面向虚拟制造的装配仿真系统研究
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摘要
解决产品设计中的可装配性问题，最有效的方法就是在计算机上仿真产品的实际装配过程和运动过程。以可视化手段来研究和解决产品的可装配性问题，这也就是装配仿真的主要任务。目前主流CAD软件虽然提供了仿真功能，但是这些功能不是面向装配的，不能很好的解决产品设计中的可装配性问题。因此，进行面向虚拟制造的装配仿真系统研究具有理论意义和实用价值。
在基于Unigraphics软件环境下，从产品开发的可装配性问题入手，分析了面向虚拟制造的装配仿真系统的功能需求，并由此建立了系统的总体框架；着重研究了该系统所涉及的三项关键技术——装配序列生成、装配过程仿真及干涉检验；开发了一种寄生式的装配仿真系统ASS(Assembly Simulation System)，并以台钳为研究对象，分析了其装配过程及关键匹配要素，并对文章所研究的技术原理和实现方法进行了验证。
Solving the assemblability of product design, the best efficient way is to simulate the real assembly and motion process of product in computer. So that we can research and solve the product assemblability in visual way, and it is the most important task in the assembly simulation process. At present, although the popular CAD software can offer the function of simulation, it is not useful for the assembly process and not able to solve the product assemblability. So it is very important in theory and practice that the assembly simulation system is researched.
On the basis of Unigraphics environment, from the assemblability of product design ,the author analyzes the function requirements of assembly simulation system for virtual manufacturing, and puts forward the full system construction;and detailedly researches the critical technology- Assembly Sequence Creation? Assembly Process Simulation and Interference Check; and develops a kind of attached assembly simulation system and validates the researched technology theory and implement method on vice.
在基于Unigraphics软件环境下，从产品开发的可装配性问题入手，分析了面向虚拟制造的装配仿真系统的功能需求，并由此建立了系统的总体框架；着重研究了该系统所涉及的三项关键技术——装配序列生成、装配过程仿真及干涉检验；开发了一种寄生式的装配仿真系统ASS(Assembly Simulation System)，并以台钳为研究对象，分析了其装配过程及关键匹配要素，并对文章所研究的技术原理和实现方法进行了验证。
Solving the assemblability of product design, the best efficient way is to simulate the real assembly and motion process of product in computer. So that we can research and solve the product assemblability in visual way, and it is the most important task in the assembly simulation process. At present, although the popular CAD software can offer the function of simulation, it is not useful for the assembly process and not able to solve the product assemblability. So it is very important in theory and practice that the assembly simulation system is researched.
On the basis of Unigraphics environment, from the assemblability of product design ,the author analyzes the function requirements of assembly simulation system for virtual manufacturing, and puts forward the full system construction;and detailedly researches the critical technology- Assembly Sequence Creation? Assembly Process Simulation and Interference Check; and develops a kind of attached assembly simulation system and validates the researched technology theory and implement method on vice.
引文
1 王润孝．先进制造系统．第一版．西安：西北工业大学出版社，2001(8)
2 Iwata K,Onosato M,Teramoto K,et al.Virtual manufacturing systems as advanced information structure for integrating manufacturing resources and activities. Annals of CIRP, 1997,46(1)335～338
3 肖田元，韩向利等．虚拟制造的定义与关键技术．清华大学学报(自然科学版)，1998，(10)
4 吴澄主编．现代集成制造系统导论——概念、方法、技术和应用．北京：清华大学出版社，2002．6
5 De Fazio T L and Whitney D E, Simplified generation of all mechanical assembly sequences,IEEE Journal of Robotics and Automation, 1987,3(6) 640-658
6 De Fazio T L, et al, A prototype of feature-based design for assembly, Journal Of Mechanical design,Dec. 1993,Ⅱ5: 723-734
7 Thomas L, De Fazio and Whitney D E, Simplified Generation of All Mechanical Assembly Sequences,IEEE Journal Of Robotics and Automation,1987,3(6): 640-658
8 Boothroyd G Dewhurst P and Knighe W，面向制造与装配的产品设计．北京：机械工业出版社，1999
9 Baldwin D F, et al, An Integrated Computer Aid for Generating and Evaluating Assembly Sequences for Mechanical Products, IEEE Transactions on Robotics and Automation 1991,7(1): 78—89
10 Bley H, et al, Knowledge of Selecting Assembly Cell Components and Its Distribution to CAD and an Expert Svstem for Processing. Annals of the CIRP 1994, 43(1): 5-8
11 Hsu W, et al, Feedback Approach to Design for Assembly by Evaluation of Assembly Plan. Computer Aided Design. 1993, 25(7): 395-410
12 Wolter J D, On the automatic generation of assembly plan. IEEE International Conference on Robotics and Automation. 1989, 62-68
13 Wilson R H and Latombe J C, Geometric reasoning about mechanical Assembly. Artificial Intelligence, 1994, 71 (2): 371-396
14 Wilson R H, Minimizing User Queries in Interactive Assembly Planning. IEEE Trans on Robotics and Automation, 1995, 11 (2): 308-311
15 Ko H and Lee K, Automatic assembling procedure generation from mating conditions,Computer-Aided Design, 1987, 119(1): 3—10
16 Homem de Mello L S, Sanderson A C. A correct and complete algorithm for the generation of
mechanical assembly sequences. IEEE Transaction on Robotics and Automation, 1991, 7(2): 228-240
17 Laperriere L, Elmaraghy H A, GAPP: A generative assembly process planner. Journal of Manufacturing Systems, 1996, 15(4): 282-293
18 姜华等，基于配合特征的机械装配自动规划．计算机工程与科学，1996，18(4)：36-41
19 徐家球，汪劲松等，装配顺序的与或生成算法的研究．机械工程学报，1994，3(4)：36-41
20 杨建新，魏海燕编著，I-DEAS入门与提高．第一版．北京：清华大学出版社，2002(6)
21 杨榆萍，罗炜，虚拟装配中的工艺规划及仿真技术．机械研究与应用，2001，3(14)
22 李原，张涛，曹哲等．支持操作的装配仿真技术研究．工程设计，2000(1)，23-25．
23 张林煊，童秉枢，并行工程中的装配仿真系统及其关键技术研究．计算机辅助设计与图形学学报．1999(2)：163-167．
24 Heedong.Ko & K.W.Lee. Automatic assembling procedure generation from mating conditions. Computer Aided Design, Vol. 19,No. 1,Jan/Feb 1987:3-8
25 Bourjault A. Contribution to a Methodological Approach of Automated Assembly. Automatic Generation of Assembly Sequence. University of Franchecomte. Besancon. France, Nov. 1984
26 朱名铨，张树生等编著，虚拟制造系统与实现．第一版．西安：西北工业大学出版社，2001．10
27 黄晶 王竣峰．基于蚂蚁算法的拆卸序列优化．武汉：武汉理工大学学报，2003．3(27)
28 郭茂，蔡建国，童劲松．基于Perri网的产品拆卸模型研究．中国机械工程，2000，11(9)：36-42
29 马良，项培军，蚂蚁算法在组合优化中的应用．管理科学学报，2001，4(2)：73—78
30 Colorni A, Dorigo M, Maniczzc V. Distributed optimization by ant colonies. Proc. of the First EuroPean, Conf. on Artificial Life. Pads, France: Elsevier Publishing, 1991. 134—142.
31 Tetsuya U,Toshiaki O,MarioT.Collision Detection in Motion Simulation[J] . Computer& Graphics, 1983,7(2):285-293
32 Zach mann G, Real-time and Exact Collision Detection for Interactive .Virtual Prototyping[C].Proceedings of DETC'97.Sacramento ,California: 1-10,
33 刘宏增，黄靖远．虚拟设计[M]．第一版．北京：机械工业出版社，1999
34 张林煊，童秉枢．并行工程中装配仿真系统及其关键技术研究[J]．计算机辅助设计与图形学学报 1999，11(2)：163—167
35 王志强，洪嘉振，杨辉．碰撞检测问题研究综述，软件学报1999(5)，545—551
36 Lin A C, Chang T C. 3DMAPS:Three Dimensional Mechanical Assembly Planning System, Journal of Manufacturing System, 1993.12(6):437-456
37 鲁涛．智能装配机器人系统—系统结构、任务规划和原型系统：[博士论文]．北京：清华大学，1993
38 张林煊，童秉枢．并行工程中装配仿真系统及其关键技术研究[J]．计算机辅助设计与
图形学学报 1999，11(2)：165-167
39 de Fazio T L et at.A prototype of feature-based design for assembly.ASME Journal of Mechanical Design, 1993,115(4),723-724
40 Gupta R,Prototyping and Design for Assembly Analysis Using Multimodel Virtual Environments[Ph D Dissertation],Boston:Massachnsetts nstitute of Technology, 1995
41 黄娟，顾寄南．装配仿真中碰撞干涉检查研究的综述．江苏大学学报(自然科学版)，2002，23(2)
42 戴国洪，孙奎洲，张友良．基于Pro／Engineer的装配过程动态仿真与干涉检验．机床与液压，2003．6，64-66
43 董正卫，田立中，付宜利编著．UG／OPENAPI编程基础．北京：清华大学出版社．2002．10
44 王清辉，王彪编著．Visual C++CAD应用程序开发技术．北京：机械工业出版社．2003．7
45 赵良才，景旭文，唐文献．产品装配序列生成、DFA分析和装配仿真集成系统研究．机械设计与制造，2001．4，(2)
46 李原，张涛，曹哲，杨海成．支持操作的装配仿真技术研究．工程设计，2000(1)：Vo23．No．4：23-26
47 张广礼，张鹏，洪雪．UG18基础教程．第一版．北京：清华大学出版社，2002．10
48 王清辉，王彪．Visual C++ CAD应用程序开发技术．第一版．北京：机械工业出版社，2003．7
49 赵波编译．UG高级装配培训教程．第一版．北京：清华大学出版社，2002．7
50 黄贵东，韦志林，范建文编著．第一版．北京：清华大学出版社，2002．7
51 姚捃．虚拟装配理论与方法研究．[博士论文]．北京：北京理工大学，2002
2 Iwata K,Onosato M,Teramoto K,et al.Virtual manufacturing systems as advanced information structure for integrating manufacturing resources and activities. Annals of CIRP, 1997,46(1)335～338
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41 黄娟，顾寄南．装配仿真中碰撞干涉检查研究的综述．江苏大学学报(自然科学版)，2002，23(2)
42 戴国洪，孙奎洲，张友良．基于Pro／Engineer的装配过程动态仿真与干涉检验．机床与液压，2003．6，64-66
43 董正卫，田立中，付宜利编著．UG／OPENAPI编程基础．北京：清华大学出版社．2002．10
44 王清辉，王彪编著．Visual C++CAD应用程序开发技术．北京：机械工业出版社．2003．7
45 赵良才，景旭文，唐文献．产品装配序列生成、DFA分析和装配仿真集成系统研究．机械设计与制造，2001．4，(2)
46 李原，张涛，曹哲，杨海成．支持操作的装配仿真技术研究．工程设计，2000(1)：Vo23．No．4：23-26
47 张广礼，张鹏，洪雪．UG18基础教程．第一版．北京：清华大学出版社，2002．10
48 王清辉，王彪．Visual C++ CAD应用程序开发技术．第一版．北京：机械工业出版社，2003．7
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