液力变矩器装配信息提取及自动装配研究

　　在现代工业制造中, 装配工作量平均占整个产品制造工作量的 45%, 装配费用占制造总费用的20%~30%或更多[1]。近年来, 为提高装配质量, 改善装配工艺, 提出了虚拟装配的概念, 并对相关内容进行了深入研究[2、3]。虚拟装配对产品设计阶段的作用表现在两个方面: 零件层的可装配性和装配关系层的可装配性[4]。 

　　产品装配建模是面向装配设计的重要环节, 其实质在于如何利用计算机有效地表达装配体内在和外在的关系。模型的优劣直接影响到后续的装配顺序规划、装配路径规划、可装配性分析评价等工作效率, 故而建立一个集成度高、信息完备的装配模型具有重要的意义。

　　本文首先分析了几种装配模型, 进行装配模型的选取, 基于 Visual C++6.0, 调用 Pro/Toolkit 提供的API 函数直接访问 CAD 模型的内部数据, 对液力变矩器进行了装配信息的提取, 并结合系列化液力变矩器的结构特点实现了其自动装配, 为后续的装配规划和基于虚拟现实技术的虚拟装配奠定了基础。

　　1 产品装配模型

　　产品装配模型是一个支持产品从概念设计到零件设计, 并能完整、准确地传递不同装配体设计参数、装配层次和装配信息的产品模型[5]。它是产品设计过程中数据管理的核心, 是产品开发和支持设计灵活变动的强有力工具。建立产品装配模型的目的在于建立完整的产品装配信息表达, 一方面对产品设计进行全面支持; 另一方面它可以为 CAD 系统中的装配自动化和装配工艺规划( 装配顺序规划、装配路径规划) 提供信息源, 并对设计进行分析和评价。

　　通过分析目前广泛应用的装配模型, 并结合Pro/E 中产品装配模型的表达, 将产品的装配信息进行分层描述, 即部件层和特征层。部件层主要是从宏观的角度表达装配体的部件构成, 其信息包括: 部件名称、装配层次、含有零部件数量及其名称的部件信息等。特征层主要是从微观的角度来描述参与装配的具体几何对象, 主要包括: 名称、所处层次、体积、质量、重心、位置矩阵等属性信息以及约束类型、相应的组件名称、相互约束几何元素和偏差等装配关系信息。基于 Pro/E 的装配信息模型如图 1 所示, 该模型较好地表达了产品装配的层次和装配关系, 可以满足后续装配工艺规划对信息量的要求, 模型相对简明。

　　2 装配信息提取

　　完整准确地表示装配信息是装配工艺规划与评价的关键。装配信息中含有几何信息和非几何信息。几何信息是产品的几何实体构造相关的信息, 它们决定装配元件和整个产品装配体的几何形状与尺寸, 以及装配元件在最终装配体的位置和姿态矩阵。非几何信息主要是指设计者的意图、装配环境等主观要求。