本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車焊裝夾具自動(dòng)裝配程序設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

在汽車制造業(yè)中，汽車焊裝夾具在汽車焊裝線上占有非常重要的地位，其設(shè)計(jì)制造的速度和質(zhì)量將直接影響汽車的生產(chǎn)規(guī)模、效率和質(zhì)量。汽車焊裝夾具虛擬裝配是汽車焊裝夾具設(shè)計(jì)過程中的重要環(huán)節(jié)，而現(xiàn)在裝配關(guān)系規(guī)劃這一工作目前還是利用三維軟件所提供的裝配功能由操作者手工制定裝配約束來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種方法強(qiáng)經(jīng)驗(yàn)、弱理論，主要是通過設(shè)計(jì)人員按照自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)，需要耗費(fèi)大量的人力和精力，同時(shí)也很難對(duì)領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行科學(xué)有效地繼承與重用，使焊裝夾具在虛擬裝配中操作效率低、容易出錯(cuò)，成為在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)一步發(fā)展面向裝配體的輔助設(shè)計(jì)的瓶頸。

因此需要對(duì)焊裝夾具自動(dòng)裝配方法進(jìn)行研究加以改進(jìn)，以適應(yīng)汽車行業(yè)市場(chǎng)對(duì)焊裝夾具快速響應(yīng)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述技術(shù)的不足，提供一種汽車焊裝夾具自動(dòng)裝配程序設(shè)計(jì)方法，提高焊裝夾具虛擬裝配的操作效率，減少錯(cuò)裝和漏裝，并提高設(shè)計(jì)效率，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的汽車焊裝夾具自動(dòng)裝配程序設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

a.提取零件模型裝配特征并標(biāo)識(shí)為裝配屬性碼，規(guī)劃焊裝夾具基礎(chǔ)組件中零件模型的裝配順序，對(duì)零件模型自由度進(jìn)行約束推理求解，取得焊裝夾具基礎(chǔ)組件中零件模型唯一的空間裝配位姿，所述零件模型包括自制零件模型和標(biāo)準(zhǔn)零件模型；

b.基于步驟a中零件模型唯一的空間裝配位姿，結(jié)合零件模型裝配特征，按照夾具精度傳遞的順序，設(shè)計(jì)零件模型裝配算法，進(jìn)行零件模型自由度的約束操作；

c.基于步驟b中的約束操作，借助軟件開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)焊裝夾具基礎(chǔ)組件中零件模型的自動(dòng)裝配程序，包括自制零件模型自動(dòng)安裝模塊，標(biāo)準(zhǔn)零件模型自動(dòng)安裝模塊；

d.構(gòu)建步驟c中自動(dòng)裝配程序的程序交互界面，提高焊裝夾具裝配的智能化水平。

進(jìn)一步地，所述步驟a中的裝配順序是焊裝夾具裝配中自上而下的層次裝配方式，所述焊裝夾具基礎(chǔ)組件中的自制零件按照壓塊、壓臂、連接板、定位塊的順序進(jìn)行裝配。

進(jìn)一步地，所述步驟a中的零件模型自由度是零件模型在虛擬裝配環(huán)境中所存在的狀態(tài)，在未對(duì)零件模型進(jìn)行約束時(shí)，零件模型具有6個(gè)自由度，包括三個(gè)平移自由度和三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，進(jìn)行約束時(shí)，每一種約束對(duì)零件模型的限制定義為約束度，零件模型的約束度包括平移約束度和旋轉(zhuǎn)約束度，零件模型的剩余自由度等于零件模型的自由度減去所受約束的約束度，常用的幾種約束類型對(duì)零件模型自由度的限制包括：面面平行約束限制了零件模型1個(gè)平移約束度和2個(gè)旋轉(zhuǎn)約束度，剩余自由度數(shù)為3；線線平行約束限制了零件模型2個(gè)平移約束度和2個(gè)旋轉(zhuǎn)約束度，剩余的自由度數(shù)為2。

進(jìn)一步地，所述步驟a中的約束推理求解是對(duì)每個(gè)零件模型進(jìn)行約束操作，限制零件模型在虛擬裝配環(huán)境中移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，降低零件模型的剩余自由度，焊裝夾具零件模型裝配面共面約束的約束條件為約束平面的法線方向相同或相反，平面之間的距離為定值；裝配軸線共線約束條件為軸線的法線方向相同或相反，軸線之間距離為定值；所述約束推理求解是對(duì)裝配特征添加合理約束類型，完全限制零件模型自由度，獲得零件模型唯一的裝配位姿。

進(jìn)一步地，所述步驟a中空間裝配位姿，由于零件模型形狀的不對(duì)稱，在零件模型之間是唯一性的連接方式。

進(jìn)一步地，所述步驟b中的夾具精度傳遞自上而下按照銷孔和裝配面進(jìn)行傳遞，通過保證零件模型之間裝配特征的精度進(jìn)而保證焊裝夾具裝配體的精度。

進(jìn)一步地，所述步驟b中的約束操作包括零件模型之間的同軸約束、距離約束和角度約束，基于編程語(yǔ)言vb和三維軟件catia，通過程序驅(qū)動(dòng)同軸約束，距離約束和角度約束。

進(jìn)一步地，所述步驟b中的裝配算法包括遍歷裝配屬性碼、拆解裝配屬性碼和添加裝配約束。

進(jìn)一步地，所述步驟c中自制零件模型自動(dòng)安裝模塊包括自制零件查找模塊、自動(dòng)裝配模塊、約束符號(hào)隱藏模塊和零件模型位置索引模塊，標(biāo)準(zhǔn)零件模型自動(dòng)安裝模塊包括銷軸安裝模塊、氣缸安裝模塊、螺栓安裝模塊、約束符號(hào)隱藏模塊和零件模型位置索引模塊。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明的汽車焊裝夾具自動(dòng)裝配程序設(shè)計(jì)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在虛擬裝配場(chǎng)景中零件模型的自動(dòng)裝配，通過對(duì)零件模型推理求解，獲得零件模型唯一的空間裝配位姿，對(duì)較多重復(fù)零件模型的裝配具有顯著的效果，減少了傳統(tǒng)裝配方法中反復(fù)的裝配操作，避免零件模型的錯(cuò)裝和漏裝，提高設(shè)計(jì)效率。

2、通過設(shè)計(jì)焊裝夾具零件模型自動(dòng)裝配程序的交互界面，提高焊裝夾具裝配的智能化水平。

3、借助軟件開發(fā)平臺(tái)將焊裝夾具自動(dòng)裝配進(jìn)行開發(fā)和封裝，實(shí)現(xiàn)了零件模型的快速和精確裝配，有利于提高焊裝夾具零件模型的設(shè)計(jì)效率，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。

附圖說明

圖1為本發(fā)明汽車焊裝夾具自動(dòng)裝配程序設(shè)計(jì)方法中焊裝夾具裝配體模型示意圖；

圖2為本發(fā)明中壓臂的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中壓塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中壓臂和壓塊約束推理求解示意圖；

圖5為本發(fā)明中自制零件模型自動(dòng)裝配算法流程示意圖；

圖6為本發(fā)明中標(biāo)準(zhǔn)零件模型自動(dòng)裝配算法流程示意圖；

圖7為本發(fā)明中程序交互界面示意圖。

圖中各部件標(biāo)號(hào)如下：

壓塊1、壓臂2、連接板3、定位塊4、銷軸5、氣缸6、m8螺栓7、螺栓8、螺栓9、角支座10。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供的汽車焊裝夾具自動(dòng)裝配程序設(shè)計(jì)方法包括以下步驟：

a.提取零件模型裝配特征并標(biāo)識(shí)為裝配屬性碼，規(guī)劃焊裝夾具基礎(chǔ)組件中零件模型的裝配順序，對(duì)零件模型自由度進(jìn)行約束推理求解，取得焊裝夾具基礎(chǔ)組件中零件模型唯一的空間裝配位姿；如圖1所示，零件模型包括自制零件模型壓塊1、壓臂2、連接板3、定位塊4和標(biāo)準(zhǔn)零件模型銷軸5、氣缸6、m8螺栓7、螺栓8、螺栓9、角支座10，自制零件模型按照壓塊1、壓臂2、連接板3、定位塊4的順序自上而下的進(jìn)行裝配，其中，零件模型壓臂2在虛擬裝配環(huán)境中未裝配之前有6個(gè)空間自由度，包括三個(gè)平移自由度和三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度；如圖2所示，取得零件模型壓臂2裝配屬性碼axis11、axis12、axis21、axis22、plane21、plane11及法線方向n1和n2，對(duì)零件模型壓臂2和壓塊1之間的約束推理求解，具體步驟如下：

1)將壓塊1移動(dòng)到焊接零件的壓緊點(diǎn)處然后添加固定約束，完全限制壓塊的自由度；

2)對(duì)裝配屬性碼axis21和axis11添加同軸約束，限制壓臂2的4個(gè)自由度；

3)對(duì)裝配屬性碼axis22和axis12添加同軸約束，限制壓臂2的5個(gè)自由度；

4)對(duì)裝配屬性碼plane21和plane11添加距離約束，限制壓臂2的6個(gè)自由度，此時(shí)壓臂2完全被約束；

5)為了獲得壓臂2的正確的位姿狀態(tài)，還要使法線方向n1和n2異向，經(jīng)過約束推理求解獲得壓臂2的正確的空間裝配位姿。

由于零件模型形狀的不對(duì)稱，在零件模型之間連接的方式具有唯一性；

b.基于步驟a中零件模型唯一的空間裝配位姿，結(jié)合零件模型裝配特征，按照夾具精度傳遞的順序，設(shè)計(jì)零件模型裝配算法，進(jìn)行零件模型自由度的約束操作，其中，如圖5所示，自制零件模型自動(dòng)裝配算法步驟如下：

1)遍歷裝配屬性碼：遍歷先后調(diào)入的零件模型裝配屬性碼，規(guī)劃裝配順序；

2)拆解裝配屬性碼：按照規(guī)劃的裝配順序，零件模型依次兩兩裝配；

3)添加裝配約束：按照裝配屬性碼依次添加相關(guān)約束類型。

如圖2、圖3及圖4所示的壓臂2和壓塊1，添加裝配約束步驟如下：

a.對(duì)裝配屬性碼axis21和axis11添加同軸約束：

setconst1＝oconsts.addbieltcst(catcsttypeon,oaxis21,oaxis11)；

b.對(duì)裝配屬性碼axis22和axis12添加同軸約束：

setconst2＝oconsts.addbieltcst(catcsttypeon,oaxis22,oaxis12)；

c.對(duì)裝配屬性碼plane21和plane11添加距離約束：

setconst3＝oconsts.addbieltcst(catcsttypedistance,plane21,plane11)

const3.dimension.value＝5；

d.法線方向n1和n2異向：

const3.orientation＝catcstorientopposite；

另外，如圖6所示，標(biāo)準(zhǔn)零件模型自動(dòng)裝配算法步驟如下：

1)按照產(chǎn)品模型樹順序依次遍歷裝配體零件模型裝配屬性碼，依次記錄所要裝配的特征個(gè)數(shù)；

2)應(yīng)用循環(huán)算法，給被裝配的零件模型添加裝配屬性碼，然后拆解裝配屬性碼，最后添加裝配約束；

3)重復(fù)步驟2)復(fù)制標(biāo)準(zhǔn)零件模型裝配實(shí)例直至標(biāo)準(zhǔn)零件模型裝配完成。

其中，夾具精度傳遞自上而下按照銷孔和裝配面進(jìn)行傳遞，通過保證零件模型之間裝配特征的精度進(jìn)而保證焊裝夾具裝配體的精度。

如上，步驟b中的約束操作包括零件模型之間的同軸約束和距離約束，部分實(shí)例中，還包括角度約束，基于編程語(yǔ)言vb和三維軟件catia，通過程序驅(qū)動(dòng)同軸約束，距離約束和角度約束；

c.基于步驟b中的約束操作，借助軟件開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)焊裝夾具基礎(chǔ)組件中零件模型的自動(dòng)裝配程序，包括自制零件模型自動(dòng)安裝模塊，標(biāo)準(zhǔn)零件模型自動(dòng)安裝模塊；

其中，自制零件模型自動(dòng)安裝模塊包括自制零件查找模塊、自動(dòng)裝配模塊、約束符號(hào)隱藏模塊和零件模型位置索引模塊，標(biāo)準(zhǔn)零件模型自動(dòng)安裝模塊包括銷軸安裝模塊、氣缸安裝模塊、螺栓安裝模塊、約束符號(hào)隱藏模塊和零件模型位置索引模塊；

d.構(gòu)建步驟c中自動(dòng)裝配程序的程序交互界面，如圖7所示，提高焊裝夾具裝配的智能化水平。

本發(fā)明的汽車焊裝夾具自動(dòng)裝配程序設(shè)計(jì)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在虛擬裝配場(chǎng)景中零件模型的自動(dòng)裝配，減少了傳統(tǒng)裝配方法中反復(fù)的裝配操作，避免零件模型的錯(cuò)裝和漏裝，提高了設(shè)計(jì)效率，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。