计算机辅助装配工艺设计

2008-2009学年二学期研究生课程考核

（读书报告、研究报告）

考核科目：计算机辅助设计与制造

学生所在院（系）：机电学院

学生所在学科：机械设计及其理论

姓名：赵家胜

学号：08091

题目：计算机辅助装配工艺设计

第十二章计算机辅助装配工艺设计

12.1计算机辅助装配工艺设计概述

制造技术是当代科学技术发展最为活跃的领域，是产品更新、生产发展、国际间经济竞争的重要手段，各工业化国家纷纷把先进制造技术列为国家的高新关键技术和优先发展领域，给予了极大的重视。

制造业是各种产业的支柱工业，各种产业的水平和发展受到制造技术的水平和发展的制约。强有力的制造技术可以快速推出具有世界水平的全新产品，不仅可以满足国内市场的需求，而且可以出口创汇，增强国力，提高国际地位。近百年来制造业的实践主要致力于具体制造技术的改进、提高和制造过程的合理组织，从而大大加强了大批量生产模式的主导地位。当今的制造企业正处于技术进步日新月异、市场需求日趋多变、国际经济竞争日益激烈的环境中。在这样的环境下，一方面，自动化技术、计算机技术、材料技术等的迅猛发展为制造技术和生产方式的改变提供了强有力的武器;另一方面，市场需求的日益多样化和竞争的日趋激烈，促使产品的制造过程加快、生产周期缩短、成本降低同时质量要求提高，且能根据遍布全球的用户要求生产出更具有“个性化”的产品。

装配是制造业的主要活动之一，是根据确定的精度标准和技术要求，将一组零散的零件通过合理的工艺流程及各种必要的方式联结组合起来，使之成为产品的过程。装配过程是整个产品制造过程中最后一个环节，装配工作的效率和装配工作的质量对产品的制造成本和产品的最终质量有着极大的影响。产品装配在产品生产中占有重要的地位，据统计在产品的生产活动中，其装配作业时间占生产时间的53%，装配工作的成本占总制造成本的40%至60%左右。

随着科学技术的迅猛发展，全球市场竞争日益激烈，产品种类和数量越来越多，需要管理的产品数据量急剧增加。传统手工的装配工艺设计方法已不能满足制造系统高效率、高柔性和信息高度集成的要求以瞬息万变的市场对产品的要求，信息技术的发展有力地支持了计算机辅助装配工艺设计的发展。因此需要建立一个有效的机制来正确、敏捷、有效、分布地管理数据可以实现各个计算机辅助应用系统的信息共享与传递。

装配是整个机械制造过程的后期工作，各种零部件需经过正确的装配，才能形成最终产品。计算机辅助装配工艺设计（Computer Aided Assembly Process Planning (CAAPP)）从本质上说就是用计算机模拟人编制装配工艺的方式，自动生成装配工艺文件的过程。计算机辅助装配工艺设计为扩大CAD/CAPP/CAM(包括装配在内)的集成范围提供了条件，能及时向产品设计的CAD系统反馈可装配性的信息，满足并行工程的需要。装配CAPP的集成化系统研究对于并行工程的发展和虚拟装配的实现都具有极其重要的意义。随着计算机集成制造系统(CIMS-Computer Integrated Manufacturing System)领域研究的不断深入，计算机辅助装配工艺设计研究的重要性也得到了高度的重视。在CIMS环境下，计算机辅助装配工艺设计不仅能够提供指导装配作业的技术文件，同时也为管理信息系统提供了对装配生产线进行科学管理的信息数据，并为扩大CAD/CAPP/CAM(包括装配在内)的集成范围提供了条件。

12.1.1计算机辅助装配工艺设计功能

应用CAAPP系统，使实践经验较少的工艺人员也能设计出较好的工艺规程，这样能使有经验的工艺人员从繁琐重复性劳动中解放出来，致力于改进现行工艺和研究新工艺。CAAPP系统不仅充分发挥计算机高速处理信息的能力，而且将工艺专家集体智慧融合在CAPP系统中，所以保证了高速获得质量优化的工艺过程，使工艺规程标准化、最优化，工艺术语和文件的规范化提高到新的水平，使工艺设计周期大幅度缩短，保证工艺设计质量，降低产品成本，提高产品在市场上的竞争能力。

在总结有实践经验的工艺设计人员的经验知识的基础上，行成智能化CAPP系统，提高企业工艺的继承性。对于解决企业有经验的工艺设计人员不足方面具有特殊意义。开发CAAPP系统平台，可以适应当前日趋自动化的制造环节的需要以及实现计算机集成制造系统(CIMS)和集成化的CAD系统，创造必要的技术基础。

随着各种先进制造模式不断地提出，与之相适应的CAPP系统也就成为新的研究热点，如面向并行上程的CAPP研究、面向计算机集成制造系统的CAPP研究以及基于快速重组制造系统的CAPP研究等。在装配工艺的设计工作中有很多共性的问题，存在着许多相似性的设计信息，可以科学地归类，借助现代的计算机手段，建立计算机辅助装配工艺设计系统。这样，就能有效地提高工艺设计的规范化、合理化程度，大大减少各企业开发应用CAAPP 系统工作中的重复性劳动，增强CAAPP对各企业环境的适应性和实用性。

装配CAPP系统具有以下功能:

1.提取产品装配图中的信息到产品信息数据库中。

2.根据装配工艺知识库进行装配工艺的推导。

3.对系统生成的装配顺序在虚拟装配环境下进行虚拟装配的设置与演示，分析装配的几何可行性，调整装配顺序。

4.对装配工艺知识库进行动态维护，包括知识的添加、删除和修改，知识库的添加、导出和导入。

5.通过网络实现装配工艺知识库、装配工艺文件以及虚拟装配过程的传输与发布。12.1.2计算机辅助装配工艺设计组成

计算机辅助装配工艺设计系统以产品信息为输入，以装配工艺知识、装配工艺管理方法和装配资源为约束，在人员和计算机系统的支持下，产生装配工艺文件和管理信息（如图12.1）。

尽管CAAPP系统的种类很多，但基本结构都离不开基础层、数据层、工具层、功能层和界面层五大组成部分，如图12.2所示为一典型的CAAPP的结构图。

·基础层

系统开发建立的基础理论和方法，包括系统建模方法和实现功能层各种应用功能的支持理论与方法。系统模型从过程上分为功能模型、信息模型和数据模型。