[发明专利]三维数字化总装工艺协同设计系统

说明书

技术领域

本发明涉及到一种计算机集成制造领域的系统，具体地，涉及一种三维数字化总装工艺协同设计系统。

背景技术

装配工艺设计是产品装配设计的主要内容，其解决产品的零部件装配顺序、装配路径、装配工艺方法和所用工具、夹具等问题。传统的装配工艺设计都是采用人工编制，存在编制周期长，过分依赖工艺人员的技术水平和装配经验，装配工艺设计繁琐且不规范等问题。随着计算机辅助工艺规划（Computer Aided Process Planning，CAPP）技术在零件加工工艺设计的成功应用，计算机辅助装配工艺规划（Computer-Aided Assembly Process Planning，CAAPP）作为解决产品装配工艺规划问题的有效工具，也孕育而生。

目前的计算机辅助装配工艺规划主要依赖于二维的CAD图纸，存在以下不足：

（1）二维CAD很难表达复杂的产品结构和曲面外形，其图形的基本元素是点、直线和曲线，从这些基本元素的拓扑结构中很难快速得到准确的产品特征信息；基于二维视图的装配工艺设计知识的表达、生成、组织与管理比较困难，不能有效的总结设计经验和设计方法；

（2）复杂的产品以及零部件只能以二维视图显示，对装配操作工人识图能力要求较高；零件的关键特征难以用二维视图中充分表现，理解困难，从而容易增加因为错误识图而导致的废品数量；装配工艺性能的评价以及审查不能有效进行，或流于形式；

（3）设计与工艺协同能力不足，设计结果是以二维图纸为主，三维模型为辅的形式发放到制造部门，由于缺少公差尺寸等制造信息，产品三维模型还无法取代二维图纸，直接用于工艺设计和生产制造；与此同时，工艺对设计的参与和反馈也非常有限，往往是在生产实际中发现了问题后，才进行反馈；

（4）设计更改问题出现时，二维工艺设计需要通过电话、纸质更改单等处理，设计工艺协同程度低，同时，伴随着大量的纸质浪费，与航天产业倡导的无纸化生产相悖。

随着三维CAD软件的迅速发展与普及，三维CAD技术正在成为企业产品创新设计和数字化设计制造的基础平台，传统的基于二维CAD的CAAPP系统将难以完全满足企业CAD/CAPP/CAM集成的需要；传统的基于手工的装配工艺设计方法不能满足制造系统高效率、信息高度集成的要求，不能满足瞬息万变的市场对产品开发周期的要求。随着基于特征建模的三维CAD系统的广泛应用，三维辅助装配工艺设计的需求也日益增加。三维装配工序简图形象、直观，可实现“爆炸”和动画，用以指导装配现场操作，比较直观，易于理解。因此，研究三维辅助装配工艺设计具有重要意义。

目前，三维辅助装配工艺规划系统开发大体上可分为以下两个技术方案：

1、基于虚拟装配技术（Virtual Assembly，VA）进行开发。所谓虚拟装配，就是利用虚拟现实技术，在虚拟环境中由操作者交互地对产品可装配性、可拆卸性、装配过程的碰撞干涉以及装配顺序和装配路径等装配工艺进行评估和优化。采用虚拟现实的开发工具，如WorldToolKit、Multigen等，用户可以操作各种虚拟外设（头盔显示器、力反馈数据手套、立体眼镜等），交互地进行装配工艺规划。

2.基于商业三维CAD软件进行开发。现有的商业CAD软件，诸如Pro/E、Solidworks、UG等，除了提供三维建模功能，还提供了强大的二次开发工具。同时，基于一个特定的三维CAD软件进行二次开发，成本投入少，并且开发出来的CAAPP系统与该CAD系统能够实现“无缝”集成。

综上所述，目前的三维装配工艺规划系统都只是强调三维数据在装配工艺规划中的使用，缺少三维数字化装配工艺设计全过程所需的数据管理、人员管理、过程管理等管理功能，同时无法实现三维数据从设计部门到工艺部门再到现场装配的贯通。解决这些问题的关键是建立一个统一的集成的装配工艺设计平台，为三维装配工艺设计的全过程提供支撑。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种三维数字化总装工艺协同设计系统，实现装配工艺设计的可视化和智能化，满足现代企业提高生产效率和市场竞争力的需要。