發(fā)布時間：2016-03-17 10:14

第1章 緒論

針對指揮閥目前裝配過程中存在的低合格率、低裝配效率與數(shù)字化程度低等問題，本課題在不改變加工工藝要求的前提下，通過在對指揮閥進行裝配之前進行選配操作的方式，提高指揮閥裝配體的配合精度，從而提高其可靠性。本課題開發(fā)了面向指揮閥裝配體從零件完成加工制造到裝配結束的整個流程的數(shù)字化的裝配的關鍵模塊，其主要功能包括零件的尺寸信息錄入、指揮閥的選配與裝配體序列輸出，并且能夠在選配結果的基礎上進行基于各個裝配體實際尺寸的指揮閥 Solidworks 和 ANSYS 環(huán)境下的參數(shù)化建模建立，在相應模型的基礎上進行耦合場分析與裝配過程的示教顯示，在整個指揮閥的數(shù)字化裝配系統(tǒng)中有非常重要的作用。通過對指揮閥零件進行統(tǒng)一管理，指揮閥數(shù)字化裝配系統(tǒng)在現(xiàn)有零件的基礎上，根據(jù)指揮閥配合精度的要求，通過選配算法在選配子模塊中獲取滿足實際需求的指揮閥裝配序列，并能夠在耦合場分析子模塊中對各個裝配序列進行溫度-結構耦合場分析，在裝配示教子模塊中針對每一個裝配序列生成裝配示教過程，并顯示包括實際尺寸鏈及裝配工藝參數(shù)的各項裝配指南。指揮閥數(shù)字化裝配系統(tǒng)的開發(fā)，能夠有效提高指揮閥的裝配效率和數(shù)字化水平，同時為提高指揮閥的可靠性提供了攻關方向與一定的技術基礎。
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第2章 指揮閥數(shù)字化裝配系統(tǒng)的整體設計

2.1 指揮閥數(shù)字化裝配系統(tǒng)關鍵模塊的功能設計

指揮閥數(shù)字化裝配系統(tǒng)面向指揮閥裝配體從零件完成加工制造到裝配結束的整個過程，本課題研究及開發(fā)的關鍵模塊的主要功能包括零件關鍵尺寸信息的錄入、零件選配、耦合場分析與裝配過程的示教顯示。如圖 2-1 所示，通過數(shù)據(jù)庫將指揮閥數(shù)字化裝配系統(tǒng)關鍵模塊的各個子功能模塊聯(lián)系起來，在 ANSYS Solidworks 環(huán)境中分別建立參數(shù)化模型用于有限元分析與裝配示教過程。其中，零件參數(shù)錄入與選配模塊有數(shù)據(jù)庫的讀取與寫入權限，耦合場分析與裝配示教子系統(tǒng)只有數(shù)據(jù)庫的讀取權限。由于各個子模塊之間功能相對較為獨立，將各個功能集成在一個界面將導致界面的臃腫與混亂，從方便操作與用戶友好性的角度出發(fā)，根據(jù)指揮閥數(shù)字化裝配系統(tǒng)的功能設計，設計了如圖 2-2 所示的系統(tǒng)界面，該界面為數(shù)字化裝配系統(tǒng)各個子模塊的入口，通過點擊對應的按鈕，系統(tǒng)將顯示各個子系統(tǒng)對應的操作界面。

2.2 開發(fā)工具及開發(fā)環(huán)境的選擇

根據(jù)課題的開發(fā)需求與各版本 ANSYS 的特點，選用 ANSYS 14.0 作為耦合場分析系統(tǒng)的有限元分析軟件。SolidWorks 軟件功能強大，操作相對簡便，能夠在 Windows 環(huán)境下進行高質量的建模，且該軟件具有良好的功能擴充性與應用程序接口 API，并且提供 OLE 供 Visual Basic 開發(fā)使用，，為二次開發(fā)提供了良好的設計平臺，因此選擇 Solidworks 2010 作為三維軟件開發(fā)平臺。整個數(shù)字化裝配系統(tǒng)具有大量復雜的數(shù)據(jù)，為有效存儲與管理各類數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)庫作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與信息的管理工具，考慮到系統(tǒng)的整體性與維護的便利性，選用 Microsoft ACCESS 2007 作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。VB.NET 對 Solidworks的二次開發(fā)與對 ANSYS 的聯(lián)合編程有非常好的支持，同時由于 VB.NET 與ACCESS 數(shù)據(jù)庫同是出自 Microsoft 旗下，兩者的兼容性非常好，因此，選用VB.NET 作為指揮閥數(shù)字化裝配系統(tǒng)的開發(fā)語言，開發(fā)環(huán)境為 Visual Studio2010。

第 3 章 指揮閥裝配序列選配模塊的開發(fā).................... 17
3.1 指揮閥裝配序列選配模塊的總體設計 .............17
3.2 基于配合精度的指揮閥選配算法研究 ..............18 
3.3 指揮閥選配模塊的編程實現(xiàn)及算法評價............25 
3.4 本章小結 .........30
第 4 章 指揮閥溫度-結構耦合場分析模塊的開發(fā).............. 32
4.1 耦合場分析模塊需求分析與開發(fā)流程 ....................32 
4.2 ANSYS 環(huán)境下的指揮閥溫度-結構耦合場分析 .............34 
4.3 VB.NET 下的耦合場分析模塊開發(fā) ...........40 
4.4 耦合場分析結果的實驗研究 .............45 
4.5 本章小結 .............................49
第 5 章 指揮閥裝配示教模塊的開發(fā).................... 50
5.1 指揮閥裝配示教模塊的整體設計 .........50 
5.2 指揮閥裝配示教模塊開發(fā)的技術基礎 ...............52 
5.3 指揮閥裝配示教模塊的編程實現(xiàn).........54 
5.4 本章小結 ................59

第5章 指揮閥裝配示教模塊的開發(fā)

5.1 指揮閥裝配示教模塊的整體設計

通過對 Solidworks 進行二次開發(fā)實現(xiàn)指揮閥裝配過程的示教，在Solidworks 環(huán)境中進行零件的位置與姿態(tài)變換、添加裝配關系進行裝配過程的演示。以 Solidworks 作為系統(tǒng)的三維軟件支持與開發(fā)平臺，使用 VB.NET 作為開發(fā)語言，以 ACCESS 2007 作為數(shù)據(jù)庫。對研究內容與功能進行整理，得到如圖 5-1 所示的裝配示教模塊功能結構框圖。裝配示教模塊依賴于數(shù)據(jù)庫建立。通過調用數(shù)據(jù)庫中的裝配體號及零件號獲得零件的關鍵尺寸信息，在此信息的基礎上進行參數(shù)化建模與裝配示教。同時，在載入零件尺寸信息之后，根據(jù)裝配關系及零件尺寸信息自動生成關鍵位置處的尺寸鏈，用于裝配過程中的提示與檢測要求說明。由于界面空間的限。

5.2 指揮閥裝配示教模塊開發(fā)的技術基礎

Solidworks 的模型建立基于特征，使用特征樹能夠使用戶在建模與使用過程中方便地對特征尺寸的修改。指揮閥的參數(shù)化建模采用對既有模型部分尺寸進行修改的方式進行，可以大大降低建模成本，提高系統(tǒng)運行效率。在SolidWorks 的 API 函數(shù)中提供了非常強大的獲取特征信息的對象和函數(shù)，能夠滿足虛擬裝配系統(tǒng)的開發(fā)要求。如圖 5-6 為使用 VB.NET 通過 ACCESS 數(shù)據(jù)庫中獲取的尺寸信息在SolidWorks 環(huán)境下參數(shù)化建模的具體步驟及實現(xiàn)流程。
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結 論

本文針對指揮閥生產裝配及使用過程中的低合格率的問題，以提高指揮閥裝配體的裝配精度和提高裝配過程的數(shù)字化水平為目標，對指揮閥數(shù)字化裝配系統(tǒng)的關鍵模塊進行了設計與開發(fā)，主要取得了以下成果和結論：（1）在對目前使用過程中存在問題進行分析的基礎上，明確了指揮閥數(shù)字化裝配系統(tǒng)關鍵模塊的開發(fā)目標。設計和開發(fā)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及零件參數(shù)錄入子模塊，為數(shù)字化裝配系統(tǒng)的其他功能和模塊提供了數(shù)據(jù)基礎。（2）分析和研究了指揮閥的選配問題，基于配合精度提出了一種選配算法。設計和開發(fā)了指揮閥選配模塊，通過選配實驗和對比證明了選配算法及選配模塊的實用性。（3）通過對 ANSYS 下的獨立編程與 VB.NET 和 ANSYS 的聯(lián)合編程，以選配模塊的選配結果為基礎，開發(fā)了基于 ANSYS 的指揮閥溫度-結構耦合場分析模塊。（4）利用 VB.NET 和 Solidworks 的聯(lián)合編程技術及 Solidworks 的二次開發(fā)技術，開發(fā)了指揮閥的裝配示教模塊，為指揮閥的裝配過程提供了更加有針對性的數(shù)字化輔助。

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參考文獻（略）

本文編號：35198