具有典型裝配特征的零組件管理系統(tǒng)研究與開發(fā)

孫燕華，李桂東，周來水

SUN Yan-hua1,2, LI Gui-dong2, ZHOU Lai-shui2

（1. 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院，無錫 214121；2. 南京航空航天大學(xué) 江蘇省精密與微細(xì)制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210016）

具有典型裝配特征的零組件管理系統(tǒng)研究與開發(fā)

Research and development of component management system which has typical parts assembly features

孫燕華1,2，李桂東2，周來水2

SUN Yan-hua1,2, LI Gui-dong2, ZHOU Lai-shui2

（1. 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院，無錫 214121；2. 南京航空航天大學(xué) 江蘇省精密與微細(xì)制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210016）

研究了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的零組件的典型裝配特征，提出了基于典型裝配特征的編碼技術(shù)，建立了6碼段的編碼結(jié)構(gòu)，基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)，開發(fā)了基于典型裝配特征的零組件管理系統(tǒng)。

零組件；典型裝配特征；編碼技術(shù)；數(shù)據(jù)庫；管理系統(tǒng)

0 引言

在機(jī)械產(chǎn)品裝配建模過程中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究來提高建模的效率[1]，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)裝配，針對(duì)研究目標(biāo)的不同，其對(duì)裝配特征建模的描述側(cè)重點(diǎn)不同[2,3]。李春書[3]等將裝配特征定義為一組反應(yīng)相關(guān)零件間裝配類型、配臺(tái)關(guān)系、相互約束及裝配操作方式的信息集；張宏星[6]等將裝配特征定義為用來描述零部件中參與裝配操作區(qū)域的信息單元，信息單元是指裝配信息的屬性集合。世界上目前有300多種分類編碼系統(tǒng)，每種分類編碼系統(tǒng)都有特定的目的和適用范圍，大都是按照根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行分類的[7,9]。在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中有些產(chǎn)品（零件或者組件）經(jīng)常重復(fù)使用，例如，常用的標(biāo)準(zhǔn)件，企業(yè)積累的常用典型組件等，提高這些產(chǎn)品的使用效率對(duì)于縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期有著重要的意義，本文結(jié)合產(chǎn)品的裝配建模技術(shù)和零件編碼技術(shù)，針對(duì)具有典型裝配特征的零組件的管理技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了基于典型裝配特征的零組件編碼技術(shù)，開發(fā)了相應(yīng)的管理系統(tǒng)。

1 典型裝配特征的定義

典型裝配特征是指在機(jī)械產(chǎn)品建模過程中用于裝配的幾何元素，在裝配過程中，可以通過這些幾何元素對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行空間定位，來滿足裝配的要求。本文主要考慮了零組件幾何形狀約束方面的信息，將零組件的重要幾何元素抽象為零組件的典型裝配特征，典型裝配特征包括如下：點(diǎn)、直線、平面、球面、圓柱面、圓錐面、圓環(huán)面。其中點(diǎn)、直線、平面稱為基本典型裝配特征。

本文主要以飛機(jī)工裝建模設(shè)計(jì)過程中的組件為研究對(duì)象，為了便于對(duì)組件進(jìn)行管理，將組件局部特征分為定位部分與工作部分：組件作為一個(gè)功能模塊存在于產(chǎn)品當(dāng)中，組件與產(chǎn)品的接合部分稱為連接部分，用于固定組件的連接部分稱為組件的定位部分；用于固定其它組件或產(chǎn)品的連接部分稱為組件的工作部分。每個(gè)組件都必須有定位部分，但不一定有工作部分。

2 基于典型裝配特征的零組件編碼

具有典型裝配特征的零組件在機(jī)械產(chǎn)品建模設(shè)計(jì)過程中大量存在，如果能提高這部分零組件的設(shè)計(jì)與利用效率，將對(duì)縮短產(chǎn)品周期的起著重要的作用。本文結(jié)合企業(yè)現(xiàn)有的編碼，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和擴(kuò)充，結(jié)合裝配的需要，在典型裝配特征作為編碼屬性之一，將組件編碼結(jié)構(gòu)分為6個(gè)碼段，各碼位由字母和數(shù)字組成，6個(gè)碼段分別介紹如下：

碼段Ⅰ：管理碼，由2～10位數(shù)字組成，每?jī)晌粸橐患?jí)分類，各級(jí)分類之間為父子級(jí)聯(lián)關(guān)系，最多可分五級(jí)分類。碼段Ⅰ應(yīng)至少包括兩位碼位，即組件至少有一級(jí)父類，每多一級(jí)子類，就多兩位碼位，用戶可根據(jù)企業(yè)對(duì)組件的需要及企業(yè)內(nèi)部的分類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)組件進(jìn)行合理分類。

碼段Ⅱ：類別碼，由2～10位數(shù)字和字符組成，主要表達(dá)組件的類別及一些特征屬性，例如組件名字、所屬部門等。每?jī)蓚€(gè)連續(xù)的碼位代表一級(jí)分類，默認(rèn)有5級(jí)分類，第一級(jí)編碼不能為空。同組件類別碼段相似，各級(jí)分類之間為父子級(jí)聯(lián)關(guān)系。每多一級(jí)分類，就多兩位碼位，至少包含一級(jí)父類。

碼段Ⅲ：特征碼，由6位數(shù)字組成，前三位碼位用于表示組件定位裝配的幾何特征，后三位碼位用于表示組件工作裝配的幾何特征。每一位碼位代表一個(gè)發(fā)布特征，取值范圍為：0～9。表1列舉出了各幾何特征及其對(duì)應(yīng)的編碼。

表1 幾何裝配特征及其編碼

表2 組件的約束種類及其編碼

碼段Ⅳ：功能碼，由12位數(shù)字組成。前六位為子功能碼一，表示組件的定位裝配形式，即組件與飛機(jī)工裝產(chǎn)品或其他組件的結(jié)合形式。每?jī)晌淮a位表示一種約束，三種約束無先后順序，組成一種定位裝配形式?？梢詾榭?，表示沒有定義組件的定位裝配形式。后六位為子功能碼二，表示組件的工作裝配形式，每?jī)晌淮a位表示一種約束，三種約束無先后順序，組成一種工作裝配形式。可以為空，表示沒有定義組件的工作裝配形式。表二列舉出了所有的裝配約束種類（定位和工作約束種類相同）。

碼段Ⅴ：關(guān)系碼。由3個(gè)碼段組成，分別為：標(biāo)識(shí)碼、關(guān)系類別碼、關(guān)系功能碼。標(biāo)識(shí)碼由數(shù)字0或1表示，用于標(biāo)識(shí)當(dāng)前組件是否有與之關(guān)聯(lián)的組件。關(guān)系類別碼和關(guān)系功能碼與前面所述的功能碼和類別碼結(jié)構(gòu)一樣，當(dāng)標(biāo)識(shí)碼為1時(shí)，關(guān)系碼中的類別碼和功能碼才對(duì)應(yīng)與當(dāng)前組件關(guān)聯(lián)的組件的功能碼和類別碼，否則其值為0。

碼段Ⅵ：附加碼。由1～3位數(shù)字組成，是一個(gè)功能碼段，當(dāng)前面5個(gè)碼段都相同時(shí)，表示以上所有碼段均相同的組件的個(gè)數(shù)，同時(shí)也用于保證每個(gè)組件編碼的唯一性，其默認(rèn)值為1。

子功能碼之間以字符“%”標(biāo)識(shí)，各碼段之間用字符“#”標(biāo)識(shí)，這樣可以保證各碼段的柔性擴(kuò)充而不會(huì)影響其他碼段信息的讀取，以達(dá)到柔性分類編碼的目的。整個(gè)零組件編碼結(jié)構(gòu)如表三所示。如表3所示的壓緊定位器的編碼結(jié)構(gòu)，管理碼為“01030203”表示該產(chǎn)品可通過4級(jí)管理模式進(jìn)行管理；類別碼“030203”表示某公司（03）某部門（02）某科室（03）設(shè)計(jì)的產(chǎn)品；特征碼223003表征該產(chǎn)品定位裝配的幾何特征為“線－線－面”，工作裝配的幾何特征為“面”；功能碼“222233%33”表征該產(chǎn)品的定位裝配形式兩個(gè)“線-線”裝配和“面－面”裝配結(jié)合，工作裝配形式為“面-面”裝配，關(guān)系碼表征該產(chǎn)品與其他產(chǎn)品沒有關(guān)聯(lián)且與其他產(chǎn)品沒有編碼結(jié)構(gòu)不相同。

表3 編碼結(jié)構(gòu)及實(shí)例

圖1 系統(tǒng)構(gòu)架及編碼映射關(guān)系

圖2 零組件管理系統(tǒng)主要界面圖

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

基于以上的編碼結(jié)構(gòu)，整個(gè)管理系統(tǒng)的構(gòu)架分為三層：物理層、邏輯層、界面層。物理層基于Oracle數(shù)據(jù)庫來管理的后臺(tái)零組件信息表結(jié)構(gòu)。在邏輯層中，按照系統(tǒng)功能將數(shù)據(jù)庫分解為參數(shù)數(shù)據(jù)庫、用戶數(shù)據(jù)庫、管理數(shù)據(jù)庫、裝配特征數(shù)據(jù)庫、約束數(shù)據(jù)庫、模型數(shù)據(jù)庫，各數(shù)據(jù)庫與物理層信息表形成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。在界面層上，提供和諧、方便的用戶界面操作物理層數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)零組件的添加、刪除、修改、查詢等功能，整個(gè)管理系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。

本系統(tǒng)基于CATIA/CAA開發(fā)，已經(jīng)成功應(yīng)用某航空企業(yè)飛機(jī)零組件的管理，并成功應(yīng)用與飛機(jī)工裝的快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，該系統(tǒng)能有效的管理零組件的特征信息，為實(shí)現(xiàn)飛機(jī)工裝的快速建模提供了支持。

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TP273

A

1009-0134(2010)12(上)-0009-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2010.12(上).03

2010-06-22

孫燕華（1961 -），女，江蘇無錫人，副教授，研究方向?yàn)閿?shù)字化制造、機(jī)械CAD/CAM。