PDM环境下加工中心夹具的三维装配与仿真课题的背景及意义
1.1课题的背景及意义目前国家对重要领域的大型工业机械建设的投入加大。在航空制造行业方面，精工加 工仍然是其结构件加工的主要方式，其中精工铣削占到很大的使用比例。精工机床夹具对 加工过程影响很大，为了满足加工要求该类夹具也在迅速根据市场需求而快速发展。尽管 目前发展势头良好，但结构件的精工加工夹具存在还是存在着一些问题。除精工加工方式大量普及之外，一方面高速切削也在现代加工中被普遍接受，众多大 中型企业中的结构产品是靠高速切削方式完成的，如西飞公司的大型复杂结构件都是在数 控机床上高速切削加工完成的。另一方面，现代设计理念及设计辅助技术的的发展，使得 一些以前不能设计制造成型的复杂结构得以实现从设计到加工及质量检测的过程，如飞机 制造业中要求精度高、壁厚薄、槽腔多的特征且必须满足飞机变斜角理论曲面要求的特性 的结构件等m。这两个方面一定程度上对精工加工机床所使用夹具无论是夹具的结构性 能、设计及装配过程、夹具的规范性管理方面都提出了更高的要求。在国内整机厂中，用 于结构件精工加工的夹具有如下3个问题：①专用夹具数量多，适用范围窄，利用率低；在国内，大型飞机的研制阶段中，许多飞机结构件为专用件，这类零件往往设计生产 的数量少但种类繁杂。在保证加工的质量的前提下，设计人员不得不对每种零件设计了专 门的夹具，为了稳定的安装在机床上，而机床不可能为每种专用夹具设置基座，因此很多 夹具需要重新制造底座，使得结构笨重且精度不高。此外夹具数量庞大，各类夹具在车间 库甚至车间地上处处可见。在转换零件需要重装夹具时，夹具拼装时间长，效率低。②缺乏计算机辅助模拟夹具拼装系统和生产流程管理系统；传统的夹具设计及拼装规划做法是人工手工方式，目前仍有很多企业采用这一方式其 缺点是造成设计人员劳动量大、效率低；装配过程用工人的经验来决定质量，缺少模拟仿 真装配的环境、技术、平台，造成产品质量不稳定；其次管理规范性差，大量人力耗费于 元件的拼装、查找，缺乏夹具及夹具元件的分类检索方法及系统，夹具生产流程管理混乱。 对于新的结构件，往往因为搜索类似结构或型号的夹具困难而放弃已有夹具的再利用机 会，进行重新设计制造，经济上增加了成本，人力上导致工作量激增。③夹具自动化程度低；夹具的自动化程度分为两个方面，一是指在生产加工中，夹紧机构的自动夹紧，也就 是夹紧元件对待加工工件的夹紧动作。实际生产中，多数目前依然采用手工夹紧。另一方 面指的是精工机床上夹具转换的自动化及夹具拼装的自动化。传统的夹具拼装时间多数情况下都远超过加工的切削时间。夹具在精工机床上控制方面的独立，使得不能实现自动化 协同作业，不能自动进行准确定位、拼装[31。此外，随着计算机应用的飞速发展，计算机辅助技术已经日益成熟，企业在其设计和 生产过程中幵始使用CAD、CAM等技术。用于生产的夹具信息及数据不再以传统的表达 方式运行，取而代之的是计算机化的数据。而不使用科学的管理手段及先进的技术平台， 不仅繁多的夹具数据混乱，而且会导致企业中各类数据的膨胀，使企业在管理上面临很大 的挑战，也很难保证数据的安全性及有效共享性。因此，利用先进的技术及平台解决好夹具的数据管理问题;实现数字化模拟装配过程， 是本论文的意义所在。
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