研究方法及实施过程分析

当前对装配过程可视化的研究从宏观上讲可分为两类：一是单纯利用计算机模拟装配过程，直观展示装配过程中系统各对象的运动形态和空间位置关系，并提供运动过程中的干涉检查；另一种是基于虚拟现实技术构造虚拟的产品装配环境，操作人员有身临其境的感觉，并能通过视觉、听觉和触觉来感知产品的装配过程和效果。虚拟技术研究范畴这里暂不加以解释。

需要指出，单纯利用计算机模拟装配过程进行可视化研究也分两个层次，第一个层次一般是通过三维CAD软件在装配环境生成装配体爆炸图，然后按装配顺序进行装配，录制装配动画，完成装配过程可视化研究。通过这种装配可视化方法，可以检验零件之间能否实现预期的装配效果及简单判断装配过程中各零件移动路线的干涉情况。但是因为没有建立装配环境模型及装配工艺模型，因此无法对与环境间的干涉及装配工艺相关问题作出判断。第二个层次是将整个装配过程作为系统来研究，所创建的模型包含了实际装配过程的所有要素，即图10-9所示的几何模型、物理模型、环境模型和工艺模型，除可完成第一层次所有内容外，还可以对装配与空间环境的干涉问题、装配工艺的合理性、装配顺序的科学性等进行评价和优化。因此，与第一个层次相比，应该说第二个层次是高层次装配过程可视化研究。第二个层次对装配过程可视化的研究一直是国家“863”计划资助的一个重点方向。

在进行装配过程可视化操作过程中，大致要经历以下四个步骤，如图10-9所示。

（1）创建装配模型 创建装配模型的核心问题是解决如何在计算机中表达和存储产品装配信息，使之能够全面支持产品的设计过程，并为后续的可装配性分析与评价、装配工艺规划、装配系统规划、装配仿真等环节提供所需的信息数据。装配模型可以继续被分为几何模型、物理模型、工艺模型、环境模型等。几何模型和物理模型描述零件的基本属性，工艺模型描述装配工艺路线、公差信息等，环境模型包括车间布局、装配器械模型等。视研究问题的难易程度可有选择性地创建装配模型。

图10-9 装配过程可视化流程(www.xing528.com)

（2）装配过程仿真 装配过程仿真是对装配过程的模拟，要通过仿真判断可装配性、干涉情况、装配工艺合理性等。仿真过程要记录装配顺序、装配路径、装配空间、装配方法等，为生成相关报告做准备。在进行装配过程仿真时也要紧密结合仿真任务，例如主要判断装配过程中的干涉情况，就要针对可能出现的所有干涉情况进行仿真，包括零件与零件之间、零件与装配器械、装配器械与其他空间环境之间等。

（3）可装配性分析与评价 完成装配过程的仿真就要对装配效果作出评价，包括输出装配干涉检验报告、方案对比选优报告和装配动画。干涉检验报告要明确指出发生干涉的零件、器械等。方案对比选优主要是针对装配工艺说的，通过分析确定合适的公差及合理的装配路线等，对装配系统作出合理的分析与评价。装配动画可让设计者直观地了解装配操作过程，也可以让其他观察者了解产品的结构。装配动画可用于产品的使用、维护、维修等的培训。

（4）缺陷修改 完成可装配性分析与评价一般会发现一些缺陷，及时修改这些缺陷，对于保证产品质量、缩短产品开发周期有着重要的意义，这也正是装配可视化研究的重要意义所在。可能存在的缺陷有几何形状、工艺方案、装配系统等，通过对这些方面进行修改达到在设计阶段剔除可能影响装配的各种缺陷。

需要指出的是，装配过程可视化研究不是一个顺序过程，需要循环往复地进行模型修改、装配仿真、结果分析等过程，最终实现零件可装配和工艺最优化。

在软件应用上应视仿真目标需要而定，如只想检验所设计的零件能否实现预期的装配关系，采用一个常见的三维CAD软件就可完成这个任务，常见的有Solid-Works、Pro/E、Catia等。第二层次装配过程可视化研究需要大量软件组成集成软件系统作为支持，在很多环节还要自行开发相应的软件系统。除三维建模类软件外，还有编程类、数据库类等。