طراحي سيستم بست براي قطعات با هندسه شكل - آزاد

Design of clamping system for workpiece with freeform geometry

طراحي قيد و بند براي قطعات با هندسه شكل-آزاد نياز به پردازش، محاسبات و هزينه بالاتري نسبت به قطعات چندوجهي دارد. نظر به اين كه طراحي سيستم جاسازي و بست هسته اصلي سامانه طراحي قيد و بند را تشكيل مي دهد، در اين مقاله روشي تحليلي براي طراحي سيستم بست به صورت خودكار براي اين نوع از قطعات ارائه مي شود. طراحي سيستم بست بر مبناي سه اصل اجرا مي شود كه نقاط اعمال بست از دو اصل اول تعيين شده و توسط اصل سوم، راستي آزمايي مي گردد. اصول مذكور شامل كمترين تعداد بست، بيشترين مولفه نيروي بست در راستاي اعمال جاسازها و حفظ پايداري استاتيكي قطعه كار در سيستم قيد و بند است. پس از ارائه روش مدل سازي رياضياتي هريك از اين اصول، پياده سازي نرم افزاري آن ها در محيط يكپارچه طراحي قيد و بند به كمك رايانه (توسعه داده شده توسط نويسندگان مقاله) اجرا گرديد. سه نمونه مطالعه موردي شامل مدل هايي از قطعات شكل-آزاد حاوي سطوح نربز براي سنجش عملكرد تحليل پياده سازي شده استفاده شد. كمترين تعداد بستِ محاسبه شده براي اين مطالعات موردي همراه با پايداري قطعه كار در تماس با جاسازهاي شش گانه و بست ها، نشان دهنده قابليت اطمينان بالاي روش ارائه شده در طراحي سيستم بست براي قطعات شكل-آزاد بود. قابليت هاي طراحي خودكار سيستم بست براي قطعات (فارغ از نوع هندسه آن) و يكپارچه شدن با ساير ماژول هاي طراحي قيد و بند (همچون طراحي سيستم جاسازي) امكان استفاده صنعتي از اين سيستم را فراهم مي كند.

Jig and fixture design for workpieces with freeform geometry has more complexity in comparison with the polyhedral parts. The locating and clamping system design construct the basis of the jig and fixture design activities. In this study, a theoretical analysis is suggested for automatic design of clamping points for freeform workpieces. The clamping design is performed in three main stages, in which the clamping application points are determined through the first two principles and are verified through the last stage. The mentioned principles consist of: (1) the minimum quantity of clamps, (2) the maximum clamping force components on the locating directions and (3) the workpiece static stability under the external wrenches. After mathematical modeling, the suggested analysis was implemented into the already designed CAFD framework by the authors. Three machining models were chosen as case studies to evaluate the capabilities of the implemented system in robust design of clamping layout. The minimum quantity of clamps (single clamp for two case studies and double clamp for the third one) was designed by the developed method that verified the robustness and reliability of the suggested and implemented clamping system design model. The automatic design of clamping scheme for workpieces (regardless of the geometry) besides its capability in integration with the other modules of fixture design activities provides the opportunity for the system to be used in industrial applications.