中文翻译-一种夹具设计过程的规范化功能方法

1、一种夹具设计过程的规范化功能方法r. huntera, j riosb, j.m. pereza, a. vizanaa、机械制造工程部马德里理工大学b、目前在企业集成大厦(53层)，克兰菲尔德大学，英国克兰菲尔德，mk430al于2005年1月14 fi收到；于2005年4月14日接受。于2005年8月26 h网上可见。摘要加工夹具的设计是一个非常复杂的过程，做好一个不错的设计要依靠设计者的经验 和他/她的知识累积。本文的目的是为了方便白动化应用知识的发展，明确定义夹具的设 计过程以及承担研究涉及的必要前提知识的任务。此外，考虑到一个著名基本工程原理: 任何设计过程，第一个考虑进去的就是功能

2、要求和它们相关的约束。本文将针对这两个 主要方面，介绍如何发展和便捷基于功能方法的夹具设计过程自动化。在此背景下，本文用moka方法来引出设备知识，用idef0和统-建模语言(uml) 來描绘夹具的设计过程，提出了一种基于函数概念和旨在定义正规设计过程的一种方 法。夹具的功能要求已经被定义和明确。功能夹具元素也已经被用来创建一个功能的设 计解决方案，通过表和映射规则定义了这些元素与功能要求以及典型商业夹具元件间 的链接。最后，一个数据库应用程序的雏形已经研发出来，它将用來模拟这种方法的初始验 证。关键词：夹具设计过程；夹具知识模拟；夹具功能要求论文目录1、简介2、加工夹具的要求分析2.1功能要

3、求3、拟定的固定装置设计过程的规范化方法4、夹具功能设计过程模型5、信息模型、实例化和方法验证6结论1简介任何设计理论的主要目的就是提供一个适合的结构和方法去定义一系列顺应设计 过程的产品或者系统活动1。一般情况下，他们都明确要求作为设计过程中的起始点。 事实上，工程行业针对产品设计的规则可以定义为：科学和工程师常识创建的产品定义 和设计解决方案均来自于满足要求和约束的这一思想2、3和4。在这项研究中，考虑到要求时有一个相关的问题，以一个笼统的概念来说，就是明确两个主要术语的涵义：功能需求(fr)以及约束(c)。“功能要求”，就像不同作者定义的 那样“代表了产品需要完成什么任务而且在任何可能的

4、解决方式中独立完成” 2和4。 fr是一种要求，结合一些在工程领域广泛认可的一些基本原则，我们可以加上“isa 专业标准以及以单一功能的自然语言写成的指令，可以被排列、追踪、测量、核实和验 证”。约束可定义为一个限制，在一般情况下影响一些种类的要求，同时限制了满足要 求的可能解决方案的范围。所以，一个约束总是与需求相链接，他的目的是最大限度的 使设计成果满足解决方案。考虑到公式化设计理论4,功能要求应该被界定于功能范围内，如何定义和表示产 品功能的问题被带到人们面前。用来表示它的方式会影响设计者的思考过程，从这方面 來说，功能和物理领域间的映射，成为设计方案随后迅速发展起来的领域。一些作者调

5、查了功能化的观念和实际的表现利8。他们的设计方法，提供了一个基于“行 为功能结构”的框架，规定在哪里“使用被定义的结构和行为”。其目标是为了填补允 许设计师从frs屮提高机械设计方案的缺口。整个方法使该产品的功能由他的结构所决 定，这似乎导致了一种本末倒置，直到选定的结构达到了预期的功能，问题才算是圆满 解决了。在本文介绍的研究中采用的方法基于夹具功能元件(ffc),这样就可以满足夹 具功能以及ffc和夹具商业元素z间的映射。一个先进的定义需求和功能的方法來自于本体的创建。本体论方法追求被定义项明 确的意义，运用一些逻辑学推理，公理定义，使自动排除和推理成为可能。本体论研究 得到了更高的关注，

6、因为知识的表现形式被当作任何工程进步的关键因素，它被当作是 一种更加便捷的方式來整合各种工程应用，可以去描述功能设计知识7,可以去定义要 求11。考虑一个更加纯粹的方式，如果一个实体不包括公理去实现推理那么它可能 被认为更像一个信息模型，在这个意义上说，这是本文fi前需要解决的问题。考虑一套方法开发夹具设计时，一般要理性的开始，建议提出一些要遵循的步骤。 举例來说，由斯卡伦和亨瑞克森提出的方法论1213,用这种方法去说明一般情况下 夹具设计过程的每个阶段所需要的信息。基本上，制造的相关细节信息，主要是关于夹 具要求、夹具功能、夹具元件、制造资源、生产过程以及设计规划的，停留在通过基于 知识的应

7、用程序或系统使设计过程自动化的可能性上。这就需要提到，一些作者致力于 开发基于知识的夹具设计应用软件，他们当中没有人基于功能方法，大部分作者最近发 表的成果可以在refs中找到,141516171819。在下面的章节中，本文将介绍一种方法，形成基于工程概念的作用需求以及夹具功 能的夹具加工设计过程。规范化功能要求通过运用结构化方法说明以自然语言完成。此 外，idefo、莫卡方法、uml图是用来捕捉、代表和规范知识的，其最终冃标是促进 夹具设计过程的自动化。idefo方法用于创建活动模式的夹具设计过程，允许在它所包含的每一个不同的口标任务中使用信息验证。uml用于补充idefo模式，通过表现动作

8、过程屮的配合来起 作用。莫卡方法连同uml-起被用于捕获并表示夹具设计过程中所涉及的知识。最后, 若要拟定验证的方法，部分结果可以从一个基于知识的应用原形的成长过程中获得。 2加工夹具的要求分析在第一节中，定义了两个专业术语：功能要求和约束。必要条件是一直存在的，他 们表达的方式，以及他们如何融入产品设计过程中，都是不同学科的研究方向，例如： 产品设计工程及其需求工程。一般情况下，需求工程是指那些需求完成过程中的捕获、 规范化、代表性、分析、管理和核查等工作。当然，所有的这些方面都需要融入产品设 计过程中，要求产生确定的产品设计可能解决方案，一般需要一个需求问题的完整视图。 有一点非常重要，这

9、种学科的发展与软件工程和系统工程密不可分，实际上大部分从事 相关研究的学者来自于工程领域，212223o考虑到需求分析时，可能，首先要思考的是如何使需求被代表和声明。正如前面提 到的，表示需求的方式会明显影响到他们的诠释和设计解决方案的创建。从这个方面来 说，人们普遍认为使用自然语言是表达要求和重要性最通用的方式，由亚历山大等人以 半结构化的方式写出的剖析被作为声明功能要求和夹具约束的基础。在机械加工中，加工水平是一个关键点，夹具也成为满足这一最终目标的元素之一。 在设计过程中，起点是加工夹具的功能要求和约束的确定。通常，夹具解决方案是由一 些物理元素组成的，就好像整个夹具方案的设计必须满足所

10、有的frs和相关的cs。定 心、定位、定向、夹紧和支撑，可以考虑夹具固定装置，“夹具在任何特定条件下独立 工作”。在限制方面，即“什么限制了解决方案的可能范围”，有许多因素需要考虑，主 要关于：需要加工部分的尺寸和形状，公差，加工顺序，工艺步骤，进给量，步数，进 给频率，材料需要加工的体积，数量，生产率，机器情况，机容量和成本等。21功能要求从文献综述25 26 27以及加工夹具的设计师的采访中可以得出这样一个结论，任 何夹具解决方案必须满足一些基本的功能要求：定心、定位、定向、夹紧和支持。然而，设计者处理这些frs的方式远不是他们所考虑的独立解决方案，通常，在设 计过程中frs是不明确的，但

11、隐含在设计过程中的。查克拉巴蒂等人29指出，在设计 过程中出现需求相关的一些问题，比如“在概念和体现之间的设计结果主要来自于拟议 设计的分析”，实际上这是矛盾的基本原则，由不同的学者提出的，在任何设计方案确 定之前的功能定义。采用这样的思想，“丰田的多方案同步进行开发工程” 30和公理化 设计理论4,似乎常规上确定frs因该在选择任何可能的设计方案之前明确识别和规 定，而且在整个设计过程中不同约束相应的frs应该精确地缩小可能方案的范围。查克拉巴蒂等人29同时也指出“为了使最后的设计充分满足设计需求，他们必须 被确定、理解、记忆和使用”。这一结论并不是最新提出的，但是从这个方面上，它演示了这一

12、问题有多么的具有实际意义和密切关系。它同吋还加强了一些在工程设计中广泛认可的想法，一个是需要获取、归纳、记录 知识，第二个是用它来发展基于知识的工程（kbe）应用，这样可以帮助设计者进行他 们的工作，而且可以在科学知识屮尽可能多的使用自动化。这个特例可以应用到加工夹 具的设计中。当寻址一个kbe的应用发展吋，有两个不同的种类的frs需要识别和记录。一种 是功能要求的应用程序本身，比如机械夹具设计的kbe应用；第二个是受应用程序支 配组件的功能要求，例如夹具的加工。针对前者有一个例子，里奥斯等28发表了一个与 工业伙伴合作开发的应用程序。对于这种类型的frs计划，uml似乎是一种好方法： 借助活

13、动、元件和关系图说明，给系统一个纲领。当然，当进入关系和作用表必须明确 的逻辑范围内时，它需要全面了解应用程序的对象：加工夹具。在这一目标下，考虑到 基于功能需求的夹具设计将会成为kbe应用的目的，加工夹具frs的获取和记录是研究进行的一部分，这一点将在后面进行解释。moka icare:entitynameireqinrviih'ihs l ivluii:rclcivncesiitnpk.l|1 iwiiy typeslrikluic! unci ionsideniifv rmiare pffunaiotkilot the figureikhavkiurapplil；ihkconte

14、xl infnnnatioik validitvrimiiliinial fix|inrvinmrs<4 lite lixlinu_l>cripiu>nhie imiax tuj requutrmeiiu .tic delincd z 'i h . i.r .n.n ,.i ih. lunahni.ilili.'s nnisytv s3tisticd in 3 pamculiir sys»cm/二： 1 lie tiuullixul reiuhcttkiu« ksensirtul f,1三'丁匚 s -1ez w| at愿oricn

15、lulion1烈'e【琴£ ：二 ylnfonnation oriuins<ih |4|. sv；k»aii |5|. ij<ww |6|. k<witimya |7|munaenkun.aulhiwrfllikl 1 lunktihiie25-n<mversion nunivr1(stilusin progrvx%i'unciumuilr(>r>ctii.tc<!isuppun一卜flxiwrestahifilysiruuiure(1曲伽叭aczmiliiy jacwispiiliiyi-1xiuiv bkniri

16、ll*rcx»un.v.cthblraiiilsmkiuik.' isiult<x>h(?4hmrainivfig. 1. moka entity form for fixture frs.在这方面，釆用的方法是用moka方法所提供的部分工具，它们是：图表，约束、 动作、规则和实体，从而引出加工夹具的知识，作为frs和cs的第一步。基于这些表 格，可以表示主要组件与夹具设计过程的联系：非功能需求、功能需求、约束、设 计规则、夹具功能元素、夹具商业组件等20。图1和图2,展示了一个夹具frs和cs定义的应用的例子mokaicare:entitynameconstra

17、ints functional requirements for the fixturereferenceconstraints funcuonal requirements (ctr)entity typestnicturefunctiondefine consnxiins to functional requirements for the fixnirebehaviournot applicablecontext. information.validitydefine constraints that support the functional requirementsdescript

18、ionthe constraints will be structured dunking on ±e functional requuemens stnicttue with this target ii has been de&oed a group of constrain?s associated with each nmcuojial requuemen: of the axmre. such as:onen:arionsupportlocateclamp nfacimiingresourcesmanagementauthorrenato hunterdate03-

19、07-04version1.0statusin progressfig. 2. mo ka entity form for fixture cs.第一阶段以后，规范化的功能需求语法已经完成捕获的要求。在这一点上，记住一 点非常重要，一个fr指令是一个句子用一种允许fr被测量、核实、验证的方式写成, 这个结构基于亚历山大的剖析24,它与武田等人6提出来的函数表示法有相似之处。 就是说，一个功能是“函数体”（动词），“客观实体”（功能上或在发生）和“功能的修 饰词”（副词）的组合。在这项研究中提出的结构由四个主要部分组成：行动，对象， 资源和限定（图三）。与武田的方法不同，所有的情态副词（即：坚决

20、，准确等一般副 词）都没有考虑作为一个修饰语，因为他们不具有精确的度量，因此他们既不能被测量 也不能被验证。parivertical machining center dmt50objectqualifkrinside the working area of lhe table:x = 200 mmy = 400 mmz = 4d0mmtolerance for all the dimensions: ±1 mmsupponactionfig. 3. functionf requirement structure.动词表示执行元件完成的动作实现的夹具功能，正如之前命名的，这些功能是：

21、中 心位置，定位，夹紧和支持。一个名词表示该对象的组件，并且指的是对其执行操作的 物理对象。在夹具frs定义的第一个阶段，对象是将要加工的部分。一个名词表示寄存 器的组件，并指的是执行该操作的位置。在夹具定义的第一个阶段，寄存器将是执行加 工的机床刀具。定量的形容词组或名词组表示为该操作的限定符。限定符组件指的frs 的限制，并允许代表与他们相关的约束（cs）。每个定量限定符必须至少有一个标称数 值，一个计量单位，一个公差。每个fr必须至少有一个定量的限定符。考虑到先前， 约束细微的改良，缩小解决方案的可能范围的观点，限定符的规格在最初定义时可能不 会有数值，但是在最后的阶段，约束时要考虑选择

22、中报一个候选方案数值。然后在uml 中建立夹具可能的结构（图4）。1itirmal rrpcrm-n(utin«i rrqairrnwahiifhlurt rrq<iirviiec«ikrunctscml r<mjulrrfnrnu-rcquirerocmsdocummuiiiimi rtm|yiremrf¥tidontifgibr chiir rbe: ctiar -oeflcrtptlon. char -action: char object char msouroq： char -quaiffiec char-ictentircatar: cha

23、r -name, char -oeacrlptton； char -action; char object： char -rasourca: char -qualifier: ctiar/$irur(urv_r<quirtmeiiu ideobhcator char -name: cnar ctescnption; char action： char -objecl char reeource. charqualdier charcxvmbiiitjini>functi<mitil _ nfquinrmtfit» kjeatk：al(x char name: cha

24、r doxznption char action： char chatresource, cfiar qualrtier char /qirinibdhmn rix|wlrc<nriih.reqaimnrntxrkxutr rnjulmnrnlclamrp rrqairmtcflbcvirtrt-mnchine tool, requirrmmupart rrquirttncnunwl nri|uinfmtnk-rrvtmprocemrejiurefcmurcproorvi rtquinrmvnufig. 4. uml model of the fixture functional req

25、uirements.功能一要求按先前定义的属性分成四类：行动，对象，资源和限定符。考虑到面向 对象的实现，每一类的实例将有一个唯一的标识符，允许被跟踪，尤其是fr。有了这 种能力，在设计过程中的任何时间可以修改更新任何同属性的fr。举个例子，夹具frs 定向和支持表示丁表io表21定向与支持动作对象限定符限定符类型定位零件在机床中(m0)(资源)零件协调系统(ml)(如何)方向上的活动(m2)(时间/地点)调节器(m0)机床轴系调节器(m0)立式机床调节器(ml)刀具路径约束机床类型(水平或垂直)动作对象限定符限定符类型工作范围：x, y, z轴系支持零件在机床中（m0）（资源）静态平衡（ml

26、）（如何）支撑零件动作（m2）（时间/地点）调节器（m0）立式机床调节器（ml）当进给总量等于零调节器（m2、1）零件有垂直方向自由度调节器（m2、2）定位动作结果约束工作范围：x, y, z方向 上的长度基准面的形状和大 小3拟议的固定装置设计过程的规范化方法建议在此研究中的固定装置设计过程的方法基于五个主要设计阶段（编号1至5）,命名为：功能要求发展（fr）、夹具设计功能（ff）的定义、功能设计夹具解决方案 （fd）、详细设计夹具解决方案（dd）和最后的夹具设计解决方案验证（fv）o这些阶段 目标，目的在于定义一个可以持续反馈的过程，允许开发夹具设计以系统化、结构化 和并行的方式进行（图5

27、）。fig. 5. fixture design process methodology文章中的图解阶段1：第一阶段，发展的功能要求(fr)包括执行加工夹具的设计过程所需的知 识的捕获。它有两个主要的任务，首先是填写的moka表，第二根据第2节中定义的 结构规范化功能需求。阶段2：第二阶段，定义夹具函数(ff),目的是建立一系列的高水平软件函数模 板，执行基于知识的应用，从而生成满足在第一阶段中定义的功能需求的夹具 解决方案。夹具函数以图形的方式被定义，基于一种idef0建模方法。示意符号允许以图形的 方式来体现操作所需和实现属性的函数。图6显示了一个实例。拟议的表示形式是高级 别函数定义；它

28、运用在执行中是独立的知识表示，而且他不需要从夹具设计者处得到任 何深入的软件模拟技术知识。part orientationpart support:support pointssupport vectorssupport surfaces part location:locating pointslocating vectorslocating surfacesope ratio nsstrategiescutting parameters cutting tool parameters volume to removedeformatio nstability analysis modeli

29、nterferenceoptimization methodfunction clamp(clamp_ff)part 泊 fo rmation:mechanical propertiesdetermine cutting forcesdetermine clamping surface determine clamping points determine clamping orientation determine damping forces determine damping elementsf4丿friction coefficie ntraw material shape and d

30、imensions part shape and dimensions tolerancesfixture functional elements: function constraints rules containing volumefq 6 htgh-level function tempiate representatk>n这些夹具功能定义是kbe应用程序开发所需的建模的第一步。例如，考虑到稳定 性是影响夹具frs的主要制约因素之一，任何夹具功能的解决方案都应该满足这一约 束。为了实现这一目标，有必要定义一个夹具函数（ff）进行稳定性评价。可以在夹具 功能库（clamp_ff ）

31、中调用这个函数。如图6。从一个更高层次的角度来看，stability_ff 将作为输入信息的一部分（即：材料的机械性能，形状，尺寸和公差），加工过程中的 信息（即：加工操作，加工流程，切削量，切削参数，刀具参数），夹具功能需要元素 信息（即：函数，约束，规则，含有量，点和向量的应用）。此信息的部分内容将被用 来确定一些派牛的参数，如切割，允许夹紧力。利用这些信息整合在一起分析模型，例 如liao等32提出来的一个优化方法，又如由pelinescu等33提出来的stability_ff可 以制定和实施。这样详细规范的stability_ff的复杂性非常高，并要求自发研究 323435o但是，其发

32、展所需要的所有信息均能体现的高水平函数定义，是木文要介 绍的研究目标之一。阶段3：第三阶段，功能设计（fd）,目的是创建一组夹具设计的功能解决方案。 功能解决方案独立于任何特定的商业夹具组件，它代表一组夹具功能元素的方式。夹具 功能软件作为固有夹具必须满足以下至少一个职能：定心，定位，夹紧和支持。这些元 素由图形符号来表示，也称为功能的符号，其中除了功能也代表了一些影响他们的限制 符。基于afnor标准nfe04-013 - 1985 36定义这种夹具功能科技元素。图7介绍了他们的结构，其屮包括技术种类、零件曲面状态、技术元素的功能和零件表面和夹具 的接触种类。kind of cottact

33、between pari surface and fixture elementsu>le oft he part facefunction of (he lechuioloqolenbrffig. 7. structure of the afnor fixture technological elements.功能设计给设计环境带來了一些好处，特别是解决方案主要掌握在功能的完成度 上，与环境影响相反，主观方面的理论有着重大关联。实际上，在夹具设计的外环境屮, 创造一个功能解决方案的优势在于不完全使用商业夹具元件库，数量上有所减少，可以 转化成在第二设计阶段前的一个基本功能元素。特别是将

34、某种人工智能技术在实施阶段 应用，因为这些技术许多是基于一个完整设计空间的初始状态，其屮包含了可能的解决 方案，如果这些设计空间可以减少，那么解决方案也会尽可能的准确有效。设计空间与 功能设计方法一起被分为两个子集，一个子集处理功能解决方案，而另一个处理原则上 的问题。阶段4：第四个阶段，详细设计（dd）,包括一个能起作用的详细解决方案。进行这 一阶段的映射表前面提到的，必须使用相应的解释规则。同样提出，夹具的软件功能适 用于类似的方式，但在不同的输入下，这基本上是几何（含量）与夹具元件之间的联系, 这特别关系到干涉检查。然而，在这种情况下，可能的解决方案的空间被减少，因为只 能使用那些可以映

35、射功能的商业元素，而且要使用的元素的应用和定向矢量点都是数 据。一个详细的解决方案包含最终用于加工和支持部分的夹具商业元素。最后，第五阶段，验证设计（fv）,旨在对功能函数和第一阶段中定义及其关联的 约束作最后的评估和验证。而且，更重要的是，除了最后的验证，要加上功能方法，让 两部分的设计空间得以分离，允许实施前两个阶段的验证。首先，在功能设计阶段，可 能的功能设计方案实现规定要求，其次，在详细设计阶段。这可以通过手段的优化方法 实现，包含在夹具功能（ff）屮，它曾在第3阶段以前提到。基于这种方法，夹具的功能设计过程的详细定义在将下一节介绍。4夹具功能的设计过程模型正如说明中提到的那样，功能设

36、计方法引起了一些研究者的关注2, 8。 然而，就像kitamura 7提击的那样，在一般情况下，功能性的知识有些隐晦，没有功 能概念的明确定义，并在文献中提出的功能对于设计师来说过于通用了。在这个意义上 说，木体论的方法是一个对正式功能设计知识有意义的贡献。在这项研究中所采用的处 理方法，这将是夹具本体发展的第一步，这就是夹具的信息建模。夹具设计的功能方法，基于信息模型的定义，功能的方法有一些可以从前面的章节 中提出的事实推导出的特点，那就是：夹具执行的功能减少数量，正规化frs规范与定 量的可能性，使用功能元素设计空间的减少量。然而，在任何夹具信息模型定义z前， 有必要去定义夹具设计过程和他

37、的信息流。以下是本研究开发的活动模型，可以代表夹具的设计过程。该模型使用idefo的技 术和uml表示，它允许确定在这过程屮所需要的知识单元，以及动作z间的相互作用。 这种模式的发展是基于文献回顾，和与工业合作伙伴28合作进行的调查结果。一些作 者还使用建模技术去表现有关夹具设计过程3738中一段过程和有关的信息的一部 分，但它没有应用功能的方法。从输入相关知识单元开始，包括零件的几何形状，制造工艺规划，加工资源和idefo 的方法，第一步是创建一个极具设计过程上下文图表或最高级别的表。知识单元构成最 终输出的过程是详细设计夹具，夹具装配计划。资源知识单元是机床的单位和模块化夹 具要素z-oi

38、defo的方法是基于动作的中断等级定义上，他们每个人的定义由一个活跃的动词，连同每个动作一套的“输入到”和“输出到”。为完成它所需要的资源，在任务中 元素可以用來作为控制。以下是在研究中开发出的主图。fig 8 node ao: design machining fixture从图上脚注可以看出，第一级图被创建。图8屮，它包括活动的分析和三个主要信 息单位的定义：零件的几何信息，制造工艺方案，夹具的设计方案。这些是互相关联的, 更何况，这些活动的表现，是高度并行和迭代的结果。活动1：夹具设计者分析零件的几何特征，形状和尺寸，公差和表面光洁度。输出 的是一系列在夹具设计过程中的零件技术特点。活动

39、2：夹具设计师分析零件制造过程，机械加工操作，切削量，切削刀具，切削 条件，加工方式，以及机床的形态。输出是一个零件加工技术和加工操作z间的联系。活动3：使用前两个活动的输出，加上产品信息，和设计人员定义的功能要求和夹 具约束。然后，设计人员开始验证实现这些功能要求的可能解决方案。所有这些解决方 案都会进行评估，以确保符合要求。下一阶段是确定每个功能解决方案切实可行详细细 节，这些也包括商业夹具元件。二级分解是在三个不同的图中，图9为1节点，图10为2节点，图11为3节点。design rulesfig. 9. node a1: analyse part characteristics.des

40、igner mifig. 10. node a2: analyse machining process.fig. 11. node a3: detail fixture design plan.活动al已被分为四个小组的活动（如图9）。活动all创建了一个列表，用儿何 信息确定切削量。活动a12是期间涉及的尺寸，公差和表面光洁度分析。活动a13定义起始原料，防止零件在初级生产过程中不能成形。最后，活动a14则侧重于定义需要 加工部分的技术特征。它包括从先前的三项活动中输入的结果，而ii它创建一个清单， 包括加工的特点及其相关的尺寸和公差。活动a2已被分为三个小组的活动（如图10）。活动a21处

41、理产品信息，并分析刀 具的使用，例如：加工工作空间尺寸，主轴速度，进给率，和台面尺寸。活动a22则侧 重分析加工工艺，可能的操作序列，为零件确定可能方向。最后，活动a23组合活动 a14的输出、加工特征、活动a22的输出、加工工艺的分析，确定了一套加工阶段计划, 行动组用相同的切割工具切割，执行所有所需的信息。活动a3,逐条详细制定夹具设计方案，这些已被分解为四个子活动，所有这些与 建议的方法的3相关，如图11所示。活动a31包括夹具功能要求的定义和以前在2。1 中提到的约束。活动a32需要使用一组预定义的夹具函数（ff）,在方法部分提出。最 终目标是应用基础知识来实现这些功能，所以功能设计方

42、案将履行规定的要求。在这种 情况下，第一级目标是在本研究屮，使这些功能和所需的信息发展明确，从而使任何夹 具设计者可以理解他们进而决定完成动作的功能解决方案。此外，描述ff使他们独立 于任何环境，任何程序员可以使用它们作为一个起点，发展这种基于知识的夹具设计应 用。利用了 ffs,活动a33负责夹具功能设计的定义，该定义以使用基于afnor标准 的功能元素为代表。最后，活动a34负责夹具细节设计。使用该夹具的功能设计，功能 元素商业元素映射表，以及相应的ffs,最后可以得到最终夹具设计。冃前的表格需要补充视图來显示的高水平的活动构成的夹具设计过程在时间上相 互作用的。uml程序表提出了这样一个

43、观点，如图12。5信息模型，实例和方法验证夹具设计过程经过建模之后，己经确定的知识组成有：夹具的要求，夹具的功能， 零件定义，加工操作，功能设计规则，详细的设计规则，夹具资源和夹具的验证，一个 面向对象的结构建模，uml已经发挥其代表性20。对于这些知识单元，特别是在部分 定义和加工任务中，己经被使用，39、40。下面是一个例子，展示了这种模型的部分实例，结果来源于基于原型基础知识的应 用，这已经在商业cad / cam系统开发岀来，以验证本研究中提岀的方法20为岀发 点，表2列岀了初始儿何和加工作为输入来启动一个特定的部分要在立式数控铳床加工 夹具设计过程中使用的数据。表51输入所使用数据信

44、息夹具设计过程初始几何形状加匚匸序表加工表面10:铳端面024 mmpocket milling 026 mmpocket milling 030 mm钻孔08 mm （2孑l）壬忽036 mm, 5 mm壬忽040 mm, 8 mm加工表面20:生产资源立式铳床组合夹具最终成形6结论一个综合的机床夹具设计方法已经引入这项研究。其基本目的是形成一种正式的方 法，来形成这种设计过程的自动化。一些学术讨论和夹具设计师的互动得到的结果和结 论，是指导研究的原则。以下是这些原则需要考虑在内的：开始的第一步是定义夹具的功能要求。这个原则导致了这样的要求规范化，这与来自 需求工程的方法，以及夹具设计解决方

45、案的功能表现和标准afnor nf e 04-013- 1985 密切相关。这种方法允许对要求指定的设计方案进行验证。收集和整理加工夹具知识。这一原则引出了既定方法的使用，在这种情况下，moka 和本体论，以及信息建模等方法最终被采用。uml是用于它的表示形式。有必要定义和描述加工夹具的设计过程。在这个原则下，使用idefo和uml的定义 和表示功能。有必要定义软件的夹具函数，其目标是创建满足功能要求的夹具解决方案。这个定义 必须独立于任何实现系统。这方面已经开始了一些解决方案的研究，在特定的优化工程 中，并得出结论，只有高等级的功能描述，被指定的信息和其实施所需的基本规则，才 是可行的地址。

46、moka建模语言进行了分析，但是高度复杂性的夹具功能需要进一步 调查，以确定如何把它们分成较低级别的细节同时保持独立的执行级别。从进行的研究可以得出结论，根据功能要求，基于功能的夹具设计过程的规范化方 法，可以发展成为一种夹具设计问题的更加综合的方法。基本步骤和基本输入任何让这 一过程自动化的措施，都是以夹具设计过程开始，并以夹具知识单元的定义继续：夹具 的要求，夹具的功能，部分定义，加工操作，功能设计规则，详细设计规则，夹具资源, 夹具验证。为了验证和进一步开发，以原型知识为基础的应用已经在一个商业的cad/ cam系统屮(catia v5)实现。工艺规程和并行工程产品设计是生产计划和它的子

47、组件的生产计划。如果要转换成物理实体的产品设 计，就需要制造规划，发展这一计划的过活动被称为工艺规程。他是一个产品设计与制 造的链接。工艺规划包括确定加工、装配的步骤和顺序。本文将审查多个种类的生产规程。 机加工的基础机加工是通过切除材料来改变被加工件的大小、形状、尺寸或表面性质的制造过程。 因此加工是一个相对昂贵的过程，特别是工件要求较高的精度和良好的表面光洁度时， 其实，大部分零件都有一定的精度要求。经常使用的基础形式机床有：车床、铳床、磨床、钻床和铿床。前四种是很基础的 机械机床，在原理上很相似，都是使用硬度相当的刀具利用主轴的旋转去加工零件。 加工过程是一个工件成型的过程，这一过程通过

48、机床刀具和零件的相对运动完成。但是 材料去除述可以用化学的、电气的、或者电化学加工（ecm）、电火花（edm）和激光 加工（lbm）这些非常规的加工手法来完成。通常数控机床的切削变量条件的设置由程序员来完成，这些会影响金属去除的效 率。其中切削速度和切削量在这里是指进给量和被吃刀量。工艺规程工艺规划包括确定最合适的制造和装配顺序，他们应该完成和表现岀给定部件或者 根据产品设计所要求的规格。加工的范围和品种可以根据公司加工设备和技术能力来确 定。在公司内部不能够制造的零件必须到外部市场购买，工艺规程制订所提及的工艺选 择同样也受到详细设计资料的限制，我们稍后将会在对此进行说明。工艺规程制订通常是由制造工程师完成的，工艺制订者必须熟悉工厂中详细可行的 制造流程并且能够理解工程图。基于制订者的知识、技术和经验，制造工艺逐渐制定岀 用于制造每个零件的工艺步骤以最合乎逻辑的顺序。下列各项是在工艺规程制订中的一 些定义和细节，这些常常被包括在工艺规程资料中：设计图的说明必须分析被加工的零件设计，包括材料、尺寸、公差和表面粗糙度等, 这一步骤安排在工艺规程制定之初。工艺和顺序工艺制订者必须选择哪一个工艺是必需的它们的顺序。必须准备好一个 简洁的工艺步骤描述。选择设备 总的来说，工艺制订者必须利用工厂现有机器逐步展开规