一种凹版印刷机印刷装置的装配序列规划系统及规划方法与流程

本发明属于计算机辅助工艺设计技术领域，具体涉及一种凹版印刷机印刷装置的装配序列规划系统及规划方法。

背景技术：

装配序列规划是在产品装配特征矩阵的基础上，对零部件的装配顺序按照一定的要求进行规划和选择，是复杂产品生产装配工艺中最重要的问题。据统计，在一些工业化的国家，复杂产品的制造过程中有超过30％的人在进行和装配相关的作业，产品的装配工时占制造总工时的一半左右，装配成本占制造总成本的30％-50％。复杂产品的装配过程所占整个生产周期的比重较大，所以对其装配信息模型进行序列规划，可以大大减少装配过程中花费的时间，降低生产成本，减少产品的设计周期。

在复杂产品的装配序列规划过程中，综合考虑到装配过程中的几何可行性、装配操作稳定性、支撑稳定性、重定向次数以及工具更换次数等因素。建立装配序列的综合评价指标。印机制造企业在凹版印刷机设计制造过程中，受操作经验所限制，设计、制造和装配等环节不能很好地实现信息交流，这就造成了大多数的设计人员对产品的制造过程以及装配工艺性缺乏深入理解，而大多数的装配人员对设计过程也缺乏明确的认知，装配过程中非常依赖人为的主观经验。

凹版印刷机印刷装置装配作为凹印机制造过程中的关键环节，目前现实状况下依然存在大规模人工求解装配序列的现象，很大程度上依赖人为主观经验来判定求解，更没有一个统一的评价指标，因此极其容易产生疏忽及错选方案的现象，使得生产效率降低，生产成本提高，更为严重的，可能造成不可挽回的经济损失。

目前国内外的研究学者也对装配序列规划工艺系统进行了一定的研究，西安电子科技大学殷磊等人针对凹印机印刷装置装配序列规划进行了一定的研究，其方法为建立凹印机印刷装置的装配序列规划系统，包括与数据库连接的装配资源管理模块、装配序列规划模块和虚拟装配仿真模块，利用离散粒子群万有引力搜索算法，计算并选取凹印机印刷装置零部件装配序列的规划结果，装配序列规划的复杂度低。该系统存在的不足之处在于所用算法并不适用于大规模复杂零件的装配过程。江苏科技大学周宏根等人建立了一种船体分段装配序列规划系统，通过整合船体的装配资源信息，对船体的装配进行分段规划，但是该系统的缺点在于开发成本高，后期运维的投入过多。

由于凹版印刷机的生产过程复杂性、影响因素众多等特性，导致其关键零部件的装配工艺规划难度较大、制定周期长、工艺优劣评价过程复杂；目前，我国大多数印机制造企业的装配工艺制定多根据现有设计制造的经验进行，经验判断缺乏相应的标准性文件指导，装配工艺制定过程缓慢且其质量稳定性也存在较大隐患；已有的印机装配工艺知识也缺乏整理和继承，导致工艺制定过程反复，大大延长了整个生产周期；而且，制定的装配工艺缺乏相应的评价和验证体系，使得装配工艺的优劣难以进行指标化的评定，这也给实际的生产过程带来了诸多问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种凹版印刷机印刷装置的装配序列规划系统，实现了装配序列规划系统中的规划灵活设置。

本发明的另一目的是提供一种凹版印刷机印刷装置的装配序列规划方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，一种凹版印刷机印刷装置的装配序列规划系统，包括信息管理模块、装配序列规划模块和虚拟装配仿真模块；

信息管理模块包括零部件装配模型库、零部件干涉信息库、零部件连接信息库、零部件支撑信息库、工装工具信息库、零件装配方向信息库和最优装配序列信息库，其中，零部件装配模型库主要保存凹版印刷机印刷装置各个部件的三维模型；零部件干涉信息库主要保存凹版印刷机印刷装置不同部件中各个零件在三个装配方向上装配过程中与其他零件的干涉信息；零部件连接信息库主要保存凹版印刷机印刷装置不同部件中各个零件之间的连接关系信息；零部件支撑信息库主要保存凹版印刷机印刷装置不同部件中各个零件与其他零件在重力方向上的支撑信息；工装工具信息库主要保存凹版印刷机印刷装置不同部件中每个零件在装配过程中所用工具信息；零件装配方向信息库主要保存凹版印刷机印刷装置每个零件在装配过程中装配方向信息；最优装配序列信息库主要保存装配序列规划模块中的每个装配体部件的历史装配序列算法规划结果以及虚拟装配仿真实验结果；

装配序列规划模块包括装配体零部件装配矩阵信息载入模块、算法参数输入模块、装配序列规划模块和装配结果输出模块，其中，装配体零部件装配矩阵信息载入模块用于读取凹印机印刷装置不同零部件的模型以及对应装配体的干涉信息矩阵、连接信息矩阵、支撑信息矩阵、装配方向信息以及装配工具信息，并将信息传递至装配序列规划模块；算法参数输入模块，用于输入混合粒子群算法的初始粒子个数以及最大迭代次数，将装配矩阵信息载入模块中传递过来的装配体的相关信息进行初始化；装配序列规划模块，通过混合粒子群算法实现凹版印刷机印刷装置各个部件的装配序列的运算；装配结果输出模块，用于输出凹版印刷机印刷装置相应部件的装配序列运算结果；

虚拟装配仿真模块包括装配结果综合评价模块、装配过程仿真模块和仿真结果输出模块，其中，装配结果综合评价模块用于实现对输出凹版印刷机印刷装置零部件的装配序列的运算结果的综合评价；装配过程仿真模块，用于对输出凹版印刷机印刷装置不同零部件的装配序列的运算结果进行装配过程虚拟仿真演示；仿真结果输出模块用于输出装配过程虚拟仿真演示内容，并将装配过程虚拟仿真演示内容和装配序列运算结果存储到最优装配结果信息库，用于凹版印刷机印刷装置各部件装配序列的规划结果与仿真过程。

本发明所采用的第二种技术方案是，一种凹版印刷机印刷装置的装配序列规划方法，应用如本发明第一种技术方案一种凹版印刷机印刷装置的装配序列规划系统进行规划，具体按照以下步骤实施：

步骤1)将凹版印刷机印刷装置对应部件装配序列规划所需的资源存入信息管理模块不同的信息库：

步骤1.1)将凹版印刷机印刷装置对应部件的三维模型存入零部件装配模型库；

步骤1.2)将凹版印刷机印刷装置不同部件中各个零件在三个装配方向上装配过程中与其他零件的干涉信息的连接信息存入零部件干涉信息库；

步骤1.3)将凹版印刷机印刷装置不同部件中各个零件之间的连接关系信息存入零部件连接信息库；

步骤1.4)将凹版印刷机印刷装置不同部件中各个零件与其他零件在重力方向上的支撑信息存入零部件支撑信息库；

步骤1.5)将凹版印刷机印刷装置不同部件中每个零件在装配过程中所用工具信息存入工装工具信息库；

步骤1.6)将凹版印刷机印刷装置不同部件中每个零件在装配过程中的装配方向信息存入零件装配方向信息库；

步骤1.7)将凹版印刷机印刷装置对应零部件预先设置的普遍装配规则存入最优装配序列信息库；

步骤2)读取信息管理模块中的装配矩阵信息并导入装配序列规划模块：

步骤2.1)在信息管理模块中的零部件装配模型库中选择对应凹印机印刷装置的零部件装配体模型，获取零部件装配体索引，并转存至虚拟装配仿真模块；步骤2.2)获取步骤2.1)中所选择的零部件装配体索引号对应的零部件装配信息矩阵；

步骤2.3)将步骤2.2)获取的对应的零部件装配信息矩阵转换并导出至装配序列规划模块中的装配体零部件装配矩阵信息载入模块；

步骤2.4)给算法参数输入模块中输入装配序列规划评价标准中的评价指标、各指标对应的权重、算法初始化粒子个数和最大迭代次数，以建立规划过程评价标准并存储；

步骤3)根据凹版印刷机印刷装置零部件装配体对应的零部件装配矩阵信息，利用混合粒子群算法，求解凹版印刷机印刷装置零部件的装配序列规划结果；

步骤4)装配结果输出模块显示凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划结果、目标函数最佳适应度曲线以及各项评价指标的函数值，并输出运算结果；

步骤5)根据凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划结果，在装配结果综合评价模块中，对凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划结果与最优装配序列信息库中的历史装配序列运算结果进行对比，若更优，则将其添加为新的历史结果，若更劣，则根据比较结果返回步骤2.4)修改装配序列规划评价标准中的评价指标和各指标对应的权重重新求解，直到凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划结果优于历史装配序列运算结果，将其添加为新的历史结果；

步骤6)虚拟装配仿真模块首先对凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划结果进行综合评价，然后依据规划结果，对装配体模型的零件装配过程进行仿真演示，进一步检查装配序列规划结果是否符合需求：

步骤6.1)装配结果综合评价模块对作为新的历史结果的凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划结果进行综合评价，得到符合需求的规划结果；

步骤6.2)装配过程仿真模块获取步骤2.1)中索引号对应的装配体爆炸图，调取对应零件的零件编号，按照仿真实验结果，对该装配体的装配过程进行虚拟仿真演示内容，实现对该规划结果的可行性验证，并录制其装配过程，将可行性验证结果和装配序列运算结果自动存储到最优装配结果信息库；

步骤6.3)利用可行性验证结果和装配序列规划的相关信息，确定凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划，在仿真结果输出模块中将凹版印刷机印刷装置零部件装配序列规划结果在gui界面中输出。

本发明第二种技术方案的特点还在于，

步骤2)中零部件装配信息矩阵包括三个装配方向上的干涉矩阵、连接矩阵、支撑矩阵、装配方向矩阵和装配工具矩阵。

三个装配方向上的干涉矩阵信息为笛卡尔坐标系下xyz三个正交方向上每个零件从无穷远处移动到装配位置与其他零件的干涉信息。

步骤6.4)中装配序列规划的相关信息包括装配序列规划的装配规则、特殊优先顺序、约束条件和综合评价指标。

步骤4)中输出的各项评价指标的函数值包括最优适应度值、干涉次数、不稳定连接次数、不稳定支撑次数、装配重定向次数和装配工具改变次数。

步骤3)具体按照以下步骤实施：

步骤3.1)建立目标函数，对于一个长度为m的序列l来说，以第a个零件装配过程中所有的装配特性建立数学模型；

l＝p1,p2,p3,...,pa,...,pm(1)

式(1)中，p表示零件，m表示零件编码，

装配序列的优化通常以节约成本和减少装配时间为最终目标，为达到此目标，需要考虑装配方向的改变次数、几何可行性、稳定性作为评价指标，构造目标函数如下；

式(2)中，i、j表示零件编号，x、y、z表示三个方向上的干涉矩阵，c表示连接矩阵，s表示支撑矩阵，d表示装配方向信息矩阵，t表示装配工具信息矩阵，

为计算方便，将式(2)简化为：

f(a)＝ω1ng+ω2nc+ω3ns+ω4nd+ω5nt(3)

式(3)中，

表示干涉次数

表示不稳定联接次数

表示不稳定支撑次数

装配方向改变次数

装配工具改变次数

式(2)、(3)中，ω1、ω2、ω3、ω4和ω5均为权重，分别给评价指标的函数值进行加权处理，且ω1+ω2+ω3+ω4+ω5＝1；

步骤3.2)给算法参数输入模块中输入装配序列规划评价标准中的评价指标、各指标对应的权重、，读取零件个数m，设置粒子个数n，最大迭代次数nmax；

步骤3.3)算法初始化，随机出n组序列，利用式(2)计算每个粒子的适应度值，找出适应度最低的序列本代最优序列并保存；

步骤3.4)位置更新，在[1,m]中随机出两个值c1，c2，将c1至c2的所有序列提出放置到序列的尾部，重新计算新序列的适应度值，与本代最优序列进行对比，若更优，则取代本代最优序列；

步骤3.5)速度更新，在[1,m]中随机出两个值c3，c4，将序列中c1与c2的所对应的零件编号进行对换，重新计算新序列的适应度值，与本代最优序列进行对比，若更优，则取代本代最优序列；

步骤3.6判断迭代次数n是否到达最大迭代次数nmax，若不是，返回步骤3.3进行下一轮求解，若是，则输出最优装配序列与该序列的综合评价指标的函数值到结果输出模块。

步骤3)中最优序列为综合评价指标下目标函数取最小值时所对应的装配序列。

综合评价指标包括装配过程中各零件之间的干涉次数、装配稳定性、装配重新定向次数和工装工具的变化次数等各函数值综合建立的目标函数。

本发明的有益效果是：

本发明一种凹版印刷机印刷装置的装配序列规划系统，提供了自定义综合评价标准的算法参数输入模块和灵活选取凹印机印刷装置中不同部件装配体的信息管理模块，同时能够方便的调整评价指标信息以及算法参数，以获取最大限度满足需求的装配序列，实现了规划系统中的规划灵活设置。

本发明一种凹版印刷机印刷装置的装配序列规划方法，利用混合粒子群算法，求解并选取出凹印机印刷装置零部件装配序列的规划结果，通过对规划结果的可行性进行验证，确定凹印机印刷装置零部件装配序列的规划，避免了现有技术使用拆卸法随着产品零部件数目增多所带来的序列规划复杂性提高的问题，有效降低了凹印机印刷装置装配序列规划的复杂度。

附图说明

图1是本发明装配序列规划系统的结构示意图；

图2是本发明装配序列规划方法的实现流程图；

图3是本发明装配序列规划方法中混合粒子群算法的实现流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种凹版印刷机印刷装置的装配序列规划系统，如图1所示，包括信息管理模块、装配序列规划模块和虚拟装配仿真模块。

信息管理模块包括零部件装配模型库、零部件干涉信息库、零部件连接信息库、零部件支撑信息库、工装工具信息库、零件装配方向信息库和最优装配序列信息库，其中，零部件装配模型库主要保存凹版印刷机印刷装置各个部件的三维模型；零部件干涉信息库主要保存凹版印刷机印刷装置不同部件中各个零件在三个装配方向上装配过程中与其他零件的干涉信息；零部件连接信息库主要保存凹版印刷机印刷装置不同部件中各个零件之间的连接关系信息；零部件支撑信息库主要保存凹版印刷机印刷装置不同部件中各个零件与其他零件在重力方向上的支撑信息；工装工具信息库主要保存凹版印刷机印刷装置不同部件中每个零件在装配过程中所用工具信息；零件装配方向信息库主要保存凹版印刷机印刷装置每个零件在装配过程中装配方向信息；的最优装配序列信息库主要保存装配序列规划模块中的每个装配体部件的历史装配序列算法规划结果以及虚拟装配仿真实验结果。

装配序列规划模块包括装配体零部件装配矩阵信息载入模块、算法参数输入模块、装配序列规划模块和装配结果输出模块，其中，装配体零部件装配矩阵信息载入模块用于读取凹印机印刷装置不同零部件的模型以及对应装配体的干涉信息矩阵、连接信息矩阵、支撑信息矩阵、装配方向信息以及装配工具信息，并将信息传递至装配序列规划模块；算法参数输入模块，用于输入混合粒子群算法的初始粒子个数以及最大迭代次数，将装配矩阵信息载入模块中传递过来的装配体的相关信息进行初始化；装配序列规划模块，通过混合粒子群算法实现凹版印刷机印刷装置各个部件的装配序列的运算；装配结果输出模块，用于输出凹版印刷机印刷装置相应部件的装配序列运算结果。

虚拟装配仿真模块包括装配结果综合评价模块、装配过程仿真模块和仿真结果输出模块，其中，装配结果综合评价模块用于实现对输出凹版印刷机印刷装置零部件的装配序列的运算结果的综合评价；装配过程仿真模块，用于对输出凹版印刷机印刷装置不同零部件的装配序列的运算结果进行装配过程虚拟仿真演示；仿真结果输出模块用于输出装配过程虚拟仿真演示内容，并将装配过程虚拟仿真演示内容和装配序列运算结果存储到最优装配结果信息库，用于凹版印刷机印刷装置各部件装配序列的规划结果与仿真过程。

本发明的凹版印刷机印刷装置的装配序列规划系统是基于matlab2016a软件设计的gui界面，主要包括装配序列规划算法的参数输入、综合评价指标函数值的输出、最佳适应度曲线以及装配序列规划结果输出。

本发明一种凹版印刷机印刷装置的装配序列规划方法，如图2所示，应用本发明一种凹版印刷机印刷装置的装配序列规划系统进行规划，具体按照以下步骤实施：

步骤1)将凹版印刷机印刷装置对应部件装配序列规划所需的资源存入信息管理模块不同的信息库：

步骤1.1)将凹版印刷机印刷装置对应部件的三维模型存入零部件装配模型库；

步骤1.2)将凹版印刷机印刷装置不同部件中各个零件在三个装配方向上装配过程中与其他零件的干涉信息的连接信息存入零部件干涉信息库；

步骤1.3)将凹版印刷机印刷装置不同部件中各个零件之间的连接关系信息存入零部件连接信息库；

步骤1.4)将凹版印刷机印刷装置不同部件中各个零件与其他零件在重力方向上的支撑信息存入零部件支撑信息库；

步骤1.5)将凹版印刷机印刷装置不同部件中每个零件在装配过程中所用工具信息存入工装工具信息库；

步骤1.6)将凹版印刷机印刷装置不同部件中每个零件在装配过程中的装配方向信息存入零件装配方向信息库；

步骤1.7)将凹版印刷机印刷装置对应零部件预先设置的普遍装配规则存入最优装配序列信息库；

步骤2)读取信息管理模块中的装配矩阵信息并导入装配序列规划模块：

步骤2.1)在信息管理模块的中的零部件装配模型库中选择对应凹印机印刷装置的零部件装配体模型，获取零部件装配体索引，并转存至虚拟装配仿真模块；

步骤2.2)获取步骤2.1)中所选择的零部件装配体索引号对应的零部件装配信息矩阵；

步骤2.3)将步骤2.2)获取的对应的零部件装配信息矩阵转换并导出至装配序列规划模块中的装配体零部件装配矩阵信息载入模块；

步骤2.4)给算法参数输入模块中输入装配序列规划评价标准中的评价指标、各指标对应的权重、算法初始化粒子个数和最大迭代次数，以建立规划过程评价标准并存储；

步骤3)如图3所示，根据凹版印刷机印刷装置零部件装配体对应的零部件装配矩阵信息，利用混合粒子群算法，求解凹版印刷机印刷装置零部件的装配序列规划结果：

步骤3.1)建立目标函数，对于一个长度为m的序列l来说，以第a个零件装配过程中所有的装配特性建立数学模型；

l＝p1,p2,p3,...,pa,...,pm(1)

式(1)中，p表示零件，m表示零件编码；

装配序列的优化通常以节约成本和减少装配时间为最终目标，为达到此目标，需要考虑装配方向的改变次数、几何可行性、稳定性作为评价指标，构造目标函数如下；

式(2)中，i、j为零件编号，x、y、z表示三个方向上的干涉矩阵，c表示连接矩阵，s表示支撑矩阵，d表示装配方向信息矩阵，t表示装配工具信息矩阵，

为计算方便，将式(2)简化为：

f(a)＝ω1ng+ω2nc+ω3ns+ω4nd+ω5nt(3)

式(3)中，

表示干涉次数

表示不稳定联接次数

表示不稳定支撑次数

装配方向改变次数

装配工具改变次数

式(2)、(3)中，ω1、ω2、ω3、ω4和ω5均为权重，分别给评价指标的函数值进行加权处理，且ω1+ω2+ω3+ω4+ω5＝1；

步骤3.2)给算法参数输入模块中输入装配序列规划评价标准中的评价指标、各指标对应的权重、，读取零件个数m，设置粒子个数n，最大迭代次数nmax；

步骤3.3)算法初始化，随机出n组序列，利用式(2)计算每个粒子的适应度值，找出适应度最低的序列本代最优序列并保存；

步骤3.4)位置更新，在[1,m]中随机出两个值c1，c2，将c1至c2的所有序列提出放置到序列的尾部，重新计算新序列的适应度值，与本代最优序列进行对比，若更优，则取代本代最优序列；

步骤3.5)速度更新，在[1,m]中随机出两个值c3，c4，将序列中c1与c2的所对应的零件编号进行对换，重新计算新序列的适应度值，与本代最优序列进行对比，若更优，则取代本代最优序列；

步骤3.6判断迭代次数n是否到达最大迭代次数nmax，若不是，返回步骤3.3进行下一轮求解，若是，则输出最优装配序列与该序列的综合评价指标的函数值到结果输出模块。

步骤4)装配结果输出模块显示凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划结果、目标函数最佳适应度曲线以及各项评价指标的函数值，并输出运算结果；

步骤5)根据凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划结果，在装配结果综合评价模块中，对凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划结果与最优装配序列信息库中的历史装配序列运算结果进行对比，若更优，则将其添加为新的历史结果，若更劣，则根据比较结果返回步骤2.4)修改装配序列规划评价标准中的评价指标和各指标对应的权重重新求解，直到凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划结果优于历史装配序列运算结果，将其添加为新的历史结果；

步骤6)虚拟装配仿真模块首先对凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划结果进行综合评价，然后依据规划结果，对装配体模型的零件装配过程进行仿真演示，进一步检查装配序列规划结果是否符合需求：

步骤6.1)装配结果综合评价模块对作为新的历史结果的凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划结果进行综合评价，得到符合需求的规划结果；

步骤6.2)装配过程仿真模块获取步骤2.1)中索引号对应的装配体爆炸图，调取对应零件的零件编号，按照仿真实验结果，对该装配体的装配过程进行虚拟仿真演示内容，实现对该规划结果的可行性验证，并录制其装配过程，将可行性验证结果和装配序列运算结果自动存储到最优装配结果信息库；

步骤6.3)利用可行性验证结果和装配序列规划的相关信息，确定凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划，在仿真结果输出模块中将凹版印刷机印刷装置零部件装配序列规划结果在gui界面中输出。

步骤2)中零部件装配信息矩阵包括三个装配方向上的干涉矩阵、连接矩阵、支撑矩阵、装配方向矩阵和装配工具矩阵。三个装配方向上的干涉矩阵信息为笛卡尔坐标系下xyz三个正交方向上每个零件从无穷远处移动到装配位置与其他零件的干涉信息。

步骤3)中最优序列为综合评价指标下目标函数取最小值时所对应的装配序列。

步骤4)中输出的各项评价指标的函数值包括最优适应度值、干涉次数、不稳定连接次数、不稳定支撑次数、装配重定向次数和装配工具改变次数。

步骤6.4)中装配序列规划的相关信息包括装配序列规划的装配规则、特殊优先顺序、约束条件和综合评价指标。

综合评价指标包括装配过程中各零件之间的干涉次数、装配稳定性、装配重新定向次数和工装工具的变化次数等各函数值综合建立的目标函数。

本发明的凹版印刷机印刷装置的装配序列规划方法，建立装配序列规划过程中的装配规则和评价标准，通过信息管理模块读取复杂零部件的装配信息矩阵，连接到装配序列规划模块利用混合粒子群算法进行装配序列规划，得到能够最大程度满足装配要求的零件装配序列，最后通过虚拟装配仿真模块对得到的序列进行实验验证，利用该系统对凹版印刷机印刷装置进行装配序列规划，旨在降低凹版印刷机印刷装置的装配序列规划的复杂度，为实际的设计生产装配过程提供指导。

实施例1

本实施例提供一种凹版印刷机印刷装置的装配序列规划方法，该方法应用本发明的凹版印刷机印刷装置的装配序列规划系统，具体包括以下步骤：

步骤1)将凹版印刷机印刷装置对应部件装配序列规划所需的资源存入信息管理模块不同的信息库：

步骤1.1)将凹版印刷机印刷装置对应部件的三维模型存入零部件装配模型库；

步骤1.2)构建装配体的干涉矩阵ix、iy、iz、连接矩阵c、支撑矩阵s、装配方向矩阵d和装配工具矩阵t等，将凹版印刷机印刷装置不同部件的装配矩阵信息存入到对应的信息管理模块1中；

其中：假设待装配部件由n个不同零部件构成，其干涉矩阵可表示为ik＝(ikij)n×n：

式中，ikij表示装配时零件j沿k方向将会与零件i是否发生干涉的情况，当ikij＝0时，表示零件j沿k方向将与零件i不发生装配影响干涉；当ikij＝1时，表示装配时零件j沿k方向与零件i发生干涉，干涉矩阵反映了装配过程中待装配零件与已装零件的干涉关系；

待装配部件连接矩阵可表示为c＝(cij)n×n，其中：

式中，cij表示零件i与零部件j的连接关系。当cij＝0时，表示零件i与零部件j之间不存在接触连接关系；当cij＝1时，表示零件i与零部件j存在接触连接关系；当cij＝2时，表示零件i与零件j之间存在稳定连接关系，如焊接、铆接、螺栓连接和过盈配合，连接矩阵表述了装配体零件之间的几何拓扑关系；

待装配部件支撑矩阵可表示为s＝(sij)n×n，其中：

式中，sij表示零件i与零件j的支撑关系。当sij＝0时，表示零件i在重力方向上不能稳定支撑零件j；当sij＝1时，表示零件i在重力方向可以稳定支撑零件j，支撑矩阵反映了装配体零件之间在重力方向上的支撑关系，体现了装配过程的稳定性；

待装配部件的装配方向信息矩阵可表示为d＝(di)n×1，其中：

di＝1,2,3,4,5,6

式中，以装配体包围盒的中心建立笛卡尔坐标系，di表示零件i在装配过程中的空间装配方向。当di＝1时，表示零部件i在+x方向上进行装配；当di＝2时，表示零部件i在-x方向上进行装配；当di＝3时，表示零部件i在+y方向上进行装配；当di＝4时，表示零部件i在-y方向上进行装配；当di＝5时，表示零部件i在+z方向上进行装配；当di＝6时，表示零部件i在-z方向上进行装配；零件装配方向矩阵反映了零件装配工程中的装配方向，体现装配过程中装配体的重定向次数与装配序列的复杂度；

待装配部件的装配工具信息矩阵可表示为t＝(ti)n×1，其中，ti为装配体中待装零件所使用的工装工具，反映了装配过程中工装工具的改变次数与装配序列的复杂度；

将凹版印刷机印刷装置不同部件中各个零件在三个装配方向上装配过程中与其他零件的干涉信息的连接信息存入零部件干涉信息库；

步骤1.3)将凹版印刷机印刷装置不同部件中各个零件之间的连接关系信息存入零部件连接信息库；

步骤1.4)将凹版印刷机印刷装置不同部件中各个零件与其他零件在重力方向上的支撑信息存入零部件支撑信息库；

步骤1.5)将凹版印刷机印刷装置不同部件中每个零件在装配过程中所用工具信息存入工装工具信息库；

步骤1.6)将凹版印刷机印刷装置不同部件中每个零件在装配过程中的装配方向信息存入零件装配方向信息库；

步骤1.7)将凹版印刷机印刷装置对应零部件预先设置的普遍装配规则存入最优装配序列信息库；

步骤2)读取信息管理模块中的装配矩阵信息并导入装配序列规划模块：

步骤2.1)在信息管理模块的中的零部件装配模型库中选择对应凹印机印刷装置的零部件装配体模型，获取零部件装配体索引，并转存至虚拟装配仿真模块；

步骤2.2)获取步骤2.1)中所选择的零部件装配体索引号对应的零部件装配信息矩阵；

步骤2.3)将步骤2.2)获取的对应的零部件装配信息矩阵转换并导出至装配序列规划模块中的装配体零部件装配矩阵信息载入模块；

步骤2.4)给算法参数输入模块中输入装配序列规划评价标准中的评价指标、各指标对应的权重、算法初始化粒子个数和最大迭代次数，以建立规划过程评价标准并存储；

步骤3)如图3所示，根据凹版印刷机印刷装置零部件装配体对应的零部件装配矩阵信息，利用混合粒子群算法，求解凹版印刷机印刷装置零部件的装配序列规划结果：

步骤3.1)建立目标函数，对于一个长度为m的序列l来说，以第a个零件装配过程中所有的装配特性建立数学模型；

l＝p1,p2,p3,...,pa,...,pm(1)

式(1)中，p表示零件，m表示零件编码，

装配序列的优化通常以节约成本和减少装配时间为最终目标，为达到此目标，需要考虑装配方向的改变次数、几何可行性、稳定性作为评价指标，构造目标函数如下；

式(2)中，i、j为零件编号，x、y、z表示三个方向上的干涉矩阵，c表示连接矩阵，s表示支撑矩阵，d表示装配方向信息矩阵，t表示装配工具信息矩阵，

为计算方便，将式(2)简化为：

f(a)＝ω1ng+ω2nc+ω3ns+ω4nd+ω5nt(3)

式(3)中，

表示干涉次数

表示不稳定联接次数

表示不稳定支撑次数

装配方向改变次数

装配工具改变次数

式(2)、(3)中，ω1、ω2、ω3、ω4和ω5分别给评价指标的函数值进行加权处理，且ω1+ω2+ω3+ω4+ω5＝1；

步骤3.2)给算法参数输入模块中输入装配序列规划评价标准中的评价指标、各指标对应的权重、，读取零件个数m，设置粒子个数n，最大迭代次数nmax；

步骤3.3)算法初始化，随机出n组序列，利用式(2)计算每个粒子的适应度值，找出适应度最低的序列本代最优序列并保存；

步骤3.4)位置更新，在[1,m]中随机出两个值c1，c2，将c1至c2的所有序列提出放置到序列的尾部，重新计算新序列的适应度值，与本代最优序列进行对比，若更优，则取代本代最优序列；

步骤3.5)速度更新，在[1,m]中随机出两个值c3，c4，将序列中c1与c2的所对应的零件编号进行对换，重新计算新序列的适应度值，与本代最优序列进行对比，若更优，则取代本代最优序列；

步骤3.6判断迭代次数n是否到达最大迭代次数nmax，若不是，返回步骤3.3进行下一轮求解，若是，则输出最优装配序列与该序列的综合评价指标的函数值到结果输出模块。

步骤4)装配结果输出模块显示凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划结果、目标函数最佳适应度曲线以及各项评价指标的函数值，并输出运算结果；

步骤5)根据凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划结果，在装配结果综合评价模块中，对凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划结果与最优装配序列信息库中的历史装配序列运算结果进行对比，若更优，则将其添加为新的历史结果，若更劣，则根据比较结果返回步骤2.4)修改装配序列规划评价标准中的评价指标和各指标对应的权重重新求解，直到凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划结果优于历史装配序列运算结果，将其添加为新的历史结果；

步骤6)虚拟装配仿真模块首先对凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划结果进行综合评价，然后依据规划结果，对装配体模型的零件装配过程进行仿真演示，进一步检查装配序列规划结果是否符合需求：

步骤6.1)装配结果综合评价模块对作为新的历史结果的凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划结果进行综合评价，得到符合需求的规划结果；

步骤6.2)装配过程仿真模块获取步骤2.1)中索引号对应的装配体爆炸图，调取对应零件的零件编号，按照仿真实验结果，对该装配体的装配过程进行虚拟仿真演示内容，实现对该规划结果的可行性验证，并录制其装配过程，将可行性验证结果和装配序列运算结果自动存储到最优装配结果信息库；

步骤6.3)利用可行性验证结果和装配序列规划的相关信息，确定凹版印刷机印刷装置零部件装配序列的规划，在仿真结果输出模块中将凹版印刷机印刷装置零部件装配序列规划结果在gui界面中输出。