三維工程應用平臺-Inte3D三維裝配工藝介紹

　　隨著智能制造以及工業4.0概念的提出，產品制造方式逐漸向智能化、數字化、信息化的方向發展，產品的復雜程度也越來越高。企業對高端裝備以及智能裝備的需求更加迫切。對于裝備制造企業，則面臨著巨大的時間周期、質量、成本壓力。產品裝配作為高端裝備研制最后一個環節，同時也是最重要的環節。與裝配相關的時間占整個產品生產時間的50%。因此，產品的裝配規劃以及工藝設計對企業制造效率提高具有重要的意義，對智能制造的發展具有促進作用。

　　目前企業的裝配規劃采用制造工程圖與工藝卡片文件，通過工藝卡片并采用自然語言文字來描述產品的裝配工藝。工藝人員、檢測人員根據卡片內容來進行裝配指導與檢查。對于復雜產品，整個裝配制造環節需要翻閱大量的工藝卡片、圖紙，同時還會出現錯裝、漏裝，影響裝配質量，難以描述產品的并行工藝。裝配過程可視化程度低，裝配精度、裝配效率低下、產品性能得不到保障。

　　針對目前裝配工藝現狀，結合企業信息化以及智能制造的需要，天喻軟件發布了《三維工程應用平臺-Inte3D 三維工藝》軟件，采用先進的數字化樣機技術解決三維可視化裝配工藝規劃問題，在虛擬制造技術基礎上實現三維可視化裝配及仿真，可以對產品的可裝配性、可拆卸性、可維修性進行分析，同時可以對產品的裝配順序、裝配路徑進行規劃，對產品的裝配精度、裝配性能進行仿真、優化、分析，有效減少產品實際裝配次數、提高產品的裝配效率和裝配質量，加快產品的上線速度，提升企業的生產效率。

一、 天喻三維裝配工藝規劃系統概述

　　天喻三維裝配工藝規劃系統（Inte3D 三維裝配）是基于三維輕量化模型的基礎上來進行可視化工藝設計。系統可以直接讀取主流的三維模型數據，充分利用原始設計模型中的信息，可對三維模型的產品結構進行管理，通過交互的方式來定義產品的裝配工序以及工序中的零件組成。對工序中的零部件在三維空間中進行路徑規劃，同時利用工裝設備來模擬產品的實際裝配場景，仿真整個裝配過程，分析比較產品裝配工藝的可行性。系統直接利用三維工藝來指導車間的三維裝配制造，也可以輸出二維工藝編制文件來進行輔助描述。利用該系統可以高效、直觀的完成產品的裝配工作，提高產品的裝配質量、降低裝配時間和成本。

　　Inte3D三維裝配不僅是可作為一個獨立的三維裝配設計工具使用，還提供一體化的集成解決方案，實現與各種管理系統的集成與信息共享包括企業的PDM、PLM系統或者工藝管理系統，可從管理系統中獲取三維模型，進行產品三維工藝設計，設計結果可以直接輸入到工藝管理系統，并發布到車間MES系統，推送到車間加工工位，實現從設計、工藝、制造三者之間的無縫銜接。Inte3DCAPP在產品設計到制造環節中與上下游數據的關系如下：

　　　　　　　　　　　　　　圖1 Inte3D三維裝配工藝與上下游數據之間的關系

二、 Inte3DCAPP 核心技術介紹

　　1. 輕量化模型轉換接口

　　Inte3DCAPP集成了三維數據轉換接口，可以直接轉換主流三維CAD模型數據，包括產品結構、零部件屬性以及PMI信息等數據，實現三維模型數據的輕量化，奠定了快速三維工藝設計的基礎。在輕量化模型的基礎上，Inte3D三維裝配對超大規模的三維模型裝配、設計、顯示等效率將大幅提升，支持復雜的高端裝備的裝配工藝規劃、工藝仿真。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2 輕量化模型轉換接口

　　2. 三維裝配工序規劃

　　Inte3D裝配在三維可視化的環境下進行產品裝配工序規劃，在產品的三維設計結構基礎上，根據企業現有的制造能力，來制定產品的裝配工序，形成完整的三維裝配結構。針對每個裝配工序，指定工序中裝配所需零部件，以及該工序中用到的工藝裝備、資源等。并填寫工序中的裝配參數信息如裝配內容、注意事項、裝配檢查要求等，企業也可以根據自身的需要來對屬性內容進行自定義配置。通過Inte3D三維裝配工藝可以清楚直觀的表達出整個產品的裝配過程。如下圖3所示：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3 三維裝配工序規劃

　　3. 裝配路徑規劃與裝配活動

　　裝配工序定義完成后，針對每個裝配工序，Inte3D裝配工藝基于拆卸的方式來對工序中零部件進行路徑規劃，生成零部件的運動軌跡，并采用平移、旋轉、螺旋等多種運動方式來模擬真實的裝配場景，形象生動的表達產品的裝配過程。Inte3D裝配還提供一些標準的裝配活動來進行輔助描述，如視角活動、閃爍活動、變形活動、顏色透明變化活動等。針對每個工序中裝配活動，Inte3D裝配還可以提供裝配活動順序的調整，從而實現一些復雜產品的并行運動。如下圖4所示：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖4裝配路徑規劃與裝配活動

　　4. 設備工裝仿真

　　針對裝配工序中需要用到的設備工裝等資源，Inte3D 三維裝配一方面可以利用天喻三維資源庫中的標準資源，快速添加，如大型的車床、銑床、拆卸的扳手、榔頭、螺絲刀、測量調平用的游標卡尺、千分尺、百分表等；也可以直接添加本地的裝配資源，對其進行裝配工藝仿真。標準的工具設備中不僅定義了相關的三維模型，還在系統中默認定義了參數化的仿真活動，用戶可通過對活動相關參數的修改，快速實現這些工具的仿真及分析，及早的進行工裝設計與制造，加快制造進度。標準工具的使用，如下圖5所示：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖5 設備工裝仿真

　　5. 裝配工藝驗證與干涉檢查

　　在產品三維裝配工藝設計過程中，可以檢查并驗證當前裝配工藝的可行性。Inte3D裝配可以對零部件、資源對象進行干涉檢查，能夠快速驗證當前的裝配活動是否合理。Inte3D中干涉檢查可以分為兩類，靜態干涉檢查和動態干涉檢查。靜態干涉檢查是零部件靜止時的干涉檢查，動態干涉檢查是在零部件進行路徑規劃過程時實時干涉檢查。

　　產品裝配工藝規劃完成后，Inte3D三維裝配通過多種方式來對產品的工藝進行仿真，主要有單活動裝配仿真，單工序裝配仿真和連續裝配仿真，并在仿真過程中檢查模型之間是否存在干涉等問題。如下圖6所示：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖6工藝驗證與裝配干涉檢查

　　6. 豐富的技術圖解

　　Inte3D三維裝配還提供了豐富的技術圖解來進行輔助描述裝配工藝，如：標簽、文本、序號、局部放大，BOM表格、3D軸線、路徑等。采用序號標注可以對零部件進行標識、自動生成裝配BOM清單。采用文本標簽可以描述裝配注意事項，采用局部放大可以清楚的看到零部件的裝配細節。如下圖7所示：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖7豐富多樣的技術圖解

　　7. 焊接工藝的表達

　　通常機械產品的生產制造過程中不僅僅是簡單的裝配，裝配環節中還會串插著焊接工藝的表達。目前焊接工藝純粹停留在二維的層面，常用的焊接方式主要有點焊、連續焊、釬焊、埋弧焊。Inte3D焊接仿真模塊可以在三維環境下清楚的表達各種類型焊點、焊縫，并實現焊縫與焊槍的協同仿真，通過焊接活動正式再現整個焊接過程。如下圖8所示：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖8 焊接工藝的可視化表達

　　8. 工藝文件的輸出

　　Inte3D可以輸出多種樣式的工藝文件，實現與各種圖形、管理系統的集成，包括三維裝配仿真視頻、圖片、集成接口、傳統的二維工藝卡片等，如下圖9所示：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖9 三維工藝文件輸出

　　9. 車間三維工藝終端瀏覽

　　Inte3D提供了獨立的三維瀏覽控件，支持將三維工具發布到車間，直接利用三維工藝文件指導車間的生產，三維的裝配工藝車間可視化模塊可使工程技術人員對裝配工藝理解更加透徹，避免出現錯裝、漏裝等情況。天喻車間可視化模塊采用插件的形式，可以與車間MES系統深度集成，實現對二、三維工藝文件瀏覽。如下圖10為InteVue三維工藝終端瀏覽器。

　　　　　　　　　　　　　　　　　圖10 車間三維可視化瀏覽終端

三、 企業的應用價值

　　Inte3D裝配工藝是基于三維模型的基礎上提出的一套全新的工藝規劃系統，是數字化與三維技術的相結合?；谌S的工藝設計能給企業帶來更多的應用價值，主要體現在以下幾點：

　　1) 利用三維工藝設計與分析，可以提前發現工藝中存在的問題，評價工藝的可行性，避免材料工時的浪費。

　　2) 根據裝配仿真動畫，可以對裝配工藝理解的更加透徹，避免錯裝和漏裝，提高裝配效率、提升產品質量。

　　3) 根據三維工藝中提出的工裝資源的要求，可以提前進行工裝設計準備，加快裝配進度。

　　4) 方便與企業的各大管理系統無縫集成，實現企業裝配工藝由二維向三維的快速轉變。