【分　 类】 机械与建筑工程
【关 键 词】 机床夹具设计，虚拟装配，实例推理，Pro/E
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正文：
摘  要: 采用了基于典型实例的机床专用夹具设计方法，重点研究了机床专用夹具检索模型、实例组织模型、实例修改推理机制和实例存储策略,研究了基于 Pro/E 的机床专用夹具快速装配方法，实现了机床专用夹具快速装配。
关键词：机床夹具设计，虚拟装配，实例推理，Pro/E
RESEARCH ON TECHNOLOGY OF VIRTUAL ASSEMBLY OF MACHINE TOOL FIXTURE BASED ON TYPICAL INSTANCE

ABSTRACT：machine tool fixture design theory and realization based on typical instance is proposed. Machine tool fixture searching model, instance organization model, instance modification and reasoning mechanism and instance storage tactics are studied in detail. Computer aided machine tool fixture rapid design system (CAMFRDS) based on Pro/E is developed, and a case study is presented.
Key words: Machine Tool Fixture Design, Virtual Assembly, Case-based Reasoning, Pro/E
 

1  引言

机床专用夹具在机械加工中占有很重要的地位，它具有专有性，但是从机床专用夹具的结构上进行分析就可以发现：机床夹具都是拼装结构，即机床专用夹具是由一些基本结构构成的，而这此基本结构又都具有相对固定的结构形式，比如定位装置有定位销、v形块等；夹紧装置有螺旋夹紧机构、斜楔夹紧机构、定心夹紧机构等。把这些基本的零件、机构等信息建立在数据库中，根据加工零件的信息，选择设计该夹具所需基本零件和机构，通过设计计算来确定各部分的具体尺寸，由软件生成所需夹具零件图、装配图等技术资料，然后进行机床夹具零件的虚拟装配，又从中找出设计中存在的问题，对机床夹具零件设计进行必要的修改，最终完成机床夹具的设计。世界上事物具有规律性和重现性，规律性是指相似的问题具有相似的解答；先前类似问题的解答可以作为解答当前新问题的起点。重现性是指类似的问题存在多次发生的可能性，在机床专用夹具设计过程中，同类问题在不同的时间或者地点往往会重复多次出现，所以以往的机床夹具设计实例值得保存，用于新的机床专用夹具设计时借鉴，通过修改完成机床夹具设计过程。
本文针对典型机床专用夹具虚拟装配设计，研究它的规律性和重现性，通过研究机床夹具专家在解决以往类似问题时使用的有效夹具设计方法，可以在以后遇到类似问题时进行参考，在原来的基础上进行实例修改以完成机床专用夹具设计，以减少机床夹具设计时间，提高机床夹具设计效率。

2 实例推理原理

基于实例的推理(Case-Based Reasoning.  CBR)是人工智能发展过程中涌现出来的区别于基于规则推理(Rule-Based Reasoning,  RBR)和基于模型推理(Model-Based Reasoning,  MBR)的一种推理模式。CBR中，实例库模拟人脑的记忆，存储了一些过去的相关实例，这些实例按一定的方式组织，以便在需要的时候能及时取出。被检索出的候选实例可能与新的情况不完全一致，这时需要对该候选实例的某些特征进行修改，以适应新的情况，并进行检验。传统的推理观点是把推理理解为前因后果链演绎出结论的一个过程。基于实例的推理方法则与之有较大的差异，它是在基于事物的相似性和规律性上发展起来的一种全新的推理模式，其基本的思想是将求解具体问题的条件、方法和结果以实例的形式存储起来，在求解新问题时，从中找出最接近当前问题的实例，并对其进行调整，达到设计要求。它的推理流程如图1所示。

图1  实例推理流程图
    由图可见，一个CBR系统一般由实例库，实例检索，实例修正和实例存储四个主要模块组成。实例库中一般存放了过去求解成功的一组实例，根据问题的描述，实例检索从实例库中查找一个与当前问题相匹配的实例，如果该实例满足问题描述中的要求，则作为结果输出，否则，启动实例修正模块对检索出的实例进行修改，直到满足问题描述的要求，形成新实例(也可能失败)，将新的实例存储到实例库中，以备将来使用。

3  基于实例推理的检索与推理机制

  实例检索在CBR系统中是非常重要的环节，实例检索的主要作用是根据新的设计要求从已有实例中检索出最佳实例作为新设计方案的模板。检索需要达到两个目标：检索出的实例尽可能少，且与新的问题求解有最大的相似性。实例库的索引机制在 CBR 模型研究过程中扮演着重要的角色，是组成 CBR 系统的核心模块之一。目标是提供一种对实例库中的特定实例进行搜索的有效机制，以便在搜索算法中能够快速地找出符合需要的实例或者实例集。一个实例库的索引就是实例库中重要关键信息的索引集合。一个实例的索引可以在实例中将它与其他实例区别开来，以便为实例检索算法提供检索输入信息。在 CBR 系统中，问题求解的状态及其求解策略用一个实例来表示。最简单的实例可以表示为一组特征集合，对于复杂的问题领域，实例可以组织成复杂的层次结构。实例库组织的基本原则是建立一个合适的结构，以便检索机制能迅速找到适当的实例。
推理机制是指在获得检索的最相似实例后，如何根据输入条件和实例中的索引相比较，然后进行推理，达到快速调整搜索实例的机制。在推理过程中，对输入条件和检索实例进行互相比较，分析其相同点和不同点，然后决定对实例中的哪些部分进行修改，哪些部分保留，最后达到满足输入条件的要求，组装出合理的机床专用夹具。

4 基于典型实例的机床专用夹具设计原理

基于典型实例的机床专用夹具设计就是将基于实例推理的思想运用于机床专用夹具设计领域，产生的一种新的机床专用夹具设计方法，它继承了基于实例推理的思想，又结合了机床专用夹具设计本身的特点，遵循实例推理的基本模型流程，包括设计信息输入、机床专用夹具实例检索、机床专用夹具实例修改推理、机床专用夹具实例存储等。

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