复杂产品装配过程规划及仿真技术的研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢