馬振綱，王 偉，杜漁洲

（中煤科工集團 重慶研究院，重慶 400039）

0 引言

縱觀國內(nèi)煤礦機械制造業(yè)，每年隨著產(chǎn)品升級換代都會有很多新結(jié)構(gòu)、新功能和新外形的煤機投產(chǎn)，裝配作為產(chǎn)品的最終完成環(huán)節(jié)，編制裝配工藝文件的工作量非常大。就煤礦瓦斯抽放鉆機而言，目前主要有3種工藝設(shè)計方法：

（1）利用CAD、CAPP軟件把設(shè)計部門的產(chǎn)品裝置打開，采用截取設(shè)計圖、添加到工藝文件的附圖，并附上相關(guān)的說明文字的方式，從而得到完整的工藝文件。

（2）通過在裝配現(xiàn)場手工繪圖，利用計算機將手工圖轉(zhuǎn)化為CAD圖導入到CAPP中，從而完成工藝文件的編制。

（3）采用相機拍攝裝配圖片，然后導入到CAPP軟件中，完成工藝卡片的編制。

上述3種工藝設(shè)計方法都存在一個缺點，即在現(xiàn)場裝配時不能直觀地表達裝配關(guān)系，對裝配工人起不到有效的指導作用，且工藝設(shè)計過程很繁瑣，致使裝配工藝設(shè)計的工作量很大，影響工作效率。本文將功能強大的三維設(shè)計軟件Pro／E與產(chǎn)品裝配工藝結(jié)合起來，有效地解決了現(xiàn)行裝配工藝存在的缺點。

1 液壓鉆機動力頭三維裝配工藝技術(shù)需求

裝配是形成產(chǎn)品的最終環(huán)節(jié)，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，在鉆機生產(chǎn)成本中裝配占了40%以上，而鉆機生產(chǎn)過程中裝配所占的工時為40%～60%，尤其是結(jié)構(gòu)復雜的鉆機，裝配所占的工時會更高。由于鉆機的特殊性，鉆機動力頭裝配所占的工時比其他部件裝配所占的工時長，而且鉆機動力頭結(jié)構(gòu)種類多、結(jié)構(gòu)復雜、配合精度要求高、零部件數(shù)量多（見圖1），因而編制裝配工藝難度大，如果僅靠工程師的實踐經(jīng)驗通過CAD繪圖（見圖2），則設(shè)計工藝就有可能出現(xiàn)設(shè)計不合理的情況，一旦在現(xiàn)場裝配過程中發(fā)現(xiàn)這些問題，就需對零件進行返工以及修改工藝文件，這樣就會加大鉆機的生產(chǎn)成本及延長生產(chǎn)周期。所以，應(yīng)用計算機虛擬裝配技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)品進行裝配工藝設(shè)計，使其達到數(shù)字化的虛擬裝配，可大大提高鉆機的裝配效率。

圖1 截取設(shè)計圖

圖2 計算機繪制工藝圖

由于鉆機結(jié)構(gòu)經(jīng)常會根據(jù)不同煤礦井下巷道的實際情況而改變，因此在生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)單件、小批量，使研發(fā)和批產(chǎn)同時進行。鉆機生產(chǎn)線上經(jīng)常會有多個型號的鉆機在生產(chǎn)裝配，對于未定型的鉆機，工藝也會隨之變化。而總體裝配工藝具有裝配生產(chǎn)組織方式多變、裝配件類型多、工藝復雜的特點，因此致使鉆機工藝設(shè)計周期長、成本高。當遇到新型號的鉆機時，往往需要投入大量的人力、物力進行裝配工藝的設(shè)計和生產(chǎn)。

2 總體方案及關(guān)鍵技術(shù)

2．1 總體方案

分析實際的應(yīng)用需求，針對現(xiàn)有二維工藝的不足搭建了三維CAD裝配工藝平臺。三維裝配工藝流程可分為產(chǎn)品設(shè)計階段、裝配工藝設(shè)計階段和制造階段3個階段，如圖3所示。

圖3 三維裝配流程

2．2 三維裝配工藝設(shè)計應(yīng)用

采用三維軟件進行裝配工藝的設(shè)計主要經(jīng)歷了4個階段，本文以鉆機動力頭為例來演示三維工藝設(shè)計方法。

第一階段：利用Pro／E強大的三維以及二維繪圖功能，將Pro／E數(shù)模爆炸編輯后轉(zhuǎn)換為二維圖，接著使用Pro／E的轉(zhuǎn)化功能將二維投影圖轉(zhuǎn)化成．DXF文件，從而利用CAPP編制工藝文件。具體操作過程為：Pro／E三維模型圖—Pro／E爆炸圖—Pro／E二維投影圖—轉(zhuǎn)換成．DXF文件—導入CAPP編制工藝文件—打印工藝文件。用Pro／E軟件打開的三維裝置圖如圖4所示。利用軟件的視圖工具將裝配圖分解成Pro／E爆炸圖，如圖5所示。

圖4 Pro／E三維裝置圖

結(jié)構(gòu)復雜的鉆機零部件三維圖，占用系統(tǒng)資源過多，致使計算機運行緩慢，容易出現(xiàn)死機。二維投影圖轉(zhuǎn)化成．DXF文件所需時間太長，轉(zhuǎn)化后生成的．DXF文件大（本例為18．3MB），這樣就導致使用CAPP進行工藝文件編制時不方便，極易出現(xiàn)計算機死機的情況，圖中的形狀線條多而亂，打印出來的工藝文件圖形很模糊，這樣的工藝文件在鉆機生產(chǎn)現(xiàn)場使用時就沒有了實際意義。

圖5 Pro／E三維爆炸圖

第二階段：使用Pro／E的三維建模和轉(zhuǎn)化二維功能，把Pro／E三維模型圖爆炸編輯后轉(zhuǎn)化為二維平面圖，再利用Pro／E的繪圖功能把剛剛轉(zhuǎn)化的二維平面圖轉(zhuǎn)換生成HPP文件，利用View Companion軟件將HPP文件轉(zhuǎn)換成DXF文件，進而導入CAPP中進行工藝文件的編制。其操作流程為：Pro／E三維模型—Pro／E爆炸圖—Pro／E二維平面圖—View Companion轉(zhuǎn)換成．DXF文件－導入CAPP編制工藝文件—FlashPaper打?。甈DF文件出圖。

第二階段是對第一階段中耗時太長、轉(zhuǎn)化后的文件容量太大、打印后圖形模糊等缺點進行的修正和優(yōu)化，優(yōu)化后的操作流程從二維平面圖到工藝出圖僅需要10s，文件大小也縮小為312kB，使用 View Companion把二維平面圖轉(zhuǎn)換成．DXF格式文件僅需要5s，文件縮小為3．44MB，導入CAPP編制工藝也僅需要75s，并且使用．PDF文件打印出圖也很便捷。但是Pro／E數(shù)模過大還是會造成死機。

第三階段：采用以上方法進行編制的工藝文件圖中沒有裝配零部件的指引線，導致裝配關(guān)系不清楚，所以在第二階段的基礎(chǔ)上又增加了三個步驟：利用FlashPaper將CAPP所編制的工藝文件打印成．PDF文件—導入Adobe Indesign編輯—導出．PDF文件，該方法可以有效地消除死機現(xiàn)象，從而大大提高工作效率。

第四階段：將InteVue軟件升級，升級后的InteVue軟件可以將矢量圖進行復制，這樣可以方便地把矢量圖粘貼到CAPP中，通過該方法可以大大簡化工藝卡片的編制時間。

比較這4個階段，從表1的數(shù)據(jù)中可以看出，第四階段與第一階段相比效率提高了十多倍。

表1 各階段所用時間 s

3 結(jié)束語

三維裝配工藝的設(shè)計還處于探索階段，以后還需要優(yōu)化完善，從而設(shè)計出更加便捷和完整的工藝文件。

［1］ 夏平均，姚英學，李建廣，等．三維數(shù)字化裝配工藝系統(tǒng)的研究［J］．哈爾濱工業(yè)大學學報，2005（1）：36－39．

［2］ 劉艷斌，趙海兵．基于3D－CAPP技術(shù)及其發(fā)展研究［J］．機械制造，2006（9）：14－16．

［3］ 彭海峰．三維裝配工藝設(shè)計方法的嘗試與演變［J］．合肥工業(yè)大學學報（自然科學版），2007（12）：117－120．