面向装配工艺规划与仿真的装配工具信息模型的研究
面向三维装配工艺系统的CATIA模型信息提取与应用
面向三维装配工艺系统的CATIA模型信息提取与应用张金;邱金江【摘要】The tri-dimensional assembly process system is a hot trend in the development of CAPP, its primary source of basic data is information of three-dimensional CAD model. This paper focuses on the pivotal technic and difficulty of assembly information's extraction in CATIA which is commonly used in auto trade, describing how to apply CAA secondary development technology in depth, extract assembly information and use it to the three-dimensional assembly process system, and compile assembly process.%三维装配工艺系统是CAPP发展的一个热门趋势,其基础数据主要来源于三维CAD系统模型信息.针对汽车等行业常用的CATIA三维模型装配信息提取的关键技术与难点,介绍如何深入应用CAA二次开发技术,提取装配信息并应用于三维装配工艺系统,编制装配工艺.【期刊名称】《计算机系统应用》【年(卷),期】2012(021)012【总页数】4页(P125-128)【关键词】三维装配;工艺系统;CATIA模型;信息提取【作者】张金;邱金江【作者单位】华中科技大学机械科学与工程学院,武汉430074;武汉开目信息技术有限责任公司,武汉430223;华中科技大学机械科学与工程学院,武汉430074【正文语种】中文在传统二维装配工艺系统中, 很难单纯用表格、文字、平面图片清楚地表达复杂装配工艺. 随着企业三维CAD(Computer Aided Design)软件的普及应用,基于三维的装配工艺系统可以很好解决这个问题[1].在三维环境下动态地演练装配过程, 并进行实时干涉检查, 可以帮助工艺设计者直观地看到装配的可行性. 生成的装配仿真动画可以直观地指导工人进行装配活动.三维装配工艺系统是 CAPP(Computer Aided Process Planning, 计算机辅助工艺规划)发展的一个热门趋势, 在学术界已有研究, 但尚无研发单位真正将其产品化并推广应用. CATIA (Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application)是 Dassualt Systems公司开发的三维 CAD软件, 多用于大型复杂的产品设计, 广泛应用于航空航天、汽车、船舶、电子等各种行业. 但其二次开发技术CAA(Component Application Architecture,组件应用架构)入门困难, 相关资料又较少[2]. CATIA面向三维装配工艺系统集成时要用到的标注信息、约束信息等特殊装配信息的提取方法, 更是无相关参考资料可以借鉴. 本文结合武汉开目信息技术有限责任公司自主研发的开目三维装配工艺规划软件(KM3DCAPP-A, 被国家科技部认定为“国家重点新产品”), 分析三维装配工艺系统所需的CATIA三维模型装配信息, 介绍通过CATIA二次开发技术CAA提取 CATIA模型装配信息的方法, 并将提取出来的CATIA模型装配信息应用于KM3DCAPP-A中, 生成“三维装配工艺文件”并提供现场装配指导.1 三维装配工艺系统需要的模型信息三维装配工艺规划系统的装配工艺规划过程包括有装配结构管理、装配过程规划、装配干涉检测等几项工作, 这些工作均需要CATIA模型提供相关的装配信息.在装配模型结构管理中, 首先必须引入CATIA的产品设计模型, 展示其产品结构树,然后根据产品装配的工艺性要求, 将设计产品结构(设计 BOM)调整为满足装配工艺要求的工艺产品结构(装配 BOM), 为规划装配工序、每一个装配工序的装配工步奠定基础.因此在三维装配工艺规划系统的三维模型引入中需要引入CATIA模型的产品结构树——设计BOM.装配过程规划是装配工艺设计的核心. 根据CATIA模型提供的结构信息, 采用几何推理和人工指导拆卸相结合的方法进行装配序列规划, 得到产品的最佳装配顺序. 因此在三维模型引入中需要引入CATIA模型的结构信息.在装配干涉检测中, 提供了干涉检查、装配尺寸链计算等装配过程检查功能. 在装配或拆卸仿真的过程中, 需要检查被装配的零部件和其他零部件之间是否有干涉, 并出具干涉检查报告, 因此在三维模型引入中需要引入CATIA模型的结构信息、尺寸信息. 装配尺寸链计算要求引入 CATIA产品模型中相关的公差标注信息、约束信息.2 CATIA模型装配信息的提取2.1 CATIA二次开发技术概述与选择CATIA提供了多种二次开发接口, 最主要的有两种方法, 一种是自动化对象编程CATIA Automation技术, 另一种是开放的基于构件的应用编程接口CAA技术. Automation技术虽然容易理解, 入门容易, 但是功能限制相当大. CAA是CATIA 的一整套函数库, 该函数库在 CATIA 运行时加载. 用户通过安装RADE(Rapid Application Development Environment)模块, 可以编制程序与CATIA进行通信. CAA相对 Automation而言入门困难, 除了对CATIA软件及其文档结构的全面了解之外, 还需要具备Visual Basic、Visual C++或Java等语言的开发能力,同时还需具备连接端口等方面的知识[3]. 但是CAA具有与CATIA系统紧密结合、RADE 可视化编程环境界面友好、功能灵活丰富等优点, 因此选择通过CAA技术进行CATIA二次开发研究.2.2 CATIA模型结构树的遍历与对象的获取要从 CATIA三维零件模型和装配模型中提取装配相关信息, 首先要遍历模型结构树, 获取零件模型指针和装配件模型指针, 再通过模型指针获得进一步的装配信息. CATIA模型结构树的获得方法如图1所示. 通过CATIA文件名获得模型文档指针(CATIDocument), 再由模型文档指针取得模型指针(CATIProduct), 调用CATIProduct的函数 GetChildren()获得根目录节点(CATListValCATBaseUnknown_var), 循环判断每个节点是否为零件模型(CATPART). 如果是则获得零件模型指针; 如果不是, 则该节点为装配体模型指针(CATPRODUCT), 递归调用 CATIProduct的函数GetChildren()得到次级装配体根目录下的节点. 重复此操作直到获得所有的零件模型指针.按遍历根目录节点以及递归的先后顺序, 记录所有零件模型指针和装配件模型指针的父子关系, 整理并存入XML(Extensible Markup Language)文件, 即获得设计BOM.图1 CATIA模型结构树的获取流程2.3 CATIA模型对象的相关装配信息的获取在 2.2的工作中, 已经获得零件模型指针(CATIProduct), 据此获得零件模型的文档对象(CATD-ocument). 初始化零件节点, 并调用函数GetRootContainer("CATIPrtContainer")可以获得零件节点的容器,再调用函数GetPart()获得零件节点对象(CATIPrtPart),取零件的所有子孙(CATIDescendants). 获得子零件的特征(CATISpecObject)后, 对所有特征进行遍历判断其是否还有子, 如果有, 则递归取次级零件. 对次级零件再取其所有子孙并获得子孙零件的特征, 再对所有子孙特征进行遍历判断其是否还有子. 重复此操作直到所有的零件特征都被提取.再对零件特征进一步的信息提取, 访问相关的接口获得所需要的装配信息. 如通过CATAsmConstraint Services获得模型的约束信息, 通过 CATIDrwDim Dimension获得模型的尺寸信息. 标注信息具有特殊性, 三维标注的每个标注都是对应于三维空间的一个视图. 在CATIA中, 三维标注的坐标信息是通过三维坐标(X,Y,Z)进行定位, 而CATIA的标注坐标相关接口却只提供了二维坐标(X,Y), 而没有Z坐标的信息. 因此, 必须先找到标注所在的视图(CATIView), 提取到视图的绝对坐标信息, 再通过CATIDrwAnnota- tion获得标注与视图的相对坐标信息, 从而换算出三维标注的坐标(X,Y,Z).图2 CATIA零件对象的信息提取3 CATIA模型装配信息在三维装配工艺系统中的应用前面通过CAA二次开发技术, 提取到三维装配工艺系统中需要的CATIA模型装配信息. 进一步工作是将装配信息引入到装配工艺系统, 并最终生成“三维装配工艺文件”.三维装配工艺规划系统的体系结构如图 3所示,分为三维模型引入、装配工艺规划和工艺规划输出三大部分. 以 CATIA 为例, 在三维模型引入中, 将提取到的模型装配信息和其他相关信息(包括设计BOM清单、模型尺寸信息、模型标注信息、模型约束信息等)导入装配工艺系统. 在此基础上, 工艺设计人员利用已提取的 CAITA 模型装配信息进行装配工艺规划设计, 主要是进行装配结构管理、装配顺序规划、装配路径规划、装配干涉检查、装配尺寸链计算等. 在此基础上, 输出“三维装配工艺文件”, 如装配路径文件、装配工艺卡片、干涉检验报告、装配过程动画、爆炸图等, 通过这些“三维装配工艺文件”指导现场装配.图3 三维装配工艺规划系统的体系结构4 应用实例如图 4所示为减速箱的 CATIA模型. 通过CAA二次开发提取其装配信息, 将模型结构树信息储存于如图5所示的XML文件. 将这些信息引入开目三维装配工艺规划软件中, 工艺设计人员在 KM3DCAPP-A进行装配工艺规划设计. 图 6所示为装配过程规划的某一步骤, 在过程规划中随时可以查看该步骤的装配BOM表格, 在过程规划结束后可导出装配BOM清单,即包含装配步骤与每个步骤所需要的装配零件.图4 减速箱的CAITA模型图5 模型结构树信息储存于XML5 结语本文分析了三维CAD模型如何向三维装配工艺系统提供装配信息, 重点解决了CATIA模型的装配信息提取的若干关键技术及难点, 以及如何应用于三维装配工艺系统的集成解决方案. 该技术已经在开目三维装配工艺规划软件中得到实际应用, 实现了三维CAPP与三维CAD的紧密集成.图6 KM3DCAPP-A中装配过程规划的一个步骤与BOM表格参考文献【相关文献】1 黄娟,王丽.三维装配 CAPP的技术和产品浅析.CAD/CAM与制造业信息化,2011,9:11-14.2 周仙娥,鲁墨武,赵海星.基于CAA的CATIA二次开发技术的研究.科技信息,2008,36:73-75.3 周桂生,陆文龙.CAITA 二次开发技术研究与应用.机械设计与制造,2010,1:81-83.4 CAA V5 For CATIA Foundations. DASSAULT SYSTEMS,March,2001.。
基于三维模型的装配工艺规划及仿真验证的开题报告
基于三维模型的装配工艺规划及仿真验证的开题报告一、选题的背景与意义目前，随着工业化的不断推进，制造业已逐渐成为国家经济发展的重要支柱之一。
装配工艺规划是制造业中的一项重要工作，其涉及到产品的质量和效率，直接影响到企业的效益。
传统的装配工艺规划方法多以手工方式进行，效率较低、精度不高。
而基于三维模型的装配工艺规划技术可以有效地提高装配工艺规划的效率和精度，大大节省了人力资源和时间成本，同时保证了产品的质量和装配效率。
二、研究内容和思路本文将以机械零部件的装配工艺规划为研究对象，采用基于三维模型的装配工艺规划技术，并结合仿真验证的方法，进行机械零部件的装配工艺规划和仿真验证。
主要的研究内容包括以下几个方面：1.机械零部件的三维建模选用SolidWorks或Pro/E等三维建模软件，对机械零部件进行三维建模，包括零部件的外形、尺寸、材料等数据。
2.机械零部件的装配工艺规划根据产品的设计要求，考虑到零部件的尺寸、形状、材料等因素，采用基于三维模型的装配工艺规划技术，设计出合理的装配工艺方案，包括零部件的拆卸、组装、调整等步骤。
3.装配工艺方案的仿真验证选用仿真软件，如Assembly、Simulations等，对装配工艺方案进行仿真验证，检查并改进装配工艺方案中存在的问题，使得装配工艺方案更加可靠、高效。
三、研究预期成果通过本文的研究，可以达到以下几个方面的预期成果：1.设计出基于三维模型的装配工艺规划技术，并应用于机械零部件的装配工艺规划，提高装配工艺规划的效率和精度。
2.结合仿真验证的方法，对装配工艺方案进行仿真验证，发现并解决装配工艺中存在的问题，保证装配工艺方案的可靠性和高效性。
3.对传统的装配工艺规划方法和基于三维模型的装配工艺规划方法进行比较分析，进一步说明基于三维模型的装配工艺规划技术的优越性。
四、可行性分析本文的研究内容是当前制造业中的重点问题，并且基于三维模型的装配工艺规划技术已经得到了广泛的应用。
基于Tecnomatix的三维装配工艺设计与仿真技术研究
统 中 ，有 车 间 工 艺 （ Ｐ ｌ ａ ｎ ｔ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ）、 生 产 线 工
艺 （ Ｌ ｉ ｎ ｅ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ）、工 位 工 艺 （ Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ）
等 ， 而 没 有我 国传 统 制 造 业 中的 装 配 工 艺 、 装配
件 ，经 常需 要工 艺设 计人 员现 场 指导 装配 。
随着三维Ｃ ＡＤ技 术和 虚拟 装配 技 术 的发 展 ， 在 三 维 环 境 下 进 行 装 配 工 艺 设 计 已经 成 为 可 能 。 工 艺 设 计 人 员可 以在 三 维 可 视 化 环 境 下 进 行 装 配 顺 序 的 规 划 ，装 配 工 艺 的 设 计 ，并 在 工 装 、 工具 三 维 模 型 的 支 持 下 对 装 配 工 艺 设 计 的 可 行 性 和
合 理 性 进 行 验 证 ， 从 而 对 装 配 工 艺 设 计 进 行 持 续 优 化 ， 并 输 出 三 维 装 配 工 艺 文 件 以 指 导 现 场 操 作 人 员 进 行 产 品 的 装配 。Ｔ ｅ ｃ ｎ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｘ 是 西 门子 推 出 的数 字 化 制 造 软 件 ， 广 泛 应 用 于 我 国 的 航 空 、航 天 、 汽 车 、 船舶 等 复 杂产 品制 造 业 ，例 如 在 白车身 焊 接 工 艺 ｎ Ｉ ２ 中 的应 用 。在Ｔ ｅ ｃ ｎ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｘ 系
关键词 ：三维装 配工艺设 计 ；装配工艺仿真 ；计算机辅助工艺设计 中圈分类号 ：Ｔ Ｈ Ｉ ６ ６ ；Ｔ Ｐ８ ９ １ ． ７ 文献标 识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ９ －０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８ （ 上） －０ ０ １ １ －０ ４
《装配线仿真与装配件检测关键技术研究及应用》
《装配线仿真与装配件检测关键技术研究及应用》一、引言随着制造业的快速发展，装配线作为生产过程中的重要环节，其效率与质量直接影响到产品的整体性能和企业的竞争力。
因此，对装配线进行仿真与优化，以及装配件的检测技术成为现代制造业研究的热点。
本文将探讨装配线仿真的关键技术，分析装配件检测的核心理念，并探讨其在实际应用中的效果。
二、装配线仿真技术研究1. 仿真模型构建装配线仿真的第一步是构建仿真模型。
该模型需要详细描述装配线的工艺流程、设备布局、人员操作等关键信息。
通过分析生产过程中的各个环节，建立相应的数学模型和物理模型，为后续的仿真分析提供基础。
2. 仿真软件应用目前，市面上存在多种装配线仿真软件，如Flexsim、Witness等。
这些软件具有强大的建模、分析和优化功能，可以实现对装配线的实时监控和预测。
通过仿真软件，可以分析装配线的生产效率、瓶颈环节、设备利用率等关键指标，为优化生产流程提供依据。
三、装配件检测关键技术研究1. 检测方法装配件检测的关键在于选择合适的检测方法。
常见的检测方法包括视觉检测、激光检测、红外检测等。
这些方法具有高精度、高效率的特点，可以实现对装配件的快速、准确检测。
其中，视觉检测技术通过图像处理和模式识别等技术，实现对装配件的外观、尺寸、位置等信息的检测。
2. 检测系统设计装配件检测需要设计一套完整的检测系统。
该系统包括硬件和软件两部分。
硬件部分包括相机、光源、传感器等设备，用于实现对装配件的实时检测。
软件部分则负责处理和分析检测数据，生成检测报告。
同时，还需要对检测系统进行定期维护和升级，以保证其稳定性和可靠性。
四、应用实践装配线仿真与装配件检测技术在实际生产中得到了广泛应用。
以某汽车制造企业为例，该企业采用Flexsim软件对装配线进行仿真分析，发现生产过程中存在瓶颈环节和设备利用率低的问题。
针对这些问题，企业优化了生产流程和设备布局，提高了生产效率。
同时，该企业还采用了视觉检测技术对装配件进行检测，实现了对装配件的快速、准确检测，提高了产品质量和客户满意度。
机械制造工艺中的装配技术研究
机械制造工艺中的装配技术研究随着工业技术的不断发展，机械制造工艺的研究也日益深入。
其中，装配技术作为机械制造工艺的重要一环，对于产品的质量、性能和可靠性起着至关重要的作用。
本文将探讨机械制造工艺中的装配技术研究，并重点讨论了装配的优化策略、装配工艺的改进以及装配过程的自动化发展等方面。
一、装配技术的优化策略在机械制造中，装配技术的优化策略是提高产品质量和工艺效率的关键。
优化策略主要涉及到装配序列的确定、装配方法的选择以及装配工具和设备的使用等方面。
首先，装配序列的确定对于产品的质量和生产效率具有重要影响。
合理的装配序列可以减少工序间的干扰和重叠，避免装配任务之间的冲突。
此外，优化的装配序列还可以提高工人的操作效率和生产率，降低装配过程中的错误率。
因此，在装配技术研究中，如何确定最优的装配序列是一个重要的研究课题。
其次，合适的装配方法的选择也是装配技术研究中需要关注的问题。
在机械制造中，常见的装配方法包括手工装配、半自动装配和全自动装配等。
这些装配方法各有优劣，选择合适的装配方法可以提高装配过程的效率和准确性。
因此，在装配技术的研究中，需要综合考虑产品的特性、装配要求以及装配工具和设备的现有技术水平等因素，确定最佳的装配方法。
最后，装配工具和设备的使用也是装配技术研究中的一个重要方面。
合适的装配工具和设备可以提高装配过程的精度和速度，减少人为误差的产生。
目前，随着先进制造技术的发展，许多新型装配工具和设备不断涌现，如机器人自动装配系统、虚拟现实技术在装配中的应用等。
这些新技术的引入对于装配技术的研究具有重要意义，可以进一步提高装配过程的质量和效率。
二、装配工艺的改进随着制造技术的不断发展，装配工艺也在不断改进。
装配工艺的改进主要包括工艺流程的优化、装配工艺参数的优化以及装配工艺的自动化发展等方面。
首先，工艺流程的优化可以提高装配的效率和质量。
在装配工艺的优化过程中，需要综合考虑产品的复杂度、装配任务的性质以及现有的制造资源等因素，设计合理的工艺流程。
CADCAM练习题B答案
CAD/CAM练习题B答案1是用于对机械系统、土建结构、桥梁等结构工程系统进行动力学分析的现代化方法和手段。
它最早应用在航天、航空领域。
随着科学技术的发展，人们对工程产品的设计提出了越来越高的要求，因此，模态分析技术的应用领域也日益扩大。
近年来，由于电子计算机技术的飞速发展，尤其是大容量、高速度微型计算机技术的进步，使得模态分析技术的费用大大降低，促进了其应用领域的进一步扩大，成为动力学分析领域中不可或缺的手段。
模态分析可定义为将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解藕，成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数。
坐标变换的变化矩阵为模态矩阵，其每列为模态模型。
由于采用模态截断的处理方法，可使方程数大为减少，从而大大节省了计算时间，降低了计算成本。
这对于大型复杂结构的振动分析带来了很大好处。
模态分析技术的主要应用可归结以下几个方面：(1) 评价现有结构系统的动态特性(2)在新产品设计中进行结构动态特性的优化设计(3)进行结构系统的故障诊断(4)控制结构系统的噪声(5)识别结构系统的载荷2CAD即“计算机辅助设计”，广义的CAD包括设计和分析（CAE）两个方面。
设计是指构造零件的几何形状、选择零件的材料、以及为保证整个设计的统一性而对零件提出的功能要求和技术要求等；分析是指利用数学建模技术，如有限元、优化设计技术等，从理论上对产品的性能进行模拟、分析和测试，以保证产品设计的可靠性。
一般地，CAD系统应包括资料检索、方案构思、零件造型、工程分析、图样绘制等。
3（1）工程设计自动化分系统该系统通常又可以称为CAD/CAM/CAE分系统，其基本功能为：⑴服务与产品生命周期的产品建模，生成基于STEP标准的统一产品数据模型，为结成工程分析提供分析模型，产生装配图，零件图等各种设计文档，为CAPP，CAIP提供零件几何拓扑信息，加工工艺信息和检测信息，为CIMS提供管理所需要的信息。
面向过程的产品信息虚拟装配建模技术研究
面向过程的产品信息虚拟装配建模技术研究刘子建;王平;艾彦迪【摘要】为解决虚拟装配过程中产品模型信息的完备性和跟随性等问题,提出了面向装配过程的产品信息虚拟装配模型,该模型运用属性机制建立模型几何拓扑信息与非几何信息的映射关系,依据信息粒度采用树型框架结构构造信息的多层次表达结构,满足虚拟装配过程中产品信息表达完备、动态跟随和实时性要求.开发了虚拟装配建模系统,验证了实现技术的可行性.%In order to solve the problems such as completeness and following performance of product model information in process of virtual assembly, a process-oriented virtual assembly model for product information was proposed herein. It applied attribute frame to constitute the mapping among geometry topology information and non geometry information, and based on information granularity,the structure of multi- layer representation for assembly model information was constructed by framework of tree structure. It can satisfy the requirements of representation completeness, dynamic following and real-time in virtual assembly. A modeling system was established and its feasibility was verified by research results.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2011(022)001【总页数】5页(P60-64)【关键词】虚拟装配;产品信息;属性机制;树型框架结构【作者】刘子建;王平;艾彦迪【作者单位】湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082【正文语种】中文【中图分类】TP391虚拟装配作为虚拟现实技术在产品设计领域的典型应用，对优化产品设计、缩短装配周期、降低装配成本、提高装配操作人员的培训速度、提高装配质量和效率具有重要意义［1－3］。
面向虚拟装配的装配工艺文件生成系统的研究
图 ２ 装配工艺文件生成 系统结构图
２ 关 键技 术
２ １ 虚拟装 配 系统 中模 型信 息 的组成 ． 虚拟装配 系统 中的模型信息包括以下几部 分 ：
（ ）管理信息 Ｉ 管 理信息指与产 品装 配体及其 装配元件 （ 零件或 子装配体 ） 的管 理 相 关 的信 息 ，相 当 于 Ｂ Ｍ 信 息 。 Ｏ
ｒ ｄ ｃ ｒ ｉ ｕ ｅ ｓ ａ ｘ ｍｐ ｅ ｔ ｈ ｃ ｈ ｙ ｔｍ． ｅ ｕ ｅ ｓ ｄ ａ ｎ ｅ ａ ｌ ｏ ｃ ｅ ｋ ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｓ Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｖｉ ｕ ｌａ ｓ ｍｂｙ；Ａｓｅ ｌ ｒ ｃ ｓ ｈ ｒ ；Ａｓ ｅ ｔ ｒ ｃ ｓ ｌ ｎ ｉ ｇ；Ａｓｅ ｌ ｎ ｏ ａｉｎ ｍｏ ｅ ｙ ｒｓ ｔ ｒ ａ ｓｅ ｌ ｓ ｍｂ ｙ ｐ ｏ ｅ ｓ ｃ ａ ｓ ｔ ｓ ｍｂ ｙ ｐ ｏ ｅ ｓ ｐ ａ ｎ ｎ ｓ ｍｂｙ ｉ ｒ ｔ ｄ ｌ ｆ ｍ ｏ
装配是 产 品生 产 过程 中 的最后 环 节 ，对产 品质 量 、生产效率和成本有很大的影响 。据统计 ，在工业 化 国家里 ，超过 ４ ％ 的生产成本用于装配 ，大 约 １３ ０ ／ 的人力在从事产 品设计生产过程 中各种与装配有关 的 活动 。装配工艺文件是装配人员进行装配操作 的指 导
件生成系统 以装配信息模型为信息源 ，从 中提取出装 配顺序信息 、所操作 的零件信息与装配工具信息 ，然
基金项 目：江苏省 “ 六大人才 高峰 ”资助项 目 （ ７Ｄ０ ６ ；江苏省高校 自然科学基础研究计划项 目 （６ Ｊ４ ０２ ） ０ ． －２ ） ０ Ｋ Ｂ ６ ０ ６ ；江苏 技术 师范学院青年科研基金资助项 目 （ Ｙ ０ ０ ３ Ｋ Ｙ ６８ ） 作者简介 ：张向华 （９ ７ ） １７ 一 ，男 ，硕士 ，讲师 ，主要从事 Ｃ Ｄ、虚拟装配方面的研究。Ｅ—ｍ ｉ ｘ ＠ｊ ｕ ｅｕ ｃ 。 Ａ ａ ：ｚｈ ｓ ．ｄ ．ｎ ｌ ｔ
数字化装配工艺技术的研究及应用
数字化装配工艺技术的研究及应用摘要：随着我国综合国力的发展，带动了科学技术水平的进步。
现阶段，工艺是连接产品设计和生产制造的桥梁，随着数字化和信息化的发展，数字化工艺技术成为企业提高生产效益和产品质量的瓶颈，因此数字化工艺技术的发展应用成为亟待解决的关键问题。
主要介绍了数字化装配工艺系统实施架构及装配工艺规划过程，同时以某商用车型产品为载体在数字化工艺系统进行验证应用，实现了在虚拟装配环境下进行产品装配顺序的规划，表明了数字化装配工艺设计的应用效果[1]。
关键词：数字化分析；三维装配工艺；质量管控；引言随着数字化技术的日益发展，汽车产品面临着越来越多的挑战。
汽车产品和其他产品相比，结构更加复杂，对其质量、产品性能等方面的要求更高。
近几年来，汽车生产企业普遍存在着研发任务重、产品复杂且研发周期越来越短的问题，传统的设计生产模式已经远远不能满足当前的需要，尤其是在产品的研发和生产工艺。
装配是商用车生产过程中的主要工序之一，包括发动机总成装配、底盘总成装配、内饰系统装配、整车合装等环节，占整个生产过程的40%～60%。
商用车的工艺装配过程是影响整车制造质量和周期最主要的因素。
1数字化装配系统现状分析在商用车制造业中，目前装配工艺普遍存在如下问题。
1.1装配工艺设计采用传统的二维方式表达，对于工艺设计人员和装配操作人员的技术水平都有一定的要求。
目前，大多数企业的商用车装配工艺设计仍是依靠传统的二维装配图样和装配工艺规程卡片进行工艺设计，工艺设计人员根据产品设计图样想象出三维装配空间、设计装配顺序，通过采用自然语言以传统的二维工艺卡片形式输出。
装配人员根据对二维装配工艺规程的理解进行装配顺序及要求，在大脑中再次构建出三维装配过程。
1.2对于复杂的产品，特别是新车型的裝配，因为缺少可视化的三维动态装配过程，不便于装配工人使用和理解，容易出现错装、漏装现象。
在目前大多数整车生产制造企业的现场装配，工人主要依靠二维图样和工艺过程卡进行装配操作，对于一些复杂产品的装配来说，因为缺少可视化的三维动态装配过程，工人理解起来往往会有一定难度，有时还会产生歧义，装配过程中容易出现错误，影响装配质量。
虚拟装配技术研究现状及其发展_李建广
虚拟装配技术已成为数字化制造技术在制造业中研究和应用的典范，针对复杂产品利用该技术可优化产品设计，避免或减少物理模型的制作，缩短开发周期，降低成本，从而实现产品的并行开发，提高装配质量和效率，改善产品的售后服务。
作，缩短开发周期，降低成本，从而实现产品的并行开发，提高装配质量和效率，改善产品的售后服务。
虚拟装配在航空航天、汽车、船舶、工程机械等领域的复杂产品设计及其装配工艺规划具有重要的意义，受到国内外的普遍关注。
虚拟装配技术的研究概况虚拟装配以产品及其零部件的三维实体模型为基础，借助虚拟现实技术在计算机上仿真装配操作的全过程，进行装配操作及其相关特性的分析，实现产品的装配规划和评价，制定合理的装配方案。
一般情况下，虚拟装配技术研究现状及其发展哈尔滨工业大学机电学院 李建广 夏平均Survey of Virtual Assembly and Its Perspective虚拟装配是近十几年兴起的虚拟制造技术研究的重要方向之一，它从产品装配的视角出发，以提高全生命周期的产品及其相关过程设计的质量为目标，综合利用计算机辅助设计技术、虚拟现实技术、计算机建模与仿真技术、信息技术等，建立一个具有较强真实感的虚拟环境，设计者可在虚拟环境中交互式地进行产品设计、装配操作和规划、检验和评价产品的装配性能，并制定合理的装配方案。
虚拟装配技术已成为数字化制造技术在制造业中研究和应用的典范，针对复杂产品利用该技术可优化产品设计，避免或减少物理模型的制李建广工学博士，教授，博士生导师。
主要从事CAD/CAM、数字化加工与装配技术、数控加工、加工误差建模和补偿等方面的研究，完成了国家“863”、国防科工委、总装备部等多个课题的研究工作，承担和参与了与工艺参数优化有关的项目2项，获国家级教学成果奖二等奖1项，黑龙江省高等学校优秀教学成果奖一等奖1项、中国高校科学技术进步二等奖1项。
目前承担本校本科生和研究生C A D /C A M 和数字化制造等方面的教学工作。
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Ｈ Ｕ Ｙ ｎ—ａ Ｊ ｎｓ ｎｖｒｔ， ｈ ｎｉ ｇ２２ １，ｈｎ） Ｏ ｏｇ ｔｏ（ａｇｕＵ ｉｅｓｙＺ ｅｊ ｎ １０３Ｃ ｉａ ｉ ｉ ａ Ｚ Ａ ＧＬｎ ｘａ ＴｉｇＨ ｎｖｒｉ ， ｅ ｉｇ１０ ８ ，ｈｎ） Ｈ Ｎ ｉ—ｕ ｎ（ｓ ｈａＵ ｉｅｓｙ Ｂ ｉｎ ０ ０４Ｃ ｉａ ｎ ｔ ｊ
【 摘要 】 详细论述 了装 配工具信 息模型建立的方法 ， 究了建 立装配工具信息模 型的相应策略 ， 研 并以 ＰｏＥ为平台建立了相应的装配工具库 系统并给 出了搜索工具的算法流程 。 ｒ／
关键词 ： 装配工具 ； 装配仿真 ； 装配工艺规划 【 ｂｔ ｃ】 ｈ ｒｃ ａｅａ ａｔｕ ｅｃ ｐ ｏ ｅ ｏｎ ａｏ ｅｉ ｏ ａ ｏ ｏｅ ｏ Ａ ｓ ａｔ Ｔ ｅａ ｉ ｅｇｖ ｒ ｉ ｌ ｄｓｒ ｔ ｎｏ ｔ ｕｄｔ ｎｏ ｔ ｎ ｒ ｔ ｎｍ ｄｌ ｒ ｔｌ ｐ ｃａ ｒ ｉｉ ｆ ｈ ｆ ｉ ｆｈ ｆｍ ｉ ｆ ａｓｍ ｌ ｔ ｌ ｎ ｔ ｄｃ ｅｓ ａ ｇ ｓｏ ｆｕ ｄ ｉ ． ｈ ｉ ｍ ｔ ｏ ｒ ｅ ｃ ｉ ｏ ａ ｓ ｂ ｏ ａｄ ｉｒ ｕｅｔ ｔ ｔ ｉ ｉ ｏ ｎａｏ Ｔｅａ ｔ ｅ ｃ ｗｆ ａ ｈ ｇｔ ｌ ｗ ｅ ｙ ｏ ｎｏ ｈ ｒｅ ｅ ｆ ｔ ｔ ｎ ｒ ｈ ｉｆ ｌ ｏ ｓｒ ｎ ｏ ｓ ｓ ｐｅｅｔ ｄ ｒ ｏｅ ｍ ｔ ｄｏ ｎ ｒ ａ ｏ ｈｒｅ ａｅｈ ｓ ｇ ｍ ｄｌ ｏ ｏｖｎ ｎ Ａｌ ｒ ｎ ｄ ｎ ｏ ｓｄ ｈ ｆ ｍ ｔ ｎ ｎｅｉｄｔ ｍ ｋ ｅ ｉ ｏ ｅ ｍ ｒ ｃｎｅ ｉ ｔ ｓ ｅａ ｐｐ ａ ｅ ｏ ｆｉ ｏ ｉ ｉ ｔ ｏ ｔ ｕｎ ｏ ｆ ｅ ｅ．ｌ ｗ Ｆ ｉｐｅ ｅｔ ｅ ｎｉ ｎ ｅ ｔ Ｐｏ ｎ ｎｅ ｅ ｌ ｎ ｄｉ ｔ ｖ ｏｍ ｎ ｏ ｒ Ｅ ｇ ｅｒ ｅｍ ｍ ｅ ｎｈ ｅ ｒ ｆ ／ ｉ ．
带传动的瞬时传动比不是定值。 孔建益 ． 带传动 的动态分 析及 寿命评 估． 机械传动 ，０３ （７ ２０ 。２ ） （） ５建立虚拟样 机模型 ， 可以 了解带传动 的实 际情 况（ 包括 ５闻欣荣 ， 临界状态时情况）在设计阶段全面的了解带传动情况 ， ， 可以使
上 我们定义 ： 装配 配性分析与评价结果。因此 ， 以装配工具作为研究对象 ， 建立面 工具进行系统研 究的基础上 ， 升到理论层 次 ，
向装配工艺规划与仿真的装配工具信息模型是建立装 配工具库 工具信息模型是一种集成化的信息模型，它应与相应装配系统 系统及带装配资源的完整装配系信息模型的研究 水
侯永涛 （ 江苏大学 制造业信息化中心， 镇江 ２ ２ １） １０ ３
张林金 清华大学 国家 ＣＭＳ工程中心， 宣（ Ｉ 北京 １０ ８） ００４
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｓ ｅ ｌ ｏ Ｉ ｎＯ ｍａ ｉｎ ｍｏ ｅ ｓ ａ ｃ ｎ ａ ｓ ｍｂｙ ｔ ｏ ｉｆ ｒ ｔ ｄ Ｉ ｏ ｏ ｉｎｅ ｓ ｅｍｂｙ ｐ ｏ ｅ ｓ ｐａ ｎｎ ｎ ｉ ｌｔ ｎ ｒ ｔｄ ａ ｓ ｅ ｌ ｒ ｃ ｓ ｌ ｎ ｉｇ ａ ｄ ｓ ｍｕａ ｉ ｏ
维普资讯
第 ２期
２０ ０ ７年 ２月
文章编号 ：０ １ ３９ （０ ７ ２ ０ ３ － ３ １０ － ９ ７２０ ） — １９ ０ ０
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｈｎ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｉｅｙ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕａ ｔ ｒ ｎ ｆｃｕ ｅ ．１ ９． ．３ ．
程中的影响以及在装配仿真中的视觉效果。 同样， 产品的可装配 装配工具库应用系统， 并将其集成到相应的装配系统中去， 无论
性分析不仅需要考察装配操作的难 易程度 。而且 还需要并 行考 在理论 上还是实践中都会 有很 强的指导作用 。信息模型往往 与 察装配工具 的利用 、装配空间的配置等方可获得较全 面的可装 应用的领域有关 ， 基于装配工艺规划 与仿 真这 一领域 ， 装配 在对
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目 装配工艺规划的研究主要集中在装配顺序规划与路 前，
２ 装配工具信息模型 的定义
装配工具建模是装配建模理论的一个重要方面 ， 它是研究
径规划上。 但要优化装 配工艺 、 保证装配质量 、 提高装配效率 、 降 和建立 统一的 ，能实 现产 品全 生命 周期 中各 阶段 信息交换与共 低装配成本 ， 还必须考虑装配资源规划及装配工具 的合理配置 ， 享的装 配模 型的基础性 工作。 前 ， 目 在查找到 的国内外相关 的文 否则得到的规划结果 仅是 局部 最优解 ，与生产 实际的要求会有 献中［１ 没有看到一个比较好装配工具信息模型的定义。尽管 １￣ １５ ２ 对装配工具信息模型给 出一个完整 、 合理的定义对于建立 较大差距 。完整的装 配仿真也 必须 考虑装配工具在装配 工艺过 如此 ，
Ｋｅ ｒ ｓ Ａｓｅ ｂ ｙ ｔ ｏ；Ａｓｅ ｂｙ ｐ ｏ ｅ ｓｐａ ｎ ｎ ； ｓｍ ｂ ｙ ｓｍｕ ａ ｉｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｓｍ ｌ ｏ ｌ ｓ ｍ ｌ ｒ ｃ ｓ ｌ ｎ ｉ ｇ Ａｓ ｅ ｌ ｉ ｌ ｔｏ
中图分类号 ： Ｐ ９ ． 文献标识码 ： Ｔ ３１ ２ ７ Ａ
的装配模型具有 兼容性 ， 能够有效支持装配工具从 引入 、 操作 到
★ 来稿 日 ：０６０—６★基金项 目： 期 ２０－８ １ 清华大学 “８” ９５学科建设重大规划项 目 （８ １００ ） ０ １０６ １
（）带传动中瞬时速度和瞬时加速度的值不是恒定的， ４ 即
与技术 ， ０ ，２） 。５５． ２ １（０ １４ —０ ０ ４ 邱宣怀等编． 机械设计 （ 四版 ） 第 ． ： 北京 高等教 育出版社 ，９７ １９．