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機械社區

變型設計是在保持產品基本功能、基本原理和基本結構不變的前提下，對產品的局部功能和結構進行調整和變更，以滿足不同工作性能的要求，可以重用已有資源，顯著提高產品的設計速度和質量。

設計原理如下圖3所示: 為工序模型設計夾具時，拾取工序模型的裝夾特征，提取裝夾特征的尺寸和相對位置參數作為設計參數; 然后將設計參數賦值給工序模型模板的驅動主參數，驅動夾具變型設計模版的變型，設計出與工序模型相適應的夾具實例，該夾具實例繼承了夾具變型設計模板的功能和原理。

夾具變型設計模板: 夾具變型設計模板由工序模型模板和夾具模板組成。將工序模型模板的裝夾特征與夾具模板的裝夾結構建立關聯，通過修改驅動主參數即可實現以工序模型模板裝夾特征為驅動的夾具變型設計模板的變型。

針對同類工序模型所設計的夾具，由于工序模型裝夾特征的尺寸和相對位置的不同，導致夾具裝夾結構的尺寸存在差異。通過構建工序模型模板，用驅動主參數約束裝夾特征的尺寸和相對位置，當修改驅動主參數時，即可使工序模型模板上裝夾特征的尺寸和相對位置發生變化，從而使針對工序模型模板所設計的參數化夾具滿足所有同類工序模型的裝夾要求。

工序模型模板構建時，首先分析同類工序模型在結構上的共性，構建包含主要結構的參數化模型; 然后在該參數化模型的基礎上，用驅動主參數約束裝夾特征的尺寸和相對位置，形成工序模型模板。

下圖4為某航空發動機盤軸類零件工序模型模板的截面圖，在該工序模型模板中，以驅動主參數 H 約束了定位面與壓緊面之間的相對位置，以驅動主參數 D約束了定位外圓的尺寸，通過更改 H 值即可改變定位面與壓緊面的相對位置，通過更改 D 值即可改變定位外圓的尺寸。

夾具模板是在分析同類工序模型夾具結構的基礎上，針對工序模型模板所設計的參數化的夾具模型。夾具模板各變型組件的參數需要隨驅動主參數的變化而變化，因此需建立夾具模板內部組件相關變型參數與驅動主參數直接或間接的關聯關系，該關聯關系如下圖3所示。其中，輔助參數是指夾具模板組件中影響其他參數變化的參數; 獨立參數是指夾具模板組件中不影響其他參數變化的參數。

圖 5 是在圖 4 工序模型模板的基礎上設計的夾具模板。以夾具模板中某輔助參數 d 與驅動主參數 D的關聯為例介紹參數之間的關聯方式: 由于夾具模板上定位外圓面的徑向尺寸與工序模型模板上定位外圓面的徑向尺寸具有相等的關系，因此建立了 d = D 的關聯關系。這樣在夾具設計過程中，通過拾取工序模型上的定位外圓面，并將定位外圓面的徑向尺寸賦值給 D，即可驅動 d 部位的尺寸發生變化。

將工序模型模板的裝夾特征與夾具模板的裝夾結構對應裝配，并將驅動主參數添加到裝配模型的屬性中。該裝配模型即成為夾具變型設計模板，采用交互式的驅動主參數提取方法，通過拾取工序模型模板上的裝夾特征，獲得裝夾特征的尺寸，并將工序模型模板中的參數與該尺寸進行對比，把與該尺寸值相同的參數列出，由設計者選擇出驅動主參數。

完成對裝配模型驅動主參數的提取后，將驅動主參數添加到裝配模型的屬性中，生成夾具變型設計模板。在夾具設計過程中，通過自動讀取夾具變型設計模板的屬性，獲得驅動主參數，并對驅動主參數賦值，即可實現設計信息的獲取與夾具設計的連續進行，減少了人為輸入設計參數的環節，簡化了夾具的設計過程。

夾具變型設計模板生成后，為保證用戶在夾具設計時所拾取的裝夾特征與設計人員在驅動主參數提取時所拾取的裝夾特征準確對應，需要繪制工序模型模板的特征標示圖作為工序模型裝夾特征拾取的參照，將驅動主參數提取過程中所拾取的裝夾特征進行標示。

圖9是根據圖8夾具變型設計模板的驅動主參數提取過程所繪制的特征標示圖，參照該圖拾取工序模型上對應位置的定位外圓，即可得到驅動 D 值發生變化的尺寸; 拾取定位面、壓緊面這一對裝夾特征，即可得到驅動 H 值發生變化的尺寸。

利用夾具變型設計模板進行夾具設計時，為將工序模型裝夾特征的尺寸和相對位置參數準確賦值給驅動主參數，實現設計信息由工序模型到夾具變型設計模板的傳遞，利用模型屬性完成數據匹配。

夾具設計過程中，通過拾取工序模型的裝夾特征，獲得裝夾特征的尺寸；系統通過讀取模型的屬性，獲得驅動主參數信息，并將裝夾特征的尺寸與驅動主參數進行匹配，實現對驅動主參數的賦值，以此驅動夾具變型設計模板的變型。該數據匹配機制如圖10所示。

首先根據特征標示圖拾取工序模型的裝夾特征，獲得裝夾特征的尺寸和相對位置參數，該尺寸和相對位置參數為夾具的設計參數; 然后通過基于模型屬性的數據匹配機制，將設計參數賦值給工序模型模板的驅動主參數; 驅動主參數的變化通過參數關聯關系傳遞給夾具模板的輔助參數和獨立參數。最后通過組件的參數更新，完成夾具變型設計模板的驅動變型，生成夾具實例。