CN107122517B - 汽车焊装夹具自动装配程序设计方法 - Google Patents

汽车焊装夹具自动装配程序设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107122517B
CN107122517B CN201710172356.7A CN201710172356A CN107122517B CN 107122517 B CN107122517 B CN 107122517B CN 201710172356 A CN201710172356 A CN 201710172356A CN 107122517 B CN107122517 B CN 107122517B
Authority
CN
China
Prior art keywords
assembly
constraint
automatic
part models
models
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201710172356.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107122517A (zh
Inventor
赵亮
王元勋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201710172356.7A priority Critical patent/CN107122517B/zh
Publication of CN107122517A publication Critical patent/CN107122517A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107122517B publication Critical patent/CN107122517B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automatic Assembly (AREA)

Abstract

本发明涉及计算机辅助设计领域，公开了一种汽车焊装夹具自动装配程序设计方法，包括以下步骤：提取零件模型装配特征并标识为装配属性码，规划焊装夹具基础组件中零件模型的装配顺序，对零件模型自由度进行约束推理求解，取得零件模型唯一的空间装配位姿，结合零件模型装配特征，按照夹具精度传递的顺序，进行零件模型自由度的约束操作，借助于软件开发平台，设计零件模型的自动装配程序，包括自制零件模型自动安装模块，标准零件模型自动安装模块，并构建自动装配程序的程序交互界面。本发明汽车焊装夹具自动装配程序设计方法，提高焊装夹具虚拟装配的操作效率，减少错装和漏装，并提高设计效率，缩短产品研发周期。

Description

汽车焊装夹具自动装配程序设计方法
技术领域
本发明涉及计算机辅助设计领域，具体涉及一种汽车焊装夹具自动装配程序设计方法。
背景技术
在汽车制造业中，汽车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。汽车焊装夹具虚拟装配是汽车焊装夹具设计过程中的重要环节，而现在装配关系规划这一工作目前还是利用三维软件所提供的装配功能由操作者手工制定装配约束来实现，这种方法强经验、弱理论，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，同时也很难对领域知识进行科学有效地继承与重用，使焊装夹具在虚拟装配中操作效率低、容易出错，成为在计算机辅助设计领域内进一步发展面向装配体的辅助设计的瓶颈。
因此需要对焊装夹具自动装配方法进行研究加以改进，以适应汽车行业市场对焊装夹具快速响应的需求。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种汽车焊装夹具自动装配程序设计方法，提高焊装夹具虚拟装配的操作效率，减少错装和漏装，并提高设计效率，缩短产品研发周期。
为实现上述目的，本发明所设计的汽车焊装夹具自动装配程序设计方法，包括以下步骤：
A.提取零件模型装配特征并标识为装配属性码，规划焊装夹具基础组件中零件模型的装配顺序，对零件模型自由度进行约束推理求解，取得焊装夹具基础组件中零件模型唯一的空间装配位姿，所述零件模型包括自制零件模型和标准零件模型；
B.基于步骤A中零件模型唯一的空间装配位姿，结合零件模型装配特征，按照夹具精度传递的顺序，设计零件模型装配算法，进行零件模型自由度的约束操作；
C.基于步骤B中的约束操作，借助软件开发平台，设计焊装夹具基础组件中零件模型的自动装配程序，包括自制零件模型自动安装模块，标准零件模型自动安装模块；
D.构建步骤C中自动装配程序的程序交互界面，提高焊装夹具装配的智能化水平。
进一步地，所述步骤A中的装配顺序是焊装夹具装配中自上而下的层次装配方式，所述焊装夹具基础组件中的自制零件按照压块、压臂、连接板、定位块的顺序进行装配。
进一步地，所述步骤A中的零件模型自由度是零件模型在虚拟装配环境中所存在的状态，在未对零件模型进行约束时，零件模型具有6个自由度，包括三个平移自由度和三个旋转自由度，进行约束时，每一种约束对零件模型的限制定义为约束度，零件模型的约束度包括平移约束度和旋转约束度，零件模型的剩余自由度等于零件模型的自由度减去所受约束的约束度，常用的几种约束类型对零件模型自由度的限制包括：面面平行约束限制了零件模型1个平移约束度和2个旋转约束度，剩余自由度数为3；线线平行约束限制了零件模型2个平移约束度和2个旋转约束度，剩余的自由度数为2。
进一步地，所述步骤A中的约束推理求解是对每个零件模型进行约束操作，限制零件模型在虚拟装配环境中移动或转动，降低零件模型的剩余自由度，焊装夹具零件模型装配面共面约束的约束条件为约束平面的法线方向相同或相反，平面之间的距离为定值；装配轴线共线约束条件为轴线的法线方向相同或相反，轴线之间距离为定值；所述约束推理求解是对装配特征添加合理约束类型，完全限制零件模型自由度，获得零件模型唯一的装配位姿。
进一步地，所述步骤A中空间装配位姿，由于零件模型形状的不对称，在零件模型之间是唯一性的连接方式。
进一步地，所述步骤B中的夹具精度传递自上而下按照销孔和装配面进行传递，通过保证零件模型之间装配特征的精度进而保证焊装夹具装配体的精度。
进一步地，所述步骤B中的约束操作包括零件模型之间的同轴约束、距离约束和角度约束，基于编程语言VB和三维软件CATIA，通过程序驱动同轴约束，距离约束和角度约束。
进一步地，所述步骤B中的装配算法包括遍历装配属性码、拆解装配属性码和添加装配约束。
进一步地，所述步骤C中自制零件模型自动安装模块包括自制零件查找模块、自动装配模块、约束符号隐藏模块和零件模型位置索引模块，标准零件模型自动安装模块包括销轴安装模块、气缸安装模块、螺栓安装模块、约束符号隐藏模块和零件模型位置索引模块。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明的汽车焊装夹具自动装配程序设计方法，能够实现在虚拟装配场景中零件模型的自动装配，通过对零件模型推理求解，获得零件模型唯一的空间装配位姿，对较多重复零件模型的装配具有显著的效果，减少了传统装配方法中反复的装配操作，避免零件模型的错装和漏装，提高设计效率。
2、通过设计焊装夹具零件模型自动装配程序的交互界面，提高焊装夹具装配的智能化水平。
3、借助软件开发平台将焊装夹具自动装配进行开发和封装，实现了零件模型的快速和精确装配，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。
附图说明
图1为本发明汽车焊装夹具自动装配程序设计方法中焊装夹具装配体模型示意图；
图2为本发明中压臂的结构示意图；
图3为本发明中压块的结构示意图；
图4为本发明中压臂和压块约束推理求解示意图；
图5为本发明中自制零件模型自动装配算法流程示意图；
图6为本发明中标准零件模型自动装配算法流程示意图；
图7为本发明中程序交互界面示意图。
图中各部件标号如下：
压块1、压臂2、连接板3、定位块4、销轴5、气缸6、M8螺栓7、螺栓8、螺栓9、角支座10。
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。
本发明提供的汽车焊装夹具自动装配程序设计方法包括以下步骤：
A.提取零件模型装配特征并标识为装配属性码，规划焊装夹具基础组件中零件模型的装配顺序，对零件模型自由度进行约束推理求解，取得焊装夹具基础组件中零件模型唯一的空间装配位姿；如图1所示，零件模型包括自制零件模型压块1、压臂2、连接板3、定位块4和标准零件模型销轴5、气缸6、M8螺栓7、螺栓8、螺栓9、角支座10，自制零件模型按照压块1、压臂2、连接板3、定位块4的顺序自上而下的进行装配，其中，零件模型压臂2在虚拟装配环境中未装配之前有6个空间自由度，包括三个平移自由度和三个旋转自由度；如图2所示，取得零件模型压臂2装配属性码Axis11、Axis12、Axis21、Axis22、Plane21、Plane11及法线方向n1和n2，对零件模型压臂2和压块1之间的约束推理求解，具体步骤如下：
1)将压块1移动到焊接零件的压紧点处然后添加固定约束，完全限制压块的自由度；
2)对装配属性码Axis21和Axis11添加同轴约束，限制压臂2的4个自由度；
3)对装配属性码Axis22和Axis12添加同轴约束，限制压臂2的5个自由度；
4)对装配属性码Plane21和Plane11添加距离约束，限制压臂2的6个自由度，此时压臂2完全被约束；
5)为了获得压臂2的正确的位姿状态，还要使法线方向n1和n2异向，经过约束推理求解获得压臂2的正确的空间装配位姿。
由于零件模型形状的不对称，在零件模型之间连接的方式具有唯一性；
B.基于步骤A中零件模型唯一的空间装配位姿，结合零件模型装配特征，按照夹具精度传递的顺序，设计零件模型装配算法，进行零件模型自由度的约束操作，其中，如图5所示，自制零件模型自动装配算法步骤如下：
1)遍历装配属性码：遍历先后调入的零件模型装配属性码，规划装配顺序；
2)拆解装配属性码：按照规划的装配顺序，零件模型依次两两装配；
3)添加装配约束：按照装配属性码依次添加相关约束类型。
如图2、图3及图4所示的压臂2和压块1，添加装配约束步骤如下：
a.对装配属性码Axis21和Axis11添加同轴约束：
SetConst1＝oConsts.AddBiEltCst(catCstTypeOn,oAxis21,oAxis11)；
b.对装配属性码Axis22和Axis12添加同轴约束：
SetConst2＝oConsts.AddBiEltCst(catCstTypeOn,oAxis22,oAxis12)；
c.对装配属性码Plane21和Plane11添加距离约束：
SetConst3＝oConsts.AddBiEltCst(catCstTypeDistance,Plane21,Plane11)
Const3.Dimension.Value＝5；
d.法线方向n1和n2异向：
Const3.Orientation＝catCstOrientOpposite；
另外，如图6所示，标准零件模型自动装配算法步骤如下：
1)按照产品模型树顺序依次遍历装配体零件模型装配属性码，依次记录所要装配的特征个数；
2)应用循环算法，给被装配的零件模型添加装配属性码，然后拆解装配属性码，最后添加装配约束；
3)重复步骤2)复制标准零件模型装配实例直至标准零件模型装配完成。
其中，夹具精度传递自上而下按照销孔和装配面进行传递，通过保证零件模型之间装配特征的精度进而保证焊装夹具装配体的精度。
如上，步骤B中的约束操作包括零件模型之间的同轴约束和距离约束，部分实例中，还包括角度约束，基于编程语言VB和三维软件CATIA，通过程序驱动同轴约束，距离约束和角度约束；
C.基于步骤B中的约束操作，借助软件开发平台，设计焊装夹具基础组件中零件模型的自动装配程序，包括自制零件模型自动安装模块，标准零件模型自动安装模块；
其中，自制零件模型自动安装模块包括自制零件查找模块、自动装配模块、约束符号隐藏模块和零件模型位置索引模块，标准零件模型自动安装模块包括销轴安装模块、气缸安装模块、螺栓安装模块、约束符号隐藏模块和零件模型位置索引模块；
D.构建步骤C中自动装配程序的程序交互界面，如图7所示，提高焊装夹具装配的智能化水平。
本发明的汽车焊装夹具自动装配程序设计方法，能够实现在虚拟装配场景中零件模型的自动装配，减少了传统装配方法中反复的装配操作，避免零件模型的错装和漏装，提高了设计效率，缩短产品研发周期。

Claims (1)

1.一种汽车焊装夹具自动装配程序设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
A.提取零件模型装配特征并标识为装配属性码，规划焊装夹具基础组件中零件模型的装配顺序，装配顺序是焊装夹具装配中自上而下的层次装配方式，对零件模型自由度进行约束推理求解，取得焊装夹具基础组件中零件模型唯一的空间装配位姿，所述零件模型包括自制零件模型和标准零件模型，其中，零件模型自由度是零件模型在虚拟装配环境中所存在的状态，在未对零件模型进行约束时，零件模型具有6个自由度，包括三个平移自由度和三个旋转自由度，约束推理求解是对每个零件模型进行约束操作，限制零件模型在虚拟装配环境中移动或转动，按照约束平面相同或相反的法线方向进行匹配，取得零件模型唯一的空间装配位姿，该空间装配位姿，在零件模型之间是唯一性的连接方式；
B.基于步骤A中零件模型唯一的空间装配位姿，结合零件模型装配特征，按照夹具精度传递的顺序，设计零件模型装配算法，进行零件模型自由度的约束操作，夹具精度传递自上而下按照销孔和装配面进行传递，约束操作包括零件模型之间的同轴约束、距离约束和角度约束，基于编程语言VB和三维软件CATIA，通过程序驱动同轴约束、距离约束和角度约束，装配算法包括遍历装配属性码、拆解装配属性码和添加装配约束；
C.基于步骤B中的约束操作，借助于软件开发平台，设计焊装夹具基础组件中零件模型的自动装配程序，包括自制零件模型自动安装模块，标准零件模型自动安装模块，自制零件模型自动安装模块包括自制零件查找模块、自动装配模块、约束符号隐藏模块和零件模型位置索引模块，标准零件模型自动安装模块包括销轴安装模块、气缸安装模块、螺栓安装模块、约束符号隐藏模块和零件模型位置索引模块；
D.构建步骤C中自动装配程序的程序交互界面。
CN201710172356.7A 2017-03-22 2017-03-22 汽车焊装夹具自动装配程序设计方法 Expired - Fee Related CN107122517B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710172356.7A CN107122517B (zh) 2017-03-22 2017-03-22 汽车焊装夹具自动装配程序设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710172356.7A CN107122517B (zh) 2017-03-22 2017-03-22 汽车焊装夹具自动装配程序设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107122517A CN107122517A (zh) 2017-09-01
CN107122517B true CN107122517B (zh) 2021-02-19

Family

ID=59718062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710172356.7A Expired - Fee Related CN107122517B (zh) 2017-03-22 2017-03-22 汽车焊装夹具自动装配程序设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107122517B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114861366B (zh) * 2022-06-02 2023-03-28 广东工业大学 汽车焊接夹紧的设计方法、可读存储介质及计算机设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101441677A (zh) * 2008-12-25 2009-05-27 上海交通大学 基于产品全语义模型的自然交互式虚拟装配系统
CN104504471A (zh) * 2014-12-22 2015-04-08 华北电力大学 装配序列规划方法和装置
CN105243434A (zh) * 2015-09-16 2016-01-13 西安工业大学 一种装配序列规划的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101441677A (zh) * 2008-12-25 2009-05-27 上海交通大学 基于产品全语义模型的自然交互式虚拟装配系统
CN104504471A (zh) * 2014-12-22 2015-04-08 华北电力大学 装配序列规划方法和装置
CN105243434A (zh) * 2015-09-16 2016-01-13 西安工业大学 一种装配序列规划的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
组合夹具计算机辅助设计与装配技术研究;左祥赟;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》;20110415;正文第9-51页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107122517A (zh) 2017-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6168536B2 (ja) Ｓｍｔ装置の高速プロセスシステム及び方法
US10466681B1 (en) Systems and methods for machining knowledge reuse
CN108829024B (zh) 一种plc程序生成方法及系统
US10394195B2 (en) Systems and methods for manufacturing optimization
WO2018137414A1 (zh) 一种基于ros系统的机械臂运动控制方法及系统
CN107480356B (zh) 基于catia和激光跟踪仪的部件设计检验一体化方法
CN106843137A (zh) 汽车制造冲压生产线虚拟调试方法
CN109145471B (zh) 基于cad与实测数据共融模型的虚拟装配系统及方法
CN111797446A (zh) 柔性制造系统和方法
CN103488845B (zh) 一种管路组件空间位姿仿真和数据自动输出的系统与方法
CN102855362B (zh) 一种基于计算机辅助设计的检验管路装配的方法
CN103678737A (zh) 一种杠杆系统虚拟装配方法
CN107122517B (zh) 汽车焊装夹具自动装配程序设计方法
CN113673104A (zh) 基于数字孪生的制造业车间工艺规划系统
CN103048952B (zh) 机床加工代码的验证方法、装置及系统
CN112131684A (zh) 基于数字孪生的汽车焊接生产线个性化夹具的设计方法
CN103927411B (zh) 一种龙门式激光切割机床的设计方法
CN110826160A (zh) 一种用于数控弯管模具设计的快速三维建模方法
CN111354069A (zh) 利用3d扫描技术进行模块预拼装的方法
CN110134082A (zh) 基于数字化工厂的汽车生产线的虚拟调试方法
CN106447781B (zh) 一种基于Minkowski和面向自动装配的碰撞检测方法
CN110728086A (zh) 机电bim二三维一体化装配式自动万能族制作方法
KR101254575B1 (ko) 로봇의 시뮬레이션 모델 추출 방법 및 장치
Budha et al. Generation of plc ladder diagram using modular structure
CN103158022A (zh) 工件定位装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20200608

Address after: 430074 Hubei Province, Wuhan city Hongshan District Luoyu Road No. 1037

Applicant after: HUAZHONG University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Address before: 430074 Hubei Province, Wuhan city Hongshan District Kuanshan road Hongxiang Garden Room 3 2-602

Applicant before: WUHAN SANWEI TECHNOLOGY Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210219