基于图的夹具特征识别方法研究

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1、基于图的夹具特征识别方法研究

2、第1内容加载中...夹具设计CAD系统是实现CAD/CAM/CAPP集成的一个重要环节，而夹具特征识别又是夹具自动化设计的基础，近年来，虽然许多专家学者在特征识别方面进行了大量研究，但是在夹具特征识别方面研究成果较少。文献1中提出了一种从特征造型系统中提取夹具特征的方法，但是只针对目前在基于图的特征识别方面也有不少研究，但是这些识别特征的方法往往只是面向加工特征的识别，主要应用于CAPP系统，在夹具设计方面对特征识别还有一定的特殊要求，比如表面的遮掩性等。所以无法照搬CAP

3、P的特征识别方法来实现夹具特征的识别。1夹具特征类型夹具特征是指被加工零件上能安装在夹具塔上，并能够实现夹具定位、夹紧和支撑等功能的形状特征。3-2-I定位准则是工序件重复定位所必须遵循的准则。遵循该准则可以完全限制三维空间中工序件的六个自由度(3个平移自由度(X,Y,Z)和3个转动自由度(a,β,θ))，附加夹紧装置后，可以完全限制工序件的运动。夹具特征就是工序件表面能够放置定位原件和夹紧原件的表面特征，夹具特征分为4类:(1)支撑特征。支撑特征通常是夹紧的基础基准。支撑特征主要用来承担工序件的重量和

4、纵向切削力。根据3-2-I定位准则，支撑特征应该能够限制(-Z,±a，±β)方向的运动，防止变形，保证被加工零件的稳定性，而对精度及方向等要求不高。(2)定位特征。用来作为第二和第三个基准的特征。它的主要作用是用来定位，并抵消加工过程中的切削力和切削力矩。通常情况下，定位特征都与支撑特征垂直，并且彼此相邻。定位特征应该能够限定(-X，-Y，±θ)上的工序件自由度。(3)夹紧特征。夹紧特征用来限制其他方向上的自由度，包括(+X，+Y，+Z)方向上的自由度，并与加紧元素接触，其形状与精度直接影响夹具的夹紧元

5、件的选择。(4)参考特征。参考特征是夹具元件或夹具特征用来进行夹紧分析的依据。可以包括如下特征的一种或几种:基准(点、线、面)、设计特征、加工特征。本文主要介绍前3类特征的识别过程。2夹具特征识别夹具特征识别就是从被加工工件的实体模型出发，自动识别出对被加工工件的装夹具有一定意义的特征过程。夹具特征识别是一种有一定限制条件的识别过程，在其识别过程中，应该将加工表面排除在识别范围之外，但是同时还要考虑到加工表面的特征对夹具特征的影响，另一方面加工表面的特征又可以作为夹具特征识别的一个参考依据，因此夹具特征

6、识别有别于CAPP领域的加工特征识别和CAD领域的设计特征识别。文献[6]中提出了一种基于专家系统的特征识别方法，对于特征具有一定的语义描述，但是缺乏形式化描述，不利于计算机自动特征识别，从而对夹具特征的自动识别形成了一定的障碍。基于面边邻接图的特征识别方法，是目前研究最多的特征识别方法，研究成果丰富。但是基于面边邻接图的方法，主要通过检索子图的方式来识别特征，这是一个NP难题，虽然目前已经有人提出了凸边分割的方法，但是仍然不能完全解决问题。本文根据夹具特征识别的特点，在面边邻接图的基础上提出了一种最大

7、凹边凝聚的方法来识别夹具特征的方法，有效地避免了特征匹配过程的复杂性，相比子图检索方法在计算效率上有很大程度的提高。下面详细介绍该方法的实现过程。2.1零件的面边邻接图生成现在大部分的CAD系统都是采用B-Rep的方法进行实体表示，但是这样的表示方法不利于特征识别，因此需要将B-Rep表示的几何模型转化成面边邻接图表示的几何模型以方便特征识别。所谓面边邻接图，如下图所示，图的节点为面，边为实体模型的边特性，即凹凸性。要实现将B-rep模型转换成面边邻接图首先要进行凹凸边的判别，判别方法如下:凹凸边，当实

8、体上两个邻接面，在实体外所成的角度小于180º时，这样的两个面的邻接边称为凹边。当所组成的角度大于180º时，两个面的邻接边称为凸边。边的凸凹性的识别方法如图2所示，取相交成该边的邻接表面Fl.F2。当组成面F1.F2的方向向量指向实体外部，且F1.F2的组成边的指向满足右手规则时，如果平面F1的方向向量和.F2的方向向量的叉乘后的向量方向与F:中的邻接边AB方向相同时，该邻接边为凸边，如果相反则该邻接边为凹边。经过凸凹边识别的几何模型，在CAPP的制造特征识别过程中，已可以识别出一

9、些制造特征。但是对于夹具特征识别，由于夹具对工件定位的要求，还要考虑到各个特征的尺寸，和遮掩性等，因此还需要对图的节点和边添加必要的信息。图的面节点信息如下: