CN111143949A - 一种装配序列规划方法 - Google Patents
一种装配序列规划方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111143949A CN111143949A CN201911277615.8A CN201911277615A CN111143949A CN 111143949 A CN111143949 A CN 111143949A CN 201911277615 A CN201911277615 A CN 201911277615A CN 111143949 A CN111143949 A CN 111143949A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- assembly
- functional
- sub
- parts
- layer
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/16—Matrix or vector computation, e.g. matrix-matrix or matrix-vector multiplication, matrix factorization
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Algebra (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Automatic Assembly (AREA)
Abstract
本发明公开了一种装配序列规划方法，包括将待装配的零件区分为功能件和连接件；确定功能件中的基础件、子装配体及单体件，建立功能件零件库Q；将功能件零件库Q中的功能件划分为不同的层，其中，基础件划入L1层中，若功能件零件库Q中的单体件或子装配体既与Ln层中的功能件之间连接，又不与功能件零件库Q中剩余的功能件产生干涉，则将该单体件或子装配体划入Ln+1层内，n为正整数；根据投影法对每层内的功能件规划并行装配；根据干涉矩阵对每层内的功能件的装配顺序进行排序；加入连接件，生成最终的装配序列。能够实现对装配序列的合力规划，有利于提高装配效率。
Description
技术领域
本发明涉及装配技术领域，具体的说是一种装配序列规划方法。
背景技术
装配序列规划是装配规划的核心，尤其是对于复杂产品而言，装配序列的优劣直接关系到产品的装配成本。
目前，传统的机械产品装配过程中，主要采用的方式仍然是依赖人工经验进行装配，但是对于结构复杂、零部件众多的产品而言，通过人工经验的方式进行装配，难以保证装配序列的合理性，可能存在装配序列不合理，装配工时长，增加制造成本。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明提出了一种装配序列规划方法，致力于解决前述背景技术中的技术问题之一。
本发明解决其技术问题采用以下技术方案来实现：
一种装配序列规划方法，包括
将待装配的零件区分为功能件和连接件；
确定功能件中的基础件、子装配体及单体件，建立功能件零件库Q；
将功能件零件库Q中的功能件划分为不同的层，其中，基础件划入L1层中，若功能件零件库Q中的单体件或子装配体既与Ln层中的功能件之间连接，又不与功能件零件库Q中剩余的功能件产生干涉，则将该单体件或子装配体划入Ln+1层内，n为正整数；
根据投影法对每层内的功能件规划并行装配；
根据干涉矩阵对每层内的功能件的装配顺序进行排序；
加入连接件，生成最终的装配序列。
作为一种可选的实施方式，所述确定功能件中的基础件的方法为
根据公式计算出全部功能件的权重值，其中最大的权重值所对应的功能件即为基础件，其中，b表示该功能件的体积大小，v表示与该功能件连接的其他功能件的数量，h表示该功能件的重量，α、β、γ均表示权重因子。
作为一种可选的实施方式，所述确定功能件中的子装配体的方法为，子装配体需要同时满足以下条件：
子装配体里相连的两个零件之间自由度为0；
子装配体装配之后不会影响后面的零件装配，即后面零件安装时不与已经安装的子装配体发生干涉；
子装配体中零件的个数必须大于或等于2个；
基准件不作为子装配体中的零件。
作为一种可选的实施方式，所述根据投影法对每层内的功能件规划并行装配，包括
针对同一层内的每个子装配体和/或单体件，建立每个子装配体和/或单体件的最小六面体，并对每个最小六面体均在X、Y及Z三个方向进行投影，若两个最小六面体在X、Y及Z三个方向的投影均不相交，则这两个最小六面体所对应的子装配体和/或单体件能够并行装配。
本发明的有益效果是：
本发明实施例中，提出了一种并行装配序列自动生成的算法，首先确定基础件，通过连接关系和自由度的计算来划分子装配体，获得干涉矩阵，通过对各层零件或子装配体的二维拓扑图进行分析，规划并行装配，加入连接件，生成最终的装配序列，从而实现对装配序列的合力规划，有利于提高装配效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本具体实施方式的逻辑示意图；
图2为本具体实施方式的零件层次示意图；
图3为本具体实施方式的螺母锁紧机构的局部爆炸图；
图4为本具体实施例的螺母锁紧机构的连接模型图；
图5为本具体实施例的螺母锁紧机构的自由度-连接模型图；
图6为本具体实施例的螺母锁紧机构的Z方向拓扑投影图；
图7为本具体实施例的螺母锁紧机构的并行装配序列。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
作为本发明的一种实施方式，如图1所示，提供了一种装配序列规划方法，包括
S100、将待装配的零件区分为功能件和连接件；
具体的，在装配过程中，根据不同的标准，将零件分成功能件和联接件，功能件是支持产品运转的主体零件，比如机架、执行头等等，连接件是起联接作用的，常用的联接件有铆钉、螺栓、螺母、销钉。螺栓和螺母可以看成一组连接件，将功能件用数字1表示，联接件用数字2表示。
连接关系是装配的主要信息，连接是指产品中的两个零件在没有外力的作用下，不会自发的分离，零件之间的连接关系是产生装配体的重要依据。
用矩阵E来表示连接关系：
为了方便对这些信息的保存和提取，综合零件信息和装配信息，对零件进行编码，编码表中的信息如下：
表1产品装配信息
S200、确定功能件中的基础件、子装配体及单体件，建立功能件零件库Q；
S300、将功能件零件库Q中的功能件划分为不同的层，其中，基础件划入L1层中，若功能件零件库Q中的单体件或子装配体既与Ln层中的功能件之间连接，又不与功能件零件库Q中剩余的功能件产生干涉，则将该单体件或子装配体划入Ln+1层内，n为正整数；
S400、根据投影法对每层内的功能件规划并行装配；
S500、根据干涉矩阵对每层内的功能件的装配顺序进行排序；
S600、加入连接件，生成最终的装配序列。
本发明实施例中，提出了一种并行装配序列自动生成的算法，首先确定基础件，通过连接关系和自由度的计算来划分子装配体，获得干涉矩阵，通过对各层零件或子装配体的二维拓扑图进行分析，规划并行装配，加入连接件，生成最终的装配序列，从而实现对装配序列的合力规划，有利于提高装配效率。
作为一种可选的实施方式，所述确定功能件中的基础件的方法为
根据公式F＝αb+βv+γh计算出全部功能件的权重值，其中最大的权重值所对应的功能件即为基础件，其中，b表示该功能件的体积大小，v表示与该功能件连接的其他功能件的数量，h表示该功能件的重量，α、β、γ均表示权重因子，根据经验值，当α＝5，β＝3，γ＝2时，计算结果最优。
零件重量、尺寸是零件的重要信息，重量是零件的一个重要评价指标，通常反应的零件在装配环境中的稳定性。
记零件所在层数为C，规定基础件为0层，所有与基础件直接相连的为第1层，记为C＝1，与第1层相连的为第2层，记为C＝2，以此类推与第n层相连的为第n+1层，记为C＝n+1，如果零件(单体件或子装配体)k即与第i层相连又与第j层相连，当i<j时，则零件k为第i+1层，当i>j时，则零件k为第j+1层。子装配体Z的层次与子装配体中零件的最低层次保持一致，如图2所示。
作为一种可选的实施方式，所述确定功能件中的子装配体的方法为，子装配体需要同时满足以下条件：
子装配体里相连的两个零件之间自由度为0；
子装配体装配之后不会影响后面的零件装配，即后面零件安装时不与已经安装的子装配体发生干涉；
子装配体中零件的个数必须大于或等于2个；
基准件不作为子装配体中的零件。
零件与零件之间存在着是否连接的关系，连接类型是装配序列规划中非常重要的信息，稳定的连接类型是识别子装配体的重要依据。
零件装配时的连接类型通常有以下几种：焊接及过盈连接、销钉连接、圆柱形连接、槽形连接(不包括过盈连接)、球形连接。
定义：Pi^Pj＝n，则表示i零件和j零件之间的自由度为n(0≤n≤6)
例如，连接中最常见的螺栓连接和螺纹连接可以看成圆柱形连接，与圆柱形连接不同的是，螺栓连接中螺母限制了轴向的移动，限制自由度为5，螺纹连接中螺纹也限制了轴向转动，限制自由度为5。零件间通常不是只有一个连接件，所以可以综合以上信息计算出两个零件之间的自由度。
所以任意两个零件之间的连接类型可以用计算自由度的方式表示，并用矩阵的形式表达出来。两个零件没有连接关系，自由度为6。
子装配体实际上是由多个零件组成的一个整体，
则表示
这m个零件组成一个子装配体
c1,c2…cn则表示零件所在的层数，d表示子装配体所在的层数，1～m则表示零件的编号，i则代表着子装配体的编号。
作为一种可选的实施方式，所述根据投影法对每层内的功能件规划并行装配，包括
针对同一层内的每个子装配体和/或单体件，建立每个子装配体和/或单体件的最小六面体，并对每个最小六面体均在X、Y及Z三个方向进行投影，若两个最小六面体在X、Y及Z三个方向的投影均不相交，则这两个最小六面体所对应的子装配体和/或单体件能够并行装配。
在产品实际装配过程中，装配流程可以分成线性装配和并行装配，线性装配是指每一次只装配一个单体件或子装配体，并行装配是指在同一时间在不同的空间中装配多个单体件或子装配体，由此可见并行装配大大缩短了装配时间，提高了装配效率。对于并行装配，同时装配的单体件或子装配体之间不能相互干涉，为此，提供了一种基于空间投影的干涉判断。
将编码表中的根据零件(单体件或子装配体)尺寸形成的最小六面体分别在X-Y、X-Z、Y-Z三个平面投影，如果同一层的某两个零件(单体件或子装配体)或某几个零件(单体件或子装配体)存在一个平面的投影不相交，那么这两个或几个零件(单体件或子装配体)就可以并行装配。
单体件的最小六面体的尺寸可以通过建模获得，而子装配体
的最小六面体尺寸为：
选取同一层次的子装配体和单体件，基于最小六边形在X,Y,Z三个方向的投影来判断能否实现并行装配。如果投影不相交，则这两个单体件件或装配体能并行装配。
用数学形式来表达即
在产品的装配过程中，零件(单体件或子装配体)与零件(单体件或子装配体)之间存在着约束关系，先安装的零件(单体件或子装配体)不能影响后安装的零件(单体件或子装配体)，这就可以用干涉矩阵Gp来表示约束关系，干涉矩阵是在笛卡尔坐标系中生成的，P代表着三个坐标轴(x、y、z)方向，零件(单体件或子装配体)与零件(单体件或子装配体)的干涉关系可以通过三维制图软件来获取。
当明确了X正方向的干涉情况，-X便可推理出来。
通常一个产品的零件都有很多，如果通过零件与零件之间相互检测判断干涉情况，效率太低，所有当子装配体识别出来之后，先检测子装配体与单体件的干涉情况，最后得到所有零件的干涉情况。
若G(Zi,Ps)＝0，则表示子装配体Zi和单体件Ps之间不发生干涉。G(Pt,Ps)＝0，表示单体件Pt与单体件Pi之间不发生干涉。
所以有
下面通过一个具体的实施例进行说明
如图3所示，产品为螺母锁紧机构，共计有14个零件，其中，1为底板，2为垫块A，3为压块A，4、5、6、7、8、9、12、13均为内六角圆柱头螺钉，10为调节螺钉，11为压块B，14为垫块B。首先基于三维软件建模获得产品的基本信息，生成的编码表如表2所示。
表2产品编码表
| p | f | h | a | -X | X | -Y | Y | -Z | Z |
| 01 | 1 | 40 | 2 | 000 | 205 | 000 | 120 | 000 | 030 |
| 02 | 1 | 10 | 2 | 085 | 185 | 020 | 100 | 023 | 043 |
| 03 | 1 | 05 | 1 | 095 | 170 | 040 | 080 | 043 | 068 |
| 04 | 2 | 00 | 0 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 |
| 05 | 2 | 00 | 0 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 |
| 06 | 2 | 00 | 0 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 |
| 07 | 2 | 00 | 0 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 |
| 08 | 2 | 00 | 0 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 |
| 09 | 2 | 00 | 0 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 |
| 10 | 2 | 00 | 0 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 |
| 11 | 1 | 02 | 0 | 045 | 091 | 040 | 080 | 046 | 068 |
| 12 | 2 | 00 | 0 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 |
| 13 | 2 | 00 | 0 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 |
| 14 | 1 | 03 | 1 | 017 | 053 | 040 | 080 | 023 | 057 |
为了更加直观的表达零件之间的连接关系，依据连接矩阵建立模型图，如图4所示，因为连接件在装配中的安装顺序取决于与其相连功能件的安装顺序，所以模型图中不包含连接件。
根据编码表2中可以逐一计算出每个零件的加权函数F的值，当α＝5，β＝3，γ＝2时，计算出F1＝80970为最大值，所以零件1为基础件。
根据图3的模型图所示，零件P1 0为基础件，与P1 0相连的
为第一层零件，
为第二层零件。
根据自由度的计算规则得到螺母锁紧机构功能件之间的自由度K矩阵。
为了能够直观划分子装配体，将自由度添加到模型图上，如图5所示。
设Q为所有功能件的集合，
根据基础件不为子装配体及子装配体中相邻零件之间自由度的定义，从图5中可以看出零件
和零件P3 2构成一个子装配体，即
其他零件则为单体件。
更新列表
如图6所示单体件
和子装配体
在Z方向上的投影不相交，所以
和
可以并行装配。
根据干涉矩阵的生成方法得到螺母锁紧机构在+Z方向的干涉矩阵GZ为：
根据干涉矩阵对产品每一支路进行逐层检测，最终可以得到螺母锁紧机构的装配序列如图7所示，从而完成产品的装配序列规划。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种装配序列规划方法，其特征在于：包括
将待装配的零件区分为功能件和连接件；
确定功能件中的基础件、子装配体及单体件，建立功能件零件库Q；
将功能件零件库Q中的功能件划分为不同的层，其中，基础件划入L1层中，若功能件零件库Q中的单体件或子装配体既与Ln层中的功能件之间连接，又不与功能件零件库Q中剩余的功能件产生干涉，则将该单体件或子装配体划入Ln+1层内，n为正整数；
根据投影法对每层内的功能件规划并行装配；
根据干涉矩阵对每层内的功能件的装配顺序进行排序；
加入连接件，生成最终的装配序列。
2.根据权利要求1所述的装配序列规划方法，其特征在于：所述确定功能件中的基础件的方法为
根据公式F＝αb+βv+γh计算出全部功能件的权重值，其中最大的权重值所对应的功能件即为基础件，其中，b表示该功能件的体积大小，v表示与该功能件连接的其他功能件的数量，h表示该功能件的重量，α、β、γ均表示权重因子。
3.根据权利要求1所述的装配序列规划方法，其特征在于：所述确定功能件中的子装配体的方法为，子装配体需要同时满足以下条件：
子装配体里相连的两个零件之间自由度为0；
子装配体装配之后不会影响后面的零件装配，即后面零件安装时不与已经安装的子装配体发生干涉；
子装配体中零件的个数必须大于或等于2个；
基准件不作为子装配体中的零件。
4.根据权利要求1所述的装配序列规划方法，其特征在于：所述根据投影法对每层内的功能件规划并行装配，包括
针对同一层内的每个子装配体和/或单体件，建立每个子装配体和/或单体件的最小六面体，并对每个最小六面体均在X、Y及Z三个方向进行投影，若两个最小六面体在X、Y及Z三个方向的投影均不相交，则这两个最小六面体所对应的子装配体和/或单体件能够并行装配。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911277615.8A CN111143949A (zh) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | 一种装配序列规划方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911277615.8A CN111143949A (zh) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | 一种装配序列规划方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111143949A true CN111143949A (zh) | 2020-05-12 |
Family
ID=70518050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911277615.8A Pending CN111143949A (zh) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | 一种装配序列规划方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111143949A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113805541A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-12-17 | 东风电驱动系统有限公司 | 一种零件装配体的装配方法及系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006042902A1 (en) * | 2004-10-21 | 2006-04-27 | Homesoft Oy | Method and arrangement for combining functional fittings |
| JP2012037972A (ja) * | 2010-08-04 | 2012-02-23 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 作業計画作成方法および装置 |
| CN104598683A (zh) * | 2015-01-15 | 2015-05-06 | 东北大学 | 一种自动生成层次化爆炸图的方法 |
-
2019
- 2019-12-11 CN CN201911277615.8A patent/CN111143949A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006042902A1 (en) * | 2004-10-21 | 2006-04-27 | Homesoft Oy | Method and arrangement for combining functional fittings |
| JP2012037972A (ja) * | 2010-08-04 | 2012-02-23 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 作業計画作成方法および装置 |
| CN104598683A (zh) * | 2015-01-15 | 2015-05-06 | 东北大学 | 一种自动生成层次化爆炸图的方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| HYUN MIN DO ET AL.: "Development of controller for small-sized parallel kinematic machines in assembling mobile IT products", 《2015 12TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON UBIQUITOUS ROBOTS AND AMBIENT INTELLIGENCE (URAI)》 * |
| 敬兴久等: "基于零件约束的装配规划技术研究", 《机械设计与制造》 * |
| 王江涛等: "基于基础件和连接关系的装配序列自动快速规划研究", 《制造业自动化》 * |
| 舒启林等: "集成化的装配顺序自动生成算法", 《东北大学学报(自然科学版)》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113805541A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-12-17 | 东风电驱动系统有限公司 | 一种零件装配体的装配方法及系统 |
| CN113805541B (zh) * | 2021-08-18 | 2023-03-14 | 东风电驱动系统有限公司 | 一种零件装配体的装配方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109117560B (zh) | 基于mbd的汽车典型机加工零件三维工艺设计方法及平台 | |
| Soderberg et al. | Computer aided assembly robustness evaluation | |
| US6871108B2 (en) | System and method for creating a representation of an assembly | |
| CN103390082B (zh) | 一种多轴机床几何精度稳健优配方法 | |
| CN107609227B (zh) | 一种基于最大熵理论的装配工艺优化方法 | |
| CN104598697A (zh) | 一种产品仿真三维模型的构建方法 | |
| CN113204851A (zh) | 一种全焊接组件的公差优化方法 | |
| CN106372393A (zh) | 一种基于装配矩阵的复杂装配体的装配序列规划方法 | |
| Saravanan et al. | Optimal geometric tolerance design framework for rigid parts with assembly function requirements using evolutionary algorithms | |
| CN111832185A (zh) | 基于蒙皮模型的精确装配仿真方法及系统 | |
| CN111143949A (zh) | 一种装配序列规划方法 | |
| US20040267391A1 (en) | Method for determining the effects of manufacturing decisions | |
| US11250184B2 (en) | 3D tolerance analysis system and methods | |
| Salomons et al. | A tolerancing tool based on kinematic analogies | |
| Su et al. | Geometric computation based assembly sequencing and evaluating in terms of assembly angle, direction, reorientation, and stability | |
| Gauder et al. | Simulation uncertainty determination of single flank rolling tests using monte carlo simulation and skin model shapes for zero defect manufacturing of micro gears | |
| CN114463491A (zh) | 基于二维cad或cam数据自动创建三维模型的方法 | |
| Trabelsi et al. | Assessment on tolerance representation and tolerance analysis in assemblies | |
| CN117786782B (zh) | 一种紧固件孔位生成方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN111985122A (zh) | 一种零件公差优化设计方法 | |
| Zhang et al. | An interference discrimination method for assembly sequence planning and assembly simulation | |
| Chitale et al. | Statistical Tolerance Analysis With Sensitivities Established With Tolerance-Maps | |
| Lai et al. | Vector based Datum Transformation scheme for computer aided measurement | |
| Polini | To carry out tolerance analysis of an aeronautic assembly involving free form surfaces in composite material | |
| CN114863063B (zh) | 一种单点渐变表面形貌成形用的回弹预测方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200512 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |