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1、 2008-2009学年二学期研究生课程考核读书报告、研究报告考核科目：计算机辅助设计与制造学生所在院系：机电学院学生所在学科：机械设计及其理论某：家胜学号：08091题目：计算机辅助装配工艺设计第十二章 计算机辅助装配工艺设计12.1计算机辅助装配工艺设计概述制造技术是当代科学技术开展最为活泼的领域，是产品更新、生产开展、国际间经济竞争的重要手段，各工业化国家纷纷把先进制造技术列为国家的高新关键技术和优先开展领域，给予了极大的重视。制造业是各种产业的支柱工业，各种产业的水平和开展受到制造技术的水平和开展的制约。强有力的制造技术可以快速推出具有世界水平的全新产品，不仅可以满足国市场的需求，而且
2、可以出口创汇，增强国力，提高国际地位。近百年来制造业的实践主要致力于具体制造技术的改良、提高和制造过程的合理组织，从而大大加强了大批量生产模式的主导地位。 当今的制造企业正处于技术进步日新月异、市场需求日趋多变、国际经济竞争日益剧烈的环境中。在这样的环境下，一方面，自动化技术、计算机技术、材料技术等的迅猛开展为制造技术和生产方式的改变提供了强有力的武器;另一方面，市场需求的日益多样化和竞争的日趋剧烈，促使产品的制造过程加快、生产周期缩短、本钱降低同时质量要求提高，且能根据遍布全球的用户要求生产出更具有“个性化的产品。装配是制造业的主要活动之一，是根据确定的精度标准和技术要求，将一组零散的零件通
3、过合理的工艺流程及各种必要的方式联结组合起来，使之成为产品的过程。装配过程是整个产品制造过程中最后一个环节，装配工作的效率和装配工作的质量对产品的制造本钱和产品的最终质量有着极大的影响。产品装配在产品生产中占有重要的地位，据统计在产品的生产活动中，其装配作业时间占生产时间的53%，装配工作的本钱占总制造本钱的40%至60%左右。随着科学技术的迅猛开展，全球市场竞争日益剧烈，产品种类和数量越来越多，需要管理的产品数据量急剧增加。传统手工的装配工艺设计方法已不能满足制造系统高效率、高柔性和信息高度集成的要求以瞬息万变的市场对产品的要求，信息技术的开展有力地支持了计算机辅助装配工艺设计的开展。因此需
4、要建立一个有效的机制来正确、敏捷、有效、分布地管理数据可以实现各个计算机辅助应用系统的信息共享与传递。装配是整个机械制造过程的后期工作，各种零部件需经过正确的装配，才能形成最终产品。计算机辅助装配工艺设计puter Aided Assembly Process Planning (CAAPP)从本质上说就是用计算机模拟人编制装配工艺的方式，自动生成装配工艺文件的过程。计算机辅助装配工艺设计为扩大CAD/CAPP/CAM(包括装配在)的集成围提供了条件，能及时向产品设计的CAD系统反应可装配性的信息，满足并行工程的需要。装配CAPP的集成化系统研究对于并行工程的开展和虚拟装配的实现都具有极其重要
5、的意义。随着计算机集成制造系统(CIMS-puter Integrated Manufacturing System)领域研究的不断深入，计算机辅助装配工艺设计研究的重要性也得到了高度的重视。在CIMS环境下，计算机辅助装配工艺设计不仅能够提供指导装配作业的技术文件，同时也为管理信息系统提供了对装配生产线进展科学管理的信息数据，并为扩大CAD/CAPP/CAM(包括装配在)的集成围提供了条件。12.1.1计算机辅助装配工艺设计功能应用CAAPP系统，使实践经历较少的工艺人员也能设计出较好的工艺规程，这样能使有经历的工艺人员从繁琐重复性劳动中解放出来，致力于改良现行工艺和研究新工艺。CAAPP系
6、统不仅充分发挥计算机高速处理信息的能力，而且将工艺专家集体智慧融合在CAPP系统中，所以保证了高速获得质量优化的工艺过程，使工艺规程标准化、最优化，工艺术语和文件的规化提高到新的水平，使工艺设计周期大幅度缩短，保证工艺设计质量，降低产品本钱，提高产品在市场上的竞争能力。在总结有实践经历的工艺设计人员的经历知识的根底上，行成智能化CAPP系统，提高企业工艺的继承性。对于解决企业有经历的工艺设计人员缺乏方面具有特殊意义。开发CAAPP系统平台，可以适应当前日趋自动化的制造环节的需要以及实现计算机集成制造系统(CIMS)和集成化的CAD系统，创造必要的技术根底。随着各种先进制造模式不断地提出，与之相
7、适应的CAPP系统也就成为新的研究热点，如面向并行上程的CAPP研究、面向计算机集成制造系统的CAPP研究以及基于快速重组制造系统的CAPP研究等。在装配工艺的设计工作中有很多共性的问题，存在着许多相似性的设计信息，可以科学地归类，借助现代的计算机手段，建立计算机辅助装配工艺设计系统。这样，就能有效地提高工艺设计的规化、合理化程度，大大减少各企业开发应用CAAPP系统工作中的重复性劳动，增强CAAPP对各企业环境的适应性和实用性。装配CAPP系统具有以下功能:1.提取产品装配图中的信息到产品信息数据库中。2.根据装配工艺知识库进展装配工艺的推导。3.对系统生成的装配顺序在虚拟装配环境下进展虚拟
8、装配的设置与演示，分析装配的几何可行性，调整装配顺序。4.对装配工艺知识库进展动态维护，包括知识的添加、删除和修改，知识库的添加、导出和导入。5.通过网络实现装配工艺知识库、装配工艺文件以及虚拟装配过程的传输与发布。12.1.2计算机辅助装配工艺设计组成计算机辅助装配工艺设计系统以产品信息为输入，以装配工艺知识、装配工艺管理方法和装配资源为约束，在人员和计算机系统的支持下，产生装配工艺文件和管理信息如图12.1。尽管CAAPP系统的种类很多，但根本构造都离不开根底层、数据层、工具层、功能层和界面层五大组成局部，如图12.2所示为一典型的CAAPP的构造图。根底层系统开发建立的根底理论和方法，包
9、括系统建模方法和实现功能层各种应用功能的支持理论与方法。系统模型从过程上分为功能模型、信息模型和数据模型。图12.1计算机辅助工艺设计的IDEF0模型A-0数据层用来存储、管理系统工作过程中所需要和产生的各种数据和信息，包括产品构造信息、装配资源、工艺信息、典型工艺、用户信息等数据以及支持系统各功能或模块之间进展数据交换的动态数据库。工具层包括数据管理、典型工艺维护以及装配工艺管理等。数据管理工具包括根底数据管理和工艺知识管理;典型工艺的维护与管理;装配工艺管理主要完成工艺卡片、工序卡片以及各种统计卡片的维护等。功能层功能层具体由产品信息获取模块、装配工艺设计模块、工艺文件管理模块、工艺信息查
10、询模块以及工艺文件输出模块组成。该系统以数据信息为主线，各模块之间的数据传递和交换以工程数据库为根底，便于实现数据共享、减小数据冗余。界面层即系统与用户之间的交互界面，实现信息输入与输出，人机交互等功能。提示信息简单易懂，友好的交互方式，良好的出错处理等。除去以上五大根本组成局部外，计算机辅助装配工艺设计系统还应当满足以下功能需求和设计要求：1. 功能需求1)产品BOM:系统需提供方便快捷的产品BOM生成模块，可以用于读入CAD系统中有用的产品信息数据，并针对关系型数据库组织存储产品信息的数据构造生成产品BOM。2)典型工艺:典型工艺的设定和导入功能，系统的工艺知识能够在应用中不断积累和丰富，
11、系统具有初级的智能人机交互和自学习功能。图12.2计算机辅助装配工艺设计系统的体系构造 3)装配工艺设计:进展装配工艺的设计、编辑、修改，并存储于数据库中，只对工艺设计专业人员开放。 4)工艺文件管理:针对已编制的装配工艺信息进展统计，比方设备信息、刀具信息、工装信息及辅料信息。还要能够提供企业个性化文件变形卡的生成功能。 5)工艺查询:可以查询数据库中己有的装配工艺，并可以用树型构造查询各工艺的详细统计信息。 6)工艺输出:在Excel环境下正确输出编辑后的装配工艺。 7)装配资源管理:对装配过程中使用的设备、工具、辅具及消耗的辅料等装配资源信息进展维护，能够进展添加、删除和修改等操作。 8
12、)系统维护:有权限的用户可以对登录用户的密码、权限进展修改。系统管理员拥有密码分配权限。2. 设计要求1)实用性系统具有友好的用户界面，易学易用，能够给工艺人员带来工作便利，极减轻他们的工作强度;系统能切实地为企业带来实际效益，不片面地追求工艺设计过程的自动化;系统还应具有一定的通用性，可以通过用户定制自己的工艺卡片格式来满足企业个性化的要求。2)集成性系统提供接口中介实现与CAD等系统的集成，在进展工艺设计时继承产品设计信息，从而实现设计与工艺的集成。另外，系统在进展工艺规程设计的同时，生成与装配工艺过程相关的管理信息，实现工艺设计与装配生产的信息共享。3)基于数据库系统采用关系型数据库保存
13、所有数据，这样保证了工艺数据的一致性的同时还增强了数据的灵活性，工艺规程文件的相关编辑和重复利用能力得到大大提高;同时系统与CAD, PDM, ERP等系统的数据共享与集成能力也增强了。4)经济性系统应在满足根本功能需求及平安可靠的情况下，尽量降低本钱，减少企业的投资。12.2计算机辅助装配工艺设计关键技术计算机辅助装配工艺设计的关键技术主要包括以下四个方面：装配信息描述方法、装配工艺知识库、装配顺序决策和装配工序图的自动生成。12.2.1装配信息描述方法 装配信息是系统进展装配上艺设计的对象和依据，如何输入和描述装配信息是装配CAPP最关键的问题之一。装配信息获取模块用于从产品装配图中获取装
14、配上艺设计所需的各种信息，包括零部件的根本信息和零件间的相互装配关系信息，并将信息提交到动态数据库中。产品装配模型不仅描述了零、部件本身的信息，而且还描述产品零、部件之间的层次关系、装配关系以及不同层次的装配体中的装配设计参数的约束和传递关系。建立产品装配模型的目的在于建立完整的产品装配信息表达，一方面使系统对产品设计能进展全面支持;另一方面它可以为CAD系统中的装配自动化和装配工艺规划提供信息源，并对设计进展分析和评价。装配CAPP系统中，装配信息是直接从CAD系统的图形数据库中提取的，以保证在分布式的设计制造环境中数据的快速、共享、可靠和一致性，减少中间数据转换可能出现的错误，实现CAD、
15、CAPP的集成。 三维CAD系统提供专门的接口，利用基于对象的操作与属性的设置，提取产品零部件信息和零部件之间的装配关系。例如Solid Edge就是通过其提供的OLE Automation接口，利用object对象的操作与属性的设置，提取产品零部件信息和零部件之间的装配关系。产品装配信息获取模块从Solid Edge的产品装配体文件中提取产品零部件的几何位置、角度姿态信息、零部件名称、零部件文件名称、零部件在装配产品中的相互装配关系等信息，存储在临时数据表中，通过系统提供的提交命令，将这些信息提交到装配CAPP系统的产品信息数据库，作为推导装配工艺和虚拟装配的输入。在产品信息数据库中，存储有
16、2个数据表文件。系统通过Solid Edge接口得到这些信息后，工艺生成、产品装配树的浏览、零部件装配关系的查看等都是通过对数据表文件的操作来实现的。在数据表SumInfo中存储产品零部件的根本信息数据，如零部件名称、零部件数口、零部件层次、零部件父节点、零部件所属产品等，由这些字段信息可以构成产品在系统中的装配体表示。在数据表Relations中存储的是构成产品的零部件间的装配关系，有零部件装配关系类型、装配关系零部件一、装配关系零部件二、零部件所属产品4个字段。装配模型中零件间装配关系的表达是产品装配建模的一个重要方面，主要有以下几种模型: (l)关联图模型80年代中期，法国学者Bonrjault提出一种用二
