三维装配
3.5.1三维装配的定义
三维装配一般可以这样定义：
三维装配是指三维产品模型的装配过程，是一种基于虚拟环境的装配技术，一定环境 下也叫虚拟装配。三维装配利用计算机工具，以模型为基础进行与装配相关的工作，它不 需要实体产品或零件支持，相反还可以支持实体产品装配，在软件平台中，只需通过分析、 先验模型、可视化和数据表达等手段模拟物理实验。三维装配是虚拟制造的一个非常重要、 关键的环节，也是未来数字化设计与制造中将不断改进的重点。因为在传统二维装配工艺 中，单纯的表格、文字、二维图己经不能全面的表达复杂的装配工艺了。由于企业三维 CAD(Computer Aided Design)软件的普及应用，基于三维模型的装配技术可以很好解决这 个问题。在三维虚拟的环境下，可以进行模型检验、干涉检查、可视化数据表达、模 拟装配过程等方法，这些方法能很好的帮助工艺设计者直观地看到装配的工艺及对可行性 有了感官的判断。
3.5. 2三维装配的实现
要实现三维装配的过程及结果，需要确定几个方面的因素，也就是说根据不同的情 况，运用相应的方法实现三维装配及过程。
1)选取所用软件平台。三维装配技术的深化离不开软件的支持，近年来三维设计软 件发展迅速，目前国内外运用广泛的三维软件有如下几种：
CATIA软件：该软件是世界上一种主流的CAD/CAE/CAM —体化软件，在 CAD/CAE/CAM领域是不论是功能还是运用广泛性上都占据重要地位，广泛应用于高科 技及传统制造行业，它所拥有的集成解决方案几乎覆盖了所有产品设计与制造领域[291。
SolidWorks软件：该软件是生信公司推出针对机械设计，基于windows环境开发的 一款软件。该软件的优势在于建模能力，有很全面的模型库，操作简捷方便，同时也包括 结构分析等模块，为制造业提供解决方案
UG (NX)软件：这款软件是Unigraphics Solutions公司的拳头产品。该软件在CAE 方面优势非常明显，在经过升级后，开发出一个全面的产品建模系统，使得UG中的 参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能很好的结合在一起，这一结合被实践 证明是非常有效的，且被大部分CAD/CAE软件厂商采用。
Pro/Engineer软件：该系统是美国参数技术公司的产品。该公司提出的数据库、参数 化、基于特征、全相关的概念改变了机械CAD/CAE/CAM的传统观念，这个概念已普遍 被认可并且成为了当今机械CAD/CAE/CAM领域的新标准。采用该理念开发出的第三代 产品会涉及到生产过程，使相关用户能够同时进行同一产品的设计，即实现并行工程。

在实际工程运用中，可根据目标项目的难易程度，需要达到的要求及工作人员对软 件的掌握程度选择合适的三维设计软件。本论文一方面为了和企业所用达成统一，另一方 面因为研究对象特征要求，故选用NX5.0作为软件平台。
2)平台相应的装配模式。本文采用NX5.0平台，研究NX的装配方式得出：NX软 件自身提供两种装配模式，一是多组件装配，此装配方式是指装配过程中将所有零部件的 模型及数据复制到装配操作界面中，装配中的零部件与引用的部件之间不存在关联性。二 是虚拟装配模式，这种方式的原理是通过部件之间的装配关系建立装配体，它的优点是装 配所需空间小，装配速度很快，形成的装配都是由零部件和子装配体组成的，子装配在高 一级的装配中作为组件被运用。在NX的装配关系中有重合、对齐、同心、角度等七种 配对关系，这七种装配关系可以完成机械类复杂的装配关系。虚拟装配方式因其优点 在装配工作中用到得概率比较大，几乎在非特殊情况下都采用这种方式。多组件装配一般 在只描述零组件位置情况下釆用，常采用重定位方式对部件进行编辑，另外在进行装配序 列动画时也会运用多组件装配方式。
装配和建模是分不开的，建模是装配的基础，装配是建模的结果和目的。在NX中， 基于建模与装配之间的紧密关系和在实际运用中出现在装配后需要优化建模的情况，系统 提供了三种方式，自底向上装配和自顶向下模式、混合装配。自底向上装配是指从层 的元素也就是模型逐层形成装配，基本顺序是先建立模型，接着组成子装配，再由子装配 组成总装配。自顶向下模式是指在装配级中使用建模功能创建相关的零部件，顺序是从装 配体系中的高阶层向下产生低阶层的元素模型，配合使用了 UG/WAVE技术和零部件表达 式技术，其优点是在设计过程中能全盘考虑所要设计零部件的结构及位置关系。混合装配 则是将前两者方式交叉结合起来使用。
3.5. 3三维可视化装配方法
三维可视化装配是指利用三维设计软件（本论文采用的是NX5.0软件）把产品设计、 装配工艺的信息表示出来的过程，最终以图形表现，即三维可视化装配图。在现实中的装 配现场，工人们虽然可以从设计师的计算机终端上看到三维设计模型及装配过程，但由于 人为记忆力及理解力有限，往往不能很好地利用立体模型指导工装，三维技术的直观、形 象地展现装配关系这一功能发挥不了作用。三维可视化装配图可以使三维装配技术限 度的服务指导现场工人完成装配作业，据调查与以往的文字表达方式装配工艺相比，工人 至少节约了 40%的看图和理解文字工艺规程的时间；此外还减少了人工阅读歧义，大大 提高了装配的准确率和效率1311。
设计三维可视化装配图的方法有两种，其共同点是都是以三维装配体为基础，由装配 模型（包括所有专用件、标准件等）出发，对装配图进行图形处理达到装配图效果。不同 之处在于处理图形时所用的平台及方法不同。
1)设计KMCAPP制作工艺卡
KMCAPP是由武汉开目公司研发的一款工艺卡制作软件。在制作工艺卡之前步需要获取模型的三维装配体，有两种方法可以实现。一是由结构设计提供；二是从PDM 数据库系统中下载。关于如何运用PDM获取目标数据将在后面的章节做具体叙述，在此 不过多描述。获取模型后，开始设计KMCAPP装配工艺卡。具体步骤：①创建KMCAPP 装配工艺卡；②拟制装配工艺路线；③创建工序、工步卡；④将NX界面的三维装配视图 拷屏；⑤“粘接”在作图板上，裁掉不需要的边框，输出生成“*.bmp”文件；⑥打幵 “*.bmp”文件，选定图形区进行“拷贝”；⑦将拷贝内容“粘接”在在KMCAPP工艺 简图界面中；⑧在该工艺简图界面中调整装配图，找准位置；⑨在工艺绘图界面中对装配 零件的序列号及其相关装配技术要求说明进行标注；⑩依次按照③?⑤的步骤，完成各个 工序、工步的的视图整合，完成三维可视化装配图。
2)基于PMI功能的三维装配标识
针对数字化产品定义，西门子公司提供了产品和制造信息模块，简称PMI(Pr〇ductａnd Manufacturing Information)，此模块是NX软件的一项重要功能。随着三维技术的发展， 客户及设计、生产人员对这一技术提出更高的要求，PMI变得越来越重要，尤其对未来 无纸化作业而言。为什么PMI如此重要，其原因有三：一是使产品设计人员能够对三维 零件或装配表达出制造人员制造它们时所需要的全部信息。二是改变了所有流程的沟通方 式，以二维图纸的沟通转变为全面标注的三维模型。三是与合理的二维图相结合，.最准确 高效的传递产品和制造信息的功能得到使用客户的认同。
NX5.0中PMI传递的信息包括零件的几何公差信息、表面粗糙度、材料规格；装配 的装配说明、装配工艺信息、企业标识等。
二种方法比较：种方法操作简单，着重对三维模型的图形进行处理，但步骤较繁 琐，只适用于简单装配模型；第二种方法需要全面掌握PMI知识，以处理实体模型视图 为手段来完成信息传递，在表达效果上较前者更胜。根据本文所用三维模型复杂程度、 软件的兼容性、企业的要求、课题的任务量等因素，本文选择第二种方法（即PMI方式） 来完成模型的三维可视化装配图。