裝夾特征分類與定義

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1、裝夾特征的分類與定義一、引言裝夾特征是工件上用于定位或夾緊的工件形素(形狀要素)特征。一方面工件形素特征多種多樣，必須明確夾具設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行裝夾設(shè)計(jì)所需要的工件形素特征的類型，另一方面裝夾特征是裝夾規(guī)劃以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行決策的分析對象和設(shè)計(jì)對象?？傊b夾特征的分類定義是夾具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是決定夾具設(shè)計(jì)方法和方式豐富程度的基本因素之一。裝夾特征是具有裝夾涵義的工件實(shí)體形素特征，具有形狀、尺寸參數(shù)、位置、方向以及精度等一般特征屬性，還具有可及性、精度等級這類不同于一般形素特征屬性的裝夾屬性。迄今為止，對于裝夾特征

2、進(jìn)行系統(tǒng)的分類與定義，及其相關(guān)研究尚不多，但這對于發(fā)展和開發(fā)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)屬迫切需要。二、裝夾特征的分類定義方法裝夾特征表現(xiàn)為定位特征和夾緊特征。其定義的目的在于明確用于裝夾的工件表面類型，為裝夾規(guī)劃提供操作對象的特征范圍，并作為夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特征依據(jù)。在夾具設(shè)計(jì)中，主要的分析、處理對象是工件特征模型上的特征面。顯然，裝夾特征的主要表現(xiàn)形式是裝夾特征面。盡管工件幾何形狀可能十分復(fù)雜，但在夾具的實(shí)際應(yīng)用中，絕大多數(shù)的情況下用于裝夾的工件表面不外乎平面、外圓柱面、內(nèi)圓柱面(即孔)三種類型，這主要因?yàn)檫@

3、三種類型的表面具有良好的接觸和配合性能，并易于加工和測量。在本系統(tǒng)中，裝夾特征主要采用這三種表面類型。出于夾具設(shè)計(jì)的需要，裝夾特征進(jìn)一步劃分為裝夾特征面和裝夾特征點(diǎn)，裝夾特征點(diǎn)依附于所屬裝夾特征面，用于明確夾具功能元件在裝夾特征面上接觸或配合時(shí)的具體方位。裝夾特征具有典型的方向性，并蘊(yùn)涵著裝夾意義。因此，一般按照表面類型、方向、裝夾方式三個(gè)方面來分類定義如下。1平面類型的裝夾特征在工件實(shí)體模型中，平面的方向特征以其法矢v來表示，平面類型的裝夾特征定義如下，其圖例說明見圖1，其中va=-z，vb=z，vc^z

4、，vd^z，ve^z，工件坐標(biāo)系以X-Y-Z表示。圖1平面類型裝夾特征底面定位面：v=-z的用于定位的工件平面表面，例如圖1中底部平面A。側(cè)面定位面：v^z的用于定位的工件平面表面，例如圖1中面C、D、E。側(cè)面夾緊面：v^z的用于夾緊的工件平面表面，例如圖1中面C、D、E。頂面夾緊面：v=z的用于夾緊的工件平面表面，例如圖1中的頂部平面B。平面類型的裝夾特征面與夾具功能元件裝夾接觸的位置，只需面上的一個(gè)裝夾特征點(diǎn)即可描述清楚。為便于敘述，這種裝夾接觸方式簡稱為一點(diǎn)裝夾。2外圓柱面類型的裝夾特征外圓柱面與夾具

5、功能元件的接觸區(qū)域?yàn)槠浔砻婺妇€的一段，故其方向特征一般有兩個(gè)：圓柱面軸心線方向vA，母線的徑向法矢方向vR。外圓柱面在裝夾使用中，與夾具功能元件一般有兩種典型的接觸方式，一種是與定位或夾緊元件在一個(gè)表面母線上接觸，屬于一點(diǎn)裝夾的情況；另一種是與裝夾元件同時(shí)在兩個(gè)不同的母線上接觸(如使用V型塊)，稱為兩點(diǎn)裝夾情況。對于一點(diǎn)裝夾的情況，裝夾特征點(diǎn)取在圓柱表面母線上，是一個(gè)實(shí)際的形體點(diǎn)；而在兩點(diǎn)裝夾情況下，則將裝夾特征點(diǎn)取為V型塊軸向?qū)ΨQ面與圓柱軸心線的交點(diǎn)，是一個(gè)虛擬的形體點(diǎn)，如圖2c中點(diǎn)P5和圖3c中點(diǎn)P2所

6、示。這樣，通過裝夾特征點(diǎn)的位置狀態(tài)可以清楚地反映與夾具功能元件的接觸方式。圖2水平外圓柱面類型裝夾特征圖3垂直外圓柱面類型裝夾特征根據(jù)軸心線方向vA，外圓柱面分為兩種裝夾可用狀態(tài)：vA^z時(shí)，稱為水平外圓柱面(如圖2a)；vA∥z時(shí)，稱為垂直外圓柱面(如圖3a)。水平外圓柱面在一點(diǎn)裝夾情況下，只有四條表面母線可用作裝夾特征，定義如下：·頂部夾緊：vR=z的用于夾緊的水平外圓柱面母線，如圖2b中P1所示?！?cè)面定位：vR^z的用于定位的水平外圓柱面母線，如圖2b中P2、P4點(diǎn)所示?！?cè)面夾緊：vR^z的用于夾

7、緊的水平外圓柱面母線，如圖2b中P2、P4點(diǎn)所示。·底部定位：vR=z的用于定位的水平外圓柱面母線，如圖2b中P3點(diǎn)所示。水平外圓柱面用于兩點(diǎn)裝夾的情況，定義為水平外圓柱面定位，可用區(qū)域?yàn)槠湎掳氩勘砻?，即vR=-z，如圖2c中P5點(diǎn)所示。垂直外圓柱面在一點(diǎn)裝夾情況下，周向各條表面母線均可用作裝夾特征，定義為：垂直外圓柱面?zhèn)让娑ㄎ缓痛怪蓖鈭A柱面?zhèn)让鎶A緊，如圖3b中P1點(diǎn)所示。垂直外圓柱面用于兩點(diǎn)裝夾的情況，定義為垂直外圓柱面定位或垂直外圓柱面夾緊，其各部分表面都有可能用于該裝夾特征，如圖3c中P2點(diǎn)所示。外圓

8、柱面用于裝夾特征可以是整個(gè)圓柱表面，也可以是圓柱表面的一段或一部分。3.內(nèi)圓柱面類型的裝夾特征內(nèi)圓柱面，即孔，主要用于定位，其特征方向一般以其軸心線的方向vA表示，vA指向與相應(yīng)夾具功能元件的接觸特征方向相對。該類型的裝夾特征分為以下兩類：·垂直定位孔：vA∥z的用于定位的內(nèi)圓柱面，如圖4a所示?！に蕉ㄎ豢祝簐A^z的用于定位的內(nèi)圓柱面，如圖4b所示。圖4內(nèi)圓柱面類型裝夾特征4.其他非基本裝夾特征邊定位：邊定位