外文資料名稱：Multi-objectiveoptimalfixturelayoutdesign外文資料出處：RoboticsandComputerIntegratedManufacturing附件：1。外文資料翻譯全文2。外文原文指導教師評語：簽名：年月日1夾具裝置的多目標優化設計DianaM.Pelinescu,MichaelYuWang*陳少衛譯摘要:本文重點闡述了夾具布局設計，主要用于多種質量標準下確定和評價夾具設計的可用性，并利用近似交換法結合多種性能要求進行夾具優化設計。重要的性能參數與運動定位的基本要求和封閉形式下的總體定位。三個性能參數為工件定位精確度、基準和定位接觸力的分布。本文著重利用分級遞進的方法進行多基準優化設計。引入多種有效的算法并推廣應用到各種實際案例，形成了執行夾具組合的適當交換方法。舉例說明了上述方法的實驗觀察和實驗效果。關鍵詞：夾具；夾具布局；夾具組合；多目標優化設計1.引言在產品加工精度和裝配精度方面，適當的夾具設計是保證產品質量的關鍵。夾具系統通常由夾緊和定位組成，必須能夠通過及其操作執行定位并夾緊工件。雖然出現了一些像3-2-1規則設計指南，但基于CAD模型的自動夾具設計系統一直發展緩慢。本文論述了一類三維工件夾具的自動設計方法。被夾緊工件是一個任意復雜的幾何體,夾具有最小數量的限位元素，即六個定位和一個夾緊。而且,夾具要素被看作是非摩擦接觸點接觸，并限定于在具體的特定的定位。一般來說,一套有效的夾具可假設為一個大的收集裝置。例如,定位點可能產生于離散工件的表面。夾具設計的要求首先是確定可行夾具結構，滿足定位和閉合的要求。其次,該夾具設計需基于一些評價標準和最優(或次優)夾具的選擇。這表現為定位精度、規范和分散定位力。這些要求包括了夾具設計的關鍵技術。這些多重要求可能會沖突。因此，必須進行多目標夾具設計。文中給出的是一種優化夾具的設計方法。該方法是基于理論的最佳實驗設計。研制了一種高效評價受力遞歸特性的方法，自己設計開發了受力分析軟件。優化算法夾具設計制作了一套適應多種性能要求的算法。2.相關工作參考文獻1是普通夾具技術。多年來對夾具有了一個基本要求2,近年來已廣泛應2用于自動化領域4,3。有幾種基于螺旋理論來分析夾具性能，來解決諸如封閉運動學5，接觸類型和摩擦效應6。參考文獻7是基于不同的幾何分析技術。除了封閉運動學，組合夾具自動設計程序是基于這一方法開發的8。近來固定模塊化設計問題得到更多的關注9。有深入研究夾具設計、圍繞工件和堅固的夾具結構6，可行的刀具和路徑間隙7。綜合研究夾具問題，已大致集中在夾具組成上11,10,8，尤其在自動化方面的應用4,3。參考文獻14描述的是夾具設計技術。3.夾具模型夾具的基本性能在于被夾緊的運動約束。其運動條件是清楚的12,7,5,3。如一個夾具有n個定位點，(i=1,2,n),夾具可表示為：qTyG由Tyyyyn,21和TTTrq,確定了定位位置和工件定位。夾具設計由定位矩陣來定義,21nhhhG，當TTiiTiinrnh)(,和iirn,，表面標準和工件表面接觸點的位置。夾具設計需要一個綜合計劃，以滿足一定的裝夾性能要求。4.夾具的質量性能規范4.1精確定位夾具質量的一個重要方面就是工件定位在夾具上的精度要高。一般工件的位置誤差由幾何變形和定位誤差造成的。本文只討論定位誤差造成的誤差。作為一種夾具模型的擴展(公式(1)，定位誤差y和工件定位誤差q可表示如下：qTTqyGG)(2（2）顯然,誤差來源于定位基準的工件定位精度。定位誤差可表示為系統矩陣或是信息矩陣，M=GGT。實驗表明12，一個確定的標準達到高定位精度是信息矩陣的最大決定因素(D-optimality)等等，最大值（即M）。4.2最小定位力夾具設計的另一個要求是盡量減少定位接觸力和任何約束或閉合力。讓我們討論一下完全確定的位置矢量cr和單元表面cn。對于點接觸，廣義的工件夾緊力可表示為：ccchF（3）3c表示夾緊力的大小。因此,定位接觸力可表示為ccTccTTchMGhGGG11)(（4）我們可得出這些力的夾緊強度：CTccchMGp1/當),2,1(1nihMhpcTici（5）在閉合情況下,需要將這些力定位于N個定位點中的每個定位點：0,0ccip且計算平均定位接觸力為：cTccichMhpp122（6）得出一個適當的設計值（Pc）。這表明，在優化設計過程中，應該明確定位點和夾緊定位。4.3平衡定位接觸力夾具設計的另一個重要問題是對工件的總應力應盡可能均勻分布在定位處。在夾緊過程中，若P表示反應力，那么我們可以確定分散定位接觸力nicinicipnpppnd1211,)(1當（7）因此,最小化目標是確定均衡分散力，最小值（d）。5.優化夾具設計與交換算法如前所述，在工件表面產生一系列不連續的拾取點，我們可以為夾具生成可能存在的拾取點。例如,使用CAD模型的工件,離散的單元平均矢量，可以產生均勻的表面,盡量為夾具零件組件，如圖1。在夾具布局設計中,從夾具定位的性能要求中，選擇最佳拾取點,以及閉合運動條件。通過若干個拾取點，選擇一套合適的定位和夾緊，是一項復雜的工作。參考文獻1214已經找到理想的有效方法，對于夾具的質量要求