陳劍鋒（中國空空導彈研究院，河南 洛陽 471003）

三維裝配工藝模型的數字化建模方法

陳劍鋒
（中國空空導彈研究院，河南 洛陽 471003）

本文通過對三維裝配工藝模型的數字化建模方法的探究，實現以三維模型為基礎的裝配工藝的設計。將三維裝配工藝模型的具體設計過程根據其不同的特征進行具體劃分和介紹。闡述了結合三維裝配工藝的各個設計過程區(qū)間的不同情況而設計的不同的工藝模型的主要內容和建模過程以及模型與其對應輔助設計工藝和信息的映射機制。

三維裝配工藝；建模方法；輔助工藝；映射機制

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

0　引言

隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，計算機技術的應用對我國各方面都產生了重大影響，尤其是在制造業(yè)方面。；三維CAD技術在上個世紀至今在航空、電子要、汽車等制造業(yè)的應用越來越廣泛。三維裝配工藝模型技術不斷地應用到制造業(yè)方面是科技發(fā)展和行業(yè)需求的必然結果。裝配工藝設計在工藝設計方面十分重要，三維裝配工藝設計中的三維建模是最為重要的技術階段。三維裝配工藝模型的建模方法主要是應用在相關的設計軟件方面。

1　三維裝配工藝模型基本認識

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模型的主要內容、具體信息、管理方式以及建模的具體方法。裝配工藝模型已經有了很多研究成果，具體包括：基礎模型和系統(tǒng)模型。從上世紀計算技術在裝配工藝模型的建立方面的引入和應用，到本世紀初期，裝配工藝模型的構建方面的具體技術的研發(fā)已經邁入了理論應用于實踐的具體運用階段。很多研發(fā)人員在基礎裝配工藝模型的基礎上進行研究，經檢驗通過得出了擁有更加豐富信息資源的裝配工藝模型。例如，可以應用于虛擬設定裝配情況下的以場景圖為基礎的模型；模型與仿真緊密聯系在一起所研發(fā)的面向過程與歷史的模型；分為產品、部件、零件及特征層四個層次的產品裝配模型；根據裝配任務和操作劃分裝配過程的過程信息模型以及在虛擬環(huán)境下進行實體建模等等。目前，在具體工程中的裝配工藝建模技術中，仍然存在著不少缺點有待完善。裝配工藝模型的相關信息不夠詳盡和準確，比如尺寸、公差、技術要求等等。裝配工藝模型中缺少部分輔助功能的技術工藝，導致在直接得到工藝文件上存在障礙。為了彌補缺失和解決問題，本文介紹了以產品層級構成為基礎的裝配工藝模型，它包含產品的裝配工藝的全部信息，可以實現裝配工藝文件的直接生成

1.2三維裝配工藝模型概述

裝配工藝設計過程主要有兩個：第一、通過建立拆卸工藝模型再映射出粗裝模型的粗裝設計過程。具體程序是：首先通過調整將相關部件對相應的任務節(jié)點進行映射然后建立拆卸模型的結構樹，然后根據層次不同由上到下的順序，拆卸各個任務節(jié)點并對其依次拆卸的部件進行具體記錄，最后拆卸過程結束得出拆卸模型，對其進行相應的計算映射出粗裝配工藝模型。第二、在粗裝設計的基礎上對其整體進行輔助添加和具體標示從而得到更加優(yōu)良的精裝配模型。精裝配工藝模型相對粗裝配模型，更加完善，同時囊括了裝配的序列路徑以及輔助工藝和標注等全面信息，能夠實現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結構樹是由于拆卸過程中任務節(jié)點存在的一定不同關系層面的總體結構而產生的，其本身及其映射對象的關聯是裝配進行序列和具體工藝設計的先決基礎。

裝配工藝模型的任務節(jié)點所囊括的內容有對象、關聯任務及工序的各項列表。任務對象列表是作為相關工序進行具體操作對象的順序表述。關聯列表是任務列表有關對象的表述。關聯列表的任務是作為前提先于其他部分完成的。工序列表是個系列活動列表，不但包括了各個分部分的詳細操作內容，而且分為工步和活動具體工序的。精裝配工藝模型主要是包括記錄裝配的相關信息以及相關輔助工藝和標注信息的添加。標注信息的添加方法主要是通過將其與工步裝配列表結合并設置出具體的顯示與否的節(jié)點，也就是合理的在適當的位置做適當的標注添加。

通常情況下，裝配的零部件需要在裝配前進行相應的清理、防腐的處理和相關的適配性的檢測等等。粗裝配設計階段缺少一些輔助的工藝。而在精裝配設計階段對其進行完善而進行相關的輔助工藝的增加和補充。

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是建立任務的結構樹。拆卸工藝模型是通過拆卸部件得到的。通過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，在任務節(jié)點固定的情況下，將任務中的工序進行逆序調整，對相同的活動中的連續(xù)活動逆序，并且對位置變換矩陣進行逆向求證，這樣就得到了粗裝配工藝模型。

粗裝配工藝模型相對來說，對工藝信息的全面性方面有所欠缺。精裝裝配工藝模型相對完善一些。具體完善主要是通過增加輔助工藝、同步和增加信息標注的方式來實現的。

第一、增加輔助工藝需要在后續(xù)改良階段及關鍵位置和重點對象進行。首先對增加的對象進行選擇和增加一些預處理方面的程序，然后將所選部分添加到輔助列表中。對列表中的具體對象和其相關的輔助信息進行標注、記錄和說明。

第二、首先對具體工藝標注進行列表添加，然后根據順序的不同進行具體的演示、標注和拆卸并保證整體的合理性。演示拆卸活動可以分成多個部分進行。每完成一個自動認為其在編輯狀態(tài)。工作人員可以在這個狀態(tài)下進行信息的標注。另外，工作人員要對標注的出現和隱藏的節(jié)點進行具體的明確。

第三、裝配工藝模型建立和設計的過程中存在大量的信息數據以及其中相對比較復雜的聯系，因此，需要合理地安排其管理的工作和流程。建模過程中的數據走向流程的主要內容包括過程中信息的產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據庫。

3　結語

本文從裝配工藝設計的歷史背景和以往發(fā)展過程出發(fā)，對三維裝配工藝模型的數字化建模方法的應用進行了分析和研究。具體產生了裝配設計的概念、三維裝配工藝模型的大致分類和主要內容以及對數字化建模方法在三維裝配工藝模型中的實際應用進行了闡述和介紹。三維裝配工藝數字化建模方法的信息完整性和實用性有效提高設計人員的工作效率，在未來的發(fā)展中，其應用范圍和作用會越來越好。

［1］葉盛，唐家霖，鮑勁松，黃衛(wèi)東.基于MBD技術的三維裝配工藝系統(tǒng)構建及應用［J］.排灌機械工程學報，2015（02）：179-184.

［2］劉曉軍，倪中華，楊章群，程亞龍.三維裝配工藝模型的數字化建模方法［J］.北京理工大學學報，2015（01）：7-12.