基于pro_e的三维辅助装配工艺规划系统研究

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1、622006年12月中国制造业信息化第35卷第23期基于Pro/E的三维辅助装配工艺规划系统研究苏明,左敦稳,薛善良,张丹(南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016)摘要:分析了现有计算机辅助装配工艺规划系统的不足,提出了三维辅助装配工艺规划系统的体系结构,并对其中装配模型信息表达、装配序列规划、路径规划、装配过程动画等关键技术进行了研究。基于Pro/E平台,建立修正的装配层次模型,并交互生成装配序列;通过确定装配路径上的关键点及关键点之间的位姿,进行装配路径规划和装配干涉检测。此提出的系统可以通过三维工艺简图和装配过程动画,

2、形象、直观地指导现场装配。关键词:三维装配模型;装配序列规划;装配路径规划;装配过程动画中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编号:1672-1616(2006)23-0062-04装配是产品生命周期中的重要环节,是影响产来指导现场装配操作。品性能、质量、开发周期和成本的主要因素之一。装配工艺的规划及实施质量决定着产品的竞争力。1系统的体系结构计算机辅助装配工艺规划(Computer-aidedas2三维辅助装配工艺规划系统应能实现生成和管semblyProcessplanning,CAAPP)是解决产品装配理工艺文件,进行装

3、配序列规划等功能,着重需要解工艺规划问题的有效工具,但是长期以来,计算机决提取装配信息、工艺规划、装配过程动画问题。为辅助装配工艺规划方面的研究集中于利用计算机此,本文基于Pro/E平台构建了装配工艺规划体系对产品的空间几何、拓扑结构和装配约束关系进行结构(如图1所示)。该体系结构主要包括装配信息自动分析和推理,并通过某种评价机制(如最短装读取、装配工艺规划和工艺文件输出3大模块。[1]配时间和最小装配成本)进行优选。但是由于产品装配自身的特点,以及易导致“组合爆炸”问题等等原因,计算机辅助装配工艺规划技术在工程上难以得到有效的利用

4、。此外,目前的计算机辅助装配工艺文件中大多是二维的,不甚直观。而三维装配工序简图形象、直观,可实现“爆炸”和动画,用以指导装配现场操作,比较直观,易于理解。因此,研究装配工艺设图1装配工艺规划体系结构计的三维化具有重要意义。近年来,国内学者热衷装配信息读取:调用Pro/E的API提取CAD于在虚拟装配环境下进行装配工艺规划的研究,但模型的工程属性信息、几何信息、约束信息、装配关这些研究主要应用于产品设计环节,用以检查设计系信息,添加到装配树的零部件节点中,构建修正的可行性,并未应用于装配工艺设计和现场装配指的装配层次模型。导。本文以

5、某一大型航天企业的型号产品敏捷装装配工艺规划:根据装配信息,实现装配序列配为应用背景,研究面向装配工艺设计和装配现场优化、装配路径规划和工装工具选择等功能。指导的三维辅助装配工艺规划技术,旨在辅助工艺工艺文件输出:根据上游的装配工艺规划序列人员交互地进行装配工艺规划,并以装配过程动画和路径,生成并输出工艺文件以及对应于各个工收稿日期:2006-06-29作者简介:苏明(1982-),男,江苏徐州人,南京航空航天大学硕士研究生,主要研究方向为智能加工。·现代设计技术·苏明左敦稳薛善良等基于Pro/E的三维辅助装配工艺⋯⋯63位的装配过

6、程动画,用于指导现场装配。是他们对装配工艺信息描述或是不足,或是数据量过大。装配信息的描述和组织方式大多采用结构2装配信息提取简单的层次模型,本文在层次模型的基础上,集成CAD系统通常以一个装配树来表示装配的层零部件的其他装配信息,建立了修正的装配层次模次关系,但往往缺乏CAAPP所需用于管理的零部型,以此来描述装配信息。件工程属性信息、用于干涉检测的包容盒信息、用2.1装配层次模型修正于装配仿真的零部件的位姿和约束信息、用于选择原始的装配层次模型用装配树来表示,树的根工装夹具的可达性信息等。因此,需要提取CAD节点代表装配体,叶节

7、点代表组成产品的各个零装配信息,并对原有装配模型进行信息补充和重新件,而中间节点则代表子装配体。由于它不能完整组织。装配信息提取的关键在于:一是调用CAD的表达装配信息,本文对其进行了修正。如图2所系统的API函数获取CAAPP需求的相关装配信示,在原始的装配层次模型基础上,把装配信息封息;二是重新组织提取的装配信息,以一定的数据装到各个节点零部件中,采用层次结构为信息的载结构来描述。其中,提取符合CAAPP需求的装配体,装配树的各个节点都承载零部件的装配信息。信息是进行装配工艺规划的前提。修正后的模型不仅结构清晰、容易保存,而且在

8、一国内外对装配信息的表达做了很多研究:有学定程度上体现了装配体的实际装配顺序。在Pro/者针对于面向装配设计(DesignforAssembly,E平台下,利用二次开发工具Pro/Toolkit读取装DFA)对装配信息进行描述[2],