CN115470597A - 夹具自动装配程序设计方法、电子设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种夹具自动装配程序设计方法、电子设备和存储介质，设计方法包括：基于软件开发平台建立夹具的设计环境；基于所述的夹具的设计环境获取所述夹具的零件总成和平台，且所述零件总成与所述平台位置相对应；基于所述的夹具的设计环境获取所述夹具的单元类型，设计不同的所述单元类型的装配算法，可得到所述单元类型所对应的至少一种控制单元；对多个所述控制单元进行组合，得到所述夹具。这样，在夹具的设计环境和后台算法逻辑下，对于不同产品结构进行合理化匹配，从而生成符合要求的夹具的控制单元，然后将多个控制单元组装在一起，以形成夹具的整体结构。

Description

夹具自动装配程序设计方法、电子设备和存储介质

技术领域

本发明涉及计算机辅助技术领域，尤其是涉及一种夹具自动装配程序设计方法、电子设备和存储介质。

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。汽车焊装夹具虚拟设计是汽车焊装夹具设计过程中的重要环节，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。

相关技术中，夹具结构设计主要依靠人工，重复性操作多(比如：夹具零件重复建模，与钣金结构匹配结构建模)，且设计过程依靠经验，每个工程师设计样式差异大，无法做到经验传承，设计效率低，并且，试制夹具结构样式复杂，比如：定位多、模块化的单元结构不能满足样式的多变性，模块化设计不支撑试制夹具的快速设计，另外，每个车型设计时，设计软件仅仅作为工具被使用，以前车型的成熟工装参数、设计型谱都没有继承，导致设计周期长。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种夹具自动装配程序设计方法，借助软件开发平台建立夹具的设计环境，并依据相关的算法逻辑，对于不同的产品结构进行合理化匹配，从而生成符合要求的夹具。

本发明还提出了一种电子设备。

本发明还提出了一种计算机可读存储介质。

根据本发明第一方面实施例的夹具自动装配程序设计方法，设计方法包括：基于软件开发平台建立夹具的设计环境；基于所述的夹具的设计环境获取零件总成，根据所述零件总成建立所述夹具的平台；基于所述的夹具的设计环境获取所述夹具的单元类型，设计不同的所述单元类型的装配算法，可得到所述单元类型所对应的至少一种控制单元；对多个所述控制单元进行组合，得到所述夹具。

根据本发明实施例的夹具自动装配程序设计方法，借助软件开发平台建立夹具的设计环境，并依据后台算法逻辑，对于不同的产品结构进行合理化匹配，从而生成符合要求的夹具的控制单元，然后将多个控制单元组装在一起，以形成夹具的整体结构。这样，打破模块化的设计思维，通过构建夹具的设计环境和建立相应的逻辑算法，改变依靠人工重复性设计夹具的模式，实现了夹具的智能化设计。

根据本发明的一些实施例，所述的基于软件开发平台建立夹具的设计环境的设计方法还包括：基于软件开发平台建立所述夹具的工作区、功能区和知识库。

根据本发明的一些实施例，设计方法还包括：基于所述的夹具的设计环境建立目录树，根据所述目录树获取与所述夹具相对应的所述零件总成。

根据本发明的一些实施例，基于所述的夹具的设计环境建立所述目录树创建的交互界面，所述目录树创建的交互界面包括：获取车型代码和零件总成代码，以根据不同的所述车型代码和不同的所述零件总成代码建立对应的所述目录树。

根据本发明的一些实施例，所述的根据所述零件总成建立所述夹具的平台的设计方法还包括：基于所述零件总成的自身坐标系获取所述零件总成的RPS点，所述平台的位置根据所述零件总成的RPS点进行摆放。

根据本发明的一些实施例，所述的所述平台的位置根据所述零件总成的RPS点进行摆放的设计方法还包括：所述平台的平面与所述零件总成的RPS点的平面平行，所述平台的平面的法线方向与所述零件总成的RPS点的平面的法线方向平行，所述平台的中心与所述零件总成的中心在所述法线方向上重合且在所述法线方向上间隔设置。

根据本发明的一些实施例，基于所述单元类型的装配算法，可得到所述单元类型所对应的至少一种控制单元的设计方法还包括：获取所需的所述单元类型，根据所述单元类型的装配算法，可得到至少一种组装在所述单元类型上的零件模型，至少一种的所述零件模型与所述单元类型共同构成至少一种所述控制单元。

根据本发明的一些实施例，设计方法还包括基于所述单元类型的装配算法建立所述单元类型的交互界面，所述单元类型的交互界面包括：选择RPS点、所述单元类型、RPS控制方式、RPS控制方向、RPS连接位置，且根据获取的所述单元类型、每个所述RPS点与所述RPS控制方式、所述RPS控制方向和所述RPS连接位置对应关系，可选择得到至少一种所述零件模型。

根据本发明的一些实施例，所述零件模型包括：主零部件模型和副零部件模型，所述单元类型的装配算法包括：建立所述主零部件模型的装配算法和所述副零部件模型的装配算法。

根据本发明的一些实施例，所述主零部件模型的装配算法包括：通过所述RPS点的信息分布计算所述主零部件模型的位置方向，所述主零部件模型包括多个零部件结构，基于所述RPS点的信息分布得到其中一个所述零部件结构的位置方向，再根据其中一个所述零部件结构的位置方向和所述平台的平面得到其余的所述零部件结构。

根据本发明的一些实施例，所述副零部件模型的装配算法包括：基于所述主零部件模型和所述单元类型、所述RPS点的信息分布得到所述副零部件模型。

根据本发明的一些实施例，所述副零部件模型包括：压紧件、定位件和支撑件，所述连接件、所述定位件、所述支撑件与所述单元类型和所述主零部件模型组合以构成所述控制单元。

根据本发明的一些实施例，基于得到的所述主零部件模型、所述副零部件模型和所述单元类型的连接关系设计所述主零部件模型的局部边界算法，以得到所述主零部件模型的局部边界。

根据本发明第二方面实施例的电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如所述的夹具自动装配程序设计方法。

根据本发明第三方面实施例的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的夹具自动装配程序设计方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的夹具自动装配程序设计方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的夹具的立体图；

图3是根据本发明实施例的夹具的俯视图；

图4是根据本发明第一个实施例的控制单元的立体图；

图5是根据本发明第二个实施例的控制单元的立体图；

图6是根据本发明第三个实施例的控制单元的立体图；

图7是根据本发明第四个实施例的控制单元的立体图；

图8是根据本发明实施例的夹具的设计环境的工作区的示意图；

图9是根据本发明实施例的夹具的设计环境的功能区的示意图；

图10是根据本发明实施例的夹具的设计环境的知识库的示意图；

图11是根据本发明实施例的夹具的设计环境的目录树创建窗口；

图12是根据本发明实施例的夹具的设计环境的目录树的示意图；

图13是根据本发明实施例的夹具的设计环境的车型代码配置的示意图；

图14是根据本发明实施例的夹具中的平台的摆放窗口的示意图；

图15是根据本发明实施例的夹具中的单元类型的交互界面的示意图；

图16是根据本发明第一种实施例的单元类型的结构示意图；

图17是根据本发明第二种实施例的单元类型的结构示意图；

图18是根据本发明第三种实施例的单元类型的结构示意图；

图19是根据本发明实施例的支腿组合的位置示意图；

图20是根据本发明第一种实施例的快卡结构与压臂组合的示意图；

图21是根据本发明第二种实施例的快卡结构与压臂组合的示意图；

图22是根据本发明第三种实施例的快卡结构与压臂组合的示意图；

图23是根据本发明第四种实施例的快卡结构与压臂组合的示意图；

图24是根据本发明第一种实施例的气缸结构与压臂组合的示意图；

图25是根据本发明第二种实施例的气缸结构与压臂组合的示意图；

图26是根据本发明第三种实施例的气缸结构与压臂组合的示意图；

图27是根据本发明第四种实施例的气缸结构与压臂组合的示意图；

图28是根据本发明第一种实施例的型板与销座组合连接的示意图；

图29是根据本发明第二种实施例的型板与销座组合连接的示意图；

图30是根据本发明第三种实施例的型板与销座组合连接的示意图；

图31是根据本发明第四种实施例的型板与销座组合连接的示意图；

图32是根据本发明第五种实施例的型板与销座组合连接的示意图；

图33是根据本发明第六种实施例的型板与销座组合连接的示意图；

图34是根据本发明第一种实施例的型板的轮廓边界的示意图；

图35是根据本发明第二种实施例的型板的轮廓边界的示意图；

图36是根据本发明第三种实施例的型板的轮廓边界的示意图；

图37是根据本发明实施例的控制单元生成的设计界面的示意图；

图38是根据本发明第四种实施例的型板的轮廓边界的示意图；

图39是根据本发明实施例的控制单元的放大示意图；

图40是根据本发明实施例的控制单元自动生成的交互界面示意图。

附图标记：

100、夹具；10、平台；20、控制单元；30、型板；31、支腿；32、补高台；33、自制压臂；34、压臂；35、销座。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考图1-图40描述根据本发明实施例的夹具100自动装配程序设计方法。

结合图1-图40所示，夹具100自动装配程序设计方法包括：基于软件开发平台10建立夹具100的设计环境；基于夹具100的设计环境获取夹具100的零件总成和平台10，且零件总成与平台10位置相对应；基于夹具100的设计环境获取夹具100的单元类型，设计不同的单元类型的装配算法，可得到单元类型所对应的至少一种控制单元20；对多个控制单元20进行组合，得到夹具100。

如此，借助软件开发平台10建立夹具100的设计环境，在该设计环境下进行相关的夹具100设计，例如包含有数据库、使用工具等，并且在该设计环境下，可以获取零件总成和平台10，这样根据零件总成的结构特征进行相应的夹具100设计。其中，平台10是控制单元20的安装底板，夹具100的装配、测量等基准都设计在平台10上，并且，基于零件总成的结构特征适当调整平台10的位置，使平台10与零件总成的基准相对应。

而且，基于夹具100中包含有多个不同的单元类型，根据选取的零件总成选择合适的单元类型，例如快卡类、气缸类，不同的单元类型对应设计不同的装配算法，这样，在选择合适的单元类型之后，根据该单元类型的装配算法可以自动生成完整结构的控制单元20，也就是说，在单元类型基础上自动生成组装在单元类型上的定位销、型板30、支腿31、固定销等零部件结构，参考图4-图7所示，构成一个控制单元20。其中，控制单元20具有定位、支撑或夹紧功能的基本单元。

另外，基于选择的单元类型及其装配算法可以匹配出至少一种控制单元20，当然，还可以匹配两种以上的控制单元20，使得工作人员可以自主选择任意一种控制单元20，待完成多个控制单元20的生成之后，可以将多个控制单元20组装在一起，如图2和图3所示，多个控制单元20构成一个完整的夹具100。

由此，本发明的夹具100自动装配程序设计方法，打破传统的设计思路，通过借助软件开发平台10建立夹具100的设计环境，基于该设计环境下通过人机交互和相应的逻辑算法，使得不同的单元类型能够匹配出不同的控制单元20，且匹配方案至少包含一种，减少了传统装配方法中反复的装配操作，避免控制单元20的错装和漏装。基于该设计方法，可以使控制单元20快速生成和精确装配，提高夹具100的设计效率，缩短产品研发周期，实现了夹具100的智能化设计、加工图纸的自动化输出、提升设计质量。

进一步地，基于软件开发平台10建立夹具100的设计环境的设计方法还包括：基于软件开发平台10建立夹具100的工作区、功能区和知识库。

也就是说，借助软件开发平台10可以创建立夹具100的工作区、功能区和知识库，其中，参考图8和图9所示，工作区可作为专属夹具100的设计环境，这样，通过建立专用软件启动工具，在启动后展示对应的功能窗口，即为功能区，在此功能区可以设立专用的合作区，以及还可以设立数据存放文件夹，避免数据存放混淆。而且，参考图10所示，借助软件开发平台10可以搭建零件库，例如将应用的零件分为标准件和非标件两类存放入零件库中，用于程度的调取和参数化更改。此外，还可以搭建焊钳库，以及将设计经验、业务规则嵌入设计过程、知识库参数化、埋点(包括装配轴系、三维标注)处理特征等，基于该设计环境，可以使夹具100设计流程的前后环节关联，方便统一管理，有效提高了工作人员的设计便利性和夹具100数据库的搭建，使得整个设计平台10更加成熟且智能化。

进一步地，结合图11-图13所示，夹具100自动装配程序设计方法还包括：基于夹具100的设计环境建立目录树，根据目录树获取与夹具100相对应的零件总成。

如此，在夹具100的设计环境下进行创建目录树，创建完成的目录树中可包含车身零件、夹具100、焊枪等分类存放产品级，使得零件总成和夹具100形成一一对应的关系，并基于此目录树下进行夹具100的控制单元20的设计生成，并且可以将夹具100设计数据进行有效存储和方便识别，以形成一个强大且逐渐完善的夹具100设计数据库。

其中，基于夹具100的设计环境建立目录树创建的交互界面，目录树创建的交互界面包括：获取车型代码和零件总成代码，以根据不同的车型代码和不同的零件总成代码建立对应的目录树。也就是说，在夹具100的设计环境下，创建目录树创建的窗口，窗口包括：车型代码和零件总成代码，这样在选择所需的车型和零件总成形成一个目录树之后，基于车型-零件总成-夹具100一一对应的匹配关系下进行夹具100的设计流程。

在本发明的实施方式中，将车型代码和总成代码作为窗口的输入项，车型代码下拉选择，零件总成代码输入奇数(对称为偶数)，此处设计因基于车身零件中具有对称的总成结构，例如左车门总成和右车门总成，通过设置奇数和偶数的输入可以确定零件总成的唯一性，从而生成标准目录树结构，并保存到对应文件地址，夹具100数据文件按不同车型在服务器上进行保存。其中，需提前输入车型代码，以在使用时进行下拉选择。

需要注意的是，车型代码和夹具100代码同时重复时、或者车型代码或夹具100代码任意一个为空的情况下不允许创建目录树结构，以确保车型、零件总成、夹具100三者之间的唯一性。此外，车型代码配置可通过窗口的交互界面配置目录树创建功能中的可选车型代码。

如图14所示，零件总成与平台10位置相对应的设计方法还包括：基于零件总成的自身坐标系获取零件总成的RPS点，平台10的位置根据零件总成的RPS点进行摆放。

也就是说，根据获取的零件总成的数据坐标系，可读取零件总成的RPS点(基准点系统)，包括零件总成的主、副定位孔描述及其坐标数据，保证车身数据位置不会更改，基于零件总成的主、副定位孔描述及其坐标数据，对平台10进行摆放，以使夹具100的装配、测量等基准都设计在平台10上，从而保证夹具100与零件总成的关联一致性。

需要说明的是，RPS的定义为定位点系统(The reference point system)，是从设计到制造、检测直至批量制作各环节所涉及到的人员共同遵循的定位点和公差要求。其中每个定位点叫做RPS基准点，RPS基准点必须定位在零件的稳定部位上且不会发生变化。其原理是：通过保证定位具有足够的精度来实现零件的加工精度，即零件的全部工序应保证定位基准单一化原则。

RPS要求建立起零件自身的坐标系，即零件坐标系，并以此作为测量基础，零件坐标系建立以整车坐标系为基础。RPS系统的制定需要以下方面的研究：①产品的功能研究。首先要对产品零件的自身及其周围零件的关系加以研究，确定零件的功能，按照功能的重要程度将功能排序。②产品的公差研究。在保证产品的功能要求下，确定产品的公差要求，即确定尺寸公差和形位公差的特征项目以及公差等级。公差要求要兼顾制造、安装和检测要求的统一性。③RPS系统的制定。RPS系统的制定必须符合零件功能重要性的排序结果和公差要求，确定每个RPS点。④定位基准尺寸的确定。由工程小组确定的RPS点需要填入RPS尺寸图表中。⑤产品的公差计算。在进行产品的公差计算时，应当充分利用RPS系统，来保证设计目标的实现。将以上五个阶段的研究结果，按照机械制图标准、公差标准的标注方法，可以得到正式的产品图纸。

其中，平台10的位置根据零件总成的RPS点进行摆放的设计方法包括：平台10的平面与零件总成的RPS点的平面平行，平台10的平面的法线方向与零件总成的RPS点的平面的法线方向平行，平台10的中心与零件总成的中心在法线方向上重合，并且在法线方向上间隔设置。也就是说，根据零件总成的主定位孔描述，以平台10的平面作为基准平面(即UV面)，使基准平面的水平面与零件总成的主定位孔的定位面平行，使基准平面的法线方向(即正W方向)与零件总成定位面或定位方向的法线方向平行，并且基准平面与零件总成在法线方向上间隔一定距离，以使得生成的控制单元20与零件总成形成良好的匹配。以车门总成为例，车门总成的主定位孔的定位面为车身坐标系中的XZ平面，使得基准平面(即UV面)平行于该定位面，车门总成的定位面或定位方向的法线方向为车身坐标系中的Y向，使得基准平面的法线方向与车门总成定位方向的法线方向平行，并使平台10与零件总成之间间隔一定距离，例如在法线方向平台10中心距离车门总成的主定位设置为300mm。此外，平台10的长度方向(即U向)摆放至零件总成的车身坐标系中的X向。

而且，关于自身对称的夹具100和非自身对称的夹具100设计有以下摆放方式：

对于自身对称的夹具100，指的是零件总成的主、副定位(带H/h标记)孔坐标Y值存在对称的情况，平台10的UW面过零件总成的车身坐标系原点，平台10的中心到零件总成主定位U向为整数，且摆放在零件总成中心位置，即平台10的中心与零件总成的中心重合。

对于非自身对称的夹具100，平台10的中心摆放在零件总成中心位置，同时U、V向的平台10原点到零件总成的主定位距离进行圆整，即取整数。

基于上述的平台10的摆放方式建立有平台10的摆放窗口，包括：下拉选择零件总成、平台10正方向、主定位距离，一般为默认选择，并且还可以下拉选+X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z，平台10旋转绕W方向旋转的按钮(每点一次旋转90°)，主定位距离默认为300mm，可输入数值进行更改(主动调整)。

综上，建立夹具100的设计环境下，通过依次创建目录树形成文件数据夹、根据零件总成的RPS点确定好平台10的位置和方向之后，完成了生成控制单元20的前序工作。

进一步地，基于单元类型的装配算法，可得到单元类型所对应的至少一种控制单元20的设计方法还包括：获取所需的单元类型，根据单元类型的装配算法，可得到至少一种组装在单元类型上的零件模型，至少一种零件模型与单元类型共同构成至少一种控制单元20。

如此，选取合适的单元类型，例如快卡类、气缸类或者普通类的单元类型，根据不同单元类型的设计不同的装配算法，可以自动在单元类型上生成零件模型，并且零件模型和单元类型共同构成控制单元20。而且，在选取的单元类型上生成至少一种的零件模型，可以理解为至少推荐出一种匹配方案，工作人员可自主选择其中的一个匹配方案。

并且，夹具100自动装配程序设计方法还包括：基于单元类型的装配算法建立单元类型的交互界面，单元类型的交互界面包括：选择RPS点、单元类型、RPS控制方式、RPS控制方向、RPS连接位置，且根据获取的单元类型、每个RPS点与RPS控制方式、RPS控制方向和RPS连接位置对应关系，可选择得到至少一种零件模型。

也就是说，生成控制单元20的交互界面可包括：下拉选择单元类型、选择零件总成的RPS点，RPS控制方式、RPS控制方向、RPS连接位置，其中，根据选择的零件总成的每个RPS点，对应有RPS控制方式、RPS控制方向、RPS连接位置，待上述选项选择好后，便可以实现自动生成控制单元20的效果。

其中，在本发明的实施方式中，单元类型按结构分为快卡类、气缸类、普通类等结构；RPS控制方式：孔类型，包括：固定销/活销/压紧固定销；面类型，包括：支撑、压紧、支撑和压紧；RPS控制方向：+X/-X/+Y/-Y/+Z/-Z/指定方向；RPS连接位置：型板30、压臂34、自制压臂33。当然，包括但不限定于上述的实施方式。

具体参考图15所示，控制单元20的交互界面打开后提供：“单元类型”下拉选择，RPS输入栏用于展示零件总成的RPS点信息，按点选顺序进行排列展示，提供删除按钮和上移、下移按钮，每个RPS点可进行控制方式、控制方向、连接位置的下拉更改，然后根据设计的单元类型的装配算法进行后台计算，后续有“预览”按钮、“单元智能生成”按钮，“确定”按钮，通过点选一个控制单元20的三维设计和目录树完成。

在本发明的实施方式中，命令窗口中确定单元类型：分为快卡、气缸75、气缸100和普通四种类型，可以一次选择，后续默认沿用此种选择，直到下一次进行选择。

在交互界面窗口中点选要做夹具100的控制单元20的RPS点，可以自动识别零件总成的RPS点属性，这样，根据RPS点属性区分出定位孔和定位面，识别到RPS控制方向、定位面和定位孔的直径，后续结构生成时可根据直径自动调用对应型号的定位结构。

在每个RPS点的控制方式中下拉可以更改，定位孔控制方式：活销、固定销、压紧固定销三种方式；定位面控制方式：支撑、压紧、支撑和压紧三种方式，其中，支撑、压紧，一个RPS点对应一个连接位置结构，“支撑和压紧”类中支撑和压紧由一个RPS点确定两个支撑压紧组合，分别为支撑组合和压紧组合。

在每个RPS点的连接位置种下拉可以更改，连接位置一般默认为型板30，可下拉选择：型板30、压臂34(根据单元类型选择快卡或气缸压臂34)、自制压臂33155、自制压臂33225等。

进一步地，零件模型包括：主零部件模型和副零部件模型，单元类型的装配算法包括：建立主零部件模型的装配算法和副零部件模型的装配算法。

也就是说，基于选取的单元类型、以及获取的零件总成的RPS点、RPS控制方式、RPS控制方向、RPS连接位置的相关算法计算，可以在单元类型上自动生成主零部件模型和副零部件模型，例如，主零部件模型可以包括型板30、支腿31、角支座、补高台32等零件结构，作为控制单元20的关键功能件；副零部件模型可以包括定位销(例如活销、固定销、压紧固定销等)、销座35、型板30、压臂34、自制压臂33等零件结构，作为控制单元20的辅助功能件。这样，基于主零部件模型的装配算法和副零部件模型的装配算法，在打开控制单元20生成的交互界面窗口，通过下拉选择单元类型，选择RPS点，以及确定好RPS控制方式、RPS控制方向、RPS连接位置，可以在单元类型上自动生成型板30、支腿31、角支座、补高台32、定位销、销座35、压臂34、自制压臂33等零件结构，可以自动生成一个控制单元20，并且推荐出至少一种控制单元20的匹配方案。

需要说明的是，补高台32安装在平台10上，用来调整支撑、定位、夹紧位置高度的零件；支腿31或角支座安装在平台10上或补高台32上，用来支撑和连接型板30的零件；型板30与支腿31或角支座相连接，用于支撑销座35或定位块等零件；销座35，用于连接型板30与定位销或定位块的连接件；定位销，用于定位工件位置的主要定位装置。当然，上述所提及的夹具100的相关零件结构包括但不限定于此，包含现有技术领域中的所有的用于夹具100的零件结构，这样，根据各个零件结构的关联性以及零件总成和零件结构的关联性，可以建立合适的装配算法，以在选取的单元类型上自动生成多个零部件结构。

进一步地，主零部件模型的装配算法包括：通过RPS点信息分布计算主零部件模型的位置方向，主零部件模型包括多个零部件结构，基于RPS点的信息分布得到其中一个零部件结构的位置方向，再根据其中一个零部件结构的位置方向和平台10的平面得到其余的零部件结构。也就是说，主零部件模型中包含有多个零部件结构，例如型板30、支腿31、角支座、补高台32等，根据选择的RPS点的信息分布可以先计算出其中一个零部件结构的位置方向，再根据该零部件结构的位置方向和平台10的基准平面得到其余的零部件结构，这样可以得到主零部件模型中的多个零件结构。

在本发明的实施方式中，具体可以参考以下逻辑算法：

主零部件模型包括支腿31、补高台32组合和型板30的位置方向信息，先通过选择的RPS点信息分布情况计算型板30的朝向，再计算型板30的初位置，然后根据型板30的初位置和基准平面信息计算支腿31、补高台32组合位置，根据支腿31、补高台32组合位置确定型板30的终位置。

其中，结合图19所示，型板30的位置方向计算逻辑：

型板30W向垂直于基准平面，型板30U、V方向计算：

一、当有两个及以上RPS点时：计算各RPS点在基准平面U、V方向的坐标值U和V；利用标准差公式计算再两个方向上的离散б1和б2进行对比；比较б1和б2大小，当б1≥б2时，型板30U方向平行于基准平面U方向，否则为V方向；

二、当只有一个RPS点时：型板30U方向平行于基准平面U方向；

型板30的初位置确定原则(统计型板30和快卡类、气缸压臂34上的支撑和压紧类的RPS点关系，按以下情况分别计算)：

1、有零个支撑或压紧类RPS点，有一个定位类RPS点时，确定型板30位置：沿型板30-V方向从定位RPS点下平移一定距离，例如48mm；

2.有零个支撑或压紧类RPS点，有两个及以上定位类RPS点时，确定型板30位置：计算在型板30V方向上各RPS点坐标平均值，型板30UW面过此点；

3.有一个支撑，零个压紧类RPS点时确定型板30位置：型板30UW面过此RPS点；

4.有两个及以上支撑类，零个压紧类RPS点时确定型板30位置：型板30UW面过距离边界最近的RPS点；

5.有一个压紧类RPS点时确定型板30位置：型板30UW面过此RPS点；

6.有两个及以上压紧类RPS点时确定型板30位置：型板30UW面过距离边界最近的RPS点。

通过上述型板30的逻辑算法，可得到型板30的初位置，然后根据型板30与基准平面相对方向确定使用支腿31型号：型板30U向朝向基准平面U向，使用第一种支腿31组合，型板30U向朝向基准平面V向，使用第二种支腿31组合，在支腿31组合与基准平面中预埋坐标轴系及孔位，与基准平面的孔位拟合。

支腿31组合计算逻辑可参考如下：

一、支腿31组合位置确认(通用)--U向：

1、计算各RPS点在单元U向的最大距离A；

2、选择A/2点在基准平面投影点在U向距离最小的销孔；

3、单元坐标原点在平台10上的投影过此销孔在V向的直线；

二、支腿31组合形式确认(通用)--W向：

计算各RPS点到平台10的距离，取平均值A，(A-80)/50＝商X......余数

X＝1时，无解；

X＝2时，支腿31高度100mm；

X＝3时，支腿31高度150mm；

X＝4时，支腿31高度200mm；

X＝5时，支腿31高度250mm；

X＝6时，支腿31高度300mm；

X＝7时，补高台32为150mm，支腿31高度200mm；

X＝8时，补高台32为150mm，支腿31高度250mm；

X＝9时，补高台32为200mm，支腿31高度250mm；

X＝10时，补高台32为250mm，支腿31高度250mm；

X＝11时，补高台32为250mm，支腿31高度300mm；

X＝12时，补高台32为300mm，支腿31高度300mm；

X＝13时，补高台32为150mm+200mm，支腿31高度300mm；

X＝14时，补高台32为150mm+250mm，支腿31高度300mm；

X＝15时，补高台32为200mm+250mm，支腿31高度300mm；

X＝16时，补高台32为250mm+250mm，支腿31高度300mm；

X＝17时，补高台32为250mm+300mm，支腿31高度300mm；

综上，可以得到主零部件模型的型板30、支腿31、补高台32的最终位置。

进一步地，副零部件模型的装配算法包括：基于主零部件模型和单元类型、RPS点的信息分布得到副零部件模型。

也就是说，根据所选的单元类型以及计算得到主零部件模型、获取的RPS点信息分布，可以计算得到副零部件模型。具体地，根据下拉选择的单元类型，在此单元类型上可以生成包含有定位类、支撑类、压紧类等结构的副零件模型，以保证单元类型、主零部件模型和副零部件模型通过定位、支撑和压紧形成一个完整的控制单元20。

其中，副零部件模型包括：压紧件、定位件和支撑件，功能件为所选的单元类型，也就是说，通过在单元类型的交互界面下拉选择单元类型之后，通过主零部件模型的装配算法，可以得到单元类型下方的型板30、支腿31、补高台32的最终位置，然后，根据型板30、支腿31、补高台32的位置信息以及RPS点信息分布，可以得到单元类型和相关的压紧件、定位件和支撑件，从而可以约束零件模型和单元类型，得到控制单元20。

具体地，对于RPS连接位置，需要用户下拉选择压臂34结构快卡结构和压臂34组合，气缸结构和压臂34组合，定位类、支撑类销座35组合和自制压臂33组合。参考图16-图18、图20-图27所示，快卡结构、气缸结构、自制压臂33结构按分类，可以组合成多种小组合，根据用户选择的RPS点信息、控制方式进行调取，可以分类分成一个压紧、两个压紧、一个定位、一个定位和一个压紧的组合方式。

并且，与主零部件模型中的型板30连接结构，可分为定位销类的销座35组合和支撑类的销座35组合，参考图28-图33所示，可以得到与型板30连接的多种组合。可以依据RPS点到型板30中心面的垂直距离进行区间计算，不同的区间连接不同的结构，由于区间存在交叉的组合，按顺序展示第一个，使用人员通过下一解按钮选择最终的组合结构。

具体地，定位孔的控制方向读取RPS点的描述方向，同时识别RPS点所在的定位面，结合RPS点控制方向，这样，销座35组合可以识别并贴合控制方向侧的定位面。此外，针对新增RPS点和需更改控制方向的RPS点，支持选择RPS点控制方向，通过下拉更改：X、Y、Z方向及选面更改(直接选择控制方向的法线方向平面)；若RPS控制方向与识别或选择的面非垂直关系，则此RPS点的定位方向存在角度，需特殊计算：

在本发明的实施方式中，带偏转角度的定位孔连接方式的特殊计算逻辑：

1、销座35组合的坐标原点与RPS点相合，组合W向与RPS点控制方向平行；

2、销座35组合的U轴平行于型板30、压臂34的UW面；

3、更改销座35组合中的销座35角度及尺寸，销座35组合中的其中一侧边线平行于型板30或压臂34UW面，间隔一定距离，例如为19mm，后对该销座35的边线尺寸圆整为整数。

4、测量销座35组合中的VW面与型板30UV面的角度，记为б，0≤б≤45度时，销座35二与销座35一连接边线平行于型板30VW面，否则平行于型板30UV面，后进行销座35二中的边线尺寸圆整为整数，销座35组合与型板30安装孔到型板30坐标原点U、W向距离分别圆整。

需要说明的是，对销座35的边线尺寸圆整为整数，可以理解为对其带有小数点的边线尺寸进行向上圆整或向下圆整，取为整数。例如，销座35的边线尺寸为2.4mm，可以向上圆整取为3mm或者可以向下圆整取为2mm，可根据设计情况具体调整。

进一步地，基于得到的主零部件模型、副零部件模型和单元类型的连接关系设计所述主零部件模型的局部边界算法，以得到所述主零部件模型的局部边界。

也就是说，依据确定的主零部件模型的边界和副零部件模型与单元类型的连接关系，对主零部件模型的局部边界进行边界计算，组成主零部件模型的局部的轮廓边。

在本发明公开的实施方式中，主要对主零部件模型中的型板30边界进行计算，可以将型板30分为两部分分别计算，首先，计算型板30与各销座35、支腿31等连接部分的功能型板30轮廓，再与快卡、气缸结构配合部分的固定型板30轮廓合并，计算过程中需保证各边界距离型板30坐标原点的距离为整数。具体计算逻辑可参考如下：

一、功能型板30轮廓计算，分别进行上边界、下边界、侧边界的计算，合并成功能型板30轮廓

1、上边界计算：

计算型板30UW面两侧8mm内是否存在销座35组合；①为支撑组合时，型板30上边界距离销座35组合的安装面3mm，存在多个支撑销座35时，取相邻两销座35U向最小距离的中点，作型板30上边界转折点，分层，如与定位销座35安装面投影干涉，则优先保证定位销座35组合的孔位；②为定位组合时(跨过型板30的)，型板30上边界做凹槽避让，销座35组合中的一个销座35下表面距离上边界最小为55mm，同时保证各边线到型板30坐标原点距离为整数；③不存在销座35组合时，以销座35组合安装面投影和距坐标原点60mm线高者为上边界(C-支腿31为72)。

2、下边界计算：

选择①距离型板30原点-W向距离20mm边界，②销座35组合安装面边界投影边界，③支撑类销座35底面-W向下移30mm，最低者作为型板30的下边界。

3、侧边界计算：

计算各销座35组合安装面在型板30UW面投影，①投影在型板30U向正负65mm内时(C-支腿31为25)，型板30边界与支腿31边界一致；②投影在型板30U向正负65mm外时(C-支腿31为25)，型板30侧边界与销座35边界一致。

二、固定型板30轮廓，可以分为快卡型板30轮廓、气缸100型板30轮廓、气缸75型板30轮廓，固定型板30轮廓依据压臂34计算位置进行匹配，从而可得到如图34-图36的实施方式。

三、将固定型板30轮廓与功能型板30轮廓合并，为一个实体零件，最终生成一个完整的控制单元20，多个控制单元20生成组合成一套完整的夹具100。

综上，通过对型板30的轮廓边界计算，可以切割多余的型板30部分，实现轻量化。

如图37的交互界面以及图38-图40所示，试制夹具100创建：根据零件总成的结构调整支腿31与型板30组合方式，结合型板30微调支腿31位置，更符合实际设计，定义压臂34打开方向，匹配压臂34的组合结构；然后进行型板30结构自动化设计：根据夹具100结构、产品结构及轻量化要求实现型板30自动化建模；接着由定位零件(销、支撑&压紧切割)自动匹配：与零件总成配合结构自动化建模，从而自动生成一个控制单元20，将多个控制单元20组合设计出一个夹具100。

因此，本发明打破传统夹具100设计模式，让夹具100零件根据产品结构进行合理化匹配从而生成符合要求的控制单元20，实现夹具100规范化设计，嵌入设计知识，达到设计知识与设计工具高度融合。按照设计步骤构建设计环境，设计步骤间建立约束条件，形成防错。参考车身钣金结构，夹具100的相关零件依据轴系及方向、逻辑尺寸等业务规则来匹配合适的控制单元20及推荐方案，实现平台10摆放、推荐夹具100设计方案，例如推荐支腿31和型板30结构、单元类型结构、型板30结构以及定位结构匹配，最后通过型板30的边界计算，可以使型板30设计轻量化，实现了夹具100结构的自动匹配和多方案推荐。

根据本发明第二方面实施例的电子设备包括：存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器与存储器相连，处理器执行计算机程序时实现夹具自动装配程序设计方法。其中，通信总线用于实现这些组件之间的连接通信。

根据本发明第三方面实施例的计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的夹具自动装配程序设计方法。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种夹具自动装配程序设计方法，其特征在于，设计方法包括：

基于软件开发平台建立夹具的设计环境；

基于所述的夹具的设计环境获取零件总成，根据所述零件总成建立所述夹具的平台；

基于所述的夹具的设计环境获取所述夹具的单元类型，设计不同的所述单元类型的装配算法，可得到所述单元类型所对应的至少一种控制单元；

对多个所述控制单元进行组合，得到所述夹具。

2.根据权利要求1所述的夹具自动装配程序设计方法，其特征在于，所述的基于软件开发平台建立夹具的设计环境的设计方法还包括：

基于软件开发平台建立所述夹具的工作区、功能区和知识库。

3.根据权利要求1所述的夹具自动装配程序设计方法，其特征在于，设计方法还包括：基于所述的夹具的设计环境建立目录树，根据所述目录树获取与所述夹具相对应的所述零件总成。

4.根据权利要求3所述的夹具自动装配程序设计方法，其特征在于，基于所述的夹具的设计环境建立所述目录树创建的交互界面，所述目录树创建的交互界面包括：获取车型代码和零件总成代码，以根据不同的所述车型代码和不同的所述零件总成代码建立对应的所述目录树。

5.根据权利要求1所述的夹具自动装配程序设计方法，其特征在于，所述的根据所述零件总成建立所述夹具的平台的设计方法还包括：

基于所述零件总成的自身坐标系获取所述零件总成的RPS点，所述平台的位置根据所述零件总成的RPS点进行摆放。

6.根据权利要求5所述的夹具自动装配程序设计方法，其特征在于，所述的所述平台的位置根据所述零件总成的RPS点进行摆放的设计方法还包括：

所述平台的平面与所述零件总成的RPS点的平面平行，所述平台的平面的法线方向与所述零件总成的RPS点的平面的法线方向平行，所述平台的中心与所述零件总成的中心在所述法线方向上重合且在所述法线方向上间隔设置。

7.根据权利要求1所述的夹具自动装配程序设计方法，基于所述单元类型的装配算法，可得到所述单元类型所对应的至少一种控制单元的设计方法还包括：

获取所需的所述单元类型，根据所述单元类型的装配算法，可得到至少一种组装在所述单元类型上的零件模型，至少一种的所述零件模型与所述单元类型共同构成至少一种所述控制单元。

8.根据权利要求7所述的夹具自动装配程序设计方法，其特征在于，还包括基于所述单元类型的装配算法建立所述单元类型的交互界面，所述单元类型的交互界面包括：选择RPS点、所述单元类型、RPS控制方式、RPS控制方向、RPS连接位置，且根据所述单元类型、每个所述RPS点确定所述RPS控制方式、所述RPS控制方向和所述RPS连接位置对应关系，可选择得到至少一种所述零件模型。

9.根据权利要求7所述的夹具自动装配程序设计方法，其特征在于，所述零件模型包括：主零部件模型和副零部件模型，所述单元类型的装配算法包括：建立所述主零部件模型的装配算法和所述副零部件模型的装配算法。

10.根据权利要求9所述的夹具自动装配程序设计方法，其特征在于，所述主零部件模型的装配算法包括：

通过所述RPS点的信息分布计算所述主零部件模型的位置方向，所述主零部件模型包括多个零部件结构，基于所述RPS点的信息分布得到其中一个所述零部件结构的位置方向，再根据其中一个所述零部件结构的位置方向和所述平台的平面得到其余的所述零部件结构。

11.根据权利要求9所述的夹具自动装配程序设计方法，其特征在于，所述副零部件模型的装配算法包括：基于所述主零部件模型和所述单元类型、所述RPS点的信息分布得到所述副零部件模型。

12.根据权利要求9所述的夹具自动装配程序设计方法，其特征在于，基于得到的所述主零部件模型、所述副零部件模型和所述单元类型的连接关系设计所述主零部件模型的局部边界算法，以得到所述主零部件模型的局部边界。

13.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至12任一项所述的夹具自动装配程序设计方法。

14.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至12任一项所述的夹具自动装配程序设计方法。

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