第1章 緒論

針對(duì)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(duì)指揮閥進(jìn)行裝配之前進(jìn)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(jié)束的整個(gè)流程的數(shù)字化的裝配的關(guān)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(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行基于各個(gè)裝配體實(shí)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(yīng)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行耦合場(chǎng)分析與裝配過程的示教顯示，在整個(gè)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(duì)指揮閥零件進(jìn)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(chǔ)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(shí)際需求的指揮閥裝配序列，并能夠在耦合場(chǎng)分析子模塊中對(duì)各個(gè)裝配序列進(jìn)行溫度-結(jié)構(gòu)耦合場(chǎng)分析，在裝配示教子模塊中針對(duì)每一個(gè)裝配序列生成裝配示教過程，并顯示包括實(shí)際尺寸鏈及裝配工藝參數(shù)的各項(xiàng)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(shí)為提高指揮閥的可靠性提供了攻關(guān)方向與一定的技術(shù)基礎(chǔ)。
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第2章 指揮閥數(shù)字化裝配系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)

2.1 指揮閥數(shù)字化裝配系統(tǒng)關(guān)鍵模塊的功能設(shè)計(jì)

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(jié)束的整個(gè)過程，本課題研究及開發(fā)的關(guān)鍵模塊的主要功能包括零件關(guān)鍵尺寸信息的錄入、零件選配、耦合場(chǎng)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(guān)鍵模塊的各個(gè)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(quán)限，耦合場(chǎng)分析與裝配示教子系統(tǒng)只有數(shù)據(jù)庫的讀取權(quán)限。由于各個(gè)子模塊之間功能相對(duì)較為獨(dú)立，將各個(gè)功能集成在一個(gè)界面將導(dǎo)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(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)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(gè)子模塊的入口，通過點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的按鈕，系統(tǒng)將顯示各個(gè)子系統(tǒng)對(duì)應(yīng)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(diǎn)，選用 ANSYS 14.0 作為耦合場(chǎng)分析系統(tǒng)的有限元分析軟件。SolidWorks 軟件功能強(qiáng)大，操作相對(duì)簡(jiǎn)便，能夠在 Windows 環(huán)境下進(jìn)行高質(zhì)量的建模，且該軟件具有良好的功能擴(kuò)充性與應(yīng)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(shè)計(jì)平臺(tái)，因此選擇 Solidworks 2010 作為三維軟件開發(fā)平臺(tái)。整個(gè)數(shù)字化裝配系統(tǒng)具有大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)，為有效存儲(chǔ)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(hù)的便利性，選用 Microsoft ACCESS 2007 作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。VB.NET 對(duì) Solidworks的二次開發(fā)與對(duì) ANSYS 的聯(lián)合編程有非常好的支持，同時(shí)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(shè)計(jì) .............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(shí)現(xiàn)及算法評(píng)價(jià)............25 
3.4 本章小結(jié) .........30
第 4 章 指揮閥溫度-結(jié)構(gòu)耦合場(chǎng)分析模塊的開發(fā).............. 32
4.1 耦合場(chǎng)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(jié)構(gòu)耦合場(chǎng)分析 .............34 
4.3 VB.NET 下的耦合場(chǎng)分析模塊開發(fā) ...........40 
4.4 耦合場(chǎng)分析結(jié)果的實(shí)驗(yàn)研究 .............45 
4.5 本章小結(jié) .............................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(shè)計(jì) .........50 
5.2 指揮閥裝配示教模塊開發(fā)的技術(shù)基礎(chǔ) ...............52 
5.3 指揮閥裝配示教模塊的編程實(shí)現(xiàn).........54 
5.4 本章小結(jié) ................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(shè)計(jì)

通過對(duì) Solidworks 進(jìn)行二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)指揮閥裝配過程的示教，在Solidworks 環(huán)境中進(jìn)行零件的位置與姿態(tài)變換、添加裝配關(guān)系進(jìn)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(tái)，使用 VB.NET 作為開發(fā)語言，以 ACCESS 2007 作為數(shù)據(jù)庫。對(duì)研究?jī)?nèi)容與功能進(jìn)行整理，得到如圖 5-1 所示的裝配示教模塊功能結(jié)構(gòu)框圖。裝配示教模塊依賴于數(shù)據(jù)庫建立。通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的裝配體號(hào)及零件號(hào)獲得零件的關(guān)鍵尺寸信息，在此信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)化建模與裝配示教。同時(shí)，在載入零件尺寸信息之后，根據(jù)裝配關(guān)系及零件尺寸信息自動(dòng)生成關(guān)鍵位置處的尺寸鏈，用于裝配過程中的提示與檢測(cè)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(shù)基礎(chǔ)

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(duì)特征尺寸的修改。指揮閥的參數(shù)化建模采用對(duì)既有模型部分尺寸進(jìn)行修改的方式進(jìn)行，可以大大降低建模成本，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。在SolidWorks 的 API 函數(shù)中提供了非常強(qiáng)大的獲取特征信息的對(duì)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(shí)現(xiàn)流程。
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結(jié) 論

本文針對(duì)指揮閥生產(chǎn)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(biāo)，對(duì)指揮閥數(shù)字化裝配系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)與開發(fā)，主要取得了以下成果和結(jié)論：（1）在對(duì)目前使用過程中存在問題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，明確了指揮閥數(shù)字化裝配系統(tǒng)關(guān)鍵模塊的開發(fā)目標(biāo)。設(shè)計(jì)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(chǔ)。（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(shè)計(jì)和開發(fā)了指揮閥選配模塊，通過選配實(shí)驗(yàn)和對(duì)比證明了選配算法及選配模塊的實(shí)用性。（3）通過對(duì) ANSYS 下的獨(dú)立編程與 VB.NET 和 ANSYS 的聯(lián)合編程，以選配模塊的選配結(jié)果為基礎(chǔ)，開發(fā)了基于 ANSYS 的指揮閥溫度-結(jié)構(gòu)耦合場(chǎng)分析模塊。（4）利用 VB.NET 和 Solidworks 的聯(lián)合編程技術(shù)及 Solidworks 的二次開發(fā)技術(shù)，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(duì)性的數(shù)字化輔助。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號(hào)：35198