基于DELMIA二次开发的转向架三维装配仿真系统的开发

基于D E L M IA二次开发的转向架三维装配仿真系统的开发 口谢莹莹 口鲍凯 口马晓光 口陈亚丽 口田威 1 南车 南京浦镇车辆有 限公 司 南京2 1 0 0 3 1 2 南京航空航天大学 机 电学 院南京2 1 0 0 1 6 摘要 转向架是轨道 车辆走行部的关键 部分 研 究其装配工艺规划和验证 方法具有重要意义 通过 对转 向架的装配 工艺流程进行分析 针 对 D E L MI A仿真软件 中存在的模 型装 配置位量 大等 问题 以 V B为开发工具 D E L MI A软件 为平 台 开发 了转向架三维仿真 系统 该 系统应用虚拟装配技 术 能批量提取模型信 息 一次性 导入 配置仿真环境 通过对装配过 程 中的碰撞 干涉进行 实时监测 最后输 出三维工艺文件 极 大地减轻 了使用者的工作量和使 用难度 对装配工艺验证优化 和 一 线 工人 培 训 具 有 重 要 意 义 关键词 工艺规划 干涉监测 三维仿真系统工艺验证优化 中图分类号 T H1 6 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 0 4 9 9 8 2 0 1 5 0 4 0 0 5 5 0 3 DEL MI A 是 数 字 化 企 业 精 益 制 造 集 成 式 解 决 方 案 Di g i t a l En t e r pr i s e Le a n Ma n u f a c t ur i n g I n t e r a c t i o n Ap p l i c a t i o n 的 缩 写 是 法 国 Da s s a u l t S y s t e ms公 司 P L M P r o d u c t L i f e Ma n a g e me n t 家 族 成 员 之 一 是 一 个 面 向 设 计 制 造 维 护 人 机 过 程 的 数 字 化 工 厂 仿 真 平 台 与 CA T I A 软 件 互 为 补 充 应 用 涵 盖 了航 空 航 天 汽 车 和 船 舶 等 几 乎 所 有 机 械 产 品 的 数 字 化 制 造 装 配 是 转 向 架 制 造 过 程 中 一 个 非 常 重 要 的 环 节 然 而 传 统 的 手 工 装 配 逐 渐 暴 露 出 众 多 弊 端 如 效 率 低 不 能 预 先 发 现 和 处 理 设 计 错 误 等 2 4 在 转 向 架 装 配 工 艺 规 划 中 应 用 虚 拟 装 配 技 术 可 在 产 品 实 际 装 配 之 前 及 时 发 现 产 品 设 计 和 工 艺 设 计 中 存 在 的 问 题 有 效 减 少 装 配 缺 陷 和 产 品 的 故 障 率 降 低 产 品 的 研 制 风 险 保 证 产 品 装 配 的 质 量 但 是 仿 真 软 件 的 应 用 存 在 模 型 装 配 位 置 工 作 量 大 使 用 难 度 较 高 的 问 题 本 文 通 过 对 DEL MI A 进 行 二 次 开 发 批 量 提 取 模 型 信 息 一 次 性 导 人 配 置 仿 真 环 境 最 后 输 出 三 维 工 艺 文 件 极 大 减 少 了 转 向 架 装 配 仿 真 路 径 规 划 的 工 作 量 能 提 前 发 现 工 艺 规 划 不 合 理 引 起 的 干 涉 问 题 提 高 了 转 向 架 装 配 仿 真 的 效 率 和 质 量 1 转 向架装配工艺分析 以 某 典 型 型 号 转 向 架 为 例 其 详 细 装 配 流 程 如 图 l所 示 转 向架 结 构 可 细 分 为 定 位 转 臂 牵 引 装 置 扭 杆 装 置 基 础 制 动 装 置 等 整 个 装 配 过 程 可 分 为 子 部 件 组 装 挂 件 装 配 落 轮 试 验 工 序 4部 分 其 中 子 部 件 组 装 包 括 构 架 衬 套 压 装 扭 杆 预 组 牵 引 节 点 预 组 弹 簧 上 夹 板 组 装 定 位 转 臂 节 点 压 装 挂 件 装 配 包 括 定 位 转 臂 组 装 牵 引 装 置 组 装 抗 侧 滚 扭 杆 组 装 基 础 制 动 组 装 制 动 管 路 组 装 然 后 转 入 落 轮 工 序 最 后 进 行 制 动 试 验 和 静 载 试 验 2 转 向架 三维仿真 系统 开发 2 1 系 统 结 构 三 维 工 艺 装 配 仿 真 系 统 结 构 如 图 2所 示 系 统 包 括 3大 部 分 数 据 层 支 撑 层 功 能 层 1 数 据 层 总 结 企 业 生 产 资 源 对 仿 真 所 需 的 资 源 进 行 分 类 描 述 建 立 仿 真 资 源 数 据 库 作 为 装 配 仿 真 的 数 据 来 源 2 支 撑 层 通 过 对 模 型 信 息 的 提 取 自 动 导 人 和 收稿 日期 2 0 1 4年 1 0月 图 1 转向架装配流程 图 机械制造5 3 卷 第 6 0 8 期 2 0 1 5 4 J 动态碰撞与 l f 装配时间l l 生成三维工j j 可装配性l 屏幕l l干涉分析 I 1 分析 I I 艺指导文件I I 评估I I 录像I 功能层 l 模型信息批1 1 碰 撞避让f j 仿真环境1 1 装配 模板1 l l 1 I l l l 量 堡 塾 堇 l l垫 I I 旦 墼 里l l 重 旦 箜 堕1 支撑层 t 原始 J l 产品层次I f 装配状 I 工序 工l 位置姿态参l J 约束与装I 装 配动素l 0 M表l l结构表 l态表 j l步表 f l 数矩阵表 l l 配关系表I i属性表 数据层 图 2三维工艺仿真系统结构图 置 位 各 个 组 件 并 研 究 装 配模 板 的 重 用 策 略 实 现 新 产 品 装 配 仿 真 路 径 的快 速 规 划 3 功 能 层 包 括 动 态 碰 撞 与 干 涉 分 析 装 配 时 间 分 析 生 成 三 维 工 艺 指 导 文 件 可 装 配 性 评 估 屏 幕 录 像 等 多 种 功 能 2 2 系 统 开 发 工 具 D EL MI A 提 供 了 多 种 二 次 开 发 的接 口 其 中包 括 自动 化 对 象 编 程 V5 Au t o ma t i o n 和 开 放 的 基 于 构 件 的 应 用 编 程 接 口 CAA CAA Co mp o n e n t Ap pl i c a t i o n Ar c h i t e c t u r e 是 DE L MI A 的 一 套 C 函数 库 该 函 数 库 在 DEL MI A 运 行 时 加 载 用 户 可 通 过 快 速 应 用 研 发 环 境 RADE Ra pi d Ap p l i c a t i o n De v e l o p me n t En v i r o n me n t 和 不 同 的 AP1 Ap pl i c a t i o n Pr o g r a mmi n g I n t e r f a c e 接 口 程 序 来 完 成 在VC 平 台 下 的 代 码 编 写 实 现 与 DE L MI A 的 通 信 功 能 这 种 方 法 可 进 行 最 有 效 率 的 程 序 开 发 但 入 门 困 难 8 C AA 的 开 发 方 式 具 有 开 放 性 高 开 发 效 率 高 的 优 点 而 Au t o ma t i o n方 式 具 有 容 易 掌 握 开 发 难 度 小 的 优 点 DEL MI A 作 为 提 供 Di s p a t c h接 口 的服 务 器 二 次 开 发 的 应 用 程 序 作 为 客 户 端 通 过 Di s p a t c h接 口 操 控 DEL MI A 程 序 二 次 开 发 的应 用 程 序 并 不 是 直 接 获 取 及 处 理 DE L MI A 数 据 而 是 在 DE L MI A 进 程 之 外 外 部 程 序 间 接 地 通 过 DEL MI A 暴 露 的 C oM 组 件 对 象 的 方 法 和 属 性 来 获 取 设 置 及 处 理 数 据 窗 体 程 序 与 数 据 库 通 过 OL E DB 进 行 连 接 在 窗 体 页 面 和 程 序 中 实 现 对 数 据 库 的 连 接 数 据 的 增 删 改 以 及 根 据 从 数 据 库 中 获 取 的参 数 调 用 DE L MI A 软 件 快 速 进 行 相 关 操 作 基 于 上 述 两 种 开 发 方 式 的 特 点 本 文 使 用 Au t o ma t i o n方 法 对D EL MI A 进 行 二 次 开 发 开 发 环 境 选 用 Vi s u a l B a s i c 6 0 通 过 良好 的 用 户 交 互 界 面 结 合 DL E MI A 软 件 的 宏 录 制 功 能 实 现 三 维 工 艺 装 配 仿 真 系 统 的 功 能 3系统功能模块 2 0 1 5 4 开始对根节点遍历 递 归调用 N 否装配 Y 0 提取 一级子节点信 息存人数据库 提取父节 点信息存 人数据库 j 0 l P a r e n t Ro o t Pa r e n t L 笙壅 图 3 模 型信息提取模块流程图 3 1 模 型 信 息 批 量 提 取 模 块 在 分 析 所 有 转 向 架 结 构 的 基 础 上 总 结 出 4种 典 型 的 转 向架 结 构 基 本 涵 盖 各 种 型 号 的 产 品 每 种 结 构 都 由 相 同 的 零 部 件 组 成 信 息 模 型 批 量 提 取 模 块 针 对 这 4种 结 构 的 产 品模 型 对 产 品 树 环 境 模 型 的 任 意 层 数 节 点 信 息 进 行 批 量 识 别 提 取 并 保 存 到 数 据 表 中 不 仅 能 节 省 人 工 统 计 时 间 还 可 避 免 人 为 错 漏 保 存 到 数 据 表 的 信 息 包 括 零 件 号 文 件 名 实 例 名 隶 属 关 系 质 量 尺 寸 颜 色 位 置 矩 阵 等 流 程 如 图 3所 示 3 2仿 真 环 境 自动 配 置 模 块 在 DE L MI A 仿 真 过 程 中 需 要 将 各 种 工 装 工 具 一 一 导 入 文 件 中 并 逐 个 调 整 t 2置 由 于 转 向 架 装 配 流 程 较 多 牵 涉 到 较 多 的 模 型 因 此 这 是 一 个 十 分 繁 杂 的 工 作 针 对 这 种 情 况 仿 真 环 境 自动 配 置 模 块 依 据 模 型 信 息 批 量 提 取 模 块 存 入 的 相 关 典 型 产 品 的 位 置 信 息 自 动 导 入 置 位 相 关 组 件 从 而 极 大 减 轻 模 型 布 局 时 间 选 择 需 要 仿 真 的转 向架 型 号 所 属 类 型 和 具 体 工 序 点 击 一 键 导 入 按 钮 一 次 性 导 人 相 关 模 型 具 体 包 括 把 转 向 架 模 型 导 入 到 产 品 目录 下 可 在 屏 幕 左 边 目录 树 的 产 品 列 表 中 找 到 已 经 导 入 的 模 型 导 人 资 源 模 型 D EL MI A 中 的 资 源 是 指 在 装 配 过 程 中使 用 到 的