基于装配约束识别与提取技术的装配件变型设计方法

1 引言

    变型设计是指通过对现有设计方案的修改，得到与原设计相似的新设计方案。在系列产品的设计，尤其是面向大批量定制的机床产品设计过程中，变型设计占有很大的比例。变型设计可以大大提高设计的速度和质量，又可重用企业的已有资源，对市场变化做出快速响应，高效、高质量、低成本地开发新产品，满足客户的需求。因此，变型设计在产品设计中具有重要的地位，对多品种、少批量生产和定制生产企业具有更加重要的意义，引起了学术界和企业界的广泛关注。

    对零件变型设计方法已经进行了一些研究。在实际生产工作中，企业不仅需要对零件进行变型设计，而且经常需要对装配件进行变型设计。目前采用的方法往往是先对装配件的各个零件进行变型设计，然后将变型后的零件重新组装成装配件，实现装配件变型设计。这种装配件变型设计方法不仅工作量大、自动化程度低，且由于没有从整体上考虑装配件中各个组成零件之间的装配约束关系，导致在进行单个零件变型设计时，彼此之间需要人工协调，往往容易导致错误的发生。近年来，对装配件变型设计进行的研究，取得了一些研究进展。尽管学者们在装配件变型设计方法方面进行了较深入研究并取得了一些研究进展，但到目前为止，尚未见成熟、高效、实用的装配件变型设计方法。

    本文研究利用参数化技术建立装配件参数化模型，利用装配约束识别与提取方法提取装配件的装配约束，建立装配件尺寸约束关系网络，开发了与集成的基于装配约束识别与提取以及尺寸参数传递与修改方法的装配件变型设计模块，实现了装配件变型设计。

2 装配约束识别与提取

    要实现高效、自动的装配件变型设计，要解决的关键问题就是当装配件中某个组件（零件或子装配件）的某个或某些尺寸发生变化时，如何迅速、准确地确定装配件中其他组件的哪些尺寸需要改变以及如何改变。要解决上述问题，首先需要解决的问题就是需要知道装配件中各个组件之间的装配约束关系。因此，如何识别装配件中的装配约束并自动提取装配件中的装配约束关系是实现装配件变型设计的关键。

    在三维参数化设计软件中，在构建三维装配件时，系统会根据装配约束情况自动建立装配约束信息，并将这些装配约束信息保存在装配件参数化模型的指定位置。

    目前，在一些三维参数化设计软件中，提供了功能丰富的二次开发接口和二次开发函数，利用这些二次接口和二次开发函数，编制程序对三维参数化设计软件进行二次开发，可以实现装配件装配约束自动识别与自动提取。在这里，提出一种基于三维参数化软件二次开发的装配约束识别与自动提取方法。具体实现方法与步骤如下：