1.1 PDM建模
系统中优越的曲面处理技术、参数化技术与传统的线、面、体结合在一起，大大提高建模能力和模型精度。PDM软件在工业设计与工程设计中优越的建模、装配与分析处理产品数据的能力，使得PDM在飞机、轮船、火车、汽车、机床等大型复合通用机械领域得到了广泛的应用，PDM培训目前也成为机械专业高等教育领域广泛开展的基础课程。
由于车削夹具需要经常拆卸和重装，在建模过程中我们要注意一些问题和细节，方便其工装。在建模过程中采用面向装配的设计(DFA设计)原则:
(1)构成零件数量和类型最少原则:尽量减少构成车削夹具零部件的数量和类型，用简单的装配结构达到加工所需要的夹持定位功能，降低装配序列规划的难度，提高工装效率和减少夹具制造所需的费用。
(2)装配方向最少原则:车削夹具装配过程中要尽量减少装配基准的变换次数，在一次基准方向的定位上装配尽可能多的零件，降低工装操作的复杂度，有利于自动化装配的实现。
(3)模块化的设计原则:车削夹具作为一种加工过程中常用的工艺装备，技术已经发展的相当成熟，根据夹具需要实现的功能，确定装置的组成元件与关联结构，采用模块化设计一方法，使组成夹具的常用固定装置结构成熟，功能稳定。模块化的设计不仅方便装配，容易保证装配精度和装配质量，而且有利于夹具的回收再利用，提高资金利用率。
(4)零件易于定位原则:在车削夹具设计过程中尽量考虑各个部件定位操作的工装方法，确保零部件之间有足够的空间进行装配关联操作，避免发生干涉，并且保证每次工装后，定位可靠，装配状态稳定。
1.2车削夹具的装配结构及其特点
本章以角铁类车削类夹具为研究对象，因为该类夹具都是专用型夹具，适用于小批量生产，需要经常进行工装与拆卸操作。以如图3.1所示的定位杆内腔及端面车削夹具三维模型为例进行说明，其中0工件、1定位套、2定向块、3定位块、4导板、5螺栓M6、6紧固螺钉M6、7螺钉M8、8圆柱销、9本体、10螺栓M10、11大平衡块、12小平衡块、13紧固螺钉M4、14螺母M10、15双头螺柱、16压板、17弹簧、18垫片、19支承、20螺母M8 0。
0工件的装配关系为:0工件与1定位套之间的圆柱面配合和平面配合以及0工件与16压板之间的圆柱面与平面的切合限制了工件在士不±X、±Y.±Z、绕X和Z旋转的自由度，0工件与3定位块之间的圆柱面与平面的切合限制了工件绕Y旋转的自由度。
(1)包含零件种类繁多、结构复杂、数量较大，零件间联接关系多样，具有特定的功能，并且处于高速回转工作状态对装配体稳定性要求较高;
(2)为异形工件车削加工中常用的工艺设备，其装配工艺性的好坏直接影响着工件加工精度和表面质量;
(3)车削夹具的工装效率决定了生产效率，装配序列规划的研究具有提高生产效率的现实意义。
根据装配序列规划的需要，车削夹具的装配信息分为三类，如表3.1所示:
装配体的零件信息主要指车削夹具零部件及被加工工件的基本属性信息，即是车削夹具零部件与工件的最基本尺寸参数、技术参数及管理信息等。车削夹具零件属性信息如表3.2所示:
车削夹具对工件的装夹功能是由具有一定结构和功能的独立装配单元和零件通过一定的联接方式来实现的，独立装配单元又是由具有一定结构和功能的零件或者更小的子独立装配单元按照一定的联接方式实现的，在此我们把这种独立装配单元称为聚族或者子装配体。车削夹具这种零部件间的层次装配关系如图3.2所示，同时也反映了车削夹具装配体中零部件之间的装配优先约束关系。
国内外许多专家与技术人员对如何表达装配模型的信息展开了旷日持久的分析与研究，业已取得很大成果，目前比较成熟的是关联图模型、关系矩阵和层次模型相结合的表达方式。
1.3.1关联图模型
关联图模型最初是由法国学者Bourjault在二十世纪八十年代提出的，以数据结构中二维拓扑关系G (P，L)来表达装配体的零部件联接关系，在此以车削夹具中常用的一个夹紧装置为例，如图3.3所示，来说明装配关联图的表达方式。该夹紧装置的装配体由8个零件构成:1双头螺柱、2螺母、3支承、4螺母、5垫圈(图中有另外两个垫圈，分别套在双头螺柱上和压板的上下表面配合，把它们和压板看成一个整体，在此忽略不考虑它们的装配关系)、6弹簧、7压板、8本体，夹紧装置的装配关联图如图3.4所示:
为便于进行装配序列的规划，需要对装配体模型运用关联矩阵的形式进行补充说明，矩阵不但含有装配关联图(装配体)的节点(零件)信息，而且含有节点(零件)之间的关联信息。
对应夹紧装置的装配关联图G(P，L)中的节点总数为n=8，关联边总数为m=13 ;装配关联矩阵为A=a，其中i=1，2，...，8; j=1，2，...，13；a可取1或0；a值为1时，表示i和j所对应夹紧装置的零件之间有直接关联，反之则取为。如图3.4所示的夹紧装置的装配关联图的矩阵表达方式如公式3.1所示，关联矩阵表示法对于零部件数量较多的装配体需要存储数据的信息量比较大，但对装配体模型中零部件节点与联接边的关系表达直观形象，易于理解和便于推理运算的进行。
车削夹具夹紧装置的装配体转化成装配层次关系树结构，如图3.5所示，Z为整个夹紧装置，348，34，12567为子装配体，其余为对应序号的夹紧装置的构成零件。
对零部件数量和种类繁多、联接关系复杂的车削夹具，在进行装配序列分析与生成的过程中容易产生组合爆炸的现象。另外车削夹具中零部件大多是一些具有特定结构和功能的固定装置，通过一定关系组合在一起实现工件定位与夹紧，所以通过对车削夹具进行结构分析，提取聚族和子装配体，可大大减少装配序列的自由组合数目。
车削夹具聚族与子装配体都是根据夹具工作状态下零部件的关联结构、联接关系等，将若干零件组合在一起，构成具有一定功能、内部稳固、外部关联简单独立装配结构，它们都是一些具有典型结构的车削夹具固定功能部件，包括定位装置典型结构、夹紧装置典型结构、定位支承装置典型结构和分度装置典型结构。对于一个包含a个部件的装配体，其部件集合P=，{P1，P2，...Pa}，由b (1
聚族定义:在装配的过程中，只有在完成自身装配以后才与整个装配体相联接的独立装配单元。
子装配体定义:由装配体中若干零件构成，其内部有着一定联接关系的稳定结构，保证其内部的零件不会自发的发生分离，并且在装配以后，不会阻碍其它零部件的装配的独立装配单元。
根据聚族和子装配体的定义，结合装配工艺以及装配结构特点进行聚族和子装配体的识别与提取，把聚族和子装配体看作节点代入到整体装配关联图中，然后利用聚族和子装配体对装配模型进行层次性划分，减少一次分析中组件的数量，降低装配序列规划的复杂度，减少工作量，提高工作效率。
1.5基于层次联接关系的车削夹具装配信息模型
根据长期的深入研究车削夹具装配模型信息表达的经验可知:层次模型很好的反映车削夹具工作状态下零部件之间的装配层次关系但是缺乏对处于同层零部件之间的装配关系的描述，关系模型很好描述了车削夹具工作状态下零部件间的联接关系，但不能形象表达出车削夹具零部件的层次结构的特点。对二者采取优势互补、扬长避短，本章采用结合二者优点的层次联接关系图来表达定位杆内腔及端面车削夹具的装配信息。
1.5.1提取车削夹具中聚链与子装配体
定位杆内腔及端面车削夹具三维实体模型由21个零部件组成，结合定位杆内腔及端面车削夹具的装配特点以及装配工艺，根据聚族和子装配体定义可知定位杆内腔及端面车削夹具的子装配体共5个，分别为:7螺钉、8圆柱销和聚族ZA1组成的子装配体Z1，4导板、5螺栓和6紧固螺钉组成的子装配体Z2，0工件和1定位套组成的子装配体Z3，19支承和20螺母组成的子装配体Z4，10螺栓和聚族ZA2组成的子装配体Z5;聚族共2个，分别为:2定位块和3定向块组成聚族ZA1，11大平衡块、12小平衡块和13紧固螺钉组成的聚族ZA2。通过把聚族和子装配体的作为简化节点的代入整体装配关联图中，定位杆内腔及端面车削夹具装配关联图中零部件数量由21个减少到11个，大大降低了关联模型信息分析的难度和工作量。
1.5.2车削夹具的层次联接关系图
根据定位杆内腔及端面车削所提取的聚族和子装配体，结合它们的在车削夹具装配模型中的结构特点和联接关系，构建了定位杆内腔及端面车削夹具的装配层次关系树，如图3.6所示:
想看更多相关内容请关注御云PLM:http://www.plmpdm.cn