，眾多大 中型企業(yè)中的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品是靠高速切削方式完成的，如西飛公司的大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件都是在數(shù) 控機(jī)床上高速切削加工完成的。另一方面，現(xiàn)代設(shè)計理念及設(shè)計輔助技術(shù)的的發(fā)展，使得 一些以前不能設(shè)計制造成型的復(fù)雜結(jié)構(gòu)得以實現(xiàn)從設(shè)計到加工及質(zhì)量檢測的過程，如飛機(jī) 制造業(yè)中要求精度高、壁厚薄、槽腔多的特征且必須滿足飛機(jī)變斜角理論曲面要求的特性 的結(jié)構(gòu)件等m。這兩個方面一定程度上對精工加工機(jī)床所使用夾具無論是夾具的結(jié)構(gòu)性 能、設(shè)計及裝配過程、夾具的規(guī)范性管理方面都提出了更高的要求。在國內(nèi)整機(jī)廠中，用 于結(jié)構(gòu)件精工加工的夾具有如下3個問題：①專用夾具數(shù)量多，適用范圍窄，利用率低；在國內(nèi)，大型飛機(jī)的研制階段中，許多飛機(jī)結(jié)構(gòu)件為專用件，這類零件往往設(shè)計生產(chǎn) 的數(shù)量少但種類繁雜。在保證加工的質(zhì)量的前提下，設(shè)計人員不得不對每種零件設(shè)計了專 門的夾具，為了穩(wěn)定的安裝在機(jī)床上，而機(jī)床不可能為每種專用夾具設(shè)置基座，因此很多 夾具需要重新制造底座，使得結(jié)構(gòu)笨重且精度不高。此外夾具數(shù)量龐大，各類夾具在車間 庫甚至車間地上處處可見。在轉(zhuǎn)換零件需要重裝夾具時，夾具拼裝時間長，效率低。②缺乏計算機(jī)輔助模擬夾具拼裝系統(tǒng)和生產(chǎn)流程管理系統(tǒng)；傳統(tǒng)的夾具設(shè)計及拼裝規(guī)劃做法是人工手工方式，目前仍有很多企業(yè)采用這一方式其 缺點是造成設(shè)計人員勞動量大、效率低；裝配過程用工人的經(jīng)驗來決定質(zhì)量，缺少模擬仿 真裝配的環(huán)境、技術(shù)、平臺，造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；其次管理規(guī)范性差，大量人力耗費(fèi)于 元件的拼裝、查找，缺乏夾具及夾具元件的分類檢索方法及系統(tǒng)，夾具生產(chǎn)流程管理混亂。 對于新的結(jié)構(gòu)件，往往因為搜索類似結(jié)構(gòu)或型號的夾具困難而放棄已有夾具的再利用機(jī) 會，進(jìn)行重新設(shè)計制造，經(jīng)濟(jì)上增加了成本，人力上導(dǎo)致工作量激增。③夾具自動化程度低；夾具的自動化程度分為兩個方面，一是指在生產(chǎn)加工中，夾緊機(jī)構(gòu)的自動夾緊，也就 是夾緊元件對待加工工件的夾緊動作。實際生產(chǎn)中，多數(shù)目前依然采用手工夾緊。另一方 面指的是精工機(jī)床上夾具轉(zhuǎn)換的自動化及夾具拼裝的自動化。傳統(tǒng)的夾具拼裝時間多數(shù)情況下都遠(yuǎn)超過加工的切削時間。夾具在精工機(jī)床上控制方面的獨立，使得不能實現(xiàn)自動化 協(xié)同作業(yè)，不能自動進(jìn)行準(zhǔn)確定位、拼裝[31。此外，隨著計算機(jī)應(yīng)用的飛速發(fā)展，計算機(jī)輔助技術(shù)已經(jīng)日益成熟，企業(yè)在其設(shè)計和 生產(chǎn)過程中幵始使用CAD、CAM等技術(shù)。用于生產(chǎn)的夾具信息及數(shù)據(jù)不再以傳統(tǒng)的表達(dá) 方式運(yùn)行，取而代之的是計算機(jī)化的數(shù)據(jù)。而不使用科學(xué)的管理手段及先進(jìn)的技術(shù)平臺， 不僅繁多的夾具數(shù)據(jù)混亂，而且會導(dǎo)致企業(yè)中各類數(shù)據(jù)的膨脹，使企業(yè)在管理上面臨很大 的挑戰(zhàn)，也很難保證數(shù)據(jù)的安全性及有效共享性。因此，利用先進(jìn)的技術(shù)及平臺解決好夾具的數(shù)據(jù)管理問題;實現(xiàn)數(shù)字化模擬裝配過程， 是本論文的意義所在。