复杂产品装配干涉矩阵自动生成方法

现有装配干涉矩阵生成方法极其耗时,且无法精确检测面片模型,难以应用于大装配模型的复杂产品。为此,引入基于投影的干涉检测方法,将三维求交问题转换为二维问题。其中,基于包围盒十字相交可直接检测出零件平移产生的硬干涉,扩展了包围盒的功能;利用层次化的虚设面进行模型的三角面片区域规划和相交运算,大幅度减少干涉检测中的三角面片求交次数,显著降低算法时耗;进行基于表示精度的二维三角面片求交,消除检测对象在曲面贴合处的伪干涉,并基于三角面片包围盒等判断干涉的正负方向。在此基础上,提出全面的装配干涉矩阵生成算法。开发Aero Assem装配设计系统,实现了该方法,并以某汽车前轴模型为例进行了应用验证,证明该方法在保证精确性的同时极大地提高了算法效率,能够有效应用于复杂产品的装配设计中。     

基于干涉矩阵的装配序列规划

阐述了利用干涉矩阵进行装配方向可行性判断和应用遗传算法进行装配序列规划的方法.干涉矩阵可从三维CAD系统中得到,为减少搜索空间和更快得到能满足装配工艺性的最佳装配序列,可结合装配工艺性和装配的特点对干涉矩阵适当进行处理.该方法有利于实现从三维CAD系统到装配序列的自动规划,最后以实例通过MATLAB编程说明该方法的可行性.     

复杂产品装配关系矩阵自动生成方法

针对现有装配关系模型在结构完备性、获取复杂性等方面的不足,研究了装配关系模型重构和装配关系信息自动获取方法。提出接触-连接矩阵,用以集成功能件和连接件间的接触关系和各类连接关系,并研究了利用静态间隙分析和工程语义解析来获取接触-连接矩阵的方法。提出扩展干涉矩阵,以解决现有干涉矩阵无法有效处理倾斜方向装配的问题,支持装配方向的优化求解,并研究了基于包围盒扫描和步进检测生成扩展干涉矩阵的方法。以UG为平台,开发了原型系统,并以具有非标准轴向装配的夹具为例,验证了该方法的有效性。     

装配/拆卸干涉矩阵的自动生成技术

讨论了基于ProEngineer三维设计模型的干涉矩阵自动生成方法。通过定义集成干涉矩阵来表达零件间装配/拆卸时的干涉关系,详细给出了产生干涉矩阵所需的零件/装配体信息提取和基于零部件运动扫掠体的干涉检查过程,采用干涉矩阵元素的二进制和十进制转换来降低计算复杂性,给出了干涉矩阵生成的算法流程并初步开发了原型系统。通过示例说明了系统的应用过程。     

基于层次网络图模型的可拆卸性设计

针对目前可拆卸性设计理论演算太多，设计过程难以实用化的问题，从工程应用角度对该设计方法展开研究。提出了面向对象的层次网络图拆卸模型；基于该模型，对拆卸顺序规划、拆卸路径推理和拆卸性能评价等进行了讨论，提出了实用的可拆卸性再设计策略。实际应用表明可拆卸设计方法具有简洁实用、易工程实现的特点。     

面向数字化预装配的分层干涉检测算法研究

提出了面向数字化预装配的分层干涉检测算法,该方法把干涉检测过程分为粗检测、半精检测、精确检测三层,通过逐层检测,大大加快了干涉检测的速度,提高了检测的精确度,有助于预装配中优化装配序列的快速生成。     

基于可拆卸性的机械产品设计方法研究

介绍了可拆卸性设计的内涵、特点和方法,阐述了机械产品可拆卸性设计的关键技术和实施途径,并指出今后要注重机械的可拆卸性设计.     

基于递归循环的层次化爆炸图自动生成方法

提出以递归循环和深度优先搜索层次化装配序列的策略自动生成复杂产品层次化爆炸图的方法。为使设计结构符合装配规划的要求,设计了可方便定义子装配体和编辑装配树的装配结构重构功能。为避免重复的干涉检测,研究干涉矩阵合成方法,通过对原始装配关系信息的整合,柔性化生成面向层次化结构的装配关系矩阵。为降低大规模序列规划问题的复杂性,将整体规划任务分解为若干个及若干层级子任务,子任务内采用多规则筛选算法,以基于干涉矩阵的几何可行性为前提,并行性、连续性、稳定性和方向性等为优化筛选指标,循环构建序列。提出递归爆炸算法,循环对层次化装配序列进行深度优先搜索,实时计算已爆炸零部件的累积包围盒,从而确定待爆炸零件位移矢量,自动生成间隔均匀有序、结构紧凑且空间层次感强的爆炸图。开发了基于Siemens NX的装配规划系统Auto Assem,以减速器及汽车部件实例验证了方法的有效性。     

基于装配序列规划的爆炸图自动生成方法

提出利用装配序列规划算法及零部件几何信息自动生成复杂产品爆炸图的方法.为解决零部件在倾斜方向上的拆卸可行性分析的难题,将现有干涉矩阵结构扩展到零部件局部坐标系轴向.从几何可行性和装配成本角度,利用装配关系矩阵及可定制优先级的指标,每次逐级筛选出最优拆卸零部件、方向及并行性,以构造最优序列.按结构紧凑性及序列可读性原则,在读取拆卸序列过程中,利用直接提取的两类零部件包围盒和实时计算的累积包围盒求取零部件位移矢量并驱动零部件移动,从而生成爆炸图,并自动实现装配追踪线及技术图解等相关功能.在UG平台下开发应用系统,结合齿轮减速器爆炸图实例及比较,说明本方法在爆炸图生成效率及可视化效果方面能够满足工程应用要求,可极大地降低手工生成爆炸图的工作强度.     

产品的可拆卸性及其设计方法

产品可拆卸性是绿色产品设计及社会发展的必然。本文论述了可拆卸性设计的概念、思路和方法,指出可拆卸性设计与面向装配的设计同等重要,必须得到重视。     

基于最大-最小蚁群系统的装配序列规划

提出一种结合了蚁群系统与最大-最小蚂蚁系统优点的装配序列规划(Assembly sequence planning, ASP)方法。对近十年基于蚁群优化的ASP文献中采用的优化指标、装配信息模型、实例零件数等进行综述和比较。为提高序列的装配效率区分度,研究方向性、并行性、连续性、稳定性和辅助行程等5项指标的自动量化方法,将其融入到蚁群优化多目标启发式函数和适应值函数中。为提高对最优序列的搜索能力,以装配几何可行性为基础,从蚂蚁数量的确定、最大-最小信息素的界定、初始零件分配位置的绩效考核机制以及对并行零件组强制优化机制等方面,设计针对性解决方案,提出基于最大-最小蚁群系统的ASP算法。开发基于Siemens NX的装配规划系统AutoAssem。以阀门为实例,验证了算法内部各项优化措施的有效性,同时与优先规则筛选法、遗传算法及粒子群算法进行比较,分析该算法在运行效率和序列性能方面的优势。     

基于模糊聚类的产品合理子装配划分

将模糊数学中的一些概念和理论引入产品合理子装配的划分之中 ,提出了产品零件集合的直积空间上的模糊紧密度关系、模糊装配连接图、模糊装配矩阵、产品模糊聚类等概念 ,并给出了基于产品模糊聚类的产品合理子装配划分方法。     

一种基于几何分析的协同优化方法

从几何角度分析协同优化方法,并据此提出一种新的系统级优化模型,相对于代数分析,几何分析更简洁直观。分析学科级优化的几何意义,指出在学科级优化中最优设计点是距系统级提供的目标点最近的点,同时根据几何分析还能在该最优点处方便地获得主动约束边界的梯度,基于该最优点及此点处的梯度信息,可以构造出主动约束边界的一个线性近似并提供给系统级。随着迭代的进行,更多的线性约束将加入到系统级优化中,这一系列线性近似的组合构成的设计空间逐步逼近了原问题的设计空间。采用基于几何分析的协同优化方法对一齿轮减速箱进行优化设计,并将设计结果与传统协同优化方法的设计结果进行对比,研究结果表明,本方法在保持计算精度的前提下提高了计算效率。     

基于模板的大部件对合插配干涉检测方法

为了定量分析大型部件对合插配时的干涉情况,提出一种基于模板的大型部件对合插配干涉检测方法。根据插入特征与配合特征(统称插配特征)的CAD模型定制模板,匹配模板与扫描数据,匹配后的模板作为重构模型参与干涉分析。将插入特征离散为一系列垂直于装配方向的平行截面,计算每一截面在运动过程中与配合特征的渗透深度、间隙以及干涉分界线,综合所有截面的干涉情况构成插配特征的干涉情况。该方法将三维求交测试问题简化为二维问题来处理,不仅能够定量计算装配件的渗透深度、间隙,而且能够给出装配件的干涉分布情况,据此定量指导后续的装配处理。运行实例通过一对插配特征的模拟干涉检测分析,给出包括最大干涉量和干涉分布的干涉结果,验证了提出的干涉检测方法的可行性。     

A hierarchical approach to disassembly sequence planning for mechanical product

An important aspect of design for the life cycle is assessing the disassemblability of products. This paper presents a novel approach to automatic generation of disassembly sequence from hierarchical attributed liaison graph (HALG) representation of an assembly through recursively decomposing the assembly into subassemblies. In order to increase the planning efficiency, the HALG is built according to the knowledge in engineering, design and demanufacturing domains. In this method, the boundary representation (B-Rep) models are simplified by removing the hidden surfaces to reduce the computational complexity of disassembly planning. For each layer of HALG, the subassembly selection indices defined in terms of mobility, stability, and parallelism are proposed to evaluate the extracted tentative subassemblies and select the preferred subassemblies. To verify the validity and efficiency of the approach, a variety of assemblies including some complicated products are tested, and the corresponding results are presented.