PDM环境下基于SolidWorks的装配工艺设计系统的研究

作者：徐艳红 张莹 王本强

欢迎访问e展厅 展厅 3 PDM/PLM/CAPP展厅 图文档管理系统, CAPP... 随着市场竞争的日益加剧，目前装备制造企业普遍采用了CAPP技术，有力地促进了信息化的进程，但目前还存在许多间题，集中体现在以下三方面:第一，目前的CAPP基本上是基于二维CAD平台，无法支持变型设计及快速设计;第二，在计算机辅助装配工艺设计方面研究的较少，缺乏一个可视化的装配工艺设计环境;第三，从信息流的角度没有将装配工艺设计与PDM/PLM等信息化平台及其相关系统进行有效集成。本文在自主研发的PDM系统平台的基础上，基于solidworks平台开发了面向装备制造业的装配工艺设计系统并进行了验证。 1、系统的体系结构 本系统基于PDM平台，采用.net平台的C#为开发工具，以MS SQL Server为数据库服务器。系统的体系结构分为四层:支持层、对象层、功能层和用户层，如图1所示。 2、装配工艺设计流程图的设计 系统产品装配工艺设计流程图如图2所示。根据企业客户的订单，在产品数据库的支持下进行产品的配置，通过配置产生设计BOM,或者直接提取CAD模型中的装配信息，形成产品的设计BOM，在设计BOM的基础上进行装配序列的规划、装配工序的设计和装配路径的规划，在装配序列规划和装配路径规划中需要与CAD系统交互操作。而在装配工序设计的过程中，则需要装配资源库的支持。同时在装配序列规划中，由于装配BOM中零部件成组编码的需要，要由编码管理系统提供支持。装配序列的规划中，主要包括装配顺序的规划和装配BOM的形成，装配BOM是MRP系统中的制造BOM的源信息，它具有不同于设计BOM的信息。在设计完成后，将信息传递给其他系统，实现系统间的集成。 3、系统的相关关键技术 3.1装配信息的提取技术 系统提供多种装配信息提取的途径，一种是通过接口程序，将自主开发的QUST--PDMS系统的产品结构以及管理信息直接导人，另外可通过SolidWorks的API应用程序接口，直接将solidworks三维装配体文件中的装配信息提取出来，这种方式能够同时提取出管理信息、结构信息以及零件间的配合关系信息。从solidworks图形文件中提取装配信息的算法流程如图3所示。 3.2装配系统田的设计 装配系统图的使用为装配工艺设计提供了可视化的装配工艺环境，这需要一系列技术的支持，如数据库技术，图形技术，组件技术等。 数据库必须提供绘制装配系统图节点所需要的坐标值、高度值、宽度值、节点名称和节点类型。因此在设计阶段建立一个BomMapLoc表存储节点的信息。ID为表的主键，惟一标识节点。BOM结构ID为外键，与系统的BOMSturcture表的主键ID建立一对一的约束关系。通过与表BOM Sturcture进行连接得到节点的名称和类型。 在可视化的装配设计环境下进行工艺等信息的直观显示，需要单独的工艺显示数据表进行维护，该表存储和提供工艺信息显示的位置、高度、宽度、连接的装配图等信息。 通过装配结构类建立零部件类和视图类之间的关系，通过零部件一文档类建立零部件类与文档类的关系。通过数据类之间的关系，装配系统图可以完成结构调整、调用零件三维图纸模型以及进行装配等操作。数据模型图如图4所示。 3.3、装配过程的仿真设计 装配仿真的实现具有四个关键部分.即分析计算、驱动显示、关键点干涉检查和用户交互修改。装配仿真的输入信息有两个:一个是组成产品和部件的所有零件三维实体模型，作为装配仿真的对象与显示主体.本系统基于三维软件SolidWorks，实体模型通过SolidWorks软件设计和编辑;另一个是通过装配系统图规划的装配顺序以及交互确定的装配路径。 装配仿真的信息流程图如图5所示。进行装配仿真时，系统自动获取部件或产品的装配顺序和路径信息以及装配关系信息，通过分析计算得到各关键点处的变换矩阵。系统通过驱动显示功能调用CAD三维模型，将齐次变换矩阵赋子三维模型，驱动图形在空间不断变换位置坐标直到与其他零部件进行正确的配合。在装配路径上如果有干涉发生，可直接通过系统的交互界面重新进行装配序列或者路径的优化，并将优化的结果保存到数据库中，直到得到满意的装配路径和序列。 4、系统的实现 系统的主界面如图6所示。主要由以下几部分组成:系统功能菜单区，包含所有的操作工具以及系统帮助文档;系统工具条，提供快捷的操作方式;BOM显示和操作区，包括产品、版本、视图以及视图下的产品设计BOM和装配BOM;装配系统图显示和操作区，是系统完成各项功能的主要功能区，具备快捷右键菜单，方便地进行装配顺序的规划和调整;零部件详细信息显示区，对用户当前选中的零部件进行详细的描述。5结束语在自主研发的PDM系统平台的基础上，以Solidworks为支撑平台，建立了以客户需求和客户订单为驱动源的装配工艺设计系统的体系框架，在系统体系结构的基础上，建立了系统的数据模型图，给出了产品装配工艺设计的流程。通过对系统关键技术进行研究，实现了与三维CAD软件的紧密集成，在关键技术的支持下开发的可视化装配工艺系统，较好地解决三维环境下的装配工艺设计问题。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (1/19/2008)