陳劍鋒（中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽(yáng) 471003）

三維裝配工藝模型的數(shù)字化建模方法

陳劍鋒
（中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽(yáng) 471003）

本文通過(guò)對(duì)三維裝配工藝模型的數(shù)字化建模方法的探究，實(shí)現(xiàn)以三維模型為基礎(chǔ)的裝配工藝的設(shè)計(jì)。將三維裝配工藝模型的具體設(shè)計(jì)過(guò)程根據(jù)其不同的特征進(jìn)行具體劃分和介紹。闡述了結(jié)合三維裝配工藝的各個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程區(qū)間的不同情況而設(shè)計(jì)的不同的工藝模型的主要內(nèi)容和建模過(guò)程以及模型與其對(duì)應(yīng)輔助設(shè)計(jì)工藝和信息的映射機(jī)制。

三維裝配工藝；建模方法；輔助工藝；映射機(jī)制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.034

0　引言

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)我國(guó)各方面都產(chǎn)生了重大影響，尤其是在制造業(yè)方面。；三維CAD技術(shù)在上個(gè)世紀(jì)至今在航空、電子要、汽車等制造業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。三維裝配工藝模型技術(shù)不斷地應(yīng)用到制造業(yè)方面是科技發(fā)展和行業(yè)需求的必然結(jié)果。裝配工藝設(shè)計(jì)在工藝設(shè)計(jì)方面十分重要，三維裝配工藝設(shè)計(jì)中的三維建模是最為重要的技術(shù)階段。三維裝配工藝模型的建模方法主要是應(yīng)用在相關(guān)的設(shè)計(jì)軟件方面。

1　三維裝配工藝模型基本認(rèn)識(shí)

1.1三維裝配工藝模型研究背景

裝配工藝模型方面的研究主要是針對(duì)模型的主要內(nèi)容、具體信息、管理方式以及建模的具體方法。裝配工藝模型已經(jīng)有了很多研究成果，具體包括：基礎(chǔ)模型和系統(tǒng)模型。從上世紀(jì)計(jì)算技術(shù)在裝配工藝模型的建立方面的引入和應(yīng)用，到本世紀(jì)初期，裝配工藝模型的構(gòu)建方面的具體技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)邁入了理論應(yīng)用于實(shí)踐的具體運(yùn)用階段。很多研發(fā)人員在基礎(chǔ)裝配工藝模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究，經(jīng)檢驗(yàn)通過(guò)得出了擁有更加豐富信息資源的裝配工藝模型。例如，可以應(yīng)用于虛擬設(shè)定裝配情況下的以場(chǎng)景圖為基礎(chǔ)的模型；模型與仿真緊密聯(lián)系在一起所研發(fā)的面向過(guò)程與歷史的模型；分為產(chǎn)品、部件、零件及特征層四個(gè)層次的產(chǎn)品裝配模型；根據(jù)裝配任務(wù)和操作劃分裝配過(guò)程的過(guò)程信息模型以及在虛擬環(huán)境下進(jìn)行實(shí)體建模等等。目前，在具體工程中的裝配工藝建模技術(shù)中，仍然存在著不少缺點(diǎn)有待完善。裝配工藝模型的相關(guān)信息不夠詳盡和準(zhǔn)確，比如尺寸、公差、技術(shù)要求等等。裝配工藝模型中缺少部分輔助功能的技術(shù)工藝，導(dǎo)致在直接得到工藝文件上存在障礙。為了彌補(bǔ)缺失和解決問(wèn)題，本文介紹了以產(chǎn)品層級(jí)構(gòu)成為基礎(chǔ)的裝配工藝模型，它包含產(chǎn)品的裝配工藝的全部信息，可以實(shí)現(xiàn)裝配工藝文件的直接生成

1.2三維裝配工藝模型概述

裝配工藝設(shè)計(jì)過(guò)程主要有兩個(gè)：第一、通過(guò)建立拆卸工藝模型再映射出粗裝模型的粗裝設(shè)計(jì)過(guò)程。具體程序是：首先通過(guò)調(diào)整將相關(guān)部件對(duì)相應(yīng)的任務(wù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行映射然后建立拆卸模型的結(jié)構(gòu)樹(shù)，然后根據(jù)層次不同由上到下的順序，拆卸各個(gè)任務(wù)節(jié)點(diǎn)并對(duì)其依次拆卸的部件進(jìn)行具體記錄，最后拆卸過(guò)程結(jié)束得出拆卸模型，對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算映射出粗裝配工藝模型。第二、在粗裝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上對(duì)其整體進(jìn)行輔助添加和具體標(biāo)示從而得到更加優(yōu)良的精裝配模型。精裝配工藝模型相對(duì)粗裝配模型，更加完善，同時(shí)囊括了裝配的序列路徑以及輔助工藝和標(biāo)注等全面信息，能夠?qū)崿F(xiàn)仿真和直接生成工藝文件的功能。

1.3三維裝配工藝模型介紹

裝配工藝模型的任務(wù)結(jié)構(gòu)樹(shù)是由于拆卸過(guò)程中任務(wù)節(jié)點(diǎn)存在的一定不同關(guān)系層面的總體結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的，其本身及其映射對(duì)象的關(guān)聯(lián)是裝配進(jìn)行序列和具體工藝設(shè)計(jì)的先決基礎(chǔ)。

裝配工藝模型的任務(wù)節(jié)點(diǎn)所囊括的內(nèi)容有對(duì)象、關(guān)聯(lián)任務(wù)及工序的各項(xiàng)列表。任務(wù)對(duì)象列表是作為相關(guān)工序進(jìn)行具體操作對(duì)象的順序表述。關(guān)聯(lián)列表是任務(wù)列表有關(guān)對(duì)象的表述。關(guān)聯(lián)列表的任務(wù)是作為前提先于其他部分完成的。工序列表是個(gè)系列活動(dòng)列表，不但包括了各個(gè)分部分的詳細(xì)操作內(nèi)容，而且分為工步和活動(dòng)具體工序的。精裝配工藝模型主要是包括記錄裝配的相關(guān)信息以及相關(guān)輔助工藝和標(biāo)注信息的添加。標(biāo)注信息的添加方法主要是通過(guò)將其與工步裝配列表結(jié)合并設(shè)置出具體的顯示與否的節(jié)點(diǎn)，也就是合理的在適當(dāng)?shù)奈恢米鲞m當(dāng)?shù)臉?biāo)注添加。

通常情況下，裝配的零部件需要在裝配前進(jìn)行相應(yīng)的清理、防腐的處理和相關(guān)的適配性的檢測(cè)等等。粗裝配設(shè)計(jì)階段缺少一些輔助的工藝。而在精裝配設(shè)計(jì)階段對(duì)其進(jìn)行完善而進(jìn)行相關(guān)的輔助工藝的增加和補(bǔ)充。

2　三維裝配工藝模型的建模方法

拆卸工藝模型的第一任務(wù)是建立任務(wù)的結(jié)構(gòu)樹(shù)。拆卸工藝模型是通過(guò)拆卸部件得到的。通過(guò)拆卸工藝模型的映射得到粗裝配工藝模型。本著先拆后裝的原則，在任務(wù)節(jié)點(diǎn)固定的情況下，將任務(wù)中的工序進(jìn)行逆序調(diào)整，對(duì)相同的活動(dòng)中的連續(xù)活動(dòng)逆序，并且對(duì)位置變換矩陣進(jìn)行逆向求證，這樣就得到了粗裝配工藝模型。

粗裝配工藝模型相對(duì)來(lái)說(shuō)，對(duì)工藝信息的全面性方面有所欠缺。精裝裝配工藝模型相對(duì)完善一些。具體完善主要是通過(guò)增加輔助工藝、同步和增加信息標(biāo)注的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

第一、增加輔助工藝需要在后續(xù)改良階段及關(guān)鍵位置和重點(diǎn)對(duì)象進(jìn)行。首先對(duì)增加的對(duì)象進(jìn)行選擇和增加一些預(yù)處理方面的程序，然后將所選部分添加到輔助列表中。對(duì)列表中的具體對(duì)象和其相關(guān)的輔助信息進(jìn)行標(biāo)注、記錄和說(shuō)明。

第二、首先對(duì)具體工藝標(biāo)注進(jìn)行列表添加，然后根據(jù)順序的不同進(jìn)行具體的演示、標(biāo)注和拆卸并保證整體的合理性。演示拆卸活動(dòng)可以分成多個(gè)部分進(jìn)行。每完成一個(gè)自動(dòng)認(rèn)為其在編輯狀態(tài)。工作人員可以在這個(gè)狀態(tài)下進(jìn)行信息的標(biāo)注。另外，工作人員要對(duì)標(biāo)注的出現(xiàn)和隱藏的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行具體的明確。

第三、裝配工藝模型建立和設(shè)計(jì)的過(guò)程中存在大量的信息數(shù)據(jù)以及其中相對(duì)比較復(fù)雜的聯(lián)系，因此，需要合理地安排其管理的工作和流程。建模過(guò)程中的數(shù)據(jù)走向流程的主要內(nèi)容包括過(guò)程中信息的產(chǎn)生和后期的管理的具體方式，包含資源、信息、規(guī)則、模型、裝配工藝等方面的數(shù)據(jù)庫(kù)。

3　結(jié)語(yǔ)

本文從裝配工藝設(shè)計(jì)的歷史背景和以往發(fā)展過(guò)程出發(fā)，對(duì)三維裝配工藝模型的數(shù)字化建模方法的應(yīng)用進(jìn)行了分析和研究。具體產(chǎn)生了裝配設(shè)計(jì)的概念、三維裝配工藝模型的大致分類和主要內(nèi)容以及對(duì)數(shù)字化建模方法在三維裝配工藝模型中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了闡述和介紹。三維裝配工藝數(shù)字化建模方法的信息完整性和實(shí)用性有效提高設(shè)計(jì)人員的工作效率，在未來(lái)的發(fā)展中，其應(yīng)用范圍和作用會(huì)越來(lái)越好。

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