基于三维参数化模型的装配CAPP系统研究

0 引言

    现在三维CAD/CAPP技术越来越发展，许多企业正在实现三维技术的普及与应用并贯穿产品的设计、分析、制造、装配、售后及维修的全生命周期。装配是产品生产中的重要一步，但现在对三维装配CAPP的研究还是处在一个起步阶段。装配CAPP在企业中存在的主要问题有：1）大多基本还是采用传统的生产方法，只重视装配工艺，对装配顺序没有规划，容易造成零件的库存积压，影响产品的生产周期；2）依靠传统的工艺设计和自己的经验，没有规范的工艺路线和工艺规程，造成工艺的随意性，对生产不利；3）对于相似零件的工艺规程，由于缺少工艺的编制或者很难找到以前的工艺文件，造成重复的设计，浪费了时间，缺少创新的时间。针对存在的问题，本文研究了基于三维参数化模型的装配CAPP系统，提供一个可视化的装配环境，实现数字化预装配的工艺规划，优化装配方案，提高装配效率，缩短产品交付期。

1 系统的特点与功能

    本系统是顺应了CAPP三维化的发展方向与趋势，并且实现了与三维CAD的无缝集成，无需从外部重新导入模型，直接利用软件的API函数在三维软件solid edge的基础上实现参数化驱动，并且通过可视化的窗口操作界面进行三维装配工艺的设计，保证工艺决策的方便性与可靠性。

    本系统运用参数化技术的设计方法建立新产品的三维模型，然后进行装配的工艺规划，实现以下功能：1）以VB软件、Access数据库以及Solid Edge三维软件为支撑，根据产品的设计规则及相应的约束条件，通过参数化输入界面，确定尺寸参数，自动驱动完成生成新产品零件模型；2）采用派生式装配工艺设计方案解决相似的装配工艺设计过程，然后运用成熟的人工智能方式访问数据库及知识库，以人机交互的方式对设计出的装配工艺内容进行添加、编辑、调整顺序、保存等操作；3）按照设计出的装配工艺顺序自动进行三维模型的装配仿真过程并形成动画模式，实现按工序和工步的控制播放功能；4）按照零部件的属性名称配置装配工序的名称、内容等信息，并自动生成明细表、工艺卡等装配工艺文档。

2 系统平台总体框架及其主要模块

    系统平台分为用户层、管理层、功能层、技术层、支撑层五层结构形式。具体如图1所示。基本流程是首先是通过参数化设计出装配新模型，然后在装配模型基础上进行装配工艺规划，实现自动化装配，最后输出装配录像与工艺文件。

    1)角色权限管理模块

    本系统平台的角色权限管理模块，采用了类似RBAC（Role-Based Access Control  基于角色的访问控制）模型结构，这种模型的基本概念是把权限与角色联系在一起，用户通过充当合适角色的成员而获得该角色的许可权。在登录本装配CAPP系统时，需输入用户名和密码，认证其是否具有使用本系统的权限，或者具有使用本系统哪些功能的权限。角色主要分为管理员，主任设计师、主任工艺师，设计员、工艺员。不同角色的用户具有不同的操作权限。