搜索模塊化虛擬裝配系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)
2013-05-24 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來(lái)源:仿真在線
0 引言
任何一臺(tái)機(jī)械,都是由許多零件和部件組成的。由零件組裝成整臺(tái)機(jī)械的全過(guò)程稱為裝配。機(jī)械裝配的過(guò)程,就是由零件組裝成組件、由組件組裝成部件、由部件組裝成總成和最后組裝成機(jī)械的過(guò)程。
隨著全球市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng),加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度己成為競(jìng)爭(zhēng)的重要手段之一。國(guó)際性市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)更加體現(xiàn)出快速將多樣化的產(chǎn)品推向市場(chǎng)是制造商把握市場(chǎng)先機(jī)而求生存的重要保障。面對(duì)這樣的市場(chǎng)現(xiàn)狀,傳統(tǒng)裝配的周期長(zhǎng)、成本高、不能適應(yīng)當(dāng)前敏捷制造需要等缺點(diǎn)就逐漸暴露了出來(lái)。為了縮短新產(chǎn)品的研制和開(kāi)發(fā)周期,提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量,降低產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本,加速產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì),虛擬裝配(Virtual Assembly)技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越普遍。它根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的形狀特性、精度特性,三維真實(shí)地模擬產(chǎn)品裝配全過(guò)程,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的工藝規(guī)劃、加工制造、裝配和調(diào)試,并允許用戶以交互方式控制產(chǎn)品的三維真實(shí)模擬裝配過(guò)程,以檢驗(yàn)產(chǎn)品的可裝配性。本文所介紹的模塊化虛擬裝配系統(tǒng),是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員手中得到產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖開(kāi)始,建立基礎(chǔ)零件模型,在虛擬環(huán)境下預(yù)裝配,進(jìn)行裝配路徑和順序規(guī)劃,最后進(jìn)行裝配仿真,可輸出裝配演示動(dòng)畫或?yàn)闄C(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真等做準(zhǔn)備。系統(tǒng)的各部分功能均以相應(yīng)的功能模塊實(shí)現(xiàn)。
1 基礎(chǔ)零件建模模塊
作為虛擬裝配系統(tǒng)的第一部分,其主要是將二維的平面設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)化為三維實(shí)體模型,為虛擬裝配做準(zhǔn)備。這一模塊得到的信息是產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖,如產(chǎn)品零件工程圖,其中包括零件各項(xiàng)尺寸參數(shù)?，F(xiàn)在市面上有許多優(yōu)秀的 CAD/CAM參數(shù)化設(shè)計(jì)建模軟件,proe就是其中之一,其提出的單一數(shù)據(jù)庫(kù)、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念已成為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。因此本系統(tǒng)使用 proe來(lái)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)零件建模。
在生成三維實(shí)體模型過(guò)程中,根據(jù)得到的產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖,基本上嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖中的尺寸參數(shù)進(jìn)行造型,所以可能會(huì)發(fā)現(xiàn)一些在設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)法發(fā)現(xiàn)或疏忽的問(wèn)題,如基本錯(cuò)誤,包括尺寸錯(cuò)誤、標(biāo)注錯(cuò)誤等;零件特征錯(cuò)誤,包括零件特征無(wú)法制造、特征用途不明確、特征與特征干涉等。相關(guān)錯(cuò)誤信息反饋給設(shè)計(jì)人員,設(shè)計(jì)人員對(duì)零件參數(shù)進(jìn)行修改,并檢查零件三維模型是否達(dá)到設(shè)計(jì)意圖。如圖 1所示。
2 裝配模型生成模塊
得到了三維零件模型,就可以按照"零件---結(jié)合部---結(jié)合組---整機(jī)"的順序在虛擬環(huán)境下進(jìn)行預(yù)裝配。proe 具有強(qiáng)大的裝配功能,能夠始終保持設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖,并且由于其具有真正的全相關(guān)性,任何地方的修改都會(huì)自動(dòng)反映到所有相關(guān)的地方。因此基礎(chǔ)零件建模模塊若使用的是proe在這里可以繼續(xù)利用其方便地生成裝配模型。
裝配模型生成模塊從基礎(chǔ)零件建模模塊得到三維零件模型,根據(jù)設(shè)計(jì)人員的裝配圖紙生成裝配模型在這個(gè)過(guò)程中遇到的主要問(wèn)題是零件模型無(wú)法裝配該問(wèn)題可能來(lái)自設(shè)計(jì)圖紙的錯(cuò)誤,也可能是來(lái)自基礎(chǔ)零件建模模塊在造型時(shí)的錯(cuò)誤,造成零件與零件之間干涉而無(wú)法裝配。將錯(cuò)誤信息反饋給設(shè)計(jì)人員和基礎(chǔ)零件建模的工作人員,得到改進(jìn)信息進(jìn)行修改,設(shè)計(jì)人員檢查裝配模型是否達(dá)到設(shè)計(jì)意圖。如圖2 所示。
3 裝配工藝規(guī)劃模塊
因?yàn)橐呀?jīng)得到了裝配模型作為虛擬裝配對(duì)象,再根據(jù)裝配圖紙,對(duì)裝配順序和裝配路徑進(jìn)行規(guī)劃,最直觀方便的方法就是采用"可拆即可裝"的原則。在確定裝配順序和路徑時(shí),是有一定規(guī)律可尋的。那就是,必須裝配完成一個(gè)零(部)件后,再根據(jù)已裝配好的裝配體和下一步需要裝配的零(部)件的特點(diǎn)確定其裝配路徑,以避免發(fā)生干涉和碰撞。也可以按照實(shí)際裝配環(huán)境(如裝配流水線)來(lái)安排裝配順序和路徑。
這一模塊的工作可在 proe 下進(jìn)行,也可以應(yīng)用Autodesk Inventor。在Autodesk Inventor 的裝配模塊中可以非常方便的對(duì)裝配體進(jìn)行動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的干涉檢測(cè),為裝配順序和路徑的確定給與非常大的幫助。具體干涉檢測(cè)方法請(qǐng)參考相關(guān)書籍,此處不再贅述。
通過(guò)裝配順序和路徑的規(guī)劃,以及裝配體零件之間的干涉檢測(cè),可以檢驗(yàn)裝配體是否真的可裝,并提出問(wèn)題,如裝配過(guò)程中會(huì)不會(huì)造成零件之間的干涉、是否存在適合裝配路徑、零件之間的關(guān)系是否適于實(shí)際裝配等,將問(wèn)題反饋給設(shè)計(jì)人員和前面的工作模塊,經(jīng)修改確認(rèn)后輸出完整的裝配順序和裝配路徑。如圖3所示。
4 裝配仿真模塊
在確定裝配順序和裝配路徑之后,就可以進(jìn)行裝配仿真了。在前面已經(jīng)完成了裝配順序和路徑的規(guī)劃,這一模塊可直接由裝配模型來(lái)進(jìn)行裝配仿真,生成模擬裝配動(dòng)畫。這里我們可以應(yīng)用Autodesk Inventor的表達(dá)視圖模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)生成裝配動(dòng)畫。視圖文件是Inventor所特有的,主要功能是將零部件的裝配/分解過(guò)程,以動(dòng)畫的方式加以表達(dá)出來(lái),可以輸出為多種視頻文件,操作方便簡(jiǎn)單,并且支持多種文件格式,有利于裝配模型的導(dǎo)入。
通過(guò)裝配仿真動(dòng)畫,可以直觀的看到整個(gè)裝配過(guò)程,并可以檢驗(yàn)裝配順序和裝配路徑是否合理,是不是能夠應(yīng)用于實(shí)際裝配操作。將存在問(wèn)題反饋給規(guī)劃模塊和設(shè)計(jì)人員,改進(jìn)確認(rèn)后完成最終的裝配仿真動(dòng)畫。如圖4所示。
5 系統(tǒng)總體研究
將上面的四個(gè)模塊結(jié)合起來(lái),就是一個(gè)完整的虛擬裝配系統(tǒng)。其輸入的是產(chǎn)品的零件設(shè)計(jì)圖和組裝圖,輸出的是可用于產(chǎn)品裝配演示的裝配仿真動(dòng)畫。流程圖 5所示。
可以看出,模塊化虛擬裝配系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)各工作模塊相對(duì)獨(dú)立,可由完全不相關(guān)的工作人員完成;
(2)通過(guò)反饋機(jī)制,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,及時(shí)修改;
(3)產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員全程跟蹤確認(rèn),保證設(shè)計(jì)思想和產(chǎn)品功能的一致性;
(4)模塊功能實(shí)現(xiàn)方法靈活多樣,工作簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn)。
不過(guò),也有一些不足之處,如整個(gè)系統(tǒng)須按模塊順序執(zhí)行,對(duì)大型機(jī)械來(lái)說(shuō)需要較長(zhǎng)時(shí)間或較多工作人員,并且由于需要對(duì)整個(gè)過(guò)程跟蹤檢查,因此對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員要求較高。
6 結(jié)束語(yǔ)
文中所提出的模塊化虛擬裝配系統(tǒng)反映出當(dāng)前制造業(yè)對(duì)產(chǎn)品從開(kāi)發(fā)到推向市場(chǎng)過(guò)程中裝配工藝這一環(huán)節(jié)所應(yīng)具備的先進(jìn)技術(shù),系統(tǒng)地給出了各模塊的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程和一些解決方案。同時(shí)還可以拓展為面向制造的虛擬制造系統(tǒng)或面向產(chǎn)品應(yīng)用的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)等,具有一定的應(yīng)用價(jià)值。重要的是提出了靈活的模塊化系統(tǒng)的概念,與普通的高集成度系統(tǒng)相比有著一定優(yōu)勢(shì)。
相關(guān)標(biāo)簽搜索：模塊化虛擬裝配系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) AutoCAD培訓(xùn) AutoCAD培訓(xùn)課程 AutoCAD圖紙?jiān)O(shè)計(jì) AutoCAD在線視頻 AutoCAD技術(shù)學(xué)習(xí)教程 AutoCAD軟件教程 AutoCAD資料下載 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Ansys培訓(xùn) Abaqus培訓(xùn) Autoform培訓(xùn)
