基于知识的汽车焊装夹具零件参数化建模方法与流程

本发明涉及计算机辅助设计领域，具体涉及一种基于知识的汽车焊装夹具零件参数化建模方法。

背景技术：

在汽车制造业中，汽车车身焊装夹具在汽车焊装线上占有非常重要的地位，其设计制造的速度和质量将直接影响汽车的生产规模、效率和质量。焊装夹具设计过程一般被分为四个阶段：工件的装夹规划、焊装夹具规划设计、焊装夹具结构设计和校验，其中，焊装夹具结构设计是设计过程的重要一环，根据焊装夹具规划的结果，选择合适的焊装夹具类型，确定焊装夹具尺寸参数和知识类型，最后进行焊装夹具建模。

当前大部分焊装夹具建模方法是：草绘出夹具零件模型的草图轮廓、生成零件几何模型、添加零件的其它特征、将模型参数化，然后完成夹具模型建立，但这种建模方法不仅效率低，还不能将参数设计和设计知识有效的组织和表达，且主要是通过设计人员按照自己的设计经验来设计，需要耗费大量的人力和精力，也很难对领域知识进行科学有效地继承与重用。

因此，有必要研究更为有效的焊装夹具模型建立方法，对传统的设计模式和方法进行改进，以适应汽车行业市场对焊装夹具快速响应的需求。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种基于知识的汽车焊装夹具零件参数化建模方法，实现夹具零件的自动建模，且模型建立快速、精确，提高了焊装夹具零件模型的设计效率，缩短产品研发周期。

为实现上述目的，本发明所设计的基于知识的汽车焊装夹具零件参数化建模方法，包括以下步骤：

a.对焊装夹具提取设计知识，所述设计知识包括设计技术规范知识和设计过程知识，所述设计技术规范知识包括零件选用规格、零件之间装配方式、零件技术要求和零件结构的设计规格，所述设计过程知识包括零件模型参数知识和设计经验知识；

b.将所述步骤a中提取的设计知识归类为模型参数知识、设计规则知识、设计属性知识和装配属性知识，并将模型参数知识、设计规则知识和设计属性知识形成程序片段；

c.借助软件开发平台，通过编程法，基于所述步骤b中的模型参数知识编写零件模型程序，将所述步骤b中的设计规则知识和设计属性知识以程序片段的形式添加到零件模型程序中；

d.设计零件模型程序的交互界面，对零件模型程序进行封装；

e.基于焊装夹具的模型参数知识和设计属性知识使用所述步骤d中的零件模型程序建立零件几何模型，并将装配属性知识用设计法添加到所述零件几何模型中。

进一步地，所述步骤a中的零件模型参数知识是对每一种夹具零件进行参数提取，所述参数包括主控参数、辅助参数和其它参数，主控参数决定零件模型主要的外形尺寸，辅助参数决定部分零件模型特征与主控参数之间的关系，其它参数决定零件模型其它特征的参数。

进一步地，所述步骤a中的设计经验知识包括夹具零件的强度、加工性能、精度等级、制造周期和成本以及夹具零件之间运动不干涉并保持余量，使夹具零件之间在打开或加紧的极限位置，取放焊接零件时不与夹具零件发生干涉，便于安装、拆卸和更换。

进一步地，所述主控参数是零件模型变形设计的基础，所述辅助参数是零件模型特征之间关系的桥梁，所述主控参数是主控参数以交互变量的形式控制零件的外形尺寸，所述辅助参数是辅助参数与主控参数之间的关系以公式的形式控制部分零件特征尺寸；其它参数是其它参数以常量的形式控制其它特征的细节尺寸。

进一步地，所述步骤b中的设计规则知识包括夹具零件之间的定位方式及夹具零件的选用类型。

进一步地，所述步骤b中的设计属性知识包括夹具零件的编号、名称、材料和技术要求，设计属性知识是设计信息向制造信息转化的信息来源。

进一步地，所述步骤b中的装配属性知识是焊装夹具零件按照自上而下顺序装配的基础，所述装配属性知识以属性装配码形式添加到模型中，所述装配属性知识包括装配特征类型、零件装配顺序和特征元素配对顺序。

进一步地，所述步骤d中所述交互界面包括索引界面和知识变量输入界面，所述知识变量输入界面包括模型参数知识输入界面和设计属性知识输入界面，所述步骤d中的封装包括模型参数知识、设计规则知识和设计属性知识的封装。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明基于知识的汽车焊装夹具零件参数化建模方法，将焊装夹具设计知识进行归类总结，将设计知识以程序片段的形式添加到零件模型程序中，使设计知识得到高效的表达。

2、借助于软件开发平台将夹具零件设计过程以程序设计的方式进行封装，实现了夹具零件的自动建模，模型建立快速、精确，有利于提高焊装夹具零件模型的设计效率，缩短产品研发周期。

3、将企业的焊装夹具设计知识和经验等资源进行提取整合，有利于焊装夹具设计信息的流转与共享。

附图说明

图1为本发明基于知识的汽车焊装夹具零件参数化建模方法中焊装夹具设计知识由提取向表达的转化关系示意图；

图2为本发明基于知识的汽车焊装夹具零件参数化建模方法一种汽车焊装夹具定位销零件模型示意图；

图3为本发明中定位销零件模型设计知识的表达结果示意图；

图4为本发明中定位销零件模型参数化模型示意图；

图5为本发明中定位销零件模型程序生成过程示意图；

图6为本发明中索引界面示意图；

图7为本发明中定位销零件模型设计属性知识输入界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例一以一种汽车焊装夹具零件模型为例，本发明基于知识的汽车焊装夹具零件参数化建模方法包括以下步骤：

a.对焊装夹具零件提取设计知识，设计知识包括设计技术规范知识和设计过程知识，设计技术规范知识包括零件选用规格、零件之间装配方式、零件技术要求和零件结构的设计规格，设计过程知识包括零件模型参数知识和设计经验知识，零件模型参数知识是对每一种夹具零件进行参数提取，参数包括主控参数、辅助参数和其它参数，主控参数决定零件模型主要的外形尺寸，辅助参数决定部分零件模型特征与主控参数之间的关系，其它参数决定零件模型其它特征的参数；设计经验知识包括夹具零件的强度、加工性能、精度等级、制造周期和成本以及夹具零件之间运动不干涉并保持余量，使夹具零件之间在打开或加紧的极限位置，取放焊接零件时不与夹具零件发生干涉，便于安装、拆卸和更换，该焊装夹具零件设计知识信息如表一所示：

表一：一种焊装夹具零件模型设计知识提取结果

b.将步骤a中提取的设计知识进行表达，可以归类为模型参数知识、设计规则知识、设计属性知识和装配属性知识，并将模型参数知识、设计规则知识和设计属性知识形成程序片段，设计知识由提取向表达的转化关系如图1所示，以图2焊装夹具零件中定位销零件模型为例说明设计知识的表达，定位销零件模型设计知识的表达结果如图3所示，具体如下：

1)模型参数知识：模型参数知识包括主控参数、辅助参数和其它参数，主控参数是零件模型变形设计的基础，辅助参数是零件模型特征之间关系的桥梁，主控参数是主控参数以交互变量的形式控制零件的外形尺寸，辅助参数是辅助参数与主控参数之间的关系以公式的形式控制部分零件特征尺寸；其它参数是其它参数以常量的形式控制其它特征的细节尺寸，本实施例中，如图4所示，定位销零件模型的主控参数包括销工作直径d(销直径d减径0.2mm)、工作长度l、装配尺寸l2、固定尺寸l1、装配直径d1；辅助参数包括菱形销宽度a＝0.3*d、安装面尺寸b＝1/2*d、螺纹直径等于装配直径，其它参数圆角r＝1.5mm、限位面h＝3mm、菱形轮廓角度为50°、销锥形角度为30°，其中l3是间接保证的尺寸。

2)设计规则知识：设计规则知识包括夹具零件之间的定位方式及夹具零件的选用类型，本实施例中，定位销零件模型包括两种类型圆销(a型销)和菱形销(b型销)，设计规则形成程序片段为：

iftype＝＝"a"

{`零件几何体\凹槽.1\活动`＝false

`零件几何体\凹槽.2\活动`＝false}

iftype＝＝"b"

{`零件几何体\凹槽.1\活动`＝true

`零件几何体\凹槽.2\活动`＝true}

3)设计属性知识：设计属性知识包括夹具零件的编号、名称、材料和技术要求，本实施例中，定位销零件模型的设计属性知识如表二所示：

表二：定位销零件模型设计属性知识

4)装配属性知识：装配属性知识是焊装夹具零件按照自上而下顺序装配的基础，装配属性知识以装配属性码形式添加到模型中，装配属性知识包括装配特征类型、零件装配顺序和特征元素配对顺序，装配属性知识是模型的装配属性码信息，本实施例中，对应定位销零件模型装配属性码为plane61、plane62和axis61，其中英文字母标示装配特征类型，第一个数字表示零件中特征元素的标码，第二个数字表示零件模型装配层次，供模型建立后自动装配时使用；

c.借助软件开发平台，如图5所示，应用编程语言vb对三维软件catia通过编程法，基于步骤b中的模型参数知识编写零件模型程序，将步骤b中的设计规则知识和设计属性知识以程序片段的形式添加到零件模型程序中；

d.设计零件模型程序的交互界面，对零件模型程序进行封装，交互界面包括索引界面和知识变量输入界面，知识变量输入界面包括模型参数知识输入界面和设计属性知识输入界面，步骤d中的封装包括模型参数知识、设计规则知识和设计属性知识的封装，本实施例中，索引界面如图6，定位销设计属性知识输入界面如图7所示；

e.基于定位销零件模型的模型参数知识和设计属性知识使用步骤d中的零件模型程序建立零件几何模型，并将装配属性知识用设计法添加到所述零件几何模型中。

本发明基于知识的汽车焊装夹具零件参数化建模方法，解决了现有夹具零件模型建立过程中模型建立复杂、参数化设计和设计知识不能有效组织和表示的问题，实现夹具零件的自动建模，且模型建立快速、精确，提高了焊装夹具零件模型的设计效率，缩短产品研发周期。