基于三維模型的裝配工藝優(yōu)化與計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)研究*

陶小剛，郝 博

(1.沈陽理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 沈陽 110159；2.遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 丹東 118009)

基于三維模型的裝配工藝優(yōu)化與計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)研究*

陶小剛1，郝 博2

(1.沈陽理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 沈陽 110159；2.遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 丹東 118009)

針對(duì)齒輪泵裝配工藝規(guī)劃中三維建模與裝配工藝信息素脫節(jié)，且二維計(jì)算機(jī)輔助裝配工藝過程設(shè)計(jì)不能動(dòng)態(tài)反映零部件裝配工藝過程與干涉性等問題，提出了一種基于3DCAPP-A的裝配工藝優(yōu)化方法。通過對(duì)齒輪泵三維建模分析和裝配信息素提取，完成3DCAPP-A與UG集成系統(tǒng)創(chuàng)建；其次在3DCAPP-A環(huán)境中對(duì)齒輪泵裝配信息素進(jìn)行完善添加，建立三維裝配工藝知識(shí)庫，為裝配工藝專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供知識(shí)來源；最后利用UG二次開發(fā)工具，對(duì)裝配工藝專家系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)技術(shù)研究。結(jié)合實(shí)例表明，運(yùn)用專家系統(tǒng)和UG集成開發(fā)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)裝配工藝信息素的流動(dòng)，并能動(dòng)態(tài)反映零部件裝配工藝過程與干涉性等問題；減少二維視角帶給技術(shù)人員的模糊裝配設(shè)計(jì)，從而降低生產(chǎn)成本，提高效率。

齒輪泵；三維建模；裝配工藝；UG二次開發(fā)；專家系統(tǒng)

0 引言

在產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)階段，裝配工作成本約占總制造成本的40%～60%左右，裝配活動(dòng)在產(chǎn)品整個(gè)生產(chǎn)過程中任務(wù)最繁重，要求也最高，在很大程度上影響了制造過程的效率、質(zhì)量和成本[1]，所以合理優(yōu)化裝配工藝過程可以減少產(chǎn)品研發(fā)與制造的周期[2]。建立合理的裝配工藝信息模型不僅是對(duì)裝配過程出現(xiàn)的問題和解決措施的模擬，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)于各軟件間的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的信息集成以及信息傳遞也至關(guān)重要。

隨著機(jī)械行業(yè)信息化、網(wǎng)絡(luò)化程度的不斷提高，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)(CAPP)等作為CIMS的關(guān)鍵組成部分也得到了快速發(fā)展[3-4]，作為機(jī)械信息自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)高端技術(shù)CIMS，對(duì)于提高產(chǎn)品生產(chǎn)自動(dòng)化程度和產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期等具有極其重要的意義[5]。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)CAD/CAPP集成方法與關(guān)鍵技術(shù)研究已經(jīng)取得了相當(dāng)大的突破，如基于中間格式文件(IGEC[6]，STEP，STEP-NC[7-8])的系統(tǒng)集成等都取得了一定的成果，但是這些機(jī)械類軟件只簡(jiǎn)單作用于某些各自相關(guān)領(lǐng)域，并沒有相互間形成信息化交流，這明顯降低了制造業(yè)發(fā)展的速度，而現(xiàn)階段CAD的發(fā)展已經(jīng)脫離傳統(tǒng)二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，進(jìn)入一個(gè)新的3D領(lǐng)域，但是相比較CAD的發(fā)展，CAPP、CIMS的發(fā)展顯然滯后很多，主要原因是由于零件的裝配體的一些關(guān)鍵件的多樣性，即使同一裝配體，零件的形狀也因?yàn)橛脩舻男枨蠖a(chǎn)生差異，導(dǎo)致后續(xù)工藝編制隨之變化[9]。

所以在當(dāng)前高信息水平的CIMS環(huán)境下，在CAD已經(jīng)充分運(yùn)用到智能裝配行業(yè)時(shí)，合理建立含有裝配工藝信息的產(chǎn)品3DCAPP以及具有讀取和儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)庫，并以此為基礎(chǔ)建立裝配CAD/CAPP集成一體化系統(tǒng)，對(duì)于降低裝配成本、縮短裝配周期、提高裝配效率、以及產(chǎn)品質(zhì)量具有相當(dāng)大的意義。

1 傳統(tǒng)裝配2DCAPP-A與現(xiàn)代3DCAPP-A的現(xiàn)狀對(duì)比

圖1 傳統(tǒng)2DCAPP-A與現(xiàn)代3DCAPP-A的現(xiàn)狀對(duì)比

計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)(Computer Aided Process Planning，CAPP)是指借助計(jì)算機(jī)軟件硬件以及開發(fā)的平臺(tái)，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值演算、邏輯推理和判斷等功能來制定機(jī)械零件加工或裝配工藝過程。借助于CAPP軟件系統(tǒng)，可以解決因傳統(tǒng)手工繪制工藝規(guī)程帶來模糊錯(cuò)誤、設(shè)計(jì)不準(zhǔn)確、設(shè)計(jì)效率低下，周期長(zhǎng)、修改困難等一系列問題。也是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助完成零件從毛坯到成品的設(shè)計(jì)和制造過程，完成部件到裝配體設(shè)計(jì)和裝配的過程[10]。如圖1所示為傳統(tǒng)2DCAPP-A與現(xiàn)代3DCAPP-A的現(xiàn)狀對(duì)比。

1.1 傳統(tǒng)2DCAPP-A現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的2DCAPP-A是通過對(duì)零件進(jìn)行裝配分析，通過專家審核最后確定生成二維的圖紙型裝配工藝規(guī)程等技術(shù)性文件，以便供設(shè)計(jì)裝配技術(shù)人員參照，輔助完成裝配工藝設(shè)計(jì)。如圖1上所示，具體步驟如下：

Step1：二維零件圖紙創(chuàng)建；

Step2：分析零件加工工藝，如加工工序，各階段工步等加工要素，建立零件機(jī)械加工工藝路線；

部分出露型孤石的受力情況如圖9所示，計(jì)算的假定與完全出露型孤石基本相同，只是部分出露的孤石四周與周邊土體之間的接觸界面存在擠壓作用力。

Step3：編寫二維加工工藝卡片，同時(shí)為二維加工工藝模型完善工藝信息，便于分析加工工藝的完整性；

Step4：審核判斷零件加工工藝路線是否滿足加工要求，合格執(zhí)行Step5，不合格轉(zhuǎn)到Step2；

}

(2)應(yīng)收賬款單據(jù)造假。因?yàn)槭莾煞胶炗喌暮贤瑐鶛?quán)的真實(shí)性不能保證。存在造假的可能性，不能保證真實(shí)，不能實(shí)現(xiàn)追溯。

Step5：二維零件機(jī)械加工工藝規(guī)程輸出，零件加工完成；

Step6：三維零件庫的創(chuàng)建；

Step7：二維裝配圖紙創(chuàng)建；

Step8：分析裝配工藝，如裝配順序，裝配零件，零件間裝配特征，建立零件裝配工藝路線；

Step9：編寫二維裝配工藝卡片，同時(shí)為三維裝配工藝模型添加裝配工藝信息；

Step10：創(chuàng)建三維模型裝配，并少量投入工廠進(jìn)行制造裝配，模擬干涉性檢查；

2.3 生態(tài)旅游的教育功能缺失 生態(tài)旅游與普通的觀光旅游的最大區(qū)別是生態(tài)旅游具有明顯的教育功能。生態(tài)教育的目的有二，一是讓游客學(xué)習(xí)生態(tài)旅游目的地的地質(zhì)地貌等專業(yè)性內(nèi)容；二是通過與自然的互動(dòng)讓游客形成保護(hù)自然的自覺。生態(tài)教育功能的實(shí)現(xiàn)主要依靠景區(qū)內(nèi)的講解系統(tǒng)。目前，張家界景區(qū)內(nèi)部講解系統(tǒng)存在以下問題：管理維護(hù)工作不到位，解說牌字跡模糊；解說內(nèi)容以傳說、俗語等為主，不能給游客提供專業(yè)的生態(tài)知識(shí)。

Step11：通過干涉性檢查審核判斷零件裝配工藝路線是否合格；不合格轉(zhuǎn)到Step8；

Step12：二維裝配工藝規(guī)程文獻(xiàn)生成，接著投入生產(chǎn)。

傳統(tǒng)的2DCAPP-A雖然突破了二維CAD零件裝配的模式，建立了附有三維裝配圖的靜態(tài)工藝技術(shù)文件，為裝配技術(shù)人員解決了一定裝配問題，但是脫離不了二維視角帶給裝配技術(shù)人員的模糊裝配設(shè)計(jì)，在裝配設(shè)計(jì)過程中，由于技術(shù)性文件的局限性，通常會(huì)造成裝配零件缺失、裝配精度不高或裝配干涉等一系列問題。

會(huì)上，蚯蚓測(cè)土實(shí)驗(yàn)室正式揭牌，與會(huì)代表在會(huì)議中途共同參觀了實(shí)驗(yàn)室?！斑@是我見過最好的測(cè)土實(shí)驗(yàn)室?！备呦檎照f。

1.2 現(xiàn)代3DCAPP-A現(xiàn)狀

現(xiàn)代3DCAPP-A技術(shù)是將傳統(tǒng)二維裝配工藝設(shè)計(jì)圖紙中所體現(xiàn)的技術(shù)內(nèi)容反應(yīng)到三維動(dòng)態(tài)裝配過程中，通過對(duì)零件進(jìn)行裝配分析，在三維數(shù)字化實(shí)體模型的基礎(chǔ)上，建立三維動(dòng)態(tài)裝配工藝設(shè)計(jì)過程和三維動(dòng)態(tài)模擬仿真干涉檢查，最后通過專家審核確定生成三維動(dòng)態(tài)裝配工藝規(guī)程等技術(shù)性文件是否可行；它是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息自動(dòng)化技術(shù)和人工智能技術(shù)，借助于計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)等人機(jī)交互手段來規(guī)劃與仿真產(chǎn)品的設(shè)計(jì)裝配過程，并可以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。如圖1下所示，具體步驟如下：

Step2：通過對(duì)加工工藝分析，運(yùn)用三維CAM建立零件機(jī)械加工工藝路線仿真；

Step1：三維CAD零件模型創(chuàng)建；

Step3：編寫二維加工工藝卡片，同時(shí)為二維加工工藝模型添加工藝信息；

1.取消政府采購(gòu)代理機(jī)構(gòu)資質(zhì)管理。2014年8月31日第十二屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第十次會(huì)議決定，自2014年8月31日起，取消財(cái)政部及省級(jí)人民政府財(cái)政部門負(fù)責(zé)實(shí)施的政府采購(gòu)代理機(jī)構(gòu)資格認(rèn)定行政許可事項(xiàng)。根據(jù)《財(cái)政部關(guān)于廢止部分規(guī)章和規(guī)范性文件的決定》，從2015年2月11日起正式廢止《政府采購(gòu)代理機(jī)構(gòu)資格認(rèn)定辦法》，即財(cái)政部門將取消對(duì)代理機(jī)構(gòu)的資格管理。自2014年8月31日起，政府采購(gòu)代理機(jī)構(gòu)執(zhí)業(yè)將不再需要資格證書，已取得的政府采購(gòu)代理機(jī)構(gòu)甲、乙級(jí)資格證書自動(dòng)失效。

Step4：審核判斷零件加工工藝路線是否滿足加工要求，合格執(zhí)行Step5，不合格轉(zhuǎn)到Step2；

m_pdatabase->Open(_T(“shujuyuan”),FALSE,FALSE,_T(“ODBC;DSN=biao”),FALSE);

Step6：三維零件庫的創(chuàng)建；

Step7：三維CAD裝配模型創(chuàng)建；

Step8：分析三維裝配工藝，如裝配順序，裝配零件，零件間裝配特征，建立零件三維裝配工藝路線；

Step9：運(yùn)用3DCAPP編寫三維動(dòng)態(tài)裝配工藝卡片，同時(shí)為三維裝配工藝模型添加工藝信息；

Step10：對(duì)裝配體進(jìn)行3D干涉性檢查審核判斷零件裝配工藝路線是否合格；不合格轉(zhuǎn)到Step8；

Step11：三維裝配工藝規(guī)程文獻(xiàn)生成，PDM、EPR連接一線，接著投入生產(chǎn)裝配。

新生3DCAPP-A由于突破二維視角的局限性，裝配技術(shù)人員可以參照動(dòng)態(tài)的裝配工藝流程和仿真，確定裝配中所出現(xiàn)的一系列技術(shù)性問題；它可以克服傳統(tǒng)裝配工藝設(shè)計(jì)中主要依賴于人的裝配經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，以及設(shè)計(jì)難度大、設(shè)計(jì)效率低、優(yōu)化程度低等問題。從而實(shí)現(xiàn)裝配效率的最優(yōu)化，提高成本，縮短裝配周期。

2 裝配工藝集成系統(tǒng)的框架構(gòu)建

在裝配過程中，當(dāng)技術(shù)人員的技術(shù)能力確定時(shí)，合理的裝配工藝規(guī)劃過程以及對(duì)裝配工藝系統(tǒng)集成是降低裝配成本、縮短裝配周期、提高裝配效率的主要途徑；裝配工藝集成系統(tǒng)分別由UG NX與3DCAPP、UG NX與專家系統(tǒng)、3DCAPP與專家系統(tǒng)以及專家系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫四部分組成的集成，四部分之間都存在相互之間的聯(lián)系。如圖2所示為智能裝配工藝路線系統(tǒng)集成與開發(fā)示意圖。

圖2 智能裝配工藝路線系統(tǒng)集成與開發(fā)示意圖

(1)UG NX與3DCAPP的集成研究

}

(2)UG NX與專家系統(tǒng)的集成研究

專家系統(tǒng)(Expert System，ES)是人工智能應(yīng)用研究的主要領(lǐng)域，專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)是由知識(shí)庫、全局?jǐn)?shù)據(jù)庫、推理機(jī)、解釋器和人機(jī)接口等組成，其中知識(shí)庫和推理機(jī)是專家系統(tǒng)的最主要模塊，而本文所述知識(shí)庫是指裝配工藝知識(shí)庫，推理機(jī)是指形成裝配可執(zhí)行性的裝配特征。通過UG自帶二次開發(fā)工具UG/Open Menuscript 和UG/Open UIstyler以及Visual Studio MFC開發(fā)向?qū)?duì)裝配工藝路線專家系統(tǒng)的界面進(jìn)行開發(fā)，生成菜單以及人機(jī)交互對(duì)話框[11]，對(duì)裝配工藝知識(shí)庫和已經(jīng)形成的推理機(jī)制進(jìn)行可執(zhí)行文件編寫，完成UG NX與專家系統(tǒng)的集成。

(3)3DCAPP與專家系統(tǒng)的集成研究

3個(gè)模塊的相關(guān)代碼都采用C++語言編制，模塊之間的調(diào)用和相關(guān)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等都在程序內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，無需額外生成外部文件進(jìn)行頻繁的輸入/輸出操作。

傳統(tǒng)CAPP系統(tǒng)利用工藝決策算法(如決策樹、決策表等)和邏輯推理方法進(jìn)行工藝決策，但存在著算法死板、結(jié)果唯一、系統(tǒng)不透明等弱點(diǎn)；且程序編制工作量大，修改困難。利用UG二次開發(fā)形成的智能裝配工藝路線專家系統(tǒng)人機(jī)交互可以解決這類問題。在3DCAPP中顯示的裝配工藝知識(shí)，儲(chǔ)存于裝配工藝知識(shí)庫中，通過推理方式和控制決策，對(duì)知識(shí)庫的相關(guān)知識(shí)的推論，利用UG二次開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面，完成3DCAPP與專家系統(tǒng)的集成。

(4)專家系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫的集成研究

專家系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫的集成類似于人機(jī)交互窗口與數(shù)據(jù)的連接，用于儲(chǔ)存和提取裝配工藝知識(shí)，對(duì)于連接外部數(shù)據(jù)庫，UG提供了ODBC界面的訪問功能，通過開發(fā)工具UG/Open UIstyler 生成的具有讀取和寫入的數(shù)據(jù)庫控件的對(duì)話框調(diào)用外部數(shù)據(jù)庫。以下是與數(shù)據(jù)庫連接的主要程序：

CDatabase *m_pdatabase;

CRecorder *m_pset;

1.2.1 調(diào)查對(duì)象抽取方法:向當(dāng)?shù)?0歲以上所有高血壓患者宣傳、解釋后,采取自愿參加,隨機(jī)抽樣方法獲得樣本。

m_pdatabase=new CDatabase();m_pst=new CRecordset();

四是，承諾相同錯(cuò)誤行為不再發(fā)生在自己身上。例如：“很是抱歉，今后我工作不會(huì)再遲到早退了?！边@種致歉策略可以讓對(duì)方給自己一次機(jī)會(huì)，從而彌補(bǔ)這次犯下的錯(cuò)誤。

Step5：二維零件機(jī)械加工工藝規(guī)程輸出，投入生產(chǎn)，完成零件加工；

上海合作組織的靈魂和基礎(chǔ)是“上海精神”，它具有互信、互利、平等、協(xié)商、尊重多元文明、謀求共同發(fā)展的特點(diǎn)。精神拋棄自以為是的自以為是，面向亞洲國(guó)家的傳統(tǒng)價(jià)值觀和共同利益，捏造特色，塑造上海合作組織的聲望?！吧虾＞瘛辈粌H是上海合作組織成員的紐帶，而且對(duì)國(guó)際社會(huì)對(duì)阿富汗問題的回應(yīng)具有現(xiàn)實(shí)意義，是培育新型國(guó)際關(guān)系、建設(shè)具有人類共同未來的共同體的積極嘗試。由中國(guó)主辦的上海合作組織青島峰會(huì)將是一個(gè)內(nèi)容廣泛、參與廣泛、具有突出進(jìn)取精神的多亮點(diǎn)的歷史盛會(huì)。

m_pset->m_pDatabase=m_pdatabase;

用UG NX生成齒輪泵各零件圖以及三維模型裝配圖，保存*.prt格式的文件，并把零件和裝配體保存在同一路徑的文件夾內(nèi)；然后通過3DCAPP軟件，把裝配體GearPump.prt格式的文件轉(zhuǎn)化為GearPump.xml格式的文件；在3DCAPP中，直接打開GearPump.xml。

catch(CDBException*e)

try{

{

e->ReportError();

e->Delete();

恩哥解答：大部分情況下孕期能運(yùn)動(dòng)，但也有特殊情況下孕期不能運(yùn)動(dòng)，比如有較嚴(yán)重的心臟病、宮頸機(jī)能不全者、中晚孕期持續(xù)出血、早產(chǎn)、26周以后的前置胎盤、重度貧血等疾病的媽媽，做運(yùn)動(dòng)很有可能會(huì)傷害自己和寶寶的健康。

delete m_pset;

delete m_pdatabase;

return TRUE;

“在中山文化下，中山醫(yī)院多學(xué)科診療模式（MDT）最初都是醫(yī)生自覺開展的，并不是醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)要求的，而且在歷史發(fā)展的過程中，我們逐步體會(huì)到MDT對(duì)患者帶來的好處，對(duì)于提升和推進(jìn)醫(yī)療質(zhì)量和診療水平，以及帶給患者的益處，應(yīng)該是最大化的?！彼f。

3 裝配工藝集成系統(tǒng)子模塊分解研究

3.1 基于UG的三維裝配建模與裝配順序知識(shí)提取

三維裝配建模是將機(jī)械行業(yè)內(nèi)物體及其屬性轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)內(nèi)部可數(shù)字化表示、分析、控制和輸出的幾何形體的方法，在機(jī)械的設(shè)計(jì)與制造過程中，裝配建模過程是至關(guān)重要的，它是連接設(shè)計(jì)與制造可行性與可靠性的橋梁。如圖3所示為齒輪泵的裝配模型；齒輪泵是由螺母(Nuts)、填料壓蓋(Packing Gland)、泵體(Pump Body)、石棉墊(Asbestos Pads)、輸入齒輪(Input Gear)、輸出齒輪(Output Gear)、泵蓋(Pump Cover)、定位銷(Positioning Sleeve)、墊圈(Gaskets)和螺栓(Bolt)組成；如圖4所示為齒輪泵裝配爆炸圖。

圖3 齒輪泵裝配爆炸圖

圖4 齒輪泵裝配爆炸圖

裝配順序知識(shí)的提取是通過UG軟件對(duì)裝配過程中對(duì)出現(xiàn)的零件裝配順序以及裝配約束等信息素進(jìn)行歸納羅列，為后續(xù)的基于3DCAPP-A的裝配工藝規(guī)劃做準(zhǔn)備，如圖5所示為齒輪泵裝配信息素，這些信息素包括零件的信息以及在裝配過程中出現(xiàn)的裝配關(guān)系和約束等情況。

圖5 齒輪泵裝配信息素

3.2 基于3DCAPP-A的裝配工藝路線設(shè)計(jì)與裝配工藝信息添加

產(chǎn)品裝配設(shè)計(jì)和規(guī)劃是智能裝配過程重要的階段，合理優(yōu)化裝配工藝規(guī)劃可縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、減少裝配工藝成本、提高裝配效率[12]。如圖6所示為3DCAPP-A裝配工藝路線設(shè)計(jì)過程，主要分為三部分研究，即裝配結(jié)構(gòu)、工藝過程和工藝管理3DCAPP、PDM集成管理，本文主要描述裝配結(jié)構(gòu)以及工藝過程。

拾取UG裝配信息素，通過UG NX與3DCAPP的集成，導(dǎo)入GearPump.prt裝配文件到3DCAPP-A軟件中生成GearPump.xml，并把該文件保存為GearPump.kmapd的文件。如圖7所示為齒輪泵裝配工藝路線設(shè)計(jì)，工藝工作人員可以通過3DCAPP-A，在三維模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行可視化裝配模型工藝設(shè)計(jì)，并根據(jù)模型，能快速的分析和理解裝配體的結(jié)構(gòu)，特征以及功能等方面的特點(diǎn)，更加迅速的對(duì)裝配工藝進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃。

這次改革，首次提出了“轉(zhuǎn)變政府職能是機(jī)構(gòu)改革的關(guān)鍵”這一命題。國(guó)務(wù)院共撤銷計(jì)委、經(jīng)委、機(jī)械委、電子部、航天部、航空部、石油部、煤炭部、水電部、核工業(yè)部、城建部、勞動(dòng)人事部等12個(gè)部委，新組建國(guó)家計(jì)委、機(jī)械電子部、航天航空部、能源部、水利部、建設(shè)部、人事部、勞動(dòng)部、物資部（同時(shí)撤銷國(guó)家物資局）等9個(gè)部委。將農(nóng)牧漁業(yè)部更名為農(nóng)業(yè)部。新華社改為國(guó)務(wù)院直屬事業(yè)單位，不再列入國(guó)務(wù)院行政機(jī)構(gòu)序列。通過這次改革，國(guó)務(wù)院部委由原來的45個(gè)減為41個(gè)。

圖6 3DCAPP-A裝配工藝路線設(shè)計(jì)

圖7 齒輪泵裝配工藝路線設(shè)計(jì)

3.3 裝配工藝路線專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)與裝配工藝信息輸出

專家系統(tǒng)是一個(gè)通過計(jì)算機(jī)語言控制的智能計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其系統(tǒng)內(nèi)部具有某些專業(yè)領(lǐng)域高級(jí)水平的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，能利用人類的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)去解決某專業(yè)領(lǐng)域的問題。以解決那些需要專家決定的復(fù)雜問題。本文基于UG二次開發(fā)，建立裝配工藝路線專家系統(tǒng)，通過對(duì)構(gòu)成專家系統(tǒng)的知識(shí)庫、全局?jǐn)?shù)據(jù)庫、推理機(jī)、解釋器、人機(jī)交互界面等五大要素分析，建立專家系統(tǒng)對(duì)話框，從而對(duì)裝配工藝路線進(jìn)行系統(tǒng)分析，輸出裝配工藝信息。

(3)北平的洋車夫有許多派：年輕力壯，腿腳靈利的，講究賃漂亮的車，拉“整天兒”，愛什么時(shí)候出車與收車都有自由；拉出車來，在固定的“車口”或宅門一放，專等坐快車的主兒；弄好了，也許一下子弄個(gè)一塊兩塊的；碰巧了，也許白耗一天，連“車份兒”也沒著落，但也不在乎。這一派哥兒們的希望大概有兩個(gè)：或是拉包車；或是自己買上輛車，有了自己的車，再去拉包月或散座就沒大關(guān)系了，反正車是自己的。(老舍《駱駝祥子》)

4 基于三維模型的裝配工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

三維模型的裝配工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)是對(duì)零部件裝配可行性的系統(tǒng)分析，通過上述裝配工藝路線集成系統(tǒng)的分解研究，初步建立三維裝配工藝設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)模型信息；利用UG二次開發(fā)技術(shù)，在CAD/CAPP集成系統(tǒng)框架下，開發(fā)了基于三維模型的裝配工藝專家系統(tǒng)，三維模型CAD/CAPP集成系統(tǒng)流程圖如圖8所示。在UG界面載入所需要的零件模型，對(duì)零部件進(jìn)行裝配建模，模型導(dǎo)入3DCAPP-A中，接著對(duì)裝配信息素進(jìn)行添加和完善，建立專家系統(tǒng)知識(shí)庫，在UG二次開發(fā)界面創(chuàng)建裝配工藝設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)并載入信息素，形成專家系統(tǒng)推理機(jī)制，最后在WORD界面輸出三維裝配工藝規(guī)程文件。

圖8 基于三維模型CAD/CAPP集成系統(tǒng)流程圖

圖9所示為裝配工藝專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從該圖可以看出提取的三維零件的工藝信息素，如零件名稱、零件編號(hào)、零件面片信息以及包含的所有關(guān)于零件裝配特征信息，并開發(fā)有寫入和讀取數(shù)據(jù)庫的作用，便于工作人員儲(chǔ)存和查看零件信息，也防止零件的信息素流失，通過對(duì)比傳統(tǒng)裝配設(shè)計(jì)，基于三維模型的裝配工藝專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)CAD/CAPP的集成式更合理也是更有效。

圖9 裝配工藝專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖10所示為裝配工藝WORD文件輸出，從該圖能直觀反映裝配的順序，方便信息交流和傳遞，同時(shí)也便于裝配人員的查看。

圖10 裝配工藝WORD文件輸出

5 總結(jié)

本文針對(duì)傳統(tǒng)裝配工藝信息不完善，而且不能有

效集成裝配所需建模、工藝分析、以及優(yōu)化裝配方法等技術(shù)，創(chuàng)新性的提出基于三維模型的裝配工藝優(yōu)化與計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)研究，通過對(duì)裝配模型工藝信息素進(jìn)行完善提取，建立CAD/CAPP集成裝配工藝系統(tǒng)；在UG界面獲取裝配模型，提取裝配工藝信息素，通過集成裝配系統(tǒng)添加到3DCAPP-A中，對(duì)裝配工藝信息素進(jìn)行補(bǔ)充和完善，建立裝配工藝知識(shí)庫；利用UG二次開發(fā)技術(shù)和專家系統(tǒng)推理機(jī)制完成對(duì)裝配工藝專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最后實(shí)現(xiàn)裝配工藝文件輸出；結(jié)合齒輪泵裝配實(shí)例分析，驗(yàn)證研究的可行性，為裝配行業(yè)提供了一種新的解決方法。

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(編輯 李秀敏)

Research on Assembly Process Optimization and Computer Integrated System Based on 3D Model

TAO Xiao-gang1，HAO Bo2

(1.School of Mechanical Engineering，Shenyang Ligong University，Shenyang 110159，China；2.Liaoning Jidian Polytechnic，Dandong Liaoning 118009，China)

This Thesis has put forward an assembly process optimization method which is based on 3DCAPP-A for problems that the 3D modeling in gear pump assembly process planning is divorced from assembly process information elements and the 2DCAPP fails to dynamically reflect the assembly process of components and parts and its interference. By analyzing the 3D modeling of gear pump and collecting assembly information elements, the thesis has firstly completed the establishment of 3DCAPP-A and UG integrated system; secondly, it has improved and added assembly information elements for gear pump in 3DCAPP-A environment and built a knowledge base of 3D assembly process which can provide knowledge source for assembly process expert system planning; and lastly, it has carried out technological development research on assembly process expert system by making use of UG secondary development tools. Combined with examples, it shows that by applying expert system and UG integrated development technology, the mobility of assembly process information elements can be realized and the assembly process of components and parts and its interference can also be reflected dynamically; meanwhile, it can reduce fuzzy assembly design that two-dimension view brings to technicians so as to lower production costs and improve production efficiency.

gear pump；3D modeling；assembly process；UG secondary development；expert system

1001-2265(2017)05-0118-04

10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.05.031

2017-01-03；

2017-01-18

國(guó)家自然基金資助項(xiàng)目(61170146)；國(guó)家自然科學(xué)基金(61672360)

陶小剛(1993—)，男，安徽蕪湖人，沈陽理工大學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)閿?shù)字化網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，(E-mail)txglove248@163.com。

TH166；TG506

A