CN105243434A - 一种装配序列规划的方法 - Google Patents

Abstract

一种装配序列规划的方法，通过总装配体模型，进行拆卸到子装配部件，子装配部件装配成总装配体模型，总装配体模型连接获得最优装配序列，子装配部件拆卸成子装配零件，子装配零件组装成子装配部件，通过子装配零件获得拆卸序列，通过拆卸序列进行算法优化及评价，通过算法优化及评价选取最优拆卸序列，通过选取最优拆卸序列从而得到子装配零件。

Description

一种装配序列规划的方法

技术领域

本发明涉及规划方法技术领域，特别涉及一种装配序列规划的方法。

背景技术

面对目前航空产品的复杂性以及多样性，目前的现有技术还存在以下几个方面的不足：

（1）PDM环境下基于Teamcenter的夹具设计管理平台必须紧跟航空企业的飞速发展的步伐进行优化升级，这样才能满足航空类复杂零件夹具设计的需求。（2）对于航空夹具设计的二维图纸中还存在一些60至80年代老图这些图纸没有没完全保存或更新需要建立电子库，另外，夹具标准件库与夹具库并不完善需要补充和更新。（3）拆卸法对于生成序列的可用性来说比较好，但对于复杂部件生成大量序列的效率上十分低，而且干涉表和约束表数据庞计算量大，需优化或改进提高。（4）虚拟装配仿真分析只能代表理论或理想状态的装配过程，要想达到逼近真实状况，必须依据经验通过人机交互方式进行序列手动调整重优化过程，这样才能能好的接近实际情况。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种装配序列规划的方法，具有可以系统的进行装配零件的规划的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种装配序列规划的方法，包括（1）基于知识的装配序列生成方法，（2）基于组件识别的装配序列生成方法，（3）基于优先约束关系的装配序列生成方法，（4）基于割集法的装配序列生成方法，（5）基于拆卸法的装配序列生成方法；其特征在于，该方法采用序列优先约束和装配资源约束等知识，系统以产品CAD模型为输入，通过人机交互获得零部件的装配预先约束，通过图搜索法求解产品的特性图的最小割集来产生装配顺序，进行相应机械产品和夹具设计；此方法对于特定的产品的装配顺序求解比较有效，但其适用面窄，且领域知识的获取需较深的专业知识；该方法通过零件组件类别来确定组件，由于航空产品组件种类繁多，因此进行分层次方法生成组件的装配顺序并进行综合组件的装配顺序，进而比较容易的获得产品的装配序列；该方法定义了组件的5种聚类类型包括：堆积聚类、分类聚类、层聚类、组合聚类及其组件聚类，该方法可以有效的减少装配顺序生成的组合复杂性，删除装配操作工艺性差但理论上可行的装配顺序；该方法的核心问题是装配优先约束关系的获取；它采用人机交互方法，工作量较大，对操作人员要求高，且容易出错；难以自动获取优先约束，然而一旦获得零件装配的优先约束，则能很容易地求得零件的装配顺，但不一定是最优；该方法是运用数学图论中图的割集思想，通过割集思想引申到将产品总装模型的拆卸过程与装配连接关系图的分割过程相对应，一般根据装配关联图和关联矩阵描述装配关系，能够获得较好的装配序列；若产品模型拆卸和装配过程互逆，则可通过求解零件的拆卸序列来获得零件的装配序列；依据拆卸法原理，通过软件二次开发建立了装配序列人机交互编辑的工具，使得所产生的装配序列可用且较优，并且符合实际装配要求及部件加工制造要求，拆卸法生成装配序列方法的优点是：如果判定某零件满足拆卸条件，则该零件一定满足序列约束；反之，在装配仿真或实际装配过程中某一阶段满足装配条件的零件并不一定满足装配顺序约束条件，因为该零件拆卸（装配）有可能影响到后续零件拆卸。

所述的规划的方法通过建立拆卸约束矩阵来描述拆卸过程中零件及零件间的约束关系，利用矩阵搜索的方法求解拆卸序列，从拆卸序列逆序得到装配序列，最后以装配操作复杂度和并行度、子装配体的稳定性、装配时间和成本、装配重定向数、装配操作的聚合性来评价和优化生成的序列，再基于NX5.0对拆卸序列进行生成并简单仿真拆卸过程已验证拆卸序列可行性，从而由最优拆卸序列求逆来得到最优装配序列；现代CAD软件的装配模块涵盖了多种类型的装配约束和配合方式，这些方式总结有以下几方面：（1）面贴合：部件配合表面的法矢量相反；（2）面对齐：部件配合表面的法矢量相反；（3）轴与孔配合：部件配合外圆与内孔的轴线共线；根据上述，不难得出面贴合与面对齐只能限制一个方向的自由度，而不能限制在切向的滑动或法向的转动；但轴与孔配合的部件不限制轴向转动，限制径向两个移动自由度。

所述的规划的方法通过拆卸法生成序列算法得出，拆卸法算法步骤：

步骤1：由NX装配干涉检测得到部件干涉部件组，从而得到各部件的装配干涉表；步骤2：由NX装配的约束配合结构树获得装配体的配合关系，进而得到装配部件局部约束表和优先拆卸方向集；步骤3：由步骤2得到的优先拆卸方向集获得可拆卸部件集，最终求得最优方向的选取次序。

本发明的有益效果：

通过本发明的装配方法，如果判定某零件满足拆卸条件，则该零件一定满足序列约束；反之，在装配仿真或实际装配过程中某一阶段满足装配条件的零件并不一定满足装配顺序约束条件，因为该零件拆卸（装配）有可能影响。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细说明。

一种装配序列规划的方法，包括（1）基于知识的装配序列生成方法，（2）基于组件识别的装配序列生成方法，（3）基于优先约束关系的装配序列生成方法，（4）基于割集法的装配序列生成方法，（5）基于拆卸法的装配序列生成方法；其特征在于，该方法采用序列优先约束和装配资源约束等知识，系统以产品CAD模型为输入，通过人机交互获得零部件的装配预先约束，通过图搜索法求解产品的特性图的最小割集来产生装配顺序，进行相应机械产品和夹具设计；此方法对于特定的产品的装配顺序求解比较有效，但其适用面窄，且领域知识的获取需较深的专业知识；该方法通过零件组件类别来确定组件，由于航空产品组件种类繁多，因此进行分层次方法生成组件的装配顺序并进行综合组件的装配顺序，进而比较容易的获得产品的装配序列；该方法定义了组件的5种聚类类型包括：堆积聚类、分类聚类、层聚类、组合聚类及其组件聚类，该方法可以有效的减少装配顺序生成的组合复杂性，删除装配操作工艺性差但理论上可行的装配顺序；该方法的核心问题是装配优先约束关系的获取；它采用人机交互方法，工作量较大，对操作人员要求高，且容易出错；难以自动获取优先约束，然而一旦获得零件装配的优先约束，则能很容易地求得零件的装配顺，但不一定是最优；该方法是运用数学图论中图的割集思想，通过割集思想引申到将产品总装模型的拆卸过程与装配连接关系图的分割过程相对应，一般根据装配关联图和关联矩阵描述装配关系，能够获得较好的装配序列；若产品模型拆卸和装配过程互逆，则可通过求解零件的拆卸序列来获得零件的装配序列；依据拆卸法原理，通过软件二次开发建立了装配序列人机交互编辑的工具，使得所产生的装配序列可用且较优，并且符合实际装配要求及部件加工制造要求，拆卸法生成装配序列方法的优点是：如果判定某零件满足拆卸条件，则该零件一定满足序列约束。反之，在装配仿真或实际装配过程中某一阶段满足装配条件的零件并不一定满足装配顺序约束条件，因为该零件拆卸（装配）有可能影响到后续零件拆卸。

所述的规划的方法通过建立拆卸约束矩阵来描述拆卸过程中零件及零件间的约束关系，利用矩阵搜索的方法求解拆卸序列，从拆卸序列逆序得到装配序列，最后以装配操作复杂度和并行度、子装配体的稳定性、装配时间和成本、装配重定向数、装配操作的聚合性来评价和优化生成的序列，再基于NX5.0对拆卸序列进行生成并简单仿真拆卸过程已验证拆卸序列可行性，从而由最优拆卸序列求逆来得到最优装配序列；现代CAD软件的装配模块涵盖了多种类型的装配约束和配合方式，这些方式总结有以下几方面：（1）面贴合：部件配合表面的法矢量相反；（2）面对齐：部件配合表面的法矢量相反；（3）轴与孔配合：部件配合外圆与内孔的轴线共线；根据上述，不难得出面贴合与面对齐只能限制一个方向的自由度，而不能限制在切向的滑动或法向的转动；但轴与孔配合的部件不限制轴向转动，限制径向两个移动自由度。

所述的规划的方法通过拆卸法生成序列算法得出，拆卸法算法步骤：

步骤1：由NX装配干涉检测得到部件干涉部件组，从而得到各部件的装配干涉表；步骤2：由NX装配的约束配合结构树获得装配体的配合关系，进而得到装配部件局部约束表和优先拆卸方向集；

步骤3：由步骤2得到的优先拆卸方向集获得可拆卸部件集，最终求得最优方向的选取次序。

本发明的工作原理是：

通过总装配体模型，进行拆卸到子装配部件，子装配部件装配成总装配体模型，总装配体模型连接获得最优装配序列，子装配部件拆卸成子装配零件，子装配零件组装成子装配部件，通过子装配零件获得拆卸序列，通过拆卸序列进行算法优化及评价，通过算法优化及评价选取最优拆卸序列，通过选取最优拆卸序列从而得到子装配零件。

Claims (3)

1.一种装配序列规划的方法，包括（1）基于知识的装配序列生成方法，（2）基于组件识别的装配序列生成方法，（3）基于优先约束关系的装配序列生成方法，（4）基于割集法的装配序列生成方法，（5）基于拆卸法的装配序列生成方法；其特征在于，该方法采用序列优先约束和装配资源约束等知识，系统以产品CAD模型为输入，通过人机交互获得零部件的装配预先约束，通过图搜索法求解产品的特性图的最小割集来产生装配顺序，进行相应机械产品和夹具设计；此方法对于特定的产品的装配顺序求解比较有效，但其适用面窄，且领域知识的获取需较深的专业知识；该方法通过零件组件类别来确定组件，由于航空产品组件种类繁多，因此进行分层次方法生成组件的装配顺序并进行综合组件的装配顺序，进而比较容易的获得产品的装配序列；该方法定义了组件的5种聚类类型包括：堆积聚类、分类聚类、层聚类、组合聚类及其组件聚类，该方法可以有效的减少装配顺序生成的组合复杂性，删除装配操作工艺性差但理论上可行的装配顺序；该方法的核心问题是装配优先约束关系的获取；它采用人机交互方法，工作量较大，对操作人员要求高，且容易出错；难以自动获取优先约束，然而一旦获得零件装配的优先约束，则能很容易地求得零件的装配顺，但不一定是最优；该方法是运用数学图论中图的割集思想，通过割集思想引申到将产品总装模型的拆卸过程与装配连接关系图的分割过程相对应，一般根据装配关联图和关联矩阵描述装配关系，能够获得较好的装配序列；若产品模型拆卸和装配过程互逆，则可通过求解零件的拆卸序列来获得零件的装配序列；依据拆卸法原理，通过软件二次开发建立了装配序列人机交互编辑的工具，使得所产生的装配序列可用且较优，并且符合实际装配要求及部件加工制造要求，拆卸法生成装配序列方法的优点是：如果判定某零件满足拆卸条件，则该零件一定满足序列约束；反之，在装配仿真或实际装配过程中某一阶段满足装配条件的零件并不一定满足装配顺序约束条件，因为该零件拆卸（装配）有可能影响到后续零件拆卸。

2.根据权利要求1所述的一种装配序列规划的方法，其特征在于，所述的规划的方法通过建立拆卸约束矩阵来描述拆卸过程中零件及零件间的约束关系，利用矩阵搜索的方法求解拆卸序列，从拆卸序列逆序得到装配序列，最后以装配操作复杂度和并行度、子装配体的稳定性、装配时间和成本、装配重定向数、装配操作的聚合性来评价和优化生成的序列，再基于NX5.0对拆卸序列进行生成并简单仿真拆卸过程已验证拆卸序列可行性，从而由最优拆卸序列求逆来得到最优装配序列；现代CAD软件的装配模块涵盖了多种类型的装配约束和配合方式，这些方式总结有以下几方面：（1）面贴合：部件配合表面的法矢量相反；（2）面对齐：部件配合表面的法矢量相反；（3）轴与孔配合：部件配合外圆与内孔的轴线共线；根据上述，不难得出面贴合与面对齐只能限制一个方向的自由度，而不能限制在切向的滑动或法向的转动；但轴与孔配合的部件不限制轴向转动，限制径向两个移动自由度。

3.根据权利要求1所述的一种装配序列规划的方法，其特征在于，所述的规划的方法通过拆卸法生成序列算法得出，拆卸法算法步骤：

步骤1：由NX装配干涉检测得到部件干涉部件组，从而得到各部件的装配干涉表；步骤2：由NX装配的约束配合结构树获得装配体的配合关系，进而得到装配部件局部约束表和优先拆卸方向集；

步骤3：由步骤2得到的优先拆卸方向集获得可拆卸部件集，最终求得最优方向的选取次序。