一种装配可视化工艺设计方法与流程

本发明涉及一种装配可视化工艺设计方法，属于装配工艺设计领域。

背景技术：

装配是产品制造全生命周期中最重要的、耗费大量时间和精力的关键环节，也是产品获得整体性能的最后环节。装配技术的发展是保证产品质量和提高生产效率的决定性因素之一。目前计算机辅助装配工艺设计技术虽已应用，但究其自身定位原因，存在缺乏系统性、针对性和集成性的问题，致使装配工艺设计普遍还采用二维模式，工艺设计完全依赖于唯一表达设计意图的二维图，受制于其表现力的限制，在从实体形象与抽象的二维视图表达方式相互转换中浪费了工艺人员大量的精力，且对装配过程中的一些技术难点较难把握，不可避免地出现歧义和偏差，所形成的工艺缺乏验证，将工艺设计过程中无法暴露的问题，后移至实际装配环节，装配工艺的优化设计难以实现。该种工艺设计方式存在以下问题：

1、国内外尚无完全针对装配可视化工艺设计的系统，目前流行的三维CAD多从产品设计角度出发，对如何参与生产过程、指导生产方面缺乏必要的数据和技术支持，无法将装配工艺过程、装配零件及与装配过程有关的制造资源紧密结合在一起实现装配过程的仿真与装配工艺的验证，并难以利用已有知识和经验。且现有的数字化装配系统偏重于装配过程仿真、装配可行性验证，而对装配工艺的表达、生成与现场示教方面考虑较少，无法充分利用数字化装配过程中产生的工艺信息，快速生成指导装配生产的工艺文件。

2、优化程度低。虽然有经验的工艺设计人员可以设计出可行的装配工艺规程，但往往不是最好的，由于个人经验及考虑问题的全面性和正确性的局限，很难得到最优设计，使得工艺规划缺乏系统性和科学性。

3、设计效率低。由于装配工艺设计人员需要进行大量的计算、查表、文件编制等工作，必耗费大量的时间，影响产品的生产周期。

4、一致性差。工艺设计时需要将三维模型转化为二维图，导致数据源不唯一，与产品设计模型无法保持关联。且同一个产品由不同的工艺人员编制工艺时，将会得到不同的方案，缺乏一致性，而且在产品设计初级阶段难以全面、正确地考虑装配工艺性，装配工艺方面存在问题的反馈和修改缓慢且难以实现。

5、设计难度大，知识易流失。工艺设计是统筹产品技术要求、企业经济效益和社会效果的整体优化过程，涉及面广，处理信息量大，因此需要具有丰富装配经验的工艺技术人员才能胜任，而这种装配经验的取得和积累则是一个长期的过程，没有知识库借鉴和积累，导致知识随着人员的更迭而流失，缺乏知识的积累和重用手段。

6、对产品装配设计和工艺规划的支持能力差。装配性能的检验和评价需借助同等大小的实物模型来进行，导致开发周期长、开发成本高、开发风险大，不符合快速反应市场的需要。

7、集成性差。设计工艺制造三个环节缺乏有效联通，装配工艺设计与装配仿真脱节。

技术实现要素：

本发明通过提供一种装配可视化工艺设计方法，解决背景技术中存在的问题。

本发明是由以下技术方案实现的：

一种装配可视化工艺设计方法，包括以下步骤：

1)在制造工艺管理系统(MPMS)的基础上设计一套能够具备三维接产能力且带有工艺资源库的装配可视化工艺设计系统，将该系统与CAD建模系统、装配仿真分析系统、产品数据管理系统、典型知识库相集成，集成的内容包括系统间的界面集成、流程集成、数据集成、知识集成，上述集成的系统为集成的装配可视化工艺设计系统；

2)集成的装配可视化工艺设计系统从设计数据库中接收产品数据，产品数据包括产品三维模型、产品BOM、制造信息、技术要求等内容；

3)接收产品数据后，在集成的装配可视化工艺设计系统中完成BOM转换，模型轻量化和BOM实例化等操作；

4)通过调取典型知识库查找相似装配方案，开展基于知识的可视化装配工艺规划；

5)在集成的装配可视化工艺设计系统中完成装配方案制定，搭建装配工艺结构，完善装配工艺信息卡片；

6)在集成的装配可视化工艺设计系统中进行基于装配顺序的仿真，完成模型装配顺序制定；

7)在集成的装配可视化工艺设计系统中，进入装配仿真分析系统的仿真界面，并在装配可视化工艺设计系统的工艺资源库中选取装配工装、设备等资源模型参与仿真；

8)对6)中的装配顺序进行仿真验证，进行装配干涉检查、装配顺序优化，装配路径优化，装配人机工程分析，装配精度分析；

9)通过分析仿真结果，改进和优化装配工艺；

10)生成触发式、基于关键帧的仿真动画，并确定最终装配工艺内容；

11)调用装配可视化工艺设计系统的预设审签流程完成工艺审签并将工艺固化，形成装配可视化工艺；

12)将由上述过程形成的装配知识存入典型知识库，实现知识的积累、共享、重用；

13)装配可视化工艺通过装配可视化工艺设计系统带有的多窗口自定义布局功能可视化全息发布至现场，以交互式、示教型、多媒体装配可视化工艺的形式指导实际生产。

本发明实现了装配工艺的快速和低成本设计，既缩短产品装配工艺设计周期，又提高了装配工艺质量，通过装配可视化工艺的示教，可直观、清晰的体现装配工艺设计意图，使装配工人的装配效率得到提高，抑制漏装、错装现象的发生，大幅提高了产品装配质量；有效减少对物理模型的依赖，减少样机试装环节，节约了时间及成本，同时为企业的工艺知识积累提供了条件，增强了企业的竞争能力。

附图说明

图1是本发明的方法流程示意图；

图2是本发明中装配可视化工艺系统与产品数据管理系统、装配仿真分析系统、典型工艺知识库集成示意图；

图3是本发明中装配结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种装配可视化工艺设计方法。通过在制造工艺管理系统(MPMS)的基础上开发独特的装配可视化工艺设计系统，将该系统为依托，通过开放的接口，以多系统集成的方式将该系统与CAD建模系统、装配仿真分析系统、产品数据管理系统、典型知识库相集成，集成后系统的主要功能有：1)装配工艺规划与设计；2)三维工艺模型轻量化及保存；3)装配过程仿真验证与优化；4)工艺资源库；5)三维模型库；6)典型工艺知识库；7)电子审签与可视化全息发布。

如图1-3所示，本发明基于以下思路：在制造工艺管理系统(MPMS)的基础上设计一套能够具备三维接产能力的装配可视化工艺设计系统，将该系统与CAD建模系统、装配仿真分析系统、产品数据管理系统、典型知识库相集成，集成的内容包括系统间的界面集成、流程集成、数据集成、知识集成。在集成后的装配可视化工艺设计系统中，首先从产品数据管理系统中接收设计部门发放的三维设计数据，基于设计数据进行编辑，在系统中将设计BOM转换成装配BOM，并将设计模型进行轻量化处理，通过调取知识库查找相似装配方案，开展基于知识的装配可视化工艺规划，初步制定装配方案，包括预设装配顺序、规划装配流转过程、设定流转的装配空间，结合生产节拍划分具体工位的装配内容、技术要求和所需的装配资源。然后以模型实例化后的BOM为依托，在系统中完成模型装配顺序制定，通过集成接口进入仿真系统，并在工艺资源库中选取装配工装、设备等资源模型参与仿真，对装配顺序进行仿真验证，进行装配干涉检查、装配顺序优化，装配路径优化，装配人机工程分析，装配精度分析，通过分析仿真结果，改进和优化装配工艺。调用系统预设审签流程完成工艺审签并将工艺固化，形成可视化装配工艺。将凝练后的装配知识存入知识库，并将装配可视化工艺通过多窗口自定义布局，可视化全息发布至现场，以交互式、示教型、多媒体装配可视化工艺的形式指导实际生产。

如图1所示，本发明具体步骤为：

1)在制造工艺管理系统(MPMS)的基础上设计一套能够具备三维接产能力且带有工艺资源库的装配可视化工艺设计系统，将该系统与CAD建模系统、装配仿真分析系统、产品数据管理系统、典型知识库相集成，集成的内容包括系统间的界面集成、流程集成、数据集成、知识集成，上述集成的系统为集成的装配可视化工艺设计系统：

2)集成的装配可视化工艺设计系统从设计数据库中接收产品数据，产品数据包括产品三维模型、产品BOM、制造信息、技术要求等内容；

3)接收产品数据后，在集成的装配可视化工艺设计系统中完成BOM转换，模型轻量化和BOM实例化等操作；

4)通过调取典型知识库查找相似装配方案，开展基于知识的可视化装配工艺规划；

5)在集成的装配可视化工艺设计系统中完成装配方案制定，搭建装配工艺结构，完善装配工艺信息卡片(如图3所示)；

6)在集成的装配可视化工艺设计系统中进行基于装配顺序的仿真，完成模型装配顺序制定；

7)在集成的装配可视化工艺设计系统中，进入装配仿真分析系统的仿真界面，并在装配可视化工艺设计系统的工艺资源库中选取装配工装、设备等资源模型参与仿真；

8)对6)中的装配顺序进行仿真验证，进行装配干涉检查、装配顺序优化，装配路径优化，装配人机工程分析，装配精度分析；

9)通过分析仿真结果，改进和优化装配工艺；

10)生成触发式、基于关键帧的仿真动画，并确定最终装配工艺内容；

11)调用装配可视化工艺设计系统的预设审签流程完成工艺审签并将工艺固化，形成装配可视化工艺；

12)将由上述过程形成的装配知识存入典型知识库，实现知识的积累、共享、重用；

13)装配可视化工艺通过装配可视化工艺设计系统带有的多窗口自定义布局功能可视化全息发布至现场，以交互式、示教型、多媒体装配可视化工艺的形式指导实际生产。