基于Teamcenter的三维装配工艺设计技术研究

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装配是复杂产品研制过程中的重要环节 ，其结果直接影响到产品的质量 、成本和研制周期 。在制造过程中，装配时间约 占生产时间的20%-50%，装配费用占制造总费用的20%30%，对于复杂产品来说，这个比例可能更高。为了提高装配效率，改进装配质量，降低装配成本，人们对计算机辅助装配工艺设计 (Computer AidedAssembly Process Planning，CAAPP)进行了大量的研究 (如哈尔滨工业大学n、北京理工大学口、东北大学口、西北工业大学H 等)，并取得了许多研究成果，有-些已经在企业内得到了局部应用。

然而，目前，大部分企业的装配工艺设计仍然采用传统的基于二维工程图的工艺设计方法，这种工艺设计方法存在很多问题，如不能直接利用设计部门发放的三维模型、工艺设计不直观等。随着企业信息化建设的不断推进，三维装配工艺设计已经成为企业的迫切需求。

Teamcenter是西门子推出的-款数字化设计与制造软件，广泛应用于我国的复杂产品制造行业 (如航空、航天、船舶及汽车等 )，已经从最初的产品数据管理 (Product Data Management，PDM)软件逐渐发展成为产 品生命 周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)软件。

Teamcenter中的制造工艺规划器作为连接产品设计和产品制造的桥梁，将产品、工艺和资源进行有效关联，实现了工艺知识的积累和重用，并将Tecnomatix的仿真拈集成到Teamcenter当中，实现了工艺设计与工艺仿真的无缝集成。本文通过Teamcenter平台下的装配工艺设计过程进行分析，建立了产品-工艺-资源 (Product-Process-Resource，PPR)模型，并对三维装配工艺设计过程进行了分析。

1 PPR模型建立在装配工艺设计过程当中，主要涉及到三类对象：产品、工艺和资源，这三类对象贯穿于整个工艺设计过程当中。通过对装配工艺设计过程中涉及到的产品、工艺、资源及其之间的关系进行分析，建立了如图1所示PPR模型。

1)装配对象装配对象描述了装配BOM信息，体现了装配体的装配层次关系和装配顺序。-个装配体由若干个子装配体和零件按照-定的装配约束关系组合而成，子装配体可以包含更小的子装配体，直至最底层的零件节点，零件是组成装配体的最基本单元。装配体中的每个装配单元都有其物料属性，如零部件代号、零部件名称、父件号等。

收稳日期：2013-04-10基金项目：国防基雌研资助项目 (A1 1201 10003，A1 120131044)：国防技术基雌研资助项目 (Z31201 1B003，Z312012B001，B3120131 100)作青简介：田富君 (1985-)，男，工程师，博士，主要从事CAPP、制造业信息化等方面的研究。

第35卷 第7期 2013-07(下) [251务l lI8 似装配对象 装配工艺IlII1. .-III、、IIIIIIIIIIIIIIl装配资源2)装配工艺装配工艺描述了产品或部件的装配顺序、装配方法、装配技术要求以及装配过程所采用的装配设备、工装和工具等信息。装配工序是指在-个工作地点，采用-套设备，连续完成的装配工作；装配工步是指完成-个或多个对象的安装而采取的连续的装配工作；装配工艺的最底层是装配操作，它是指对-个装配对象实施的连续的操作过程，装配操作对象是指装配过程中的所有可操作实体，操作对象不同，装配操作亦不同 。

3)装配资源装配资源描述了完成某个零部件的装配所采用的装配设备、工装和工具等装配资源信息。装配资源库的建立应按照资源的类型去组织，以便于装配资源的快速检索。此外，为了实现三维环境下的装配工艺仿真，需要有三维模型的支持，因此，装配资源库当中应包含资源的三维模型。

在PPR模型当中，装配工艺是其中的核心，他将装配对象、装配资源关联起来。

2 三维装配工艺设计过程在Teamcenter当中，装配工艺设计是通过多个拈来共同实现的，包括结构管理器，制造工艺规划器 ，以及Process Simulate on Teamcenter。通[261 第35卷 第7期 2013-07(下)过对Teamcenter的装配工艺设计过程进行分析，建立了如图2所示的三维装配工艺设计过程。

1)装配BOM管理根据获取到的产品/部件，组件BOM，对BOM结构进行调整，定义虚拟装配单元节点，并确定装配单元的装配顺序。同时，完善零组件的基本信息，包括零组件号、零组件名称等。

2)装配工艺设计根据零组件的装配顺序，确定装配体的装配工艺路线，确定每道装配工序的配套零部件、装配设备信息。然后，进行装配工序详细设计，定义装配工步，并确定每道装配工步所采用的装配工具及装配内容。

3)装配工艺仿真通过装配工艺仿真对装配工艺设计结果进行验证，定义装配操作，并对零部件的装配路径进行规划。在装配路径规划过程当中，利用干涉检查工具，确定零部件之间、零部件和装配资源之间是否发生干涉。对于狭姓间的装配路径规划，可以采用 自动路径规划工具，形成无干涉的装配路径。若装配工艺不可行，将仿真信息反馈给装配BOM管理和装配工艺设计，以对装配工艺做出更改和优化。