[发明专利]一种汽车类零件夹具设计认证方法

说明书

本发明涉及一种汽车类零件夹具设计认证方法，属于精密测量领域。本发明提出了一种新型的夹具设计的认证方法，这种方法很好的解决了夹具在设计过程中由于定位销的类型以及安装方位不当而产生的约束不足或过度约束等问题。该发明利用新一代产品几何规范设计标准中的拓扑相关表面集理论，将最小几何基准要素概念应用于夹具的设计认证过程，通过该方法可以使得形状复杂的定位销能够抽象为简单的点线面或其某种组合形式，并可将约束的自由度通过简单的布尔运算获得，替代了传统方法中需凭经验或人为参与判断检定夹具的约束条件，适用于数据传递与计算机集成应用。

技术领域

本发明涉及汽车类零件的夹具的设计认证方法，属于精密测试技术领域。

背景技术

随着3D打印技术越来越多的应用在工程领域，由于其显著的抗压性、耐磨损性、抗腐蚀性及热稳定性等优越的机械特性，使得该技术在夹具设计制造过程中得到广泛的应用。尽管目前世界主流3D打印厂家都在尝试制造不同领域不同尺寸规格类的夹具，但是由于技术手段不成熟，还缺乏统一的检测方法和标准，从而导致检测效率低下、检测结果不可靠等问题。不论是3D打印类夹具还是传统夹具，都因其定位销的品种多样，几何形状复杂使得在计算机设计夹具的过程中其检验认证环节不能够完全实现自动化。

在夹具设计过程中有各式各样不同几何形状的定位销，每种类型的定位销可以限定不同方向以及提供不同个数的定位约束。这样在夹具设计过程中不仅需要对定位销类型进行选择，同时还需要对定位销的个数进行配置。目前普遍采用的做法是对复杂形状的定位销进行几何简化处理，即把它等效的简化为只反映约束自由度的替代体。

常用的方法可以大致分为两类，一是凭经验判断；二是最早在国外提出的等效定位点法。前者主要是凭设计者积累的经验，该方法只适用于单件小批量生产，尤其自动化程度不高，并且对于计算机辅助技术设计的夹具不能实现自动的设计检验认证，因此不能满足现代化技术生产需要。后者等效定位点法是将定位销等效为一个或多个定位点，通过该方法可以实现计算机辅助认证，但是对于定位点的选择及定义没有统一的原则或标准，在一定程度上也是通过经验判断，尤其对于形状复杂件，并未给出具体的解决方法。

借助于计算机辅助设计技术生产出各种复杂形状的定位零件。对于如何对多个定位销的组合使用，尤其包含了复杂形状定位销时，如何能够实现计算机集成设计认证的方法还鲜有系统研究，阻碍了传统夹具的集成制造以及3D打印夹具的发展应用。

发明内容

本发明提出了一种汽车类零件的夹具设计认证方法，这种方法很好的解决了复杂夹具计算机辅助设计认证自动化问题。该方法利用与拓扑和工艺相关表面理论，该理论将所有的几何形状表面划分为七大类，每一类表面由最小几何基准要素定义，这样夹具所提供的约束自由度通过简单的布尔运算获得，实现计算机集成。在夹具认证过程中，任何复杂形状的定位销可以抽象成为最基本的点、线、面的一种或任意几种的组合形式，即7中基本表面类型中的任意一类。根据产品几何规范标准中的定义进而可以获得每个定位销的空间自由度的方向、形式以及个数，再通过布尔运算可计算出夹具能够提供的约束自由度条件。

通过新一代产品几何规范标准中的拓扑与工艺相关联表面理论将不同形状的定位销划分为7种基本表面类型中的任意一类。

7种基本表面类型中每一类中的点、线、面的组合形式由新一代产品与几何技术规范标准中定义的最小几何基准要素确定。

夹具中每个定位销提供的运动自由度由产品几何规范标准中的拓扑与工艺相关联表面理论唯一确定。

夹具能够提供的约束自由度条件由对定位销的运动自由度的布尔运算计算获得。

该方法不仅适用于传统的夹具设计认证同时适用于3D打印类夹具的计算机设计认证过程。