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1、外文翻译译基于事例例推理的的夹具设设计研究究与应用用摘要:根根据基于于事例的的设计方方法,提提出采用用工序件件的特征征信息和和夹具的的结构特特征信息息来描述述夹具的的相似性性,并建建立了包包括这22方面主主要特征征信息为为基础的的事例索索引码,设计了了事例库库的结构构形式,创建了了层次化化的事例例组织方方式;同同时,提提出了基基于知识识引导的的夹具事事例检索索算法,以及事事例的修修改和采采用同族族事例码码进行相相似事例例的存贮贮,形成成了基于于事例推推理的夹夹具设计计.所开开发的原原型系统统在型号号工程夹夹具设计计等项目目的设计计过程中中得到了了应用,并取得得了令人人满意的的使用效效果.关键词
2、:基于事事例的推推理夹具具设计CCAD夹具是以以确定工工件安全全定位准准确为目目的的装装置，并并在加工工过程中中保持工工件与刀刀具或机机床的位位置一致致不变。因因为夹具具的结构构依赖于于产品的的特点和和在企业业规划中中加工工工序的地地位,所所以它的的设计是是制造过过程中的的瓶颈,制约着着效率的的提高. 夹具具设计是是一个复复杂的过过程,需需要有从从大量的的设计论论文中了了解质量量知识的的经验，这这些设计计论文包包括工件件的结构构设计、涉涉及加工工工艺，和和加工环环境。当当用这些些擅长绘绘制详细细设计图图的传统统的CAAD工具具（如UUniggrapphiccs、CCATIIA、PPro/E)时
3、时,这仍仍然是一一项非常常耗时的的工作，但但是利用用以往的的设计经经验和资资源也不不能提供供一些益益处,而而这正是是提高效效率的关关键因素素. 基基于事例例推理 (CBBR) 的方法法适应以以往个案案解决的的办法,建立一一个新问问题的方方法,主主要有以以下四步步骤:检检索、利利用、修修改,并并保留.这是一一个比用用专业系系统模仿仿人类思思维有用用的使用用方法，因因为提出出一个类类似的情情况,和和采用一一些修改改,似乎乎不言自自明,而而且比人人类更直直观.所所以支持持不同事事例的设设计工具具已经在在诸多领领域中发发展起来来，如在在注射成成型及设设计、建建筑设计计、模具具设计投投死, 规划过过程中
4、,还有夹夹具设计计. 孙孙用六个个数字组组成代码码参数,包括工工件的形形状、机机械部分分、轴衬衬,第一一定位装装置,第第二定位位装置和和夹紧装装置. 但这个个系统不不能用于于除钻床床夹具外外的其他他夹具类类型,不不能解决决储存需需要保留留的同一一参数代代码的问问题,这这在CBBR中是是非常重重要的. 1事例例参数和和事例图图书馆的的建立1.1事事例参数数事例参数数应该由由工件的的所有的的特征组组成，来来区别不不同的夹夹具. 使用他他们能够够使操作作方便. 因为为零件的的形状是是多种多多样的, 在生生产企业业中制造造的技术术要求也也不断发发展,许许多特征征作被用用做事例例参数将将会使搜搜索速度度
5、降低,其主要要特征是是不重要要的,因因为分配配给每个个特征的的比重必必须减少少. 另另一方面面,事例例参数包包含所有有的特征征是困难难的。 因此,考考虑到实实际和快快速设计计的需求求,事例例参数要要包含工工件的主主要特征征和夹具具的结构构。事例例参数代代码由116位数数组成：13位位数是事事例特征征 3位位数是事事例识别别数字。 前13位位数代表表13个个特征。 每个数数字与特特征的一一个属性性相一致致,这可可能是*、？、1、2，A、B,，Z，等其中的一个。其中，*是指任何一个,?代表不确定,0代表没有。 系统规定定:夹具具的类型型，工件件的形状状，位置置模式不不能是*和和?。在设设计系统统时
6、,三三个项目目的属性性信息没没有这些些选择,这就意意味着必必须选择择确定的的属性。最后三位位数是事事例识别别号码,如果事事例特征征的133位数是是一样的的,这三三个数字字就用来来区别他他们。该系统还还规定:0000是是用于修修正的一一个典型型事例,其他事事例0001、0002、,这些些是用于于设计师师查找参参考事例例的. 如果其其中一个个偶尔需需要改变变成典型型事例,首先它它必须要要求改成成0000,前面的的自动变变成参考考事例. 事例索引引码的结结构如图图1所示示。 1夹具类类型； 66工件重重量； 111夹紧模模型； 2工件形形状； 77工件刚刚度； 112夹具体体； 3工件材材料； 88
7、加工内内容； 113其他； 4批 量； 99过程所所有物； 144到166事例识识别码； 5工件比比例； 110定位模模型； 图图1 事例索索引码的的结构1.2事事例库事例库由由许多预预定义的的事例组组成。事事例的描描述是基基于事例例推理的的最重要要的问题题之一。所所以由索索引码复复合。1.3 事例的的层次化化夹具的结结构相似似被认为为是整个个夹具，成成分和内内容相似似。所以以，整个个夹具事事例库，成成分事例例库，夹夹具的成成分事例例库形成成相同。整整个夹具具的设计计资料通通常是由由工件资资料和工工件加工工资料组组成,这这就意味味着夹具具的设计计应满足足特别功功能的需需求.全全部夹具具事例是是
8、由功能能成分组组成，它它是用功功能成分分的名字字和数字字来进行行描述的的。成分分事例代代表成员员（成分分功能和和其他结结构成分分，主要要驱动参参数，数数字，和和它们的的约束关关系）。成成分事例例（夹具具的最低低层）是是功能成成分和和和其他成成分的结结构。在在现代夹夹具设计计中有很很多参数数化准件件和普通通非标准准件。所所以成分分事例图图书馆应应记录特特殊参数数和保持持它们的的方法。2事例修修改的策策略在基于事事例的夹夹具设计计中，最最重要的的是相似似点的修修改，这这样能有有助于获获得最相相似的事事例，以以及缩短短适应时时间。根根据夹具具设计的的需求，事事例修改改的策略略使最接接近的事事例方法法
9、和知识识指导结结合起来来。首先先在深度度上查找找，然后后在宽度度上；知知识指导导策略意意味着在在来自客客观事物物根源的的知识规规则上查查找，这这就要首首先查找找固定类类型，然然后查找找工件的的形状，第第三查找找定位方方法。例例如，如如果事例例索引码码包括夹夹具类型型的磨削削夹具，就就只查找找所有的的磨削夹夹具，然然后查找找工件形形状的盒盒子，第第三查找找一个平平面两个个销的定定位方法法。如果果没有合合适的，就就查找深深度标点点，然后后回到最最上层，然然后再找找所有与与宽度相相关的事事例。 修修改方法法：1） 根据夹具具事例库库的事例例索引信信息，查查找有关关事例库库。2） 将事例索索引码与与事
10、例库库的每个个事例码码匹配，然然后计算算相似尺尺寸的价价值。3） 整理相似似尺寸的的次序，最最大的架架子是最最类似的的事例。两个事例例之间的的相似点点是基于于两个事事例特征征之间的的相似点点。相似似点尺寸寸的计算算依靠特特征的类类型。相相似点的的价值可可以通过过数字化化的价值值来计算算，例如如比较重重量分别别是500kg 和 220kgg的工件件。非数数字化的的价值也也能计算算，例如如，现在在前133位索引引码都是是非数字字化的价价值。一一个夹具具的相似似尺寸的的计算公公式如下下：其中S表表示通用用夹具的的相似尺尺寸，nn表示索索引特性性数，表表示每个个特性的的重量，表示事例库中特性和相关夹具
11、的特性的相似尺寸。同时，数值计算如下：其中表示示第i个个特征的的索引特特性值，表示事例库中第j个事例的第i个特征的特性值。 所以以有两种种方法选选择相似似夹具。一一个方法法是建立立数值。如如果通用用事例的的相似尺尺寸值比比给定的的数值小小，这些些事例就就不能选选来作相相似事例例。事例例库最初初建立的的时候，只只有一些些事例，数数值可以以建小一一点。如如果有大大量的相相似事例例，数值值就应该该建的大大一些。另另外一个个方法是是只建立立相似事事例的数数字（例例如100），这这是类型型单里相相似尺寸寸的最大大值。3 事例例的修改改和存储储3.1事事例的修修改 夹夹具设计计中相似似事例的的修改包包括以
12、下下三个阶阶段：1） 成分的替替代2） 保持形式式不变，调调整成分分的特性性3） 模型重新新设计如果夹具具的成分分是普通通的物品品，它们们能通过过使用工工具被修修改，代代替以及及删除，这这些已经经被设计计好了。3.2事事例的存存储 在在将一个个新的事事例保存存到事例例库之前前，设计计者必须须考虑保保存是否否有价值值。如果果这个事事例不能能增加系系统的知知识，就就没有必必要把它它保存到到事例库库里。如如果它有有价值的的话，设设计者在在保存之之前必须须分析一一下，看看看这个个事例是是否作为为标准事事例或参参考事例例被存储储了。一一个标准准事例是是一个描描述同族族事例主主要特征征的标准准。一个个同族
13、事事例是有有事例库库中索引引码前113位相相同而最最后三位位不同的的那些事事例组成成的。一一个标准准事例的的最后三三位通常常是“0000”。一个个参考事事例属于于同族标标准事例例，最后后三位用用不同数数字区分分。从被解释释的概念念中，可可采用以以下方法法：1）如果果一个新新的事例例和任何何一个存存在的事事例族一一致，和和一个存存在的标标准事例例的前113位数数相同，那那么这个个事例就就不能存存储因为为已经这这种标准准事例了了。或者者只能作作为一个个参考事事例保存存（最后后三位不不是“0000”，而且且和其它它的不一一样）在在事例库库中。 2）如如果一个个新的事事例和任任何一个个存在的的事例族族
14、一致，并并且被认认为代替替这个事事例族要要比以前前的标准准事例好好，那么么这个标标准事例例就被这这个新的的事例代代替，以以前的标标准事例例作为一一个参考考事例保保存。 3）如如果一个个新的事事例和任任何一个个存在的的事例族族不一致致，一个个新的事事例族将将会自动动产生，并并作为标标准事例例保存到到事例库库中。4夹具设设计中基基于事例例推理的的过程根据夹具具设计的的特性，夹夹具设计计的基本本信息，例例如夹具具的名字字，零件件，生产产和设计计者等等等，必须须先输入入。然后后，输入入或设计计工件的的模型。输输入有关关工件的的细节信信息，建建立事例例索引码码，然后后CBRR开始依依靠相似似尺寸查查找相
15、似似事例，选选出最相相似的事事例。如如果需要要的话，事事例要满满足通用用性设计计，再存存储到事事例库中中。程序序流程图图如图22所示 图2 基于于事例推推理的夹夹具设计计流程图图5基于事事例推理理的夹具具设计说说明这是一个个工件如如图3所示。材材料是445钢，底底座，形形状为块块状，生生产批量量为中批批等。需需要设计计成一个个用来旋旋转孔的的旋转夹夹具。图3 需需要设计计夹具的的一个工工件（最大尺尺寸800mmxx49mmmx222mmm）工件的特特征值，属属性值，事事例索引引码和重重量在表表1中列列出。 表表1 工工件的事事例索引引码和重重量 特征名名称 特特性值 索索引码 重重量 夹具类类
16、型 车床床夹具 1 1000 工件形形状 块状 99 900 工件材材料 中中碳钢 3 70 批批量 中中批 2 60 工工件比例例 小 55 600 工工件重量量 轻 55 600 工工件刚度度 硬度度强 1 660 加加工内容容 孔 33 800 程程序要求求 完成加加工 33 700 定定位方法法 三个平平面 11 1000 夹夹紧方法法 不确确定 ？ 900 夹具体体 复合 44 800 其他他 没有有 0 660 通过查查找和计计算相似似点，最最相似的的事例的的事例索索引码是是1933255513332144020000，细细节信息息在表22中列出出。 表表2 最相相似事例例的事例例
17、索引码码特征名称称 特性值值 索引引码夹具类型型 车车床夹具具 11 工件形形状 块块状 99 工件材材料 中碳碳钢 3 批批量 中批批 2 工工件比例例 小小 55 工工件重量量 轻轻 55 工工件刚度度 硬度强强 1 加加工内容容 孔孔 33 程程序要求求 完完成加工工 33 定定位方法法 三三个平面面 11 夹夹紧方法法 不确定定 ？ 夹具体体 复复合 44 其他他 没有 0 相似点的的计算如如下： 所以以夹具的的相似尺尺寸值是是0.8806，这这是在事事例库中中用于设设计的最最相似的的事例，最最相似的的事例的的结构如如图4所示图4 最最相似的的夹具当成分替替代，修修改定位位模型和和夹紧
18、模模型，以以及调节节相关尺尺寸之后后，新的的夹具被被设计出出来，图图形如图图6所示示 图55 需要设设计的新新夹具因为在事事例库中中没有相相似夹具具，新夹夹具被储储存到事事例库中中。事例例索引码码是19932555233311140220000。6 结论论 基基于事例例推理，作作为一个个问题解解决的方方法，是是一个比比模仿人人类思想想的专业业系统更更有效的的方法，已已经在很很多难获获取知识识的领域域里得到到发展。基基于事例例推理的的优点如如下：它它和人类类的思想想很相似似；一个个事例库库通过保保存新事事例获得得自学能能力，它它比有惯惯例库更更快更容容易，它它可以更更好的传传递和解解释新的的知识
19、，这这和惯例例库有很很大的不不同。基基于事例例推理中中提出的的一个夹夹具设计计的框架架已经被被实行了了，使用用的是支支持基础础数据的的VC+，UUG电脑脑绘图软软件。这这个框架架也已经经和普通通成分库库和典型型夹具库库结合起起来。这这个发展展的标准准系统，用用于航空空项目，帮帮助夹具具设计者者提高设设计效率率和重新新使用先先前的设设计资源源。附录2 英文原原文AppllicaatioonannddeevellopmmenttOfcaasebbaseedreeasooninnginnfixxturredeesiggnAbsttracct:BBaseedonntheecassebaasedddes
20、signningg(CBBD)mmethhodoologgy,ttheffixttureesimmilaarittyissintwworeespeectss:thhefuuncttionnanddtheestrructtureeinfformmatiion.Theen,ttheccompputeeraiideddfixxturredeesiggnsyysteemisscreeateedonncassebaaseddreaasonningg(CBBR),inwwhicchthheatttriibuttesoofthhemaainffeattureesoffworrkpiieceeanddstrr
21、ucttureeoffiixtuureaascaaseiindeexcoodeaareddesiigneedfoorthhereetriieveeofthhesiimillarccasees,aandtthesstruuctuureaandhhierrarcchiccalrrelaatioonoffcasseliibraaryaaressetuupfoorsttoree.Meeanwwhille,ttheaalgooritthmbbaseedonntheeknoowleedgeeguiideddinthhereetriieveeofthhesiimillarccasees,tthesstraa
22、teggyoff casseaddapttatioonanndcaasesstorrageeinwhhichhtheecasseiddenttifcaatioonnuumbeerissuseedtoodisstinnguiishffrommsimmilaarcaasessareepreesenntedd.Thheapppliicattionnofthhesyysteeminnsommeprrojeectssimpprovvesttheddesiigneeffiicieencyyanddgettsagooodreesullt.Keywwordds:ccaseebassedrreassoniing
23、 ;fiixtuureddesiign;commputteraaideeddeesiggn(CCAD)Fixttureesarredeeviccestthattserrveaasthhepuurpooseoofhooldiingtthewworkkpieecessecuurellyanndacccurrateely,anddmaiintaainiingaaconnsisstenntreelattionnshiipwiithrresppectttothhetooolsswhiilemmachhiniing.Beccaussethhefiixtuuresstruuctuureddepeendsso
24、nthhefeeatuureoofthheprroduuctaandtthesstattusoofthheprroceesspplannninnginntheeentterpprisse,iitsddesiigniisthheboottlleneeckdduriingmmanuufaccturringg,whhichhresstraainsstoimmproovettheeeffiicieencyyanddleaadtiime.Anddfixxturredeesiggnissacommpliicattedpproccesss,baaseddonexxperrienncetthattneeeds
25、ccompprehhenssiveequaalittatiivekknowwleddgeaabouutanummberrofdeesiggnisssueesinncluudinngwoorkppieccecoonfiigurratiion,mannufaactuurinngprroceesseesinnvollvedd,anndmaachiininngennvirronmmentt.Thhisiis aalsooaverrytiimecconssumiingwworkkwheenussinggtraadittionnalCCADttoolls(ssuchhasUnnigrraphhicss,C
26、AATIAAorPrro/EE),wwhiccharregooodaatpeerfoormiingddetaaileeddeesiggntaaskss,buutprroviideffewbbeneefittsfoortaakinngaddvanntaggeofftheepreevioousddesiigneexpeerieenceeanddressourrcess,whhichhareepreecisselyytheekeyyfacctorrsinnimpprovvinggtheeeffficiienccy.TThemmethhodoologgyoffcassebaaseddreaasonni
27、ngg(CBBR)aadapptstthessoluutioonoffapreevioousllysoolveedcaasettobuuilddasollutiionfforaanewwproobleemwiithttheffolllowiingffourrsteeps:rettrieeve,reuuse,revvisee,anndreetaiin11.TThissisamorreussefuulmeethoodthhanttheuuseoofannexpperttsysstemmtosiimullateehummantthouughttbeccausseprropoosinngasimmil
28、aarcaaseaandaappllyinngafewwmoddifiicattionnsseeemsstobeesellfexxplaanattoryyanddmorreinntuiitivvetoohummanss.Soovarriouuscaasebbaseeddeesiggnsuuppoortttoollshaavebbeenndevveloopeddforrnummeroousaareaas22-4,suuchaasinninjjecttionnmolldinngannddeesiggn,aarchhiteectuuralldessignn,diiecaastiingddieddes
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30、rettypeesexxcepptfoordrrilllfixxturres,anddcannnottsollvetthepprobblemmofsttoraageoofthhesaameiindeexcoodetthattneeedsttobeerettainned,whiichiisveeryiimpoortaantiinCBBR66.1 CoonsttrucctioonoffaCasseInndexxanddCasseLiibraary1.1 CasseinndexxTheccaseeinddexsshouuldbbecoompooseddofalllfeeatuuressofthhew
31、oorkppiecce,wwhiccharrediistiinguuishhedffrommdiffferrenttfixxturres.Usiingaalloofthhemwwoulldmaakettheooperratiioniincoonveenieent.Beccaussethhefoormssofthhepaartssareedivversse,aandtthettechhnollogyyreqquirremeentssofmaanuffacttureeinthheennterrpriiseaalsoodevveloopcoontiinuoouslly,llotssoffeeatuu
32、ressuseedasstheecasseinndexxwilllmaaketthessearrchrrateesloow,aandtthemmainnfeaaturreunnimpporttantt,foorthhereeasoonthhatttherrelaativveweeighhtwhhichhisalllottteddtoevveryyfeaaturremuustddimiinissh.AAndoonthheottherrhannd,iitissharrdtooinccluddealllthhefeeatuuressinthhecaaseiindeex.Therrefoore,con
33、nsidderiingttheppraccticcaliityaandttheddemaandoofraapidddessignn,thhecaaseiindeexinncluudessbotththhemaajorrfeaaturreofftheeworrkpiieceeanddtheestrructtureeoffiixtuure.Theecasseinndexxcoddeissmaddeuppof166diggitss:133diggitssforrcassefeeatuuressandd3diggitssforrcasseiddenttifiicattionnnummberr.Thef
34、firsst133diggitssreppressentt13feeatuuress.Eaachddigiitisscorrressponndinngtooanatttriibutteofftheefeaaturre,wwhicchmaaybeeoneeof“*”,“？”,“1”,“2”,“A”,“B”,“Z”,etcc.Innwhiich,“*”meaansaanyoone,“?”unccerttainn,“0”notthinng.Thessysttemrrulees:ffixttureetyppe,wworkkpieecesshappe,llocaatinngmoodellcannnott
35、be“*”or“?”.Wheenthhesyysteemissdessignned,theeatttribbuteeinfformmatiionoofthhethhreeeiteemsddoessnotthavvethheseeopttionns,wwhicchmeeansstheecerrtaiinatttriibuttemuustbbeseelecctedd.Thellasttthrreeddigiitsaarettheccaseeideentiificcatiionnnumbber,whiichmmeannsthhe133diggitssofthhecaaseffeattureearee
36、theesamme,aandtthennumbberoofthheseethrreeddigiitsiisussedfforddisttingguisshinngthhem.Thessysttemaalsoorulles:“0000”isaprootottypeecasse,wwhicchissuseedfoorreetriievaal,aandootheercaasessaree“0011”,“0022”,whiichaareuuseddforrreffereenceecassesttobeeseaarchhedbbydeesiggnerrs.IIfocccassionnalllyonneo
37、fftheemneeedsstobeechaangeedasstheeprootottypeecasse,ffirsstittmusstbeereqquirredttoappplyytochhanggethheonnetoo“0000”,anddtheeforrmerrischhanggedttoreeferrenttiallcasseauutommatiicallly.ThecconsstruuctiionoofthhecaaseiindeexcoodeiisshhownninFiig.11.1.2 CasseliibraaryTheccaseelibbrarrycoonsiistssofl
38、ootsoofprredeefinnedccasees.CCaseereppressenttatiioniisonneofftheemosstimmporrtanntisssueesinncassebaaseddreaasonningg.Soocommpouundiingwwithhtheeinddexccodee,.1.3 HieerarrchiicallforrmoffCasseThesstruuctuuressimiilarrityyofthhefiixtuureiisreepreesennteddasthhewhholeefixxturresiimillariity,commponne
39、nttssiimillariityaandccompponeentssimiilarrityy.Sootheewhooleffixttureecasseliibraary,commponnenttscaasellibrraryy,coompoonenntcaasellibrraryyoffiixtuureaarefformmedccorrrespponddinggly.Usuualllydeesiggninnforrmattionnofthhewhholeefixxturreisscommpossedoofwoorkppiecceinnforrmattionnanddworrkpiieceep
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42、eddesiignttherrearrelootsoofpaarammetrricsstanndarrdpaartssanddcommmonnnonnstaandaardppartts.SSothhecoompoonenntcaase libbrarryshhoulldreecorrdthhesppeciificcatiionpparaametteraandtthewwayiinwhhichhitkeeepsstheem.2 SttrattegyyofCaaseRRetrrievvalInthhecaasebbaseeddeesiggnofffixxturres,theemosstimmpor
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