CATIA是法国达索飞机公司开发的集成了CAD,CAM和CAE的软件,凭借其强大的曲面设计功能在制造业的各领域得到了广泛的应用,目前已成为航空工业首选的设计软件。传统的计算机辅助设计(CAD)三维软件的模型装配是由几何元素的约束来实现。用户需要调入零部件,在安装零件和基体零件上分别拾取约束的几何元素,进行一一对应安装。要实现两个零部件之间完全的约束至少要定义两对约束,但是约束这些几何元素过于繁琐,元素的拾取也较为困难,需频繁对界面进行缩放。装配的零部件越多,装配的操作次数也就越多,并且操作烦琐,重复性高,大大降低了装配的效率。目前国内外学者对CATIA自动装配技术方面进行了研究。其中,姚竞争。等研究了CATIA虚拟装配仿真技术;母德强等提出了基于CATIA平台的Framework组件的装配方法,有效的提高了系列化产品的复用;潘志毅利用装配特征定义并对装配约束编码来实现自动装配。这些装配技术仍旧依靠手动添加约束。陈功等。提出了标准件的“批装配”方法,取得较好的快速装配效果,但该方法需用户选择多个装配几何元素。以上研究未能真正实现有效的智能装配,还不能够满足设计中的大量装配工作的需要。
本文结合CATIA软件的特点,对零组件智能装配技术进行了研究。提出了应用CATIA的Publication功能模块并结合VB(Visual Basic)对CATIA进行了二次开发。通过对模型装配元素进行发布,查找装配特征,创建装配基准和参考元素以及自动建立装配约束,实现在CATIA环境下同批号零组件的智能装配。
1 以发布形式创建装配特征
将参与装配的零部件视为刚体,不考虑装配路径以及装配过程中的摩擦力、碰撞等因素对装配的影响。利用CATIA的发布功能”模块将模型参与装配的元素发布在结构树中。对标准件不同匹配类型的装配元素以不同的名称表示,根据发布的自定义名称的装配元素判断特征约束类型,发布元素与约束类型关系如表1所示。
表1发布元素与约束类型关系
2 CATIA二次开发
CATIA的二次开发有多种方法。本文利用VB为开发工具圳对CATIA进行二次开发。在V5Automation中,所有数据都被封装成对象的形式并形成树形结构。通过根对象Application的Documents,Windows和Systemservice等属性便可访问CATIA的所有对象。在VB中对CATIA进行工程引用,采用GetObject和CreateObject方法实现VB和CATIA的连接。通过建立交互界面连接并访问CATIA,在CATIA装配环境进行虚拟智能装配,具体实现方法如图1所示。
图1 智能装配过程的创建流程
3 智能装配的实现
3.1 查找相同直径孔特征
在进行螺栓、螺母和螺钉等标准件批量装配时,为方便用户便于操作和查看,设计并开发了相同直径的孔及其参数显示的交互界面。用户通过选择输入要装配的孔的参数,可自动寻找符合条件的孔特征,同时将该孔的尺寸、数量等数据显示在交互界面中,辅助用户确定对孔迸行批装配,如图2所示。
图2 孔装配交互界面