CAD装配模型质量的研究.pdf

1994 2010 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 年月中国制造业信息化第卷第期 装配模型质量的研究 李广文 黄翔 李迎光 鲁泳 南京航空航天大学机电工程学院 江苏 南京 摘要为提 高 戏 户任 系统的应用效益 从模型质量控制的角度 利用产品数据描述的相 关思想提出了 装配模型质量的控制范畴 内容涉及组件的信息描述 装配树结构组织 产品 级装配数据组织等 并采用 心 三代 在平 台上开发了相应的控制软件 提 高了 设计的效率和可靠性 保证了企业 气八二 入 的顺利实施 关键词 二 装配 模型质量 中图分类号刀马 开 一 文献标识码文章编号 一一一 目前 佗 中集成协同设计 的应用日趋 广泛 深化 但同时也暴露出了许多 问题 与传统的设 计相比 由于协同设计的整个设计过程是动态 交互的 往往使得 设计并不 是简单 的单 一可 抽象 过程 许多 软件提供 了更为灵活 的装配零件数据组织格式 以支持自顶向下 自底向上混合设计等装配方法川 但 是同时也使模型构建的随意性大增 导致交流和管理困 难 另一方面 在企业 的并行协同设计和实施的 过程中 由于设计本身的特点以及的数据组织特 点 要求与相关性很强的装配零件必须要有良好 的设计规范 以便于数据管理和交流 鉴于上述状况 结合我国制定的 叼 标准 开发相 应的装配模型控制软件 在 叼 层面上进行模型质量 控制工作就显得尤为重要 产品装配模型质量 在企业产品设计过程中 从设计人 员的角度看 产 品装配模型主要体现在模型如何实现对装配成员的功 能约束 几何约束和尺寸关联约束 在支持混合造型 模式的高端 软件中 一般产品装配模型结构如图 所示 丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁丁 一二丁一皿厂 下二一门厂 一二厂 二二几几二一 门门 终终极装配件件件子装配件工 币之 于装配忏 曰 生士粉配件旧 终终极装配件父装配件 终终极装配件属性表表表子装配件表表表 该荻 卜亩 一 澳厂 一 干 一 币币 子子装配件表 一 构件表 子装配件表 卜 构构件表 子装配件属性表表表 构件表 装装配关系表表表装配关系表表表 止 二 定定位特征征征定位特征征征 厂 一 二二 一 儿儿何模型文件件件几何模型文件件件 七担州洛州州 构构件构件 特特特特特特特特特特征表表表序号号 装装配关系造型参数表表表编码码 构构构构构构构构构构件属性表 数量量标标准件图层设置置置图号号 装装配件田田田几何坐标矩阵阵阵规格格 装装配关系类型型型儿何模型文件件件件 装装配结构指针针针针针针 图产品装配模型 从产品设计管理的角度看 对于装配模型质量的评 估主要体现在模型是否便于规范化的管理和信息交互 是否有利于提高存储质量和运行效率 是否能支持良好 的设计流程 具体表述如下 收稿日期 一一 基金项目国家高技术发展计划计划资助项目 了气钊 作者简介李广文 一 男 河南上蔡人 南京航空航天大学硕士研究生 主要从事 浅 钾 方面的研究工作 1994 2010 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 数据库系统 李广文黄翔李迎光 装配模型质量的研究 设企业规定的零件必要附属信息为序列 序列 的项数为 那么零件的属性设定可以用维向量来 表示 其中向量的第 乞项 等于 或 表示向量的第项与标准一致 反之 则其 完备度可表示为 尸 二 对于零件层 的设置也是如此 对于层标准序列来 说 二 对于复杂装配件 借用 二幻 的思想川 把 装配零件分为必要零件 有用零件 冗余零件 必要零 件必须满足与被装配部件之间存在材料上的差异 存在与被装配件上的不完全 自由度约束在装配 关系上不具有干涉性 即是独立的 有用子装配件是为 了零件的美观或者改善其力学性能 工艺性 以 表 示必要零件总数 表示有用零件总数 表示冗余零 件总数 则冗余度的计算公式如下 尸 已 节点内部和 节点 间有稳定 自洽的装配联接关 装配文件数据组织 装配件属性的设定 零件属性是指零件的附属信息如设计和审核等相 关信息 数据生成标准主要解决了个问题各 个企业的附属信息可能有不 同的要求 但在企业内部不 同零件间大部分附属信息是相同的 可以重用三维 模型的附属信息可以与二维制 图的明细表 标题栏关 联 因此在装配件中 序号 编码 名称 数 量 图号 规 格和材料等零件属性是必需的 与标题栏相关的设计 标准化 审核 工艺 日期 名称 材料 规格 编码 比例 阶段标记 也是必需的 全部具备了上述属性项 的零件 其属性完备度为 装配树结构组织 在自顶向下和 自底向上的设计模式中 为了便于协 同设计和交流 装配节点上不能存在三维实体 实体只 能存在于终端零件 二 中 这是由于在协同 设计分工的时候 所有的组件设计从设计规划的角度来 说都是只与装配零件树的结构有关 而与具体节点的内 容无关 这样 可以大 大 降 低零 件的冗余率 也符合 数据组织 的要求 其数学描述如下设装配树 是由个结点组成的有向集 其中叶结点数目为 设是存在实体特征的结点的集合 则有毛 且从任 从 其 中代表该结点 从的度 风 为树中第艺 个结点 构件层的设置 在企业内规定层的设置 即在不 同的层上放置不 同 的几何图素 可以方便信息交流 层的设置可以按不 同 的几何图素 不 同类型应用等方面考虑 在 软件 中 可以从实际 出发优化层 的配 置 以便于交流和存 放 由于装配件或子装配件 中的实体只能存在于终端 零件中 所以终端零件中层的存放应该遵循一定的规则 标准 在装配模型中层的设置强调了 以下几点尽 管在 软件中的一个文件中可以同时存在多个实 体 但是最终设计结果实体只能是一个单一的实体 需要设置用于放置最终设计结果的装配状态实体的层 例如用于装配的小平面模型 弹 簧的伸展状态弹簧在 装配状态和自由状态下是不一样的一般实体层用 于放置除最终设计结果实体和用于装配状态实体外的 实体指针实体图层用于放置 由产生的指针 实体为了规范起见 对于每一层来说 必须设置其 颜色和线宽 线型 层的模式必须被设定 鉴于上述原因 每个层的设置将包括如下一些扩展 内容 表是一个典型的层设置 每一类型 的设 置只对该类型有效 其他类 型不必 定义 对 每一层来 说 颜色用 一 的字母来表示表示任意 线宽用 一 表示 线型用 一 表示 模式用 一 来表示 表典型层设置 层号层的范畴 层的颜色 线宽 线 型 模式设置 刻 只 刻 一月 一 周 腼 一 一 一 一 一 为其他模型备用 层的说明 零件 实体零件的 装配状态 其他实体 指针实体对 象 草图 曲线 基准面和轴 曲面 坐标系 卫控制 谬八下 八乏迁月 打 习 产品级参 数化设计技术 适用于汽车 飞机等复杂产品的设计 呱下技术使产品总体设计更改 自上而下自动传递 在协同设计 中 不同的设 计人员之间 的 呱王 链接 环洲 是非常普遍的 但 从叨二链接的循环引用 将会破坏设计的协同性 导致协同机制的瘫痪 因此 必 须建立 叭佗 的约束模型 该约束的数学表述如 1994 2010 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 年月中国制造业信息化第卷第期 下 设是装配模型中存在链接关系的组织结点包括特 征 是不存在链接关系的组织结点 是到的有向 链接关系 则 定义了一个广义环 如果对集合 进行集合划分 得到其中的 个划分 凡 则 可得到环划分 二 凡 戈 其中 艺是 对 一 戈的有向链接关系 当分别 属于戈与 一 的两结点间存在一次链接关系时 关 系度味增加 设与中元素存在链接关 系的集合 一 戈结点数为 对应环的关系 的关系度 味 必须满足味 二 若 嘶 则显然该 绝 链中 存在同一结点的双向链接 存在双向链接的结点及对应的 链可以通过环增强划分来得到 进一步研究企业如何有效实施 因此需要研究 如何使 建模能够更进一步地提高 和之 间的契合程度 进一步推进协同设计研究基于广 域网的与 之间的契合川 应该把 户 工 模 型质量的控制深化到建模过程的层面 从更深的层次解 决建模质量控制的问题应该把模型质量控制的范 围进一步扩展到其他 平 台上 形成适合整个 领域的模型控制标准 模型质量控制软件的开发 依照上述思想 与中国有限公 司合作在 上用 开发了相应的装配模型 控制软件 可以嵌入 用来控制装配模型的质量 该系统包括模型信息和存储控制 模型建模质 量控 制以及用户定制控制范围个模块 文件存储控制模 块提供了文件的初始化属性信息控制和文件命名控制 模型建模质量控制模块提供了文件数据结构的检查 同 时还提供了对特征命名 层 的检查 用户的设 置通过配置文件实现 用户定制控制范围提供用户与 配置文件的交互 使用该模型控制软件 可以有效地控 制装配模型质量 结束语 本文研究了如何在现有的 建模架构内进一步 提高建模质量以实现与的进一 步无缝接合 从 的层面上控制了对 的数据组织至关重要 的 模型的数据组织结构 并开发了相应的控制软件 但是 入 集成的进一步实施是一项复杂 长期 的工作 需要