面向火箭发动机的数字化装配工艺系统研究与开发

论文摘要

火箭发动机等大型复杂航天产品的装配工艺规划是一项难度很大的工作,传统的由有经验的工艺人员凭借二维图纸手工规划,和目前的计算机辅助装配工艺规划均存在各自的缺陷,而数字化装配技术为之提供了一种改良的、低成本的快速手段。本文针对火箭发动机装配生产中存在的问题开展数字化装配工艺规划关键技术的研究,具有重要的理论意义和应用价值。论文主要完成的工作包括:分析了数字化装配工艺系统的需求,设计了系统的体系结构,提出了系统的工作流程,并明确了系统实现的关键技术。研究了数字化装配建模技术。在了解和吸收了现有装配模型基础上,分析了数字化装配模型表达的信息需求,然后在满足信息需求的前提下,建立了基于约束的产品层、部件层、零件层和特征层的层次结构装配模型,继而提出了信息提取的基本算法,最后编写了在Solidworks环境下利用API函数的装配信息提取算法程序。研究了装配序列规划技术。建立了绝对约束集和装配评价集来表达装配过程中所有的约束和评价,在此基础上提出了具有引导搜索功能的改进遗传算法,应用它快速而有效地生成优化的装配序列,并给出了一个案例验证了该算法在序列规划上的优越性。另外,还实现了装配路径规划和装配操作动画的录制。研究了装配工艺后处理与现场示教技术。研究了通过编辑工序工步的形式组织装配工艺信息的方法,并得到产品的工艺目录树。采用XML技术实现了工艺文档的灵活定制、动态生成、网上浏览和打印输出,利用Web技术实现了装配信息浏览和现场示教。完成了系统开发和实现。基于以上的研究工作,开发了面向火箭发动机的数字化装配工艺系统EDAPPS,并初步应用于航天某工厂中指导实际产品装配。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究状况
• 1.3 论文的主要研究内容
• 第2章 火箭发动机数字化装配工艺系统的总体设计
• 2.1 火箭发动机装配工艺规划过程和特点
• 2.2 数字化装配工艺系统的需求分析
• 2.2.1 功能需求分析
• 2.2.2 其它需求分析
• 2.3 系统的体系结构设计
• 2.4 系统的工作流程
• 2.5 数字化装配工艺系统的关键技术
• 2.5.1 装配建模技术
• 2.5.2 装配序列规划技术
• 2.5.3 装配工艺后处理及现场示教技术
• 2.6 本章小结
• 第3章 装配建模
• 3.1 常见的装配模型
• 3.2 装配模型的信息需求
• 3.3 基于层次约束结构的装配模型
• 3.4 Solidworks平台下的装配模型的建立
• 3.5 本章小结
• 第4章 装配序列规划和路径规划
• 4.1 装配序列规划的总体思想
• 4.2 装配绝对约束集和装配评价集的建立
• 4.2.1 装配绝对约束集的表达和生成
• 4.2.2 装配序列评价集的建立
• 4.3 基本遗传算法及其在装配序列规划的应用
• 4.4 基于改进遗传算法装配序列智能推理的具体实现
• 4.4.1 染色体的编码方法
• 4.4.2 具有引导搜索的初始序列生成
• 4.4.3 交叉和变异
• 4.4.4 适应度函数的构造
• 4.4.5 基于改进遗传算法的装配序列规划的步骤
• 4.5 装配路径规划及装配过程动画录制
• 4.5.1 装配路径规划
• 4.5.2 装配过程视频录制
• 4.6 基于改进遗传算法的装配序列规划的案例
• 4.7 本章小结
• 第5章 装配工艺后处理与现场示教
• 5.1 引言
• 5.2 装配工艺信息编辑
• 5.3 基于WEB及XML的工艺文档动态生成
• 5.3.1 XML技术和XSL技术
• 5.3.2 基于XML和WEB的装配工艺文档动态生成过程
• 5.4 基于WEB及多媒体的数字化装配现场示教
• 5.4.1 体系结构设计
• 5.4.2 数字化装配现场示教实现
• 5.5 本章小结
• 第6章 系统开发与实现
• 6.1 EDAPPS系统开发环境
• 6.2 EDAPPS系统功能模块的实现
• 6.2.1 基础信息管理模块
• 6.2.2 模型信息管理模块
• 6.2.3 产品信息提取模块
• 6.2.4 装配序列规划及路径规划模块
• 6.2.5 装配工艺编辑模块
• 6.2.6 工艺文档动态生成模块
• 6.2.7 装配示教模块
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢