資源描述：
《虛擬裝配技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、虛擬裝配技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 (1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院;2.內(nèi)蒙古科技大學(xué)資源與安全工程學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭014010)
摘要：文章就虛擬裝配的概念、虛擬裝配的具體過程和分類作了簡要的介紹。
關(guān)鍵詞：虛擬裝配；虛擬環(huán)境；建模
中圖分類號：TP391.9文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007—6921(XX)20—0079—02
21世紀(jì)，信息和知識的高速發(fā)展要求制造企業(yè)以最短的產(chǎn)品開發(fā)時間，最優(yōu)的產(chǎn)品質(zhì)量，最低的成本和價位，最優(yōu)的服務(wù)，最清潔的環(huán)境和快速的市場適應(yīng)性——TQCSE
2、F來贏得用戶和市場，實現(xiàn)可持續(xù)快速發(fā)展。實現(xiàn)這一目標(biāo)要求人們將制造技術(shù)與飛速發(fā)展著的系統(tǒng)科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、虛擬現(xiàn)實、人工智能等有機(jī)融合，形成全新概念的具有信息化、自動化、智能化、敏捷化等特點的現(xiàn)代虛擬制造技術(shù)。虛擬裝配作為虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)之一，具有廣闊的應(yīng)用前景，世界各國的政府、企業(yè)、大學(xué)等機(jī)構(gòu)對其進(jìn)行了全方位、多層次的研究。
1虛擬裝配的概念
虛擬裝配(VirtualAssembly，VA)是虛擬制造的關(guān)鍵組成部分。它利用計算機(jī)工具，通過分析、預(yù)測產(chǎn)品模型，對產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)描述和可視化，做出與裝配
3、有關(guān)的工程決策，而不需要實物產(chǎn)品模型作支持。虛擬裝配技術(shù)是將裝配技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，建立一個與實際裝配生產(chǎn)環(huán)境相一致的虛擬裝配環(huán)境(VirtualAssemblyEnvironment，VAE)，使裝配人員通過虛擬現(xiàn)實的交互手段進(jìn)入VAE，利用人的智慧直覺地進(jìn)行產(chǎn)品的裝配、拆卸操作，用計算機(jī)來記錄人的操作過程，以確定產(chǎn)品的裝、拆順序和路徑。雖然被定義為一種技術(shù)，實際上是許多技術(shù)的綜合利用，例如：可視化技術(shù)、仿真技術(shù)、決策理論、裝配和制造過程的研究等。
2虛擬裝配的過程及分類
虛擬裝配過程是在完
4、成零部件三維建模與造型的基礎(chǔ)上，根據(jù)零部件之間裝配關(guān)系和約束條件，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行設(shè)計組裝，并進(jìn)行相應(yīng)的檢驗，從而對設(shè)計進(jìn)行分析評價，不合理的設(shè)計進(jìn)行修改，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計的目的。主要包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析，裝配關(guān)系確定和產(chǎn)品組裝，設(shè)計分析評價及設(shè)計修改和裝配效果檢驗等。
零部件的裝配是三維設(shè)計系統(tǒng)的一個重要功能，但是目前三維設(shè)計系統(tǒng)大多只能將零部件裝配成為設(shè)備，而不能模擬零部件的裝配過程，將裝配技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合可以形成零部件的虛擬裝配技術(shù)。虛擬裝配技術(shù)以可視化展示設(shè)計產(chǎn)品的可裝配性，同時還可以通過對零
5、部件進(jìn)行改進(jìn)以降低裝配的復(fù)雜性。
虛擬裝配過程與設(shè)計中的設(shè)計過程密不可分，依據(jù)設(shè)計方式的不同，裝配過程可分為自頂向下(top—down)的裝配自底向上(down—top)裝配兩種形式。
2.1自頂向下的裝配
自頂向下(top—down)的設(shè)計過程，是從產(chǎn)品功能要求出發(fā)，先設(shè)計出初步方案及其結(jié)構(gòu)草圖，建立約束驅(qū)動的產(chǎn)品模型；通過設(shè)計計算，確定每個設(shè)計參數(shù)，然后進(jìn)行零件的詳細(xì)設(shè)計，通過幾何約束求解將零件配成產(chǎn)品；對設(shè)計進(jìn)行不斷的修改，直到得到滿足功能要求的產(chǎn)品。這種設(shè)計過程能充分利用計算機(jī)的優(yōu)良
6、性能，最大限度地發(fā)揮設(shè)計人員的設(shè)計潛力。自頂而下的裝配設(shè)計符合新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計過程，它從概念設(shè)計開始，使產(chǎn)品在設(shè)計過程中不斷完善。
2.2自底向上的裝配
這種設(shè)計方法是傳統(tǒng)的方法，它的思路是將各個零件先設(shè)計好，然后將這些零件拿到一起進(jìn)行裝配，如果在裝配過程中發(fā)現(xiàn)某些零件不符合要求，比如：零件之間產(chǎn)生干涉，零件無法安裝和拆卸等，這就要對零件重新設(shè)計、裝配，這樣重復(fù)直至符合要求。它的優(yōu)點是簡單，易理解和接受。而且它是從零件開始進(jìn)行設(shè)計，在零件的礎(chǔ)上進(jìn)行裝配體的設(shè)計，因此可以充分利用先前已有的設(shè)計資料，有
7、效避免重復(fù)設(shè)計的工作。
兩種裝配形式各有優(yōu)缺點，在實際的裝配過程中，可以進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。從兩側(cè)向中間的裝配形式，可以很好地彌補(bǔ)以上裝配形式的不足。它是從產(chǎn)品功能要求出發(fā)，建立產(chǎn)品模型；在進(jìn)行零件的詳細(xì)設(shè)計前，橫向地尋找類似的零件進(jìn)行總結(jié)；確定最后的參數(shù)，完成零件的建立。這樣再進(jìn)行裝配就可以避免重復(fù)設(shè)計，簡化了修改的過程、節(jié)省了寶貴的時間，同時也充分的發(fā)揮了設(shè)計人員的創(chuàng)造力。
3虛擬裝配技術(shù)功能分析
機(jī)械產(chǎn)品的配合性和可裝配性設(shè)計人員不易掌握，以往要到產(chǎn)品最后裝配時才能發(fā)現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致零件的報廢和
8、產(chǎn)品上市時間的延遲，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失或信譽(yù)損失。采用虛擬裝配技術(shù)可以在設(shè)計階段進(jìn)行驗證，確保設(shè)計的正確性，避免損失。虛擬裝配強(qiáng)調(diào)在實際投入原材料于產(chǎn)品實現(xiàn)過程之前，完成產(chǎn)品設(shè)計與裝配過程的全面仿真、分析，以保證產(chǎn)品的可裝配性。
具體來說，虛擬裝配技術(shù)功能如下：①實物產(chǎn)品的數(shù)字化再現(xiàn)，即生成產(chǎn)品數(shù)字模型。產(chǎn)品數(shù)字模型描述的信息有：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)明細(xì)表(BOM)；產(chǎn)品外形幾何與拓?fù)湫畔?，產(chǎn)品形狀特征信
