一種裝配可視化工藝設計方法與流程
2023-07-19 10:21:06
本發明涉及一種裝配可視化工藝設計方法，屬於裝配工藝設計領域。
背景技術：
裝配是產品製造全生命周期中最重要的、耗費大量時間和精力的關鍵環節，也是產品獲得整體性能的最後環節。裝配技術的發展是保證產品質量和提高生產效率的決定性因素之一。目前計算機輔助裝配工藝設計技術雖已應用，但究其自身定位原因，存在缺乏系統性、針對性和集成性的問題，致使裝配工藝設計普遍還採用二維模式，工藝設計完全依賴於唯一表達設計意圖的二維圖，受制於其表現力的限制，在從實體形象與抽象的二維視圖表達方式相互轉換中浪費了工藝人員大量的精力，且對裝配過程中的一些技術難點較難把握，不可避免地出現歧義和偏差，所形成的工藝缺乏驗證，將工藝設計過程中無法暴露的問題，後移至實際裝配環節，裝配工藝的優化設計難以實現。該種工藝設計方式存在以下問題：
1、國內外尚無完全針對裝配可視化工藝設計的系統，目前流行的三維CAD多從產品設計角度出發，對如何參與生產過程、指導生產方面缺乏必要的數據和技術支持，無法將裝配工藝過程、裝配零件及與裝配過程有關的製造資源緊密結合在一起實現裝配過程的仿真與裝配工藝的驗證，並難以利用已有知識和經驗。且現有的數位化裝配系統偏重於裝配過程仿真、裝配可行性驗證，而對裝配工藝的表達、生成與現場示教方面考慮較少，無法充分利用數位化裝配過程中產生的工藝信息，快速生成指導裝配生產的工藝文件。
2、優化程度低。雖然有經驗的工藝設計人員可以設計出可行的裝配工藝規程，但往往不是最好的，由於個人經驗及考慮問題的全面性和正確性的局限，很難得到最優設計，使得工藝規劃缺乏系統性和科學性。
3、設計效率低。由於裝配工藝設計人員需要進行大量的計算、查表、文件編制等工作，必耗費大量的時間，影響產品的生產周期。
4、一致性差。工藝設計時需要將三維模型轉化為二維圖，導致數據源不唯一，與產品設計模型無法保持關聯。且同一個產品由不同的工藝人員編制工藝時，將會得到不同的方案，缺乏一致性，而且在產品設計初級階段難以全面、正確地考慮裝配工藝性，裝配工藝方面存在問題的反饋和修改緩慢且難以實現。
5、設計難度大，知識易流失。工藝設計是統籌產品技術要求、企業經濟效益和社會效果的整體優化過程，涉及面廣，處理信息量大，因此需要具有豐富裝配經驗的工藝技術人員才能勝任，而這種裝配經驗的取得和積累則是一個長期的過程，沒有知識庫借鑑和積累，導致知識隨著人員的更迭而流失，缺乏知識的積累和重用手段。
6、對產品裝配設計和工藝規劃的支持能力差。裝配性能的檢驗和評價需藉助同等大小的實物模型來進行，導致開發周期長、開發成本高、開發風險大，不符合快速反應市場的需要。
7、集成性差。設計工藝製造三個環節缺乏有效聯通，裝配工藝設計與裝配仿真脫節。
技術實現要素：
本發明通過提供一種裝配可視化工藝設計方法，解決背景技術中存在的問題。
本發明是由以下技術方案實現的：
一種裝配可視化工藝設計方法，包括以下步驟：
1)在製造工藝管理系統(MPMS)的基礎上設計一套能夠具備三維接產能力且帶有工藝資源庫的裝配可視化工藝設計系統，將該系統與CAD建模系統、裝配仿真分析系統、產品數據管理系統、典型知識庫相集成，集成的內容包括系統間的界面集成、流程集成、數據集成、知識集成，上述集成的系統為集成的裝配可視化工藝設計系統；
2)集成的裝配可視化工藝設計系統從設計資料庫中接收產品數據，產品數據包括產品三維模型、產品BOM、製造信息、技術要求等內容；
3)接收產品數據後，在集成的裝配可視化工藝設計系統中完成BOM轉換，模型輕量化和BOM實例化等操作；
4)通過調取典型知識庫查找相似裝配方案，開展基於知識的可視化裝配工藝規劃；
5)在集成的裝配可視化工藝設計系統中完成裝配方案制定，搭建裝配工藝結構，完善裝配工藝信息卡片；
6)在集成的裝配可視化工藝設計系統中進行基於裝配順序的仿真，完成模型裝配順序制定；
7)在集成的裝配可視化工藝設計系統中，進入裝配仿真分析系統的仿真界面，並在裝配可視化工藝設計系統的工藝資源庫中選取裝配工裝、設備等資源模型參與仿真；
8)對6)中的裝配順序進行仿真驗證，進行裝配幹涉檢查、裝配順序優化，裝配路徑優化，裝配人機工程分析，裝配精度分析；
9)通過分析仿真結果，改進和優化裝配工藝；
10)生成觸髮式、基於關鍵幀的仿真動畫，並確定最終裝配工藝內容；
11)調用裝配可視化工藝設計系統的預設審籤流程完成工藝審籤並將工藝固化，形成裝配可視化工藝；
12)將由上述過程形成的裝配知識存入典型知識庫，實現知識的積累、共享、重用；
13)裝配可視化工藝通過裝配可視化工藝設計系統帶有的多窗口自定義布局功能可視化全息發布至現場，以交互式、示教型、多媒體裝配可視化工藝的形式指導實際生產。
本發明實現了裝配工藝的快速和低成本設計，既縮短產品裝配工藝設計周期，又提高了裝配工藝質量，通過裝配可視化工藝的示教，可直觀、清晰的體現裝配工藝設計意圖，使裝配工人的裝配效率得到提高，抑制漏裝、錯裝現象的發生，大幅提高了產品裝配質量；有效減少對物理模型的依賴，減少樣機試裝環節，節約了時間及成本，同時為企業的工藝知識積累提供了條件，增強了企業的競爭能力。
附圖說明
圖1是本發明的方法流程示意圖；
圖2是本發明中裝配可視化工藝系統與產品數據管理系統、裝配仿真分析系統、典型工藝知識庫集成示意圖；
圖3是本發明中裝配結構示意圖。
具體實施方式
本發明提供了一種裝配可視化工藝設計方法。通過在製造工藝管理系統(MPMS)的基礎上開發獨特的裝配可視化工藝設計系統，將該系統為依託，通過開放的接口，以多系統集成的方式將該系統與CAD建模系統、裝配仿真分析系統、產品數據管理系統、典型知識庫相集成，集成後系統的主要功能有：1)裝配工藝規劃與設計；2)三維工藝模型輕量化及保存；3)裝配過程仿真驗證與優化；4)工藝資源庫；5)三維模型庫；6)典型工藝知識庫；7)電子審籤與可視化全息發布。
如圖1-3所示，本發明基於以下思路：在製造工藝管理系統(MPMS)的基礎上設計一套能夠具備三維接產能力的裝配可視化工藝設計系統，將該系統與CAD建模系統、裝配仿真分析系統、產品數據管理系統、典型知識庫相集成，集成的內容包括系統間的界面集成、流程集成、數據集成、知識集成。在集成後的裝配可視化工藝設計系統中，首先從產品數據管理系統中接收設計部門發放的三維設計數據，基於設計數據進行編輯，在系統中將設計BOM轉換成裝配BOM，並將設計模型進行輕量化處理，通過調取知識庫查找相似裝配方案，開展基於知識的裝配可視化工藝規劃，初步制定裝配方案，包括預設裝配順序、規劃裝配流轉過程、設定流轉的裝配空間，結合生產節拍劃分具體工位的裝配內容、技術要求和所需的裝配資源。然後以模型實例化後的BOM為依託，在系統中完成模型裝配順序制定，通過集成接口進入仿真系統，並在工藝資源庫中選取裝配工裝、設備等資源模型參與仿真，對裝配順序進行仿真驗證，進行裝配幹涉檢查、裝配順序優化，裝配路徑優化，裝配人機工程分析，裝配精度分析，通過分析仿真結果，改進和優化裝配工藝。調用系統預設審籤流程完成工藝審籤並將工藝固化，形成可視化裝配工藝。將凝練後的裝配知識存入知識庫，並將裝配可視化工藝通過多窗口自定義布局，可視化全息發布至現場，以交互式、示教型、多媒體裝配可視化工藝的形式指導實際生產。
如圖1所示，本發明具體步驟為：
1)在製造工藝管理系統(MPMS)的基礎上設計一套能夠具備三維接產能力且帶有工藝資源庫的裝配可視化工藝設計系統，將該系統與CAD建模系統、裝配仿真分析系統、產品數據管理系統、典型知識庫相集成，集成的內容包括系統間的界面集成、流程集成、數據集成、知識集成，上述集成的系統為集成的裝配可視化工藝設計系統：
2)集成的裝配可視化工藝設計系統從設計資料庫中接收產品數據，產品數據包括產品三維模型、產品BOM、製造信息、技術要求等內容；
3)接收產品數據後，在集成的裝配可視化工藝設計系統中完成BOM轉換，模型輕量化和BOM實例化等操作；
4)通過調取典型知識庫查找相似裝配方案，開展基於知識的可視化裝配工藝規劃；
5)在集成的裝配可視化工藝設計系統中完成裝配方案制定，搭建裝配工藝結構，完善裝配工藝信息卡片(如圖3所示)；
6)在集成的裝配可視化工藝設計系統中進行基於裝配順序的仿真，完成模型裝配順序制定；
7)在集成的裝配可視化工藝設計系統中，進入裝配仿真分析系統的仿真界面，並在裝配可視化工藝設計系統的工藝資源庫中選取裝配工裝、設備等資源模型參與仿真；
8)對6)中的裝配順序進行仿真驗證，進行裝配幹涉檢查、裝配順序優化，裝配路徑優化，裝配人機工程分析，裝配精度分析；
9)通過分析仿真結果，改進和優化裝配工藝；
10)生成觸髮式、基於關鍵幀的仿真動畫，並確定最終裝配工藝內容；
11)調用裝配可視化工藝設計系統的預設審籤流程完成工藝審籤並將工藝固化，形成裝配可視化工藝；
12)將由上述過程形成的裝配知識存入典型知識庫，實現知識的積累、共享、重用；
13)裝配可視化工藝通過裝配可視化工藝設計系統帶有的多窗口自定義布局功能可視化全息發布至現場，以交互式、示教型、多媒體裝配可視化工藝的形式指導實際生產。