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三维装配CAPP产品和技术研究本文介绍了随着产品设计手段二维CAD向三维CAD转变，工艺设计由二维CAPP向三维CAPP转换也成为CAPP发展不可逆转的历史趋势。本文结合企业装配应用实际，对三维装配CAPP技术和产品进行深入探讨。1.前言??? 制造业信息化技术发展近二十年来，在工业实践需求的带动下发生了翻天覆地的变化。??? CAD是我国制造行业应用最普遍的计算机辅助设计技术，它改造了传统手工设计的落后现状，为后续的企业信息化建设打下了坚实基础。然而，传统的二维CAD只能起到电子图版的作用，不能直观地表达产品的造型和结构。近年来，随着制造业信息化步伐的加快，为了进一步提高设计能力和产品创新能力，一些企业开始逐步引入三维CAD系统，以缩短设计和分析时间、缩短制造周期，并已取得了巨大经济效益。实践证明，从二维CAD向三维CAD转换，已成为企业深化CAD应用的方向，也是CAD发展不可逆转的历史趋势。与此同时，作为企业信息化集成系统中重要一环的CAPP，还大多还停留在解决工艺设计中的事务性、管理工作的阶段，在应用方面仍然薄弱，尤其在与三维CAD的集成上，基于三维CAD的装配关系检查与仿真、装配工艺爆炸图的编辑、产品工艺性评价与审核等功能都无从实现。如果说零件的加工可以CAD/CAM一体化来解决工艺问题，但装配却无法实现，尤其是复杂产品的装配工艺设计，因此基于三维CAD的装配CAPP技术成为近阶段需求热点。??? 三维装配CAPP技术最早出现于上世纪九十年代后期，代表了一种全新的制造体系和模式，因可以与三维CAD技术相结合，解决设计与装配对象在和研制过程中难以实现的动态性能而引起了人们的普遍重视，并得到迅速发展。目前，国内航空航天、船舶、汽车、兵器等行业也已逐步展开相关技术的应用。2.装配CAPP的研究现状及发展趋势??? CAPP(Computer Aided Process Planning，计算机辅助工艺设计)自20世纪60年代提出以来，在广度和深度上都取得了长足的发展，但其研究几乎都集中在零件的加工上，对于装配型CAPP的研究，目前尚处于起步阶段。??? 现有的装配CAPP主要有检索式和创成式两种。检索式装配CAPP是指将典型产品的装配工艺文件存储在系统中，当进行某一产品的装配工艺设计时，检索相似产品的装配工艺，若检索到，便在此基础上进行修改，从而生产新产品的装配工艺文件。而创成式装配CAPP是预先在知识库中存入一系列与装配工艺设计有关的决策规则，再利用计算机的逻辑推理功能生成新产品的装配工艺。但由于装配工艺设计复杂，经验性强，目前还没有完全的创成式装配CAPP系统。??? 基于3D虚拟技术的创成式装配CAPP——三维装配CAPP是现在主要发展趋势，在该系统中，装配工艺设计人员直接操作虚拟场景中的零部件模拟装配过程，验证零部件的可装配性、进行装配序列规划、装配路径规划、装配过程仿真等。??? 三维装配CAPP作为专业的装配工艺规划软件，相比传统三维CAD装配功能主要有以下区别：??? 目前，三维装配CAPP技术已经在装配路径规划、工艺规划、装配仿真、装配工艺验证分析等方面取得了一定的成果，未来还将向以下几个方面发展：??? 1)深度系统集成。系统集成化是数字化制造发展的重要趋势，包括装配CAPP自身内部的集成，以及与PLM以及其它上下游系统的深度集成，数字化制造领域内的每个厂商都在朝着这一方向努力。??? 2)可视化装配工艺评价体系。当几何可行性的装配工艺集合生成后，需要应用有关的装配评价方法对装配工艺方案进行评价，从而找出最为合适的产品装配方案。目前评价体系在学术上研究有余而应用不足，特别是在装配绿色性上的评价仍需要不断发展。??? 3)提高系统的智能性。在充分集成的基础上，有效的归纳和管理工艺专家的经验和知识并合理利用，提高装配顺序规划和装配路径规划的智能性。??? 4)更加专业化。装配CAPP未来将更倾向于提供基于行业、基于专业的方案，针对行业特定需求，提供更多专业化工具，让用户使用更便利，回报更丰厚。3.三维装配CAPP关键技术??? 三维装配CAPP是将传统的装配工艺规划中所体现的内容以虚拟仿真的形式表达出来的一种新的技术。是在产品零部件三维数字化实体模型的基础上，利用现代计算机技术、信息技术和人工智能技术，借助于虚拟现实等人机交互手段，来规划与仿真产品的设计装配过程，并指导现场生产。它可以克服传统的装配工艺设计中主要依赖于人的装配经验和知识，以及设计难度大、设计效率低、优化程度低等问题。??? 基于三维模型的装配CAPP主要涉及以下关键技术：??? 1)装配信息三维实体建模。通过建立零部件和工装工具的三维实体数字化模型，提取装配特征信息和空间位置信息，建立产品的装配模型。装配信息建模是数字化装配的基础。??? 图1