專利名稱：孔系組合夾具定位方案通用設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及孔系組合夾具定位方案的通用設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
夾具是保證工件可靠定位和固定工件的裝置，對工件準(zhǔn)確定位并且可靠固定是金屬切削加工、裝配、檢驗等許多制造環(huán)節(jié)中生產(chǎn)操作的基本活動?？紫祷A(chǔ)板組合夾具具有精確間距的定位孔和緊固孔的基礎(chǔ)板，根據(jù)零件的具體形狀，通過將夾具元件安放在基礎(chǔ)板的適當(dāng)?shù)亩ㄎ豢咨辖M成一個夾具整體。由于孔系基礎(chǔ)板組合夾具具有剛性好，夾具元件定位精度和可靠性高，組裝時間短和靈活機動以及夾具元件加工工藝性好等優(yōu)點，使得孔系基礎(chǔ)板組合夾具成為當(dāng)前CNC系統(tǒng)使用最有發(fā)展前途的組合夾具。
夾具通常需要一個能夠承受操作中主要受力的平面作為主定位基準(zhǔn)，該基準(zhǔn)限制了工件的3個自由度。組合夾具裝夾定位方案的設(shè)計中關(guān)鍵問題是確定限制另外3個自由度的定位元件可行位置。通常這3個自由度是通過對垂直于主基準(zhǔn)平面的兩個或三個側(cè)面進行定位來實現(xiàn)的，由于孔系組合夾具的定位元件只能安裝在基礎(chǔ)板的定位孔上，定位元件的位置不能根據(jù)工件的輪廓形狀進行無級調(diào)節(jié)，孔系組合夾具的裝夾定位方案設(shè)計十分困難，這是造成孔系組合夾具發(fā)明半個多世紀以來依然不能得到普及應(yīng)用的主要原因。目前，設(shè)計一套孔系組合夾具元件組合，基本上是依靠設(shè)計者個人經(jīng)驗、直覺和反復(fù)試湊，隨意性較大，最后還需采用偏心套等可調(diào)整定位元件來調(diào)整定位銷與工件的間隙，效率很低，定位精度也難以保證，設(shè)計的結(jié)果往往不是最優(yōu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種利用計算機設(shè)計孔系組合夾具定位方案的通用設(shè)計方法。
本發(fā)明的孔系組合夾具的基礎(chǔ)板上設(shè)有矩形陣列布置的定位孔，定位元件為圓柱銷和半“V”形塊，計算機為公知計算機，為達到上述目的，設(shè)計方法包括下列步驟第一步向計算機輸入工件的三維實體模型、基礎(chǔ)板和定位元件的結(jié)構(gòu)尺寸；第二步人機交互確定工件實體模型中的主定位基準(zhǔn)面和候選側(cè)定位基準(zhǔn)面；第三步計算機將側(cè)定位基準(zhǔn)面向基礎(chǔ)板上進行投影，建立工件在孔系組合夾具基礎(chǔ)板上的可定位邊集合E；
第四步計算機啟用定位方案確定模塊，其中屬于3-2-1定位方式的定位方案確定模塊M321以兩條定位邊作為側(cè)面定位基準(zhǔn)、完成可定位邊集合E中所有兩條定位邊組合的全部定位方案集合；屬于3-3定位方式的定位方案確定模塊M33以三條定位邊作為側(cè)面定位基準(zhǔn)、完成可定位邊集合E中所有三條定位邊組合的全部定位方案集合；第五步對定位方案集合中的所有定位方案進行優(yōu)選，選取50個以內(nèi)的優(yōu)選定位方案；第六步計算機逐個顯示優(yōu)選定位方案的三維實體模型。
上述3-2-1方式定位方案模塊M321的流程如下(一)判斷可定位邊集合E中是否有未作為第一定位邊處理的定位邊ei(ei屬于E，i＝1，n)；如判斷為否，則流程結(jié)束；(二)如步驟(一)判斷為是，則取未經(jīng)處理的定位邊作為第一定位邊，判斷第一定位邊是否是直線；(三)如步驟(二)判斷為是；①啟用子模塊M321-1，由兩圓柱銷為定位第一定位邊的定位元件，采取S1算法建立與第一定位邊ei保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Si1；對集合Si1中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一定位邊ei外的其它定位邊ej，(j＝1，n，j≠i)逐條作為第二定位邊，如第二定位邊是直線，由圓柱銷作為定位第二定位邊的定位元件，則采取L11算法建立定位方案集合Li11，如第二定位邊是圓弧，分別由圓柱銷和半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則分別采取L12、L13算法建立定位方案集合Li12和Li13，直至集合Si1中所有元素全部完成以上操作；②返回步驟(一)；(四)如步驟(二)判斷為否，則第一定位邊ei是圓??；①啟用子模塊M321-2，由兩圓柱銷為定位第一定位邊的定位元件，采取S2算法建立與第一定位邊ei保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Si2；對集合Si2中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一定位邊ei外的其它定位邊ej，(j＝1，n，j≠i)逐條作為第二定位邊，如第二定位邊是直線，由圓柱銷為定位第二定位邊的定位元件，則采取L21算法建立定位方案集合Li21，如第二定位邊是圓弧，分別由圓柱銷和半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則分別采取L22和L23算法建立定位方案集合Li22和Li23，直至集合Si2中所有元素全部完成以上操作；②啟用子模塊M321-3，由一圓柱銷和一半“V”形塊為定位第一定位邊的定位元件，采取S3算法建立與第一定位邊ei保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Si3；對集合Si3中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一定位邊ei外的其它定位邊ej，(j＝1，n，j≠i)逐條作為第二定位邊，如第二定位邊是直線，由圓柱銷作為定位第二定位邊的定位元件，則采取L31算法建立定位方案集合Li31，如第二定位邊是圓弧，分別由圓柱銷和半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則分別采取L32和L33算法建立定位方案集合Li32和Li33，直至集合Si3中所有元素全部完成以上操作；③啟用子模塊M321-4，由兩半“V”形塊為定位第一定位邊的定位元件，采取S4算法，建立與第一定位邊ei保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Si4；對集合Si4中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一定位邊ei外的其它定位邊ej，(j＝1，n，j≠i)逐條作為第二定位邊，如第二定位邊是直線，由圓柱銷作為定位第二定位邊的定位元件，則采取L41算法建立定位方案集合Li41，如第二定位邊是圓弧，則分別由圓柱銷和半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，分別采取L42和L43算法建立定位方案集合Li42和Li43，直至集合Si4中所有元素全部完成以上操作；④返回步驟(一)。
上述屬于3-3方式定位方案模塊M33的流程包括如下步驟(一)判斷可定位邊集合E中是否有未作為第一、二定位邊組合處理的定位邊組合ei、ej(i＝1，n j＝i+1，n)；如判斷為否，則流程結(jié)束；(二)如步驟(一)判斷為是，則取未經(jīng)處理的兩條定位邊組合作為定位方案的第一、二定位邊組合，判斷組合是否是兩段直線邊的組合；(三)如步驟(二)判斷為是；①啟用子模塊M33-1，由兩圓柱銷為分別定位第一、二定位邊的定位元件，采取T1算法建立分別與第一定位邊ei和第二定位邊ej保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Ti1；對集合Ti1中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一、二定位邊ei、ej外的其它定位邊ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)逐個作為第三定位邊，如第三定位邊是直線或圓弧，由圓柱銷作為定位第三定位邊的定位元件，則采取Q11算法建立定位方案集合Qi11；如第三定位邊是圓弧，由半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則采取Q12算法建立定位方案集合Qi12；直至集合Ti1中所有元素全部完成以上操作；②返回步驟(一)；(四)如步驟(二)判斷為否，則進一步判斷第一、二定位邊組合是否是圓弧邊組合，如判斷為是；①啟用子模塊M33-2，由兩圓柱銷為分別定位第一、二定位邊的定位元件，采取T2算法建立分別與第一定位邊ei(i＝1，n)，和第二定位邊ej，(j＝1，n，j≠i)，保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Ti2；對集合Ti2中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一、二定位邊ei、ej外的其它定位邊ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)逐條作為第三定位邊，如第三定位邊是直線或圓弧，由圓柱銷作為定位第三定位邊的定位元件，則采取Q21算法建立定位方案集合Qi21，如第三定位邊是圓弧，由半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則采取Q22算法建立定位方案集合Qi22，直至集合Ti2中所有元素全部完成以上操作；②啟用子模塊M33-3，由一圓柱銷和半“V”形塊為分別定位第一、二定位邊的定位元件，采取T3算法建立分別與第一定位邊ei(i＝1，n)和第二定位邊ej(j＝1，n，j≠i)保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Ti3；對集合Ti3中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一、二定位邊ei、ej外的其它定位邊ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)逐條作為第三定位邊；如第三定位邊是直線或圓弧，由圓柱銷作為定位第三定位邊的定位元件，則采取Q31算法建立定位方案集合Qi31；如第三定位邊是圓弧，由半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則采取Q32算法建立定位方案集合Qi32，直至集合Ti3中所有元素全部完成以上操作；③啟用子模塊M33-4，由兩半“V”形塊為分別定位第一、二定位邊的定位元件，采取T4算法建立分別與第一定位邊ei(i＝1，n)和第二定位邊ej(j＝1，n，j≠i)保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Ti4；對集合Ti4中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一、二定位邊ei、ej外的其它定位邊ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)逐條作為第三定位邊；如第三定位邊是直線或圓弧，圓柱銷作為定位第三定位邊的定位元件，采取Q41算法建立定位方案集合Qi41；如第三定位邊是圓弧，定位第二定位邊的定位元件是半“V”形塊，采取Q42算法建立定位方案集合Qi42，直至集合Ti4中所有元素全部完成以上操作；④返回步驟(一)；(五)如步驟(四)判斷為否，則第一、二定位邊組合是直線邊與圓弧邊組合；①啟用子模塊M33-5，由兩圓柱銷分別為定位第一、二定位邊的定位元件，采取T5算法建立分別與第一定位邊ei(i＝1，n)和第二定位邊ej(j＝1，n，j≠i)保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Ti5；對集合Ti5中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一、二定位邊ei、ej外的其它定位邊ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)，逐條作為第三定位邊，如第三定位邊是直線或圓弧，圓柱銷作為定位第三定位邊的定位元件，則采取Q51算法建立定位方案集合Qi51，如第三定位邊是圓弧，由半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則采取Q52算法建立定位方案集合Qi52，直至集合Ti5中所有元素全部完成以上操作；②啟用子模塊M33-6，由一圓柱銷和半“V”形塊分別為定位第一、二定位邊的定位元件，采取T6算法建立分別與第一定位邊ei(i＝1，n)和第二定位邊ej(j＝1，n，j≠i)保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Ti6；對集合Ti6中的每一個元素，取可定位邊集合E中除第一、二定位邊ei、ej外的其它定位邊ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)逐條作為第三定位邊；如第三定位邊是直線或圓弧，由圓柱銷作為定位第三定位邊的定位元件，則采取Q61算法建立定位方案集合Qi61；如第三定位邊是圓弧，由半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則采取Q62算法建立定位方案集合Qi62，直至集合Ti6中所有元素全部完成以上操作；③返回步驟(一)。
上述優(yōu)選定位方案采取如下方案評價函數(shù)F＝∑iwiFi式中Fi為第i個影響因子的指標(biāo)，wi為第i個因子的權(quán)重。
上述基礎(chǔ)板結(jié)構(gòu)尺寸包括基礎(chǔ)板的大小尺寸、基礎(chǔ)板上定位孔的孔徑和孔距，定位元件結(jié)構(gòu)尺寸包括半“V”形塊上的緊固孔距邊緣的距離。
本發(fā)明由于利用計算機，所以定位方案的設(shè)計快速、精確，大大提高了工作效率，為組合夾具的使用提供方便。組合夾具可以省卻偏心套等可調(diào)定位元件，降低組合夾具的成本。


圖1是本發(fā)明的流程圖；圖2是3-2-1方式定位的定位方案模塊的流程圖；圖3是3-2-1方式定位的元件定位方案集合結(jié)構(gòu)；圖4是3-3方式定位的定位方案模塊的流程圖；圖5是3-3方式定位的元件定位方案集合結(jié)構(gòu)圖；圖6是半“V”形塊結(jié)構(gòu)圖；圖7-10是兩半“V”形塊的各種布置形式；圖11是M321-1子模塊建立定位方案集合Si1的S1算法演示圖；圖12-13是M321-3子模塊建立定位方案集合Si3的S3算法演示圖；圖14-18是M321-4子模塊建立定位方案集合Si4的S4算法演示圖；圖19是M321-1子模塊建立定位方案集合Li11的L11算法演示圖；圖20是M321-1子模塊建立定位方案集合Li12的L12算法演示圖；圖21-22是M321-1子模塊建立定位方案集合Li13的L13算法演示圖；圖23是M321-2子模塊建立定位方案集合Li21的L21算法演示圖；圖24是M321-2子模塊建立定位方案集合Li22的L21算法演示圖；圖25-26是M321-2子模塊建立定位方案集合Li31的L23算法演示圖；圖27是M321-2子模塊建立定位方案集合Li31的L31算法演示圖；
圖28是M321-2子模塊建立定位方案集合Li32的L32算法演示圖；圖29-30是M321-2子模塊建立定位方案集合Li33的L33算法演示圖；圖31是M321-2子模塊建立定位方案集合Li41的L41算法演示圖；圖32是M321-2子模塊建立定位方案集合Li42的L42算法演示圖；圖33-34是M321-4子模塊建立定位方案集合Li43的L43算法演示圖；圖35是M33-1子模塊建立定位方案集合Ti1的T1算法演示圖；圖36-37是M33-3子模塊建立定位方案集合Ti3的T3算法演示圖；圖38-41是M33-4子模塊建立定位方案集合Ti4的T4算法演示圖；圖42-43是3-3方式定位建立定位方案集合的算法原理圖；圖44是M33-1子模塊建立定位方案集合Qi11的Q11算法演示圖；圖45是M33-1子模塊建立定位方案集合Qi12的Q12算法演示圖；圖46是M33-2子模塊建立定位方案集合Qi21的Q21算法演示圖；圖47是M33-2子模塊建立定位方案集合Qi22的Q22算法演示圖；圖48-49是M33-3子模塊建立定位方案集合Qi31的Q31算法演示圖；圖50-51是M33-3子模塊建立定位方案集合Qi32的Q32算法演示圖；圖52-53是M33-4子模塊建立定位方案集合Qi41的Q41算法演示圖；圖54-55是M33-4子模塊建立定位方案集合Qi42的Q42算法演示圖；圖56是M33-5子模塊建立定位方案集合Qi51的Q51算法演示圖；圖57是M33-5子模塊建立定位方案集合Qi52的Q52算法演示圖；圖58-59是M33-5子模塊建立定位方案集合Qi61的Q61算法演示圖；圖60-61是M33-5子模塊建立定位方案集合Qi62的Q62算法演示圖。
具體實施例方式
孔系組合夾具的基礎(chǔ)板上設(shè)有矩形陣列布置的定位孔和緊固孔，定位元件為圓柱銷和半“V”形塊，圓柱銷可直接插入定位孔內(nèi)，半“V”形塊的輪廓形狀是一個等腰直角三角形，如圖6所示，半“V”形塊上設(shè)有定位孔和緊固孔，可以通過定位銷在基礎(chǔ)板上定位并固定在基礎(chǔ)板上。兩個半“V”形塊的三條邊可以組成許多定位方式，如圖7～10所示。
本發(fā)明采用公知的計算機，用“C++”語言編程，本發(fā)明的步驟如圖1所示第一步向計算機輸入工件的三維實體模型及基礎(chǔ)板和定位元件結(jié)構(gòu)尺寸。
基礎(chǔ)板結(jié)構(gòu)尺寸包括基礎(chǔ)板的大小尺寸、基礎(chǔ)板上定位孔的孔徑和孔距，定位元件結(jié)構(gòu)尺寸包括半“V”形塊的大小尺寸、半“V”形塊上的緊固孔距邊緣的距離H、T(見圖6)，圓柱銷的直徑與基礎(chǔ)板上定位孔和半“V”形塊的定位孔的孔徑相同。
第二步人機交互確定工件實體模型中的主定位基準(zhǔn)面和側(cè)定位基準(zhǔn)面。
由于組合夾具定位元件的定位面垂直于主基準(zhǔn)平面，因此工件的可定位側(cè)面一定垂直于主基準(zhǔn)平面，當(dāng)將工件向主基準(zhǔn)平面投影時，此時工件的側(cè)面的投影為由直線和圓弧組成的一般輪廓形狀。因此工件的側(cè)面定位問題就轉(zhuǎn)化為在主定位基準(zhǔn)平面上對側(cè)面的投影即直線和圓弧進行定位的問題；第三步計算機自動建立工件在孔系組合夾具基礎(chǔ)板上的可定位邊集合E。
本發(fā)明中的可定位邊以兩種形式出現(xiàn)，第一種是工件的側(cè)定位面在基礎(chǔ)板上的投影，即直線段和圓弧段；第二種是工件的側(cè)定位面在基礎(chǔ)板上的投影線的等距線，等距線同樣是直線和圓弧段，其等距線的距離為圓柱銷半徑值。根據(jù)不同的定位元件類型分別選用不同的定位邊的形式，即對在確定圓柱銷可行位置的算法中選用等距線，在確定半“V”形塊可行位置的算法中選用投影線。
第四步計算機啟用定位方案模塊。
定位方案模塊包括3-2-1方式定位方案模塊M321和3-3方式定位方案模塊M33。
其中屬于3-2-1定位方式的定位方案模塊M321完成對采取可定位邊集合E中的兩條可定位邊且由兩個定位元件定位第一定位邊、第三定位元件定位第二定位邊的定位方案集合(見圖2)，上述定位方案集合的每一個元素包括三個定位元件的類型、位置、方向等信息(如圖3所示)。屬于3-3定位方式的定位方案模塊M33完成對采取可定位邊集合E中的三條可定位邊且三個定位元件分別定位三條可定位邊的定位方案集合(見圖4)，上述定位方案集合的每一個元素包括三個定位元件的類型、位置、方向等信息(如圖5所示)。
第五步對所有定位方案集合中的定位方案進行優(yōu)選。
為了從所有滿足裝卸方便性和可夾緊性要求的定位方案中選擇最佳的定位方案，需要對定位方案進行評價，量化定位與夾緊方案的質(zhì)量。在3-2-1方式定位方案集合和3-3方式定位方案集合中，共選取50個以內(nèi)的優(yōu)選定位方案，一般選取30個以內(nèi)的優(yōu)選定位方案。
一個夾具方案的質(zhì)量取決于許多因素，準(zhǔn)確評價夾具方案的質(zhì)量是非常復(fù)雜和困難的問題。本發(fā)明僅從幾何角度來考慮這些影響因素，定性地確定定位與夾緊方案的質(zhì)量指標(biāo)。綜合多種因素的夾具方案評價函數(shù)如下F＝∑iwiFi式中Fi為第i個影響因子的指標(biāo)，wi為第i個因子的權(quán)重。
影響因子包括定位質(zhì)量、裝卸質(zhì)量以及夾緊質(zhì)量。本發(fā)明考慮的影響因子Fi有三個，具體數(shù)值允許使用者輸入，體現(xiàn)用戶的干預(yù)能力，缺省值均為1。
加權(quán)因子wi分為好、較好、一般三級，分別對應(yīng)具體數(shù)值為3、2、1。
加權(quán)因子等級的具體意義如下
a、定位質(zhì)量因素定位方案好工件定位邊為兩條直線，定位邊數(shù)越少，精度越容易保證。
定位方案較好工件定位邊為三條直線或凸圓弧，或者工件定位邊數(shù)量為二，但其中有一條凸圓弧。
定位方案一般工件定位邊有三條，且其中有凹圓弧。
b、裝卸質(zhì)量因素裝卸方便性好如果定位方案存在平移裝卸運動，且可行方向錐大于90°。
裝卸方便性較好如果定位方案存在平移裝卸運動，但可行方向錐小于90°。或者旋轉(zhuǎn)裝卸運動的轉(zhuǎn)動支點個數(shù)大于2。
裝卸方便性一般定位方案的旋轉(zhuǎn)裝卸運動只有一個轉(zhuǎn)動支點。
c、夾緊質(zhì)量因素可夾緊性好工件的夾緊邊存在直線邊，而且夾緊邊數(shù)量多于一條或者夾緊邊與夾緊裝置的執(zhí)行件的運動方向之間的夾角小于30°。
可夾緊性較好工件的夾緊邊存在直線邊，但夾緊邊與夾緊裝置運動方向的夾角大于30° 。
可夾緊性一般工件的夾緊邊是圓弧邊。
第六步計算機顯示優(yōu)選定位方案的三維實體模型。
根據(jù)優(yōu)選定位方案的三維實體模型，可以手工完成工件在孔系組合夾具的基礎(chǔ)板上的定位，也可由機械手完成工件在孔系組合夾具的基礎(chǔ)板上的定位。
上述的3-2-1方式定位方案模塊M321的流程如圖2所示(一)判斷可定位邊集合E中是否有未作為第一定位邊處理的定位邊ei(ei屬于E，i＝1，n)；如判斷為否，則流程結(jié)束；(二)如步驟(一)判斷為是，則取未經(jīng)處理的定位邊作為第一定位邊ei，判斷第一定位邊是否是直線；(三)如步驟(二)判斷為是；①啟用子模塊M321-1，由兩圓柱銷為定位第一定位邊的定位元件，采取S1算法建立與第一定位邊ei保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Si1；集合Si1中每一個元素的內(nèi)容包括兩個定位元件的類型、兩個定位元件的位置、兩個定位元件所接觸的定位邊的類型和位置；對應(yīng)集合Si1中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一定位邊ei外的其它定位邊ej，(j＝1，n，j≠i)逐條作為第二定位邊，如第二定位邊是直線，由圓柱銷作為定位第二定位邊的定位元件，則采取L11算法建立定位方案集合Li11，如第二定位邊是圓弧，分別由圓柱銷和半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則分別采取L12、L13算法建立定位方案集合Li12和Li13，直至集合Si1中所有元素全部完成以上操作；②返回步驟(一)；(四)如步驟(二)判斷為否，則第一定位邊ei是圓弧；①啟用子模塊M321-2，由兩圓柱銷為定位第一定位邊的定位元件，采取S2算法建立與第一定位邊ei保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Si2；集合Si2中每一個元素的內(nèi)容包括兩個定位元件的類型、兩個定位元件的位置、兩個定位元件所接觸的定位邊的類型和位置；對應(yīng)集合Si2中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一定位邊ei外的其它定位邊ej，(j＝1，n，j≠i)逐條作為第二定位邊，如第二定位邊是直線，由圓柱銷為定位第二定位邊的定位元件，則采取L21算法建立定位方案集合Li21，如第二定位邊是圓弧，分別由圓柱銷和半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則分別采取L22和L23算法建立定位方案集合Li22和Li23，直至集合Si2中所有元素全部完成以上操作；②啟用子模塊M321-3，由一圓柱銷和一半“V”形塊為定位第一定位邊的定位元件，采取S3算法建立與第一定位邊ei保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Si3；集合Si3中每一個元素的內(nèi)容包括兩個定位元件的類型、兩個定位元件的位置、兩個定位元件所接觸的定位邊的類型和位置；對應(yīng)集合Si3中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一定位邊ei外的其它定位邊ej，(j＝1，n，j≠i)逐條作為第二定位邊，如第二定位邊是直線，由圓柱銷作為定位第二定位邊的定位元件，則采取L31算法建立定位方案集合Li31，如第二定位邊是圓弧，分別由圓柱銷和半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則分別采取L32和L33算法建立定位方案集合Li32和Li33，直至集合Si3中所有元素全部完成以上操作；③啟用子模塊M321-4，由兩半“V”形塊為定位第一定位邊的定位元件，采取S4算法，建立與第一定位邊ei保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Si4；集合Si4中每一個元素的內(nèi)容包括兩個定位元件的類型、兩個定位元件的位置、兩個定位元件所接觸的定位邊的類型和位置；對應(yīng)集合Si4中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一定位邊ei外的其它定位邊ej，(j＝1，n，j≠i)逐條作為第二定位邊，如第二定位邊是直線，由圓柱銷作為定位第二定位邊的定位元件，則采取L41算法建立定位方案集合Li41，如第二定位邊是圓弧，則分別由圓柱銷和半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，分別采取L42和L43算法建立定位方案集合Li42和Li43，直至集合Si4中所有元素全部完成以上操作；④返回步驟(一)。
上述集合Li11、Li12、Li13、Li21、Li22、Li23、Li31、Li32、Li33、Li41、Li42、Li43的每一個元素包括三個定位元件的類型、位置、方向等信息，3-2-1方式全部定位方案由以上集合組成。
上述定位方案模塊M321的流程中的S1、S2、S3、S4、L11、L12、L13、L21、L22、L23、L31、L32、L33、L41、L42、L43算法如下。由于定位方案主要關(guān)心定位元件在基礎(chǔ)板上的相對位置，不論定位第一定位邊的兩定位元件是那一種類型，因此規(guī)定第一個定位元件是位于基礎(chǔ)板坐標(biāo)系的原點，這樣前兩個定位元件的可行位置集合實際上就是第二個定位元件的可行位置集合。
上述定位方案模塊M321流程中，S1算法是針對由兩圓柱銷定位直線邊的情況。S1算法如下如圖11所示，由于第一圓柱銷位于基礎(chǔ)板坐標(biāo)系的原點，第二圓柱銷位的圓心在原點的一個圓環(huán)中，根據(jù)圓環(huán)區(qū)域即可求出基礎(chǔ)板上第二個圓柱銷的可行位置，該圓環(huán)外環(huán)的半徑就是能同時與給定的定位邊接觸的兩個圓柱銷之間的最大距離lmax，內(nèi)環(huán)半徑是夾具結(jié)構(gòu)所允許的兩個定位點之間的最小距離lmin。對于直線定位邊，兩個定位點最大距離為定位邊長度，兩個定位點之間的最小距離為取決于夾具結(jié)構(gòu)，如基礎(chǔ)板的定位孔間距或者用戶輸入的數(shù)據(jù)。由于基礎(chǔ)板上定位孔以矩形陣列布置，每一個象限的定位情況是一樣的，所以我們只需要考慮第一象限部分。設(shè)定位孔和螺釘孔在坐標(biāo)方向上的間距為T，那么第二定位銷在基礎(chǔ)板上的位置序號(u2，v2)應(yīng)滿足條件u2，v2＝0～LNT(lmax/T) (1)且lmin≤T×u22+v22+≤lmax.]]>上述定位方案模塊M321流程中，S2算法是針對由兩圓柱銷定位圓弧邊的情況，所以S2算法基本上與S1算法一樣，可參見圖11，區(qū)別在于兩個定位點最大距離除了與圓弧兩端點之間的距離有關(guān)以外，還取決于圓弧圓心角的大小；如果圓弧圓心角小于180°，最大距離為圓弧端點之間的距離。如果圓弧等距邊超過半圓時，兩個定位點之間的最大距離為圓弧的直徑。
上述定位方案模塊M321流程中，S3算法是針對一圓柱銷和一半“V”形塊定位圓弧邊的情況。由于第一定位邊圓弧R可與半“V”形塊斜邊上的任意點接觸，而且圓弧R在保證與半“V”形塊接觸的前提下還可以繞自身中心旋轉(zhuǎn)，因此能保證與圓弧R接觸的圓柱銷的可行位置集合是工件的圓弧邊R在半“V”形塊的斜邊上滾動和滑動而在基礎(chǔ)板平面上所掃過的區(qū)域。S3算法如圖12-13所示，具體算法如下平移和轉(zhuǎn)動工件的第一定位邊圓弧R，使得圓弧R的起點b恰好與半“V”形塊的斜邊端點相切接觸，此時圓弧R的中心為d點。將圓弧R繞圓心d順時針方向轉(zhuǎn)動一個相當(dāng)圓弧R圓心角的角度，此時圓弧R的起點b到達c點。將圓弧a-b-c沿V1的斜邊平移一個斜邊長度，則圓弧a-b-c掃掠出一個區(qū)域a-b-c-c′-b′-a′-a(見圖12)。由于圓柱銷的可行位置以圓柱銷的中心來表示，因此還要將這一封閉區(qū)域需再向外擴展，擴展的距離為圓柱銷半徑值。將該區(qū)域的全部圓弧邊向外做距離為圓柱銷半徑的等距線。將這些等距線的首尾相連，形成一個新的封閉區(qū)域a-b-c-c′-b′-a′-a(見圖13)，根據(jù)所形成的新的封閉區(qū)域可求出基礎(chǔ)板上第二個圓柱銷的可行位置Si3集合。
上述定位方案模塊M321流程中，S4算法是針對兩半“V”形塊定位圓弧邊情況。S4算法如圖14-18所示，其中圖14為兩個半“V”形塊與工件第一定位邊圓弧R以45°定位，規(guī)定半“V”形塊V1位于基礎(chǔ)板原點并以斜邊與圓弧R接觸，第二個半“V”形塊V2以垂直邊與圓弧R接觸。實線圓弧和虛線圓弧分別表示圓弧R能保證與第一個半“V”形塊的斜邊接觸的兩個極限位置，對圓弧R的每一個極限位置，第二個半“V”形塊V2在垂直方向上均存在兩個能保證與圓弧R接觸的極限位置。因此根據(jù)以上分析，只要第二個半“V”形塊的原點位于平行四邊形a-b-c-d之內(nèi)均能保證兩個半“V”形塊與同一個圓弧段R保持接觸。根據(jù)這一區(qū)域可求出基礎(chǔ)板上第二個半“V”形塊的可行位置集合Si4。兩個半“V”形塊與工件的接觸定位邊可以有多種，圖15為兩個半“V”形塊與工件圓弧R以45°接觸定位另一種布置形式，圖16為兩個半“V”形塊與工件圓弧R以90°接觸定位，圖17為兩個半“V”形塊與工件圓弧R以135°接觸定位，圖18為兩個半“V”形塊與工件圓弧R以135°接觸定位的另外一種布置形式。在求集合Si4時，必須考慮到上述各種布置形式，集合Si4為上述各種布置形式下的子集的并集。同樣必須注意到，兩個半“V”形塊的不同搭配形式對圓弧R圓心角大小有不同要求，圓心角至少必須大于兩個半“V”形塊的定位邊法線所夾的角度。
上述定位方案模塊M321流程中，L11算法是對應(yīng)集合Sli中的一個元素，且針對第二定位邊是直線，第三定位元件是圓柱銷的情況，確定定位第二條邊的圓柱銷的全部可行位置集合。L11算法如圖19所示，P1、P2為第一定位邊的等距線e1上兩圓柱銷位置，該等距線在保持與前兩個圓柱銷中心接觸的條件下相對于基礎(chǔ)板的允許移動距離為d，此時工件的第二條定位邊的等距線e2在基礎(chǔ)板上掃掠出封閉區(qū)域a-b-b-a′-a，該區(qū)域為基礎(chǔ)板上第三個圓柱銷中心的可行位置集合，根據(jù)該區(qū)域可求出定位方案集合Li11。圖中的d0值用于確定工件在當(dāng)前位置下為了與三個圓柱銷保持接觸，工件沿P2-P1方向必須移動的距離。
上述定位方案模塊M321流程中，L12算法是對應(yīng)集合Si1中的一個元素，且針對第二定位邊是圓弧，第三定位元件是圓柱銷的情況下，確定定位第二條邊的圓柱銷的全部可行定位位置集合。本算法與L11算法類似，如圖20所示，差異在用圓弧邊進行掃掠時掃掠區(qū)域的計算。當(dāng)掃掠方向與圓弧邊的半徑矢量線垂直時，掃掠區(qū)域會產(chǎn)生自交，此時需要將第二條定位邊e2在與掃掠方向垂直的半徑矢量線位置將e2分段處理。由于e2的半徑矢量線在c點處與掃掠方向垂直，掃掠區(qū)域產(chǎn)生自交。將e2在c點處分為兩段，則掃掠區(qū)域分為兩個部分a-c-c′-a′-a與c-b-b′-c′-c。該區(qū)域為基礎(chǔ)板上第三個圓柱銷中心的可行位置集合，根據(jù)該兩部分區(qū)域可求出定位方案集合Li12。
上述定位方案模塊M321流程中，L13算法是對應(yīng)集合Si1中的一個元素，且針對第二定位邊是圓弧，第三定位元件是半“V”形塊的情況下，確定定位第二條邊的半“V”形塊的全部可行位置集合。雖然半“V”形塊可以采用不同的方位并且三條邊均可以用于定位，但不同方位及定位邊進行定位時建立定位方案的算法是完全一樣的。L13算法如圖21-22所示，由于半“V”形塊可以有四個安裝方向，因此半“V”形塊的三條定位邊可以與x軸正向形成0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°等8個角度，即半“V”形塊可以與圓弧的8個位置切線接觸。與第二條圓弧的這8個位置的相切接觸的半“V”形塊的可行位置集合求解方法和過程是相同的，以下以第三定位元件半“V”形塊V3的斜邊作為定位邊為例，設(shè)想第三個半“V”形塊V3位于基礎(chǔ)板上的位置為(x′，y′)，第二條定位圓弧R2的半徑為r，作圖示位置(x′，y′)的第三個半“V”形塊V3斜邊的等距線，等距線之間的距離為工件定位圓弧R2的半徑。由于第三個半“V”形塊的可行位置可以在基礎(chǔ)板的所有定位孔上，因此等距線實際上形成一個等距線族L2。顯然，要保證圓弧R2與圖示位置的半“V”形塊V3的斜邊接觸，則圓弧R2的圓心一定位于等距線族L2的一條直線上。因此，在保證e1與前兩個定位銷P1、P2接觸的前提下平移工件，使R2的圓心位于這條直線上，就可以使R2與V3的定位邊接觸。R2圓心軌跡與等距線族等交點都能使R2與V3的定位邊接觸，對R2圓心的每一個這樣的交點位置，半“V”形塊V3均存在兩個極限位置。求出R2的圓心軌跡與等距線族中直線的交點，這些交點與半“V”形塊V3的兩個極限位置一起構(gòu)成V3的全部可行區(qū)域，如圖的虛線區(qū)域a-b-c-d-a。根據(jù)該區(qū)域可求出定位方案集合Li13。
上述定位方案模塊M321流程中，L21算法是對應(yīng)集合Si2中的一個元素，且針對第二定位邊是直線，第三定位元件是圓柱銷的情況，L21算法如圖23所示，因為第一定位邊e1為圓弧R1，該圓弧在保持與兩個圓柱銷接觸的條件下相對于基礎(chǔ)板的允許轉(zhuǎn)動角度為φ，此時工件的第二條定位邊直線邊L在基礎(chǔ)板上掃掠出封閉區(qū)域a-b-b-a′-a，該區(qū)域為基礎(chǔ)板上第三個圓柱銷中心的可行位置集合，根據(jù)該區(qū)域可求出定位方案集合Li21。此時用轉(zhuǎn)角參數(shù)φ0值確定工件、圓柱銷和基礎(chǔ)板的相對位置關(guān)系。需要注意的是封閉區(qū)域a-b-b′-a′-a同樣也可能存在自交情況，如果過第一定位邊R1的圓心作L的垂線，如果垂足在第二條定位邊L上，則封閉區(qū)域就產(chǎn)生自交，因此必須將第二條定位邊L在垂足位置處分成兩段，然后分別求封閉區(qū)域。
上述定位方案模塊M321流程中，L22算法是對應(yīng)集合Si2中的一個元素，且針對第二定位邊是圓弧、第三定位元件是圓柱銷的情況，L22算法如圖24所示，因為第一定位邊e1為圓弧R1，該圓弧R1在保持與兩個圓柱銷接觸的條件下相對于基礎(chǔ)板的允許轉(zhuǎn)動角度為φ，此時工件的第二條定位邊圓弧邊R2在基礎(chǔ)板上掃掠出封閉區(qū)域a-b-b′-a′-a，該區(qū)域為基礎(chǔ)板上第三個圓柱銷中心的可行位置集合，根據(jù)該區(qū)域可求出定位方案集合Li21。此時用轉(zhuǎn)角參數(shù)φ0值確定工件、圓柱銷和基礎(chǔ)板的相對位置關(guān)系。需要注意的是封閉區(qū)域a-b-b′-a′-a同樣也可能存在自交情況。
上述定位方案模塊M321流程中，L23算法是對應(yīng)集合Si2中的一個元素，且針對第二定位邊是圓弧，第三定位元件是半“V”形塊的情況下，確定定位第二條邊的半“V”形塊的全部可行位置集合。L23算法如圖25-26所示，算法原理與L13相似，不同之處在于第一定位邊e1是圓弧R1。因此，要保證第二定位邊圓弧R2與圖示位置的半“V”形塊V3的斜邊接觸，則圓弧R2的圓心一定位于等距線族L2的一條直線上。在保證第一定位邊圓弧R1與前兩個定位銷P1、P2接觸的前提下旋轉(zhuǎn)工件，使圓弧R2的圓心位于這條直線上，就可以使圓弧R2與半“V”形塊V3的定位邊接觸。圓弧R2圓心軌跡與等距線族等交點都能使圓弧R2與半“V”形塊V3的定位邊接觸，對圓弧R2圓心的每一個這樣的交點位置，半“V”形塊V3均存在兩個極限位置。求出圓弧R2的圓心軌跡與等距線族中直線的交點，這些交點與半“V”形塊V3的兩個極限位置一起構(gòu)成半“V”形塊V3的全部可行區(qū)域，如圖的虛線區(qū)域a-b-c-d-a。根據(jù)該區(qū)域可求出定位方案集合Li23。
上述定位方案模塊M321流程中，L31算法是對應(yīng)集合Si3中的一個元素，且針對第二定位邊是直線，第三定位元件是圓柱銷的情況，L31算法與L31算法是一樣的。不同之處在于Si3所對應(yīng)的定位元件是半“V”形塊和圓柱銷組合，而不是兩個圓柱銷。L31算法如圖27所示，因為第一定位邊e1為圓弧R1，該圓弧R1在保持與半“V”形塊和圓柱銷接觸的條件下相對于基礎(chǔ)板的允許轉(zhuǎn)動角度為φ，此時工件的第二條定位邊直線邊L在基礎(chǔ)板上掃掠出封閉區(qū)域a-b-b′-a′-a，該區(qū)域為基礎(chǔ)板上第三個圓柱銷中心的可行位置集合，根據(jù)該區(qū)域可求出定位方案集合Li21。此時用轉(zhuǎn)角參數(shù)φ0值確定工件、圓柱銷和基礎(chǔ)板的相對位置關(guān)系。需要注意的是封閉區(qū)域a-b-b-a′-a同樣也可能存在自交情況，如果過第一定位邊R1的圓心作第二條定位邊L的垂線，如果垂足在第二條定位邊L上，則封閉區(qū)域就產(chǎn)生自交，因此必須將第二條定位邊L在垂足位置處分成兩段，然后分別求封閉區(qū)域。
上述定位方案模塊M321流程中，L32算法是對應(yīng)集合Si3中的一個元素，且針對第二定位邊是圓弧第三定位元件是圓柱銷的情況，L32算法與L22算法是一樣的。不同之處在于Si3所對應(yīng)的定位元件是半“V”形塊和圓柱銷組合，而不是兩個圓柱銷。L32算法如圖28所示，因為第一定位邊e1為圓弧R1，該圓弧R1在保持與半“V”形塊和圓柱銷接觸的條件下相對于基礎(chǔ)板的允許轉(zhuǎn)動角度為φ，此時工件的第二條定位邊圓弧邊R2在基礎(chǔ)板上掃掠出封閉區(qū)域a-b-b′-a′-a，該區(qū)域為基礎(chǔ)板上第三個圓柱銷中心的可行位置集合，根據(jù)該區(qū)域可求出定位方案集合Li21。此時用轉(zhuǎn)角參數(shù)φ0值確定工件、圓柱銷和基礎(chǔ)板的相對位置關(guān)系。需要注意的是封閉區(qū)域a-b-b′-a′-a同樣也可能存在自交情況。
上述定位方案模塊M321流程中，L33算法是對應(yīng)集合Si3中的一個元素，且針對第二定位邊是圓弧，第三定位元件是半“V”形塊的情況，L33算法與L23算法是一樣的。不同之處在于Si3所對應(yīng)的定位元件是半“V”形塊和圓柱銷組合，而不是兩個圓柱銷。L33算法如圖29-30所示，因此，要保證第二定位邊圓弧R2與圖示位置的第三定位元件半“V”形塊V3的斜邊接觸，則圓弧R2的圓心一定位于等距線族L2的一條直線上。在保證第一定位邊圓弧邊R1與半“V”形塊和定位銷接觸的前提下旋轉(zhuǎn)工件，使圓弧R2的圓心位于這條直線上，就可以使圓弧R2與半“V”形塊的定位邊接觸。圓弧R2圓心軌跡與等距線族等交點都能使圓弧R2與V3的定位邊接觸，對圓弧R2圓心的每一個這樣的交點位置，半“V”形塊V3均存在兩個極限位置。求出圓弧R2的圓心軌跡與等距線族中直線的交點，這些交點與半“V”形塊V3的兩個極限位置一起構(gòu)成V3的全部可行區(qū)域，如圖中的虛線區(qū)域a-b-c-d-a。根據(jù)該區(qū)域可求出定位方案集合Li33。
上述定位方案模塊M321流程中，L41算法是對應(yīng)集合Si4中的一個元素，且針對第二定位邊是直線，第三定位元件是圓柱銷的情況，L41算法與L21算法是一樣的不同之處在于Si4所對應(yīng)的定位元件是兩個半“V”形塊組合，而不是兩個圓柱銷。L41算法如圖31所示，因為第一定位邊e1為圓弧R1，該圓弧在保持與兩個半“V”形塊接觸的條件下相對于基礎(chǔ)板的允許轉(zhuǎn)動角度為φ，此時工件的第二條定位直線邊L在基礎(chǔ)板上掃掠出封閉區(qū)域a-b-b′-a′-a，該區(qū)域為基礎(chǔ)板上第三個圓柱銷中心的可行位置集合，根據(jù)該區(qū)域可求出定位方案集合Li12。此時用轉(zhuǎn)角參數(shù)φ0值確定工件、圓柱銷和基礎(chǔ)板的相對位置關(guān)系。需要注意的是封閉區(qū)域a-b-b′-a′-a同樣也可能存在自交情況，如果過第一條定位邊R1的圓心作第二條定位直線邊L的垂線，如果垂足在第二條定位直線邊L上，則封閉區(qū)域就產(chǎn)生自交，因此必須將第二條定位直線邊L在垂足位置處分成兩段，然后分別求封閉區(qū)域。
上述定位方案模塊M321流程中，L42算法是對應(yīng)集合Si4中的一個元素，且針對第二定位邊是圓弧第三定位元件是圓柱銷的情況，L42算法與L22算法是一樣的。不同之處在于S2i所對應(yīng)的定位元件是兩個半“V”形塊，而不是兩個圓柱銷。L42算法如圖32所示，因為第一定位邊e1為圓弧R1，該圓弧R1在保持與半“V”形塊和圓柱銷接觸的條件下相對于基礎(chǔ)板的允許轉(zhuǎn)動角度為φ，此時工件的第二條定位邊圓弧邊R2在基礎(chǔ)板上掃掠出封閉區(qū)域a-b-a′-b′-a，該區(qū)域為基礎(chǔ)板上第三個圓柱銷中心的可行位置集合，根據(jù)該區(qū)域可求出定位方案集合Li21。此時用轉(zhuǎn)角參數(shù)φ0值確定工件、圓柱銷和基礎(chǔ)板的相對位置關(guān)系。需要注意的是封閉區(qū)域a-b-b′-a′-a同樣也可能存在自交情況。
上述定位方案模塊M321流程中，L43算法是對應(yīng)集合Si4中的一個元素，且針對第二定位邊是圓弧，第三定位元件是半“V”形塊的情況。L43算法與L23算法是一樣的。不同之處在于Si4所對應(yīng)的定位元件是兩個半“V”形塊，而不是兩個圓柱銷。L43算法如圖33-34所示，因此，要保證圓弧R2與圖示位置的半“V”形塊V3的斜邊接觸，則第二定位邊圓弧R2的圓心一定位于等距線族L2的一條直線上。在保證第一定位邊e1與半“V”形塊和定位銷接觸的前提下旋轉(zhuǎn)工件，使圓弧R2的圓心位于這條直線上，就可以使圓弧R2與V3的定位邊接觸。圓弧R2圓心軌跡與等距線族等交點都能使圓弧R2與V3的定位邊接觸，對圓弧R2圓心的每一個這樣的交點位置，半“V”形塊V3均存在兩個極限位置。求出圓弧R2的圓心軌跡與等距線族中直線的交點，這些交點與半“V”形塊V3的兩個極限位置一起構(gòu)成V3的全部可行區(qū)域，如圖中的虛線區(qū)域a-b-c-d-a。根據(jù)該區(qū)域可求出定位方案集合Li43。
上述3-3方式定位方案模塊M33的流程如圖4所示(一)判斷可定位邊集合E中是否有未作為第一、二定位邊組合處理的定位邊ei(i＝1，n)、ej，(j＝i+1，n)組合；如判斷為否，則流程結(jié)束；(二)如步驟(一)判斷為是，則取未經(jīng)處理的第一、二定位邊組合作為第一、二定位邊組合，判斷組合是否是直線邊組合；(三)如步驟(二)判斷為是；①啟用子模塊M33-1，由兩圓柱銷為分別定位第一、二定位邊的定位元件，采取T1算法建立分別與第一定位邊ei和第二定位邊ej保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Ti1；集合Ti1中每一個元素的內(nèi)容包括兩個定位元件的類型、兩個定位元件的位置、兩個定位元件所接觸的定位邊界的類型和位置；對應(yīng)集合Ti1中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一、二定位邊ei、ej外的其它定位邊ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)逐個作為第三定位邊，如第三定位邊是直線，由圓柱銷作為定位第三定位邊的定位元件，則采取Q11算法建立定位方案集合Qi11；如第三定位邊是圓弧，分別由圓柱銷和半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則分別采取Q11和Q12算法建立定位方案集合Qi11和Qi12；直至集合Ti1中直至集合Ti1中所有元素全部完成以上操作；②返回步驟(一)；(四)如步驟(二)判斷為否，則進一步判斷第一、二定位邊組合是否是圓弧邊組合，如判斷為是；①啟用子模塊M33-2，由兩圓柱銷為分別定位第一、二定位邊的定位元件，采取T2算法建立分別與第一定位邊ei(i＝1，n)，和第二定位邊ej，(j＝1，n，j≠i)，保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Ti2；集合Ti2中每一個元素的內(nèi)容包括兩個定位元件的類型、兩個定位元件的位置、兩個定位元件所接觸的定位邊界的類型和位置；對應(yīng)集合Ti2中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一、二定位邊ei、ej外的其它定位邊ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)逐條作為第三定位邊，如第三定位邊是直線，由圓柱銷作為定位第三定位邊的定位元件，則采取Q21算法建立定位方案集合Qi21，如第三定位邊是圓弧，分別由圓柱銷和半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則分別采取Q21和Q22算法建立定位方案集合Qi21和Qi22，直至集合Ti2中所有元素全部完成以上操作；②啟用子模塊M33-3，由一圓柱銷和半“V”形塊為分別定位第一、二定位邊的定位元件，采取T3算法建立分別與第一定位邊ei(i＝1，n)和第二定位邊ej(j＝1，n，j≠i)保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Ti3；集合Ti3中每一個元素的內(nèi)容包括兩個定位元件的類型、兩個定位元件的位置、兩個定位元件所接觸的定位邊界的類型和位置；對應(yīng)集合Ti3中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一、二定位邊ei、ej外的其它定位邊ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)逐條作為第三定位邊；如第三定位邊是直線，由圓柱銷作為定位第三定位邊的定位元件，則采取Q31算法建立定位方案集合Qi31；如第三定位邊是圓弧，分別由圓柱銷和半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則分別采取Q31和Q32算法建立定位方案集合Qi31和Qi32，直至集合Ti3中所有元素全部完成以上操作；③啟用子模塊M33-4，由兩半“V”形塊為分別定位第一、二定位邊的定位元件，采取T4算法建立分別與第一定位邊ei(i＝1，n)和第二定位邊ej(j＝1，n，j≠i)保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Ti4；集合Ti4中每一個元素的內(nèi)容包括兩個定位元件的類型、兩個定位元件的位置、兩個定位元件所接觸的定位邊界的類型和位置；對應(yīng)集合Ti4中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一、二定位邊ei、ej外的其它定位邊ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)逐條作為第三定位邊；如第三定位邊是直線，圓柱銷作為定位第三定位邊的定位元件，采取Q41算法建立定位方案集合Qi41；如第三定位邊是圓弧，定位第二定位邊的定位元件是圓柱銷和半“V”形塊，分別采取Q41和Q42算法建立定位方案集合Qi41和Qi42，直至集合Ti4中所有元素全部完成以上操作；④返回步驟(一)；(五)如步驟㈣判斷為否，則第一、二定位邊組合是直線邊與圓弧邊組合；①啟用子模塊M33-5，由兩圓柱銷分別為定位第一、二定位邊的定位元件，采取T5算法建立分別與第一定位邊ei(i＝1，n)和第二定位邊ej(j＝1，n，j≠i)保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Ti5；集合Ti5中每一個元素的內(nèi)容包括兩個定位元件的類型、兩個定位元件的位置、兩個定位元件所接觸的定位邊界的類型和位置；對應(yīng)集合Ti5中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一、二定位邊ei、ej外的其它定位邊ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)逐條作為第三定位邊，如第三定位邊是直線，圓柱銷作為定位第三定位邊的定位元件，則采取Q51算法建立定位方案集合Qi51，如第三定位邊是圓弧，分別由圓柱銷和半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則分別采取Q51和Q52算法建立定位方案集合Qi51和Qi52，直至集合Ti5中所有元素全部完成以上操作；；②啟用子模塊M33-6，由一圓柱銷和半“V”形塊分別為定位第一、二定位邊的定位元件，采取T61算法建立分別與第一定位邊ei(i＝1，n)和第二定位邊ej(j＝1，n，j≠i)保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Ti6；集合Ti6中每一個元素的內(nèi)容包括兩個定位元件的類型、兩個定位元件的位置、兩個定位元件所接觸的定位邊界的類型和位置；對應(yīng)集合Ti6中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一、二定位邊ei、ej外的其它定位邊ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)逐條作為第三定位邊；如第三定位邊是直線，由圓柱銷作為定位第三定位邊的定位元件，則采取Q61算法建立定位方案集合Qi61；如第三定位邊是圓弧，分別由圓柱銷和半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則分別采取Q61和Q62算法建立定位方案集合Qi61和Qi62，直至集合Ti6中所有元素全部完成以上操作；由于集合Qi11、Qi12、Qi21、Qi22、Qi31、Qi32、Qi41、Qi42、Qi51、Qi52、Qi61、Qi62的每一個元素包括三個定位元件的類型、位置、方向等信息，因此，3-3方式的全部定位方案由以上集合組成。
上述定位方案模塊M321的流程中的T1、T2、T3、T4、T5、T6、Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23、Q31、Q32、Q33、Q41、Q42、Q43、Q51、Q52、Q53、Q61、Q62、Q63算法如下。在M33流程中，由于定位方案主要關(guān)心定位元件在基礎(chǔ)板上的相對位置，不論定位第一定位邊的兩定位元件是那一種類型，因此規(guī)定第一個定位元件是位于基礎(chǔ)板坐標(biāo)系的原點，因此前兩個定位元件的可行位置集合實際上就是第二個定位元件的可行位置集合。
上述定位方案模塊M33流程中，T1算法是針對由兩圓柱銷定位兩直線邊組合的情況。S1算法如圖35所示，求出給定的兩條定位邊的等距線，規(guī)定與第一條直線擴展邊接觸的圓柱銷位于坐標(biāo)原點，讓第一條直線擴展邊繞原點平移和轉(zhuǎn)動，此時第二條直線擴展邊在xy坐標(biāo)平面上掃掠出一個圓環(huán)，顯然通過適當(dāng)?shù)仄揭坪娃D(zhuǎn)動工件，位于該圓環(huán)內(nèi)的點都有可能與第二條工件邊的等距線接觸，根據(jù)圓環(huán)區(qū)域可求出第一、二定位元件的可行位置集合Ti1。
圓環(huán)的內(nèi)徑是兩條直線擴展邊之間的最小距離，外經(jīng)為兩條直線擴展邊之間的最大距離。最小距離和最大距離分別為8個距離值中最大值和最小值；8個距離值指的是當(dāng)一直線的端向另一直線作垂線，如果垂足在另一直線內(nèi)部，求出垂足到第一直線的端點的距離，共有四個可能的距離值。一直線的兩個端點到另一直線的兩個端點的距離，也有四個可能的距離值。由于基礎(chǔ)板上定位孔以矩形陣列布置，象限的定位情況是一樣的，所以只需考慮第一象限部分。
上述定位方案模塊M33流程中，T2算法是針對由兩圓柱銷定位兩圓弧邊組合的情況。T2算法可參見圖35，此時兩條邊均是圓弧，第二個圓柱銷然仍位于一個圓環(huán)內(nèi)，根據(jù)圓環(huán)區(qū)域可求出第一、二定位元件的可行位置集合Ti2，也只需考慮圓環(huán)的第一象限部分。當(dāng)兩條等距邊的類型均為圓弧時，圓環(huán)的內(nèi)徑和外經(jīng)分別為14個距離值中最大值和最小值；14個距離值指的是第一圓弧的端點向第二圓弧的中心作連線，并延長該連線，如果與第二圓弧有交點，求出交點到第一圓弧的端點的距離。由于交點可能在圓心連線之間，也可能在圓心連線之外，因此，每一個圓弧端點均有可能存在兩個距離值，這樣兩條圓弧的四個端點共有8個距離值。作兩圓弧中心連線，如果該連線與兩圓弧均有交點，則求出交點之間的距離，作兩圓弧中心連線，向兩圓弧中心的外側(cè)延長連線，如果該連線與兩圓弧外側(cè)均有交點，則求出交點之間的距離。一圓弧的端點到另一圓弧的端點的距離，這樣的距離值共有四個。
上述定位方案模塊M33流程中，T3算法是針對由圓柱銷和半“V”形塊定位兩圓弧邊組合的情況，T3算法如圖36所示，規(guī)定半“V”形塊位于基礎(chǔ)板坐標(biāo)系原點，半“V”形塊與圓弧邊R1接觸，圓柱銷與圓弧邊R2接觸(圓柱銷中心與圓弧邊的擴展邊接觸)。具體算法如下1)平移工件，使其上定位第一個圓弧R的起點與半”V”形塊的上點相切；2)繞定位圓弧R的中心c旋轉(zhuǎn)工件，直到圓弧R的終點與半”V”形塊斜邊相切接觸，此時工件的直線擴展邊ab在基礎(chǔ)板平面上掃了出一個區(qū)域a-b-b′-a′-a；3)將該區(qū)域沿著半”V”形塊的斜面方向從上點平移到下點，該區(qū)域平移到了新的位置a1-b1-b1′-a1′-a1。在平移過程中掃掠出一個新的區(qū)域a-b-b′-b1′-a1′-a為圓柱銷中心的所有可行位置，根據(jù)這一區(qū)域可求出第一、二定位元件的可行位置集合Ti3。在計算掃掠區(qū)域時同樣需要考慮區(qū)域的自交問題。
上述定位方案模塊M33流程中，T4算法是針對由兩半“V”形塊定位兩圓弧邊組合的情況，T4算法如圖37-40所示，其兩個半“V”形塊定位面可以構(gòu)成45°、90°、135°等三種角度。設(shè)兩個圓弧分別為A和B。規(guī)定第一半”V”形塊V1位于基礎(chǔ)板坐標(biāo)原點，與圓弧A相切接觸。根據(jù)兩個定位圓弧R的大小、圓心角以及相對位置等配置關(guān)系，第二半“V”形塊V2的三條邊都可能存在與圓弧B相切定位的情況。以下首先詳細介紹以第二半“V”形塊的斜面作為定位面的可行位置集合Ti3的確定方法。由于其它定位面的可行位置確定情況類似，故對其它定位面的可行位置集合建立情況只在差異部分加以說明。如圖37所示具體求法1)確定工件的初始位置，平移和旋轉(zhuǎn)工件，使定位圓弧邊A的起點與半“V”形塊V1的上點相切。2)繞定位圓弧A的中心逆時針方向旋轉(zhuǎn)工件，旋轉(zhuǎn)范圍從當(dāng)前位置直到圓弧A的終點與半“V”形塊V1的斜面相切接觸為止。在旋轉(zhuǎn)過程中工件的圓弧B上可能存在45°切線，這些切點正是與V2的斜邊接觸的點，求出滿足這一條件的工件的轉(zhuǎn)角范圍，求出即能夠?qū)崿F(xiàn)與半“V”形塊V2的斜邊相切接觸的轉(zhuǎn)角范圍，這一范圍可用圓弧B的圓心運動軌跡的表示，即當(dāng)圓心位于這條軌跡上時，圓弧B都存在45度切線。3)根據(jù)圓心軌跡求出一個能保證半“V”形塊V2與圓弧B相切接觸的區(qū)域a-a′-b′-b-a。4)將該區(qū)域從半“V”式形塊的上點沿斜面方向平移到半“V”形塊的下點，掃掠出來的a1-a1′-a′-b′-b-b1-a1區(qū)域(見圖38)為半“V”形塊V2的可行位置區(qū)域，該區(qū)域可為第一、二定位元件的可行位置集合Ti4。
另外， 對于采用90度和0度切線定位的情況，半“V”形塊均存在兩種布置形式，如圖39-40所示，因此確定半“V”形塊V2的可行位置也應(yīng)該考慮這一問題。
上述定位方案模塊M33流程中，T5算法是針對由兩個圓柱銷定位直線和圓弧邊組合的情況，T5算法可參見圖35，此時兩條定位邊中有一條是圓弧，兩定位元件中的圓柱銷位于一個圓環(huán)內(nèi)，同理也只需考慮圓環(huán)的第一象限部分。圓環(huán)的內(nèi)徑是兩條擴展邊之間的最小距離，外經(jīng)為兩條擴展邊之間的最大距離。最大距離和最小距離分別為8個距離值中的最大值和最小值；8個距離值指的是直線的端點向圓弧的中心作連線，延長該連線，如果與圓弧有交點，求出交點到直線的端點的距離，共四個距離值。直線的端點到圓弧的端點的距離，共四個距離值。
上述定位方案模塊M33流程中，T6算法是針對由圓柱銷和半“V”形塊定位直線和圓弧邊組合的情況，T6算法參見圖41所示，規(guī)定半“V”形塊位于基礎(chǔ)板坐標(biāo)系原點，半“V”形塊與圓弧邊R接觸，圓柱銷與直線邊接觸(圓柱銷中心與直線邊的擴展邊L接觸)。具體求法如下1)平移工件，使其上定位圓弧R的起點與半“V”形塊的上點相切；2)繞定位圓弧R的中心c旋轉(zhuǎn)工件，直到圓弧R的終點與半“V”形塊斜邊相切接觸，此時工件的直線擴展邊ab在基礎(chǔ)板平面上掃了出一個區(qū)域a-b-b′-a′-a；3)將該區(qū)域沿著半”V”形塊的斜面方向從上點平移到下點，該區(qū)域平移到了新的位置a1-b1-b1′-a1′-a1。在平移過程中掃掠出一個新的區(qū)域a-b-b-b1′-a1′-d1-d-a為圓柱銷中心的所有可行位置，根據(jù)這一區(qū)域可求出第一、二定位元件的可行位置集合Ti6。
集合Ti1～Ti6中的每一個元素的內(nèi)容包括兩個定位元件的類型、兩個定位元件的位置、兩個定位元件所接觸的定位邊的類型和位置。
在上述定位方案模塊M33流程中，確定第三個定位元件位置的方法采用的是連桿曲線求交原理，如圖42所示，圖中所示為采用三個圓柱銷定位的情況，設(shè)想已經(jīng)選定了工件的兩條定位邊以及基礎(chǔ)板上對應(yīng)的2個定位孔P1和P2，將工件固定，使基礎(chǔ)板連同兩個圓中心的運動軌跡為工件的擴展邊e1和e2，由于e1和e2只有直線和圓弧2種形式，此時基礎(chǔ)板相對于工件的運動是連桿平面運動，即基礎(chǔ)板與工件即構(gòu)成一個“假想連桿機構(gòu)”，基礎(chǔ)板上的任一定位孔P的中心所描繪出的軌跡為連桿曲線C。如果這條連桿曲線C在它的定義區(qū)間內(nèi)與工件其它定位邊存在交點J，則將基礎(chǔ)板運動到使P點與該交點J重合，此時P點與P1、P2兩點一起就構(gòu)成1個候選的定位方案。根據(jù)連桿機構(gòu)原理，對于三個定位元件全部采用圓柱銷的情況，對應(yīng)的“假想連桿機構(gòu)”分別為曲柄滑塊機構(gòu)，雙滑塊機構(gòu)和曲柄搖桿機構(gòu)。當(dāng)定位元件采用半”V”形塊時，“假想連桿機構(gòu)”為其它形式的機構(gòu)。圖43中第一和第二個定位元件為兩個半“V”形塊，“假想連桿機構(gòu)”為雙導(dǎo)桿機構(gòu)。
上述定位方案模塊M33流程中，Q11算法是對應(yīng)集合Ti1中的一個元素，且針對第三定位邊是直線或圓弧，第三定位元件是圓柱銷的情況。L11算法如圖44所示，已知第一個圓柱銷的中心在基礎(chǔ)板坐標(biāo)系的原點，第二個圓柱銷的中心的位置用基礎(chǔ)板上定位孔的坐標(biāo)序號(u，v)來表示，由于定位元件為圓柱銷，因此將圓柱銷用其中心點表示，定位邊用相應(yīng)的等距線表示。工件上兩條定位邊的擴展邊的有效線段分別為(P1s，P1e)和(P2s，P2e)，P1t、P2t分別對應(yīng)第一和第二個定位孔的中心。根據(jù)工件定位邊的類型，基礎(chǔ)板上的兩個圓柱銷中心在工件的兩定位邊等距線滑動，基礎(chǔ)板相對于工件組成一個假想雙滑塊機構(gòu)。前兩個圓柱銷的位置以及工件的兩條定位邊位置，計算定位邊的等距線的有效滑動參數(shù)范圍，將定位基礎(chǔ)板上的定位孔坐標(biāo)代入連桿曲線C的函數(shù)，求出有效參數(shù)區(qū)間內(nèi)的連桿曲線段。將連桿曲線與工件定位邊輪廓的所有等距線進行求交，如交點存在，求出連桿曲線上交點處對應(yīng)的兩個滑塊的位置，則交點位置連同這兩個位置就是工件定位邊輪廓的等距線上的三個點，根據(jù)這三個點就可以求出工件定位邊上的三個定位點。圖44的假想雙滑塊機構(gòu)中，參數(shù)a，b表示基礎(chǔ)板上定位孔中心在機構(gòu)坐標(biāo)系中的位置，基礎(chǔ)板上任意一點在工件上的運動軌跡H(連桿曲線)可以用參數(shù)t來表示，如果連桿曲線與工件的第三條邊ek之間存在有效的交點J，則該交點J就是第三圓柱銷的位置。
需要注意的事，四桿機構(gòu)可能存在兩種形式。對于不同的形式對應(yīng)不同的連桿曲線，可能還存在著另一組第三圓柱銷的定位方案集合。
上述定位方案模塊M33流程中，Q12算法是對應(yīng)集合Ti1中的一個元素，且針對第三定位邊是圓弧，第三定位元件是半“V”形塊的情況。Q12算法如圖45所示，其中ei、ej為第一、二定位邊的等距線，ek為第三條定位邊，是一條圓弧邊，在第三條定位邊ek還沒有定位時，工件可以相對于基礎(chǔ)板運動，工件相對于基礎(chǔ)板構(gòu)成一個雙導(dǎo)桿機構(gòu)，在工件相對于基礎(chǔ)板運動過程中，工件的第三條定位邊ek上可能會存在與x軸正向成0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°等角度的切線，這些切線的切點位置正是與半“V”形塊的定位邊相接觸，因此就可能采用半”V”形塊的三條邊對第三定位ek進行定位。各種角度的切線的定位情況確定過程類似，以下以90°切線的定位情況來說明半“V”形塊的可行位置區(qū)域的確定方法。工件的位置用固連在ei上的坐標(biāo)系Xj-Oj-Yj來表示，用參數(shù)d和φ來表示工件相對于基礎(chǔ)板的位置。使工件相對于基礎(chǔ)板做連桿平面運動，求出在φ的這一角度范圍內(nèi)ek中心的運動軌跡cc’。根據(jù)ek的半徑建立半“V”形塊定位邊的等距線族，求出在等距線族中與連桿曲線cc’有交點的等距線，根據(jù)這些等距線及其交點位置可以確定第三半”V”塊的可行位置區(qū)域a-b-b′-a′-a，根據(jù)該區(qū)域求出定位方案集合Qi12。
上述定位方案模塊M33流程中，Q21算法是對應(yīng)集合Ti2中的一個元素，且針對第三定位邊是直線或圓弧，第三定位元件是圓柱銷的情況。Q21算法如圖46所示，將工件固定不動，第一、二圓柱銷連同基礎(chǔ)板相對于工件構(gòu)成一個曲柄搖桿機構(gòu)。求出定位方案集合Qi21的Q21算法與Q11算法類似，不同之處在于此處采用曲柄搖桿機構(gòu)原理計算連桿曲線。
上述定位方案模塊M33流程中，Q22算法是對應(yīng)集合Ti2中的一個元素，且針對第三定位邊是圓弧，第三定位元件是半“V”形塊的情況。Q22算法如圖47所示，其中ei、ej為第一、二定位邊的等距線，ek為第三條定位邊，是一條圓弧邊，在第三條定位邊ek還沒有定位時，工件可以相對于基礎(chǔ)板運動，工件相對于基礎(chǔ)板構(gòu)成一個曲柄搖桿機構(gòu)，求出定位方案集合Qi32的Q32算法與Q12算法類似，不同之處在于此處采用曲柄搖桿機構(gòu)原理計算圓弧ek圓心處的連桿曲線。
上述定位方案模塊M33流程中，Q31算法是對應(yīng)集合Ti3中的一個元素，且針對第三定位邊是直線或圓弧，第三定位元件是圓柱銷的情況。Q31算法如圖48-49所示，將工件固定不動，半”V”形塊和圓柱銷連同基礎(chǔ)板相對于工件的運動的等效連桿機構(gòu)，該假想機構(gòu)是一個曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)(見圖49)。求出定位方案集合Qi31的Q31算法與Q11算法類似，不同之處在于此處采用曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)原理計算連桿曲線。
上述定位方案模塊M33流程中，Q32算法是對應(yīng)集合Ti3中的一個元素，且針對第三定位邊是圓弧，第三定位元件是半“V”形塊的情況。Q32算法如圖50-51所示，在第三條定位邊ek還沒有定位時，工件可以相對于基礎(chǔ)板運動。工件相對于基礎(chǔ)板運動的等效連桿機構(gòu)是一個曲柄滑塊機構(gòu)(見圖51)，求出定位方案集合Qi32的Q32算法與Q12算法類似，不同之處在于此處采用曲柄滑塊機構(gòu)原理計算圓弧ek圓心處的連桿曲線。
上述定位方案模塊M33流程中，Q41算法是對應(yīng)集合Ti4中的一個元素，且針對第三定位邊是直線或圓弧，第三定位元件是圓柱銷的情況。Q41算法如圖52-53所示，將工件固定不動，半”V”形塊和圓柱銷連同基礎(chǔ)板相對于工件的運動的等效連桿機構(gòu)，該假想機構(gòu)是一個雙導(dǎo)桿機構(gòu)(見圖53)。求出定位方案集合Qi41的Q41算法與Q11算法類似，不同之處在于此處采用雙導(dǎo)桿機構(gòu)原理計算連桿曲線。
上述定位方案模塊M33流程中，Q42算法是對應(yīng)集合Ti4中的一個元素，且針對第三定位邊是圓弧，第三定位元件是半“V”形塊的情況。Q41算法如圖54-55所示，在第三條定位邊ek還沒有定位時，工件可以相對于基礎(chǔ)板運動。圖55為工件相對于基礎(chǔ)板運動的等效連桿機構(gòu)，該機構(gòu)是一個雙滑塊機構(gòu)，建立集合Qi42的Q42算法與Q12算法類似，不同之處在于此處采用雙滑塊機構(gòu)原理計算圓弧ek圓心處的連桿曲線。
上述定位方案模塊M33流程中，Q51算法是對應(yīng)集合Ti5中的一個元素，且針對第三定位邊是直線或圓弧，第三定位元件是圓柱銷的情況。Q51算法如圖56所示，將工件固定不動，第一、二圓柱銷連同基礎(chǔ)板相對于工件構(gòu)成一個曲柄滑塊機構(gòu)。建立集合Qi51的算法Q51與Q11算法類似，不同之處在于此處采用曲柄滑塊機構(gòu)原理計算連桿曲線。
上述定位方案模塊M33流程中，Q52算法是對應(yīng)集合Ti5中的一個元素，且針對第三定位邊是圓弧，第三定位元件是半“V”形塊的情況。Q52算法如圖57所示，其中ei、ej為第一、二定位邊的等距線，ek為第三條定位邊，是一條圓弧邊，在第三條定位邊ek還沒有定位時，工件可以相對于基礎(chǔ)板運動，工件相對于基礎(chǔ)板構(gòu)成一個偏距為h的曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)，建立集合Qi52的Q52算法與Q12算法類似，不同之處在于此處采用曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)原理計算圓弧ek圓心處的連桿曲線。
述定位方案模塊M33流程中，Q61算法是對應(yīng)集合Ti6中的一個元素，且針對第三定位邊是直線或圓弧，第三定位元件是圓柱銷的情況。Q61算法如圖58-59所示，將工件固定不動，半”V”形塊和圓柱銷連同基礎(chǔ)板相當(dāng)于工件運動的假想連桿機構(gòu)，該假想機構(gòu)是一個導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)(見圖59)。建立集合Qi61的Q61算法與Q11算法類似，不同之處在于此處采用導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)原理計算連桿曲線。
上述定位方案模塊M33流程中，Q62算法是對應(yīng)集合Ti6中的一個元素，且針對第三定位邊是圓弧，第三定位元件是半“V”形塊的情況。Q62算法如圖60-61所示，其中ek為第三條定位邊，在第三條定位邊ek還沒有定位時，工件可以相對于基礎(chǔ)板運動。圖61為工件相對于基礎(chǔ)板運動的等效連桿機構(gòu)，該機構(gòu)同樣也是一個導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)，建立集合Qi62的Q62算法與Q12的算法類似，不同之處在于此處采用導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)原理計算圓弧ek圓心處的連桿曲線。
權(quán)利要求
1.一種孔系組合夾具定位方案通用設(shè)計方法，孔系組合夾具的基礎(chǔ)板上設(shè)有矩形陣列布置的定位孔，定位元件為圓柱銷和半“V”形塊，計算機為公知計算機，其特征在于該設(shè)計方法包括下列步驟第一步向計算機輸入工件的三維實體模型、基礎(chǔ)板和定位元件的結(jié)構(gòu)尺寸；第二步人機交互確定工件實體模型中的主定位基準(zhǔn)面和候選側(cè)定位基準(zhǔn)面；第三步計算機將側(cè)定位基準(zhǔn)面向基礎(chǔ)板上進行投影，建立工件在孔系組合夾具基礎(chǔ)板上的可定位邊集合E；第四步計算機啟用定位方案確定模塊，其中屬于3-2-1定位方式的定位方案確定模塊M321以兩條定位邊作為側(cè)面定位基準(zhǔn)、完成可定位邊集合E中所有兩條定位邊組合的全部定位方案集合；屬于3-3定位方式的定位方案確定模塊M33以三條定位邊作為側(cè)面定位基準(zhǔn)、完成可定位邊集合E中所有三條定位邊組合的全部定位方案集合；第五步對定位方案集合中的所有定位方案進行優(yōu)選，選取50個以內(nèi)的優(yōu)選定位方案；第六步計算機逐個顯示優(yōu)選定位方案的三維實體模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的孔系組合夾具定位通用設(shè)計方法，其特征在于3-2-1方式定位方案模塊M321的流程如下(一)判斷可定位邊集合E中是否有未作為第一定位邊處理的定位邊ei(ei屬于E，i＝1，n)；如判斷為否，則流程結(jié)束；(二)如步驟(一)判斷為是，則取未經(jīng)處理的定位邊作為第一定位邊，判斷第一定位邊是否是直線；(三)如步驟(二)判斷為是；①啟用子模塊M321-1，由兩圓柱銷為定位第一定位邊的定位元件，采取S1算法建立與第一定位邊ei保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Si1；對集合Si1中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一定位邊ei外的其它定位邊ej，(j＝1，n，j≠i)逐條作為第二定位邊，如第二定位邊是直線，由圓柱銷作為定位第二定位邊的定位元件，則采取L11算法建立定位方案集合Li11，如第二定位邊是圓弧，分別由圓柱銷和半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則分別采取L12、L13算法建立定位方案集合Li12和Li13，直至集合Si1中所有元素全部完成以上操作；②返回步驟(一)；(四)如步驟(二)判斷為否，則第一定位邊ei是圓??；①啟用子模塊M321-2，由兩圓柱銷為定位第一定位邊的定位元件，采取S2算法建立與第一定位邊ei保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Si2；對集合Si2中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一定位邊ei外的其它定位邊ej，(j＝1，n，j≠i)逐條作為第二定位邊，如第二定位邊是直線，由圓柱銷為定位第二定位邊的定位元件，則采取L21算法建立定位方案集合Li21，如第二定位邊是圓弧，分別由圓柱銷和半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則分別采取L22和L23算法建立定位方案集合Li22和Li23，直至集合Si2中所有元素全部完成以上操作；②啟用子模塊M321-3，由一圓柱銷和一半“V”形塊為定位第一定位邊的定位元件，采取S3算法建立與第一定位邊ei保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Si3；對集合Si3中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一定位邊ei外的其它定位邊ej，(j＝1，n，j≠i)逐條作為第二定位邊，如第二定位邊是直線，由圓柱銷作為定位第二定位邊的定位元件，則采取L31算法建立定位方案集合Li31，如第二定位邊是圓弧，分別由圓柱銷和半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則分別采取L32和L33算法建立定位方案集合Li32和Li33，直至集合Si3中所有元素全部完成以上操作；③啟用子模塊M321-4，由兩半“V”形塊為定位第一定位邊的定位元件，采取S4算法，建立與第一定位邊ei保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Si4；對集合Si4中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一定位邊ei外的其它定位邊ej，(j＝1，n，j≠i)逐條作為第二定位邊，如第二定位邊是直線，由圓柱銷作為定位第二定位邊的定位元件，則采取L41算法建立定位方案集合Li41，如第二定位邊是圓弧，則分別由圓柱銷和半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，分別采取L42和L43算法建立定位方案集合Li42和Li43，直至集合Si4中所有元素全部完成以上操作；④返回步驟(一)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的孔系組合夾具定位方案通用設(shè)計方法，其特征在于屬于3-3方式定位方案模塊M33的流程包括如下步驟(一)判斷可定位邊集合E中是否有未作為第一、二定位邊組合處理的定位邊組合ei、ej(i＝1，n j＝i+1，n)；如判斷為否，則流程結(jié)束；(二)如步驟(一)判斷為是，則取未經(jīng)處理的兩條定位邊組合作為定位方案的第一、二定位邊組合，判斷組合是否是兩段直線邊的組合；(三)如步驟(二)判斷為是；①啟用子模塊M33-1，由兩圓柱銷為分別定位第一、二定位邊的定位元件，采取T1算法建立分別與第一定位邊ei和第二定位邊ej保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Ti1；對集合Ti1中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一、二定位邊ei、ej外的其它定位邊ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)逐個作為第三定位邊，如第三定位邊是直線或圓弧，由圓柱銷作為定位第三定位邊的定位元件，則采取Q11算法建立定位方案集合Qi11；如第三定位邊是圓弧，由半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則采取Q12算法建立定位方案集合Qi12；直至集合Ti1中所有元素全部完成以上操作；②返回步驟(一)；(四)如步驟(二)判斷為否，則進一步判斷第一、二定位邊組合是否是圓弧邊組合，如判斷為是；①啟用子模塊M33-2，由兩圓柱銷為分別定位第一、二定位邊的定位元件，采取T2算法建立分別與第一定位邊ei(i＝1，n)，和第二定位邊ej，(j＝1，n，j≠i)，保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Ti2；對集合Ti2中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一、二定位邊ei、ej外的其它定位邊ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)逐條作為第三定位邊，如第三定位邊是直線或圓弧，由圓柱銷作為定位第三定位邊的定位元件，則采取Q21算法建立定位方案集合Qi21，如第三定位邊是圓弧，由半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則采取Q22算法建立定位方案集合Qi22，直至集合Ti2中所有元素全部完成以上操作；②啟用子模塊M33-3，由一圓柱銷和半“V”形塊為分別定位第一、二定位邊的定位元件，采取T3算法建立分別與第一定位邊ei(i＝1，n)和第二定位邊ej(j＝1，n，j≠i)保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Ti3；對集合Ti3中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一、二定位邊ei、ej外的其它定位邊ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)逐條作為第三定位邊；如第三定位邊是直線或圓弧，由圓柱銷作為定位第三定位邊的定位元件，則采取Q31算法建立定位方案集合Qi31；如第三定位邊是圓弧，由半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則采取Q32算法建立定位方案集合Qi32，直至集合Ti3中所有元素全部完成以上操作；③啟用子模塊M33-4，由兩半“V”形塊為分別定位第一、二定位邊的定位元件，采取T4算法建立分別與第一定位邊ei(i＝1，n)和第二定位邊ej(j＝1，n，j≠i)保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Ti4；對集合Ti4中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一、二定位邊ei、ej外的其它定位邊ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)逐條作為第三定位邊；如第三定位邊是直線或圓弧，圓柱銷作為定位第三定位邊的定位元件，采取Q41算法建立定位方案集合Qi41；如第三定位邊是圓弧，定位第二定位邊的定位元件是半“V”形塊，采取Q42算法建立定位方案集合Qi42，直至集合Ti4中所有元素全部完成以上操作；④返回步驟(一)；(五)如步驟(四)判斷為否，則第一、二定位邊組合是直線邊與圓弧邊組合；①啟用子模塊M33-5，由兩圓柱銷分別為定位第一、二定位邊的定位元件，采取T5算法建立分別與第一定位邊ei(i＝1，n)和第二定位邊ej(j＝1，n，j≠i)保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Ti5；對集合Ti5中的每一個元素，完成以下操作取可定位邊集合E中除第一、二定位邊ei、ej外的其它定位邊ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)，逐條作為第三定位邊，如第三定位邊是直線或圓弧，圓柱銷作為定位第三定位邊的定位元件，則采取Q51算法建立定位方案集合Qi51，如第三定位邊是圓弧，由半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則采取Q52算法建立定位方案集合Qi52，直至集合Ti5中所有元素全部完成以上操作；②啟用子模塊M33-6，由一圓柱銷和半“V”形塊分別為定位第一、二定位邊的定位元件，采取T6算法建立分別與第一定位邊ei(i＝1，n)和第二定位邊ej(j＝1，n，j≠i)保持接觸的第一、二定位元件的可行位置集合Ti6；對集合Ti6中的每一個元素，取可定位邊集合E中除第一、二定位邊ei、ej外的其它定位邊ek，(k＝1，n，k≠i，k≠j，)逐條作為第三定位邊；如第三定位邊是直線或圓弧，由圓柱銷作為定位第三定位邊的定位元件，則采取Q61算法建立定位方案集合Qi61；如第三定位邊是圓弧，由半“V”形塊作為定位第二定位邊的定位元件，則采取Q62算法建立定位方案集合Qi62，直至集合Ti6中所有元素全部完成以上操作；③返回步驟(一)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的孔系組合夾具定位通用設(shè)計方法，其特征在于優(yōu)選定位方案采取如下方案評價函數(shù)F＝∑iwiFi式中Fi為第i個影響因子的指標(biāo)，wi為第i個因子的權(quán)重。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的孔系組合夾具定位通用設(shè)計方法，其特征在于基礎(chǔ)板結(jié)構(gòu)尺寸包括基礎(chǔ)板的大小尺寸、基礎(chǔ)板上定位孔的孔徑和孔距，定位元件結(jié)構(gòu)尺寸包括半“V”形塊上的緊固孔距邊緣的距離。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提出一種利用計算機設(shè)計孔系組合夾具定位方案的通用設(shè)計方法，包括下列步驟向計算機輸入工件的三維實體模型、基礎(chǔ)板和定位元件的結(jié)構(gòu)尺寸；人機交互確定工件實體模型中的主定位基準(zhǔn)面和候選側(cè)定位基準(zhǔn)面；計算機將側(cè)定位基準(zhǔn)面向基礎(chǔ)板上進行投影，建立工件在孔系組合夾具基礎(chǔ)板上的可定位邊集合E；計算機啟用定位方案確定模塊，完成全部定位方案集合；對定位方案集合中的所有定位方案進行優(yōu)選；計算機逐個顯示優(yōu)選定位方案的三維實體模型。本發(fā)明由于利用計算機，所以定位方案的設(shè)計快速、精確，大大提高了工作效率，為組合夾具的使用提供方便。
文檔編號G06F17/50GK1593844SQ0315822
公開日2005年3月16日 申請日期2003年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月10日
發(fā)明者吳玉光 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)