汽车部件虚拟装配技术的研究_虚拟制造_先进制造技术_350

《汽车部件虚拟装配技术的研究_虚拟制造_先进制造技术_350》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、汽车部件虚拟装配技术的研究_虚拟制造_先进制造技术0前言   近年来，虚拟现实(virtualreality，VR)技术发展较快。所谓虚拟现实，就是采用先进的输入、输出设备，对由计算机生成的实时三维系统进行自然化的扩展，能有效模拟人在自然环境中视觉、听觉、动作等行为的一种高级人机交互技术。将虚拟现实技术集成到制造业的零件装配过程中，即形成了虚拟装配技术(virtualassembly，VA)，它是虚拟现实在制造业中应用的关键技术之一，其主要目的是为了提高产品的设计开发效率、缩短设计周期、降低成本。Jayaram等人开发了一个用于装配规划和评价的

2、虚拟装配系统——虚拟装配设计环境(virtualassemblydesignenvironment，VADE)，该系统可以生成一个基于产品制造的虚拟环境，在此虚拟环境下研究虚拟现实在产品的设计制造过程中技术上的可能性，目前该系统已成功通过了工业实例的测试。   我国这方面的研究起步较晚，作者通过对虚拟装配技术基本原理的研究分析，提出了虚拟装配的设计流程，在DivisionMockup中完成了对汽车轮毂的虚拟装配，并对装配过程进行了简要的检验分析。1虚拟装配技术1．1虚拟装配的概念   虚拟装配是指利用计算机，而无需产品或支持过程的物理实现，通过

3、分析、预建模、可视化、数据表示等进行或者辅助进行与装配相关的工程决策。就具体的表现形式而言，虚拟装配是在虚拟环境中使用虚拟现实交互方式(如直接用虚拟手操作和自然语言命令)构建虚拟产品样机。与传统的CAD装配比，虚拟装配的重点在于直观的人机交互，在虚拟环境中直接操作零件和用自然语言命令来完成装配操作。从技术层面来说，虚拟装配是指综合利用虚拟现实技术、计算机图形学、仿真技术和人工智能技术等构造虚拟环境以及产品虚拟模型，在产品虚拟装配过程中进行交互分析，进行产品装配过程和结果的仿真。它可以检验、评价以及预测产品的可装配性，而且能够面向装配过程提供直观

4、合理的装配规划方法。1．2虚拟装配的分类   根据虚拟装配的概念及装配过程中出现的3个不同侧重点，虚拟装配可以分为3类。   (1)以产品设计为中心的虚拟装配   以产品设计为中心的虚拟装配是指在产品的研发过程中，应用数字化三维模型技术，结合产品研发的实际情况，重点突出以设计为核心的思想，具体表现如下。   ①面向装配设计在产品研发初期将设计与装配过程有效结合起来，从设计的角度保证产品的可装配性，使产品具有良好的结构，从而较好地进行后期的装配检验和虚拟装配，使设计部门和制造部门在产品研发的初始阶段就能有效地协同工作。   ②自上而下的产品并行设

5、计通过产品并行设计的装配技术可以分层次地建立产品设计的动态虚拟样机；产品并行设计从全局出发，在产品设计一开始就对产品设计研发的整个周期进行集成并行的设计，综合考虑一切可能的影响因素，及早发现并解决或避免一切可能产生的问题。   ③与主模型相关的可制造性以及可装配性设计产品研发不同阶段的主模型为产品提供了一个面向设计对象的装配设计环境，为了突出以产品为核心的设计思想，设计对象内的每个成员从设计周期一开始就被控制在可装配范围内，因而产品设计的变化只反应在装配部件上，保证设计工程师的工作与整个产品设计进程相关联，保证了设计数据的集成性，避免了重复设计

6、。以不同阶段的主模型为核心，可以保证产品研发不同阶段的数据结构完整一致，保证研发各部门之间的协同合作，实现了CAD／CAM／CAE系统的高度集成，有效地提高了产品的可制造性和可装配性。   (2)以过程控制为中心的虚拟装配   以过程控制为中心的虚拟装配主要包括以下两个方面的内容。   ①实现对产品总体设计进程的控制通过对产品各个设计进程的控制，可以有效规划产品部件的装配顺序，统一装配步骤，提高产品的装配效率。   ②过程控制管理对产品设计过程中各阶段的设计结果以及加工工艺等相关信息进行管理，从而实现优化产品设计过程的目的。   (3)以仿真为

7、中心的虚拟装配   以仿真为中心的虚拟装配是将仿真技术加入到产品装配设计中，以可视化的仿真结果来评估虚拟装配的结果，并达到优化装配过程的目的。1．3虚拟装配的一般过程   虚拟装配不是三维模型的简单堆砌，虚拟装配过程要求在产品零部件三维模型完成后，根据零部件之间的约束条件、层次关系与装配关系，在虚拟现实环境中进行一系列的设计组装；这一过程必须包含足够的信息来支持装配决策，以判断零部件之间的可装配性。通过公差分析确定各零部件对象之间的公差分配，选择出最佳的装配顺序，并在此基础上进行相应的装配检验，从而对不合理的装配进行修改，达到优化设计的目的。对

8、已设计好且录人数据库的装配设计可以直接从工程数据库中调用装配所需的数据。虚拟装配的过程如图1所示。图1虚拟装配过程图   在虚拟装配过程中，通常要进行