复杂产品装配过程规划及仿真技术的研究

摘要

随着计算机集成制造及并行工程的不断深入发展,装配在产品设计与制造中所起的作用越来越受到人们的重视。而装配技术的落后现状与其作用明显不符,在集成环境下进行计算机辅助装配工艺规划成为迫切需要。在计算机装配工艺规划中,装配序列规划是核心问题,装配序列规划是进行装配路径规划和装配过程仿真的前提条件,本文详细论述了基于干涉矩阵的装配序列规划及装配过程仿真。
　　 本文建立了基于干涉矩阵的面向对象的产品装配模型。首先将与产品装配有关的各种信息集成到装配工艺数据库,然后在集成的装配工艺数据库的基础上,根据面向对象的思想采用C++语言建立用于装配序列规划的类结构,将装配工艺数据库的信息读入到相应的类结构中。在计算机内存模式下,根据装配体的几何信息自动识别装配关系。
　　 根据子装配体对装配模型进行分层,根据工程语义信息对装配模型进行简化。在对装配体进行分层和语义简化的基础上,针对生成装配序列的复杂性,提出了基于干涉矩阵的装配序列规划方法。该方法给出具体的计算步骤,首次将零件的工程语义信息引入到装配序列规划中,从而极大地减少规划时所考虑的零件数目,通过干涉矩阵分析了装配体的拆卸顺序,对可能的子装配进行识别,又进一步减少所规划的零件数量,从而高效地实现产品装配序列的生成,并优化了产品的装配顺序。
　　 在基于Unigraphics软件环境下,利用UG的CAD功能和二次开发功能,建立了基于OPEN/API的三维仿真环境,按照已经规划出的装配序列对装配过程进行仿真,人机交互指定装配路径。在仿真的过程中对产品进行干涉检查,根据干涉结果对装配序列做出适当的调整。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 装配序列规划研究现状

1.2.1 基于优先约束关系的装配序列求解

1.2.2 拆卸法求解装配序列

1.2.3 基于遗传算法的装配序列规划方法

1.2.4 基于知识的装配序列求解方法

1.3 仿真技术的研究现状与关键技术

1.3.1 装配仿真的研究现状

1.3.2 装配仿真中的关键技术

1.4 研究内容和主要工作

1.5 论文章节安排

第2章 产品装配信息建模

2.1 装配模型介绍

2.1.1 图结构

2.1.2 分层结构树

2.1.3 混合结构

2.2 装配建模的主要问题

2.2.1 装配建模的难点

2.2.2 本文的解决方法

2.3 装配模型的建立

2.3.1 宏观分层结构树

2.3.2 微观装配关系图

2.4 本章小结

第3章 基于拆卸的产品装配顺序规划

3.1 概述

3.2 基于“干涉矩阵”的装配序列生成方法

3.2.1 装配序列规划的总体思路

3.2.2 子装配体的识别

3.2.3 工程语义信息的引入

3.3 辅助零件的处理

3.4 装配顺序的生成及优化

3.5 装配顺序的评价

3.6 应用实例

3.7 本章小结

第4章 面向对象的装配过程仿真

4.1 概述

4.2 装配过程仿真的研究内容

4.3 装配过程仿真的基本原理

4.3.1 装配元件位姿和运动描述

4.3.2 装拆运动过程的表示形式

4.3.3 装配元件的运动变换

4.3.4 装配元件的具体操作

4.4 面向对象的装配过程仿真系统

4.4.1 装配元件的面向对象表示

4.4.2 面向对象的装配仿真系统的构建

4.4.3 装配过程仿真的实现

4.5 本章小结

第5章 装配仿真系统的开发

5.1 UG二次开发基础

5.1.1 UG二次开发接口

5.1.2 UG/Open API的应用范围

5.1.3 UG/OPEN主要模块简介

5.2 UG/Open API的初始化和终止

5.3 UG/Open API程序的运行模式

5.4 装配仿真系统软件构成与数据流程

5.5 应用实例

5.6 本章小结

第6章 结论

6.1 工作总结

6.1 展望

参考文献

致谢