三维装配CAPP产品和技术研究

1、三维装配CAPP产品和技术研究发表时间：2011-12-9 作者： HYPERLINK /Search.aspx?author=%bb%c6%be%ea 黄娟 HYPERLINK /Search.aspx?author=%cd%f5%c0%f6 王丽浏览量：2 关键字： HYPERLINK /Search.aspx?keyword=CAPP%bc%bc%ca%f5 CAPP技术 HYPERLINK /Search.aspx?keyword=%c8%fd%ce%ac%d7%b0%c5%e4 三维装配 HYPERLINK /Search.aspx?keyword=%b8%a8%d6%fa%c9%e

2、8%bc%c6 辅助设计 来源：开目本文介绍了了随着产产品设计计手段二二维CAAD向三三维CAAD转变变，工艺艺设计由由二维CCAPPP向三维维CAPPP转换换也成为为CAPPP发展展不可逆逆转的历历史趋势势。本文文结合企企业装配配应用实实际，对对三维装装配CAAPP技技术和产产品进行行深入探探讨。1.前言 制制造业信信息化技技术发展展近二十十年来，在在工业实实践需求求的带动动下发生生了翻天天覆地的的变化。 CCAD是是我国制制造行业业应用最最普遍的的计算机机辅助设设计技术术，它改改造了传传统手工工设计的的落后现现状，为为后续的的企业信信息化建建设打下下了坚实实基础。然然而，传传统的二二维CA

3、AD只能能起到电电子图版版的作用用，不能能直观地地表达产产品的造造型和结结构。近近年来，随随着制造造业信息息化步伐伐的加快快，为了了进一步步提高设设计能力力和产品品创新能能力，一一些企业业开始逐逐步引入入三维CCAD系系统，以以缩短设设计和分分析时间间、缩短短制造周周期，并并已取得得了巨大大经济效效益。实实践证明明，从二二维CAAD向三三维CAAD转换换，已成成为企业业深化CCAD应应用的方方向，也也是CAAD发展展不可逆逆转的历历史趋势势。与此此同时，作作为企业业信息化化集成系系统中重重要一环环的CAAPP，还还大多还还停留在在解决工工艺设计计中的事事务性、管管理工作作的阶段段，在应应用方面

4、面仍然薄薄弱，尤尤其在与与三维CCAD的的集成上上，基于于三维CCAD的的装配关关系检查查与仿真真、装配配工艺爆爆炸图的的编辑、产产品工艺艺性评价价与审核核等功能能都无从从实现。如如果说零零件的加加工可以以CADD/CAAM一体体化来解解决工艺艺问题，但但装配却却无法实实现，尤尤其是复复杂产品品的装配配工艺设设计，因因此基于于三维CCAD的的装配CCAPPP技术成成为近阶阶段需求求热点。 三三维装配配CAPPP技术术最早出出现于上上世纪九九十年代代后期，代代表了一一种全新新的制造造体系和和模式，因因可以与与三维CCAD技技术相结结合，解解决设计计与装配配对象在在和研制制过程中中难以实实现的动动

5、态性能能而引起起了人们们的普遍遍重视，并并得到迅迅速发展展。目前前，国内内航空航航天、船船舶、汽汽车、兵兵器等行行业也已已逐步展展开相关关技术的的应用。2.装配CCAPPP的研究究现状及及发展趋趋势 CCAPPP(Coompuuterr Aiidedd Prroceess Plaanniing，计计算机辅辅助工艺艺设计)自20世纪纪60年代代提出以以来，在在广度和和深度上上都取得得了长足足的发展展，但其其研究几几乎都集集中在零零件的加加工上，对对于装配配型CAAPP的的研究，目目前尚处处于起步步阶段。 现现有的装装配CAAPP主主要有检检索式和和创成式式两种。检检索式装装配CAAPP是是指将典

6、典型产品品的装配配工艺文文件存储储在系统统中，当当进行某某一产品品的装配配工艺设设计时，检检索相似似产品的的装配工工艺，若若检索到到，便在在此基础础上进行行修改，从从而生产产新产品品的装配配工艺文文件。而而创成式式装配CCAPPP是预先先在知识识库中存存入一系系列与装装配工艺艺设计有有关的决决策规则则，再利利用计算算机的逻逻辑推理理功能生生成新产产品的装装配工艺艺。但由由于装配配工艺设设计复杂杂，经验验性强，目目前还没没有完全全的创成成式装配配CAPPP系统统。 基基于3DD虚拟技技术的创创成式装装配CAAPP三维维装配CCAPPP是现在在主要发发展趋势势，在该该系统中中，装配配工艺设设计人员

7、员直接操操作虚拟拟场景中中的零部部件模拟拟装配过过程，验验证零部部件的可可装配性性、进行行装配序序列规划划、装配配路径规规划、装装配过程程仿真等等。 三三维装配配CAPPP作为为专业的的装配工工艺规划划软件，相相比传统统三维CCAD装装配功能能主要有有以下区区别： 目目前，三三维装配配CAPPP技术术已经在在装配路路径规划划、工艺艺规划、装装配仿真真、装配配工艺验验证分析析等方面面取得了了一定的的成果，未未来还将将向以下下几个方方面发展展： 11)深度度系统集集成。系系统集成成化是数数字化制制造发展展的重要要趋势，包包括装配配CAPPP自身身内部的的集成，以以及与PPLM以以及其它它上下游游系

8、统的的深度集集成，数数字化制制造领域域内的每每个厂商商都在朝朝着这一一方向努努力。 22)可视视化装配配工艺评评价体系系。当几几何可行行性的装装配工艺艺集合生生成后，需需要应用用有关的的装配评评价方法法对装配配工艺方方案进行行评价，从从而找出出最为合合适的产产品装配配方案。目目前评价价体系在在学术上上研究有有余而应应用不足足，特别别是在装装配绿色色性上的的评价仍仍需要不不断发展展。 33)提高高系统的的智能性性。在充充分集成成的基础础上，有有效的归归纳和管管理工艺艺专家的的经验和和知识并并合理利利用，提提高装配配顺序规规划和装装配路径径规划的的智能性性。 44)更加加专业化化。装配配CAPPP

9、未来来将更倾倾向于提提供基于于行业、基基于专业业的方案案，针对对行业特特定需求求，提供供更多专专业化工工具，让让用户使使用更便便利，回回报更丰丰厚。3.三维装装配CAAPP关关键技术术 三三维装配配CAPPP是将将传统的的装配工工艺规划划中所体体现的内内容以虚虚拟仿真真的形式式表达出出来的一一种新的的技术。是是在产品品零部件件三维数数字化实实体模型型的基础础上，利利用现代代计算机机技术、信信息技术术和人工工智能技技术，借借助于虚虚拟现实实等人机机交互手手段，来来规划与与仿真产产品的设设计装配配过程，并指导现场生产。它可以克服传统的装配工艺设计中主要依赖于人的装配经验和知识，以及设计难度大、设计

10、效率低、优化程度低等问题。 基基于三维维模型的的装配CCAPPP主要涉涉及以下下关键技技术： 11)装配配信息三三维实体体建模。通通过建立立零部件件和工装装工具的的三维实实体数字字化模型型，提取取装配特特征信息息和空间间位置信信息，建建立产品品的装配配模型。装装配信息息建模是是数字化化装配的的基础。 图图1 装配配信息三三维实体体建模 22)装配配顺序规规划。根根据产品品装配模模型提供供的结构构信息，采采用几何何推理和和人工指指导拆卸卸相结合合的方法法进行装装配序列列规划，得得到产品品的最佳佳装配顺顺序。 图图2 装配配顺序规规划 33)装配配路径及及工艺规规划。在在三维环环境下进进行交互互式

11、工艺艺规划及及碰撞测测试，确确定装配配路径，选选取合适适的工装装工具和和装配方方法，拟拟定工艺艺路线，编编排工序序工步，确确定每道道工序的的质量控控制内容容和检测测方法，最最终输出出优化的的装配工工艺方案案。 44)装配配仿真。数数字化装装配仿真真是在产产品的设设计阶段段，通过过装配过过程的仿仿真实现现数字化化产品的的预装配配，验证证和改进进产品的的装配工工艺，生生动直观观地展示示产品的的可装配配性，从从而提高高产品的的装配效效率，减减少装配配时间和和费用。 55)装配配工艺输输出。输输出装配配仿真动动画，方方便用户户在装配配现场，清清晰直观观地查看看产品的的装配过过程及装装配要求求，以指指导

12、现场场装配。根根据需要要，还可可以输出出成各种种装配工工艺卡片片用于指指导现场场生产。 图图3 装配配工艺输输出 通通过以上上关键技技术的应应用，可可以帮助助用户规规划产品品的完整整装配过过程，仿仿真、验验证装配配工艺规规程的合合理性，通通过装配配规划、仿仿真和验验证，可可以在虚虚拟环境境中探索索和优化化新的流流程和技技术，有有利于加加快企业业产品上上市速度度，增强强企业对对市场的的快速反反应能力力。4.三维装装配CAAPP产产品特点点 三三维装配配CAPPP软件件是在三三维产品品装配模模型的基基础上，重重新组织织产品的的装配结结构，用用户参照照真实感感的三维维产品模模型，规规划产品品装配的的

13、所有工工序，选选择每个个装配工工序的装装配对象象，并定定义工序序中每一一个工步步需要完完成的装装配活动动，引入入装配过过程中用用到的制制造资源源并定义义在装配配过程中中的活动动，最后后完成整整个产品品核心零零部件的的完整装装配过程程，并可可生成装装配工艺艺文档及及装配过过程录像像。 图图4 三维维装配CCAPPP设计模模式 三三维装配配CAPPP软件件主要特特点如下下： (1)面面向复杂杂产品的的装配过过程规划划：通过过装配结结构规划划、方法法规划、节节拍规划划、路径径规划等等方式，实实现产品品整个装装配过程程的工艺艺规划。 (2)多多样、全全面的技技术图解解：通过过装配BBOM清清单和零零部

14、件序序号标注注、零部部件装配配要求文文字说明明、标签签等多样样、全面面的技术术图解，帮帮助用户户准确理理解装配配过程。 图图5 全面面的技术术图解 (3)装装配工艺艺评价：在装配配仿真播播放过程程中可进进行实时时干涉检检查、静静态干涉涉检查、干干涉检查查报告输输出等；支持装装配尺寸寸链计算算和装配配尺寸测测量，包包括各类类距离、角角度、直直径、半半径的测测量。 (4)制制造资源源规划：将工具具、量具具、工装装、使用用频度较较高的三三维模型型等定义义到工艺艺装备资资源库中中，在三三维装配配过程中中用以模模仿使用用工艺装装备装配配产品零零部件的的完整过过程。 图图6 制造造资源规规划分页 (5)灵

15、灵活的装装配工艺艺输出：不仅可可以支持持装配过过程仿真真及录像像输出、各各种用于于指导现现场生产产的装配配工艺卡卡片输出出，还可可以结合合MESS系统将将装配工工艺进行行电子化化发布。 图图7 结合合MESS系统装装配工艺艺电子化化发布 目目前，数数字化制制造领域域的领军军者西门门子Siiemeens PLMM Sooftwwaree、Dasssauult Sysstemmes、PTCC等公司司都已形形成自己己的三维维装配工工艺规划划解决方方案，武武汉开目目信息技技术有限限责任公公司作为为国内数数字化工工艺与制制造的领领先者，经经过7年的精精耕细作作也于220111年3月正式式推出了了国内首首

16、创的开开目三维维装配CCAPPP软件。与与国外的的同类产产品相比比，国内内三维装装配CAAPP软软件具有有能支持持多种主主流三维维CADD模型、装装配过程程技术图图解全面面、装配配工艺规规划更符符合企业业实际，以以及成本本低、服服务响应应速度快快等优点点。5.三维装装配CAAPP在在企业应应用价值值 西西方发达达国家对对三维装装配CAAPP技技术已经经有了深深入的研研究和应应用，并并已经取取得了世世人瞩目目的效果果。美国国波音飞飞机的研研制就是是数字化化应用的的典范，通通过在设设计阶段段建立三三维数字字化模型型，采用用数字化化预装配配，建立立了装配配工艺规规划；同同时，在在现场实实际装配配中，

17、装装配操作作人员可可以清晰晰地按照照装配工工艺和看看板提供供的示例例进行装装配，使使得装配配效率和和装配质质量得到到了大大大提高。 目目前，国国内三维维装配CCAPPP技术的的应用还还处于起起步初始始阶段，主主要应用用于高产产值、高高附加值值以及信信息化程程度较高高的航空空航天、汽汽车、军军用电子子等行业业。通过过应用，主主要实现现了以下下价值： (1)优优化装配配：对产产品的装装配过程程行模拟拟与分析析，对装装配方案案进行快快速评价价，优化化产品的的装配过过程，及及早发现现潜在的的装配冲冲突与缺缺陷，提提高装配配设计效效率、提提升装配配质量。 (2)优优化设计计：模拟拟和预估估产品装装配性能能及可装装配性等等方面可可能存在在的问题题，并将将装配信信息反馈馈给设计计阶段的的设计人人员，修修改、优优化设计计，提高高设计质质量与水水平。 (3)优优化制造造：提早早确定装装配方案案，可提提早进入入工艺计计划与准准备阶段段、提早早进行工工装设计计与制造造，为设设计与工工艺、制制造的并并行提供供条件，可可缩短装装配周期期、加快快制造进进度。 (4)优优化人工工成本：通过装装配仿真真动画输输出，现现场装配配过程、装装配要求求清晰直直观，保保证装配配质量，降降低装配