本發(fā)明涉及計算機輔助設計領域，具體涉及一種基于知識的汽車焊裝夾具零件參數(shù)化建模方法。

背景技術：

在汽車制造業(yè)中，汽車車身焊裝夾具在汽車焊裝線上占有非常重要的地位，其設計制造的速度和質量將直接影響汽車的生產規(guī)模、效率和質量。焊裝夾具設計過程一般被分為四個階段：工件的裝夾規(guī)劃、焊裝夾具規(guī)劃設計、焊裝夾具結構設計和校驗，其中，焊裝夾具結構設計是設計過程的重要一環(huán)，根據(jù)焊裝夾具規(guī)劃的結果，選擇合適的焊裝夾具類型，確定焊裝夾具尺寸參數(shù)和知識類型，最后進行焊裝夾具建模。

當前大部分焊裝夾具建模方法是：草繪出夾具零件模型的草圖輪廓、生成零件幾何模型、添加零件的其它特征、將模型參數(shù)化，然后完成夾具模型建立，但這種建模方法不僅效率低，還不能將參數(shù)設計和設計知識有效的組織和表達，且主要是通過設計人員按照自己的設計經驗來設計，需要耗費大量的人力和精力，也很難對領域知識進行科學有效地繼承與重用。

因此，有必要研究更為有效的焊裝夾具模型建立方法，對傳統(tǒng)的設計模式和方法進行改進，以適應汽車行業(yè)市場對焊裝夾具快速響應的需求。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是針對上述技術的不足，提供一種基于知識的汽車焊裝夾具零件參數(shù)化建模方法，實現(xiàn)夾具零件的自動建模，且模型建立快速、精確，提高了焊裝夾具零件模型的設計效率，縮短產品研發(fā)周期。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設計的基于知識的汽車焊裝夾具零件參數(shù)化建模方法，包括以下步驟：

a.對焊裝夾具提取設計知識，所述設計知識包括設計技術規(guī)范知識和設計過程知識，所述設計技術規(guī)范知識包括零件選用規(guī)格、零件之間裝配方式、零件技術要求和零件結構的設計規(guī)格，所述設計過程知識包括零件模型參數(shù)知識和設計經驗知識；

b.將所述步驟a中提取的設計知識歸類為模型參數(shù)知識、設計規(guī)則知識、設計屬性知識和裝配屬性知識，并將模型參數(shù)知識、設計規(guī)則知識和設計屬性知識形成程序片段；

c.借助軟件開發(fā)平臺，通過編程法，基于所述步驟b中的模型參數(shù)知識編寫零件模型程序，將所述步驟b中的設計規(guī)則知識和設計屬性知識以程序片段的形式添加到零件模型程序中；

d.設計零件模型程序的交互界面，對零件模型程序進行封裝；

e.基于焊裝夾具的模型參數(shù)知識和設計屬性知識使用所述步驟d中的零件模型程序建立零件幾何模型，并將裝配屬性知識用設計法添加到所述零件幾何模型中。

進一步地，所述步驟a中的零件模型參數(shù)知識是對每一種夾具零件進行參數(shù)提取，所述參數(shù)包括主控參數(shù)、輔助參數(shù)和其它參數(shù)，主控參數(shù)決定零件模型主要的外形尺寸，輔助參數(shù)決定部分零件模型特征與主控參數(shù)之間的關系，其它參數(shù)決定零件模型其它特征的參數(shù)。

進一步地，所述步驟a中的設計經驗知識包括夾具零件的強度、加工性能、精度等級、制造周期和成本以及夾具零件之間運動不干涉并保持余量，使夾具零件之間在打開或加緊的極限位置，取放焊接零件時不與夾具零件發(fā)生干涉，便于安裝、拆卸和更換。

進一步地，所述主控參數(shù)是零件模型變形設計的基礎，所述輔助參數(shù)是零件模型特征之間關系的橋梁，所述主控參數(shù)是主控參數(shù)以交互變量的形式控制零件的外形尺寸，所述輔助參數(shù)是輔助參數(shù)與主控參數(shù)之間的關系以公式的形式控制部分零件特征尺寸；其它參數(shù)是其它參數(shù)以常量的形式控制其它特征的細節(jié)尺寸。

進一步地，所述步驟b中的設計規(guī)則知識包括夾具零件之間的定位方式及夾具零件的選用類型。

進一步地，所述步驟b中的設計屬性知識包括夾具零件的編號、名稱、材料和技術要求，設計屬性知識是設計信息向制造信息轉化的信息來源。

進一步地，所述步驟b中的裝配屬性知識是焊裝夾具零件按照自上而下順序裝配的基礎，所述裝配屬性知識以屬性裝配碼形式添加到模型中，所述裝配屬性知識包括裝配特征類型、零件裝配順序和特征元素配對順序。

進一步地，所述步驟d中所述交互界面包括索引界面和知識變量輸入界面，所述知識變量輸入界面包括模型參數(shù)知識輸入界面和設計屬性知識輸入界面，所述步驟d中的封裝包括模型參數(shù)知識、設計規(guī)則知識和設計屬性知識的封裝。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明基于知識的汽車焊裝夾具零件參數(shù)化建模方法，將焊裝夾具設計知識進行歸類總結，將設計知識以程序片段的形式添加到零件模型程序中，使設計知識得到高效的表達。

2、借助于軟件開發(fā)平臺將夾具零件設計過程以程序設計的方式進行封裝，實現(xiàn)了夾具零件的自動建模，模型建立快速、精確，有利于提高焊裝夾具零件模型的設計效率，縮短產品研發(fā)周期。

3、將企業(yè)的焊裝夾具設計知識和經驗等資源進行提取整合，有利于焊裝夾具設計信息的流轉與共享。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于知識的汽車焊裝夾具零件參數(shù)化建模方法中焊裝夾具設計知識由提取向表達的轉化關系示意圖；

圖2為本發(fā)明基于知識的汽車焊裝夾具零件參數(shù)化建模方法一種汽車焊裝夾具定位銷零件模型示意圖；

圖3為本發(fā)明中定位銷零件模型設計知識的表達結果示意圖；

圖4為本發(fā)明中定位銷零件模型參數(shù)化模型示意圖；

圖5為本發(fā)明中定位銷零件模型程序生成過程示意圖；

圖6為本發(fā)明中索引界面示意圖；

圖7為本發(fā)明中定位銷零件模型設計屬性知識輸入界面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

實施例一以一種汽車焊裝夾具零件模型為例，本發(fā)明基于知識的汽車焊裝夾具零件參數(shù)化建模方法包括以下步驟：

a.對焊裝夾具零件提取設計知識，設計知識包括設計技術規(guī)范知識和設計過程知識，設計技術規(guī)范知識包括零件選用規(guī)格、零件之間裝配方式、零件技術要求和零件結構的設計規(guī)格，設計過程知識包括零件模型參數(shù)知識和設計經驗知識，零件模型參數(shù)知識是對每一種夾具零件進行參數(shù)提取，參數(shù)包括主控參數(shù)、輔助參數(shù)和其它參數(shù)，主控參數(shù)決定零件模型主要的外形尺寸，輔助參數(shù)決定部分零件模型特征與主控參數(shù)之間的關系，其它參數(shù)決定零件模型其它特征的參數(shù)；設計經驗知識包括夾具零件的強度、加工性能、精度等級、制造周期和成本以及夾具零件之間運動不干涉并保持余量，使夾具零件之間在打開或加緊的極限位置，取放焊接零件時不與夾具零件發(fā)生干涉，便于安裝、拆卸和更換，該焊裝夾具零件設計知識信息如表一所示：

表一：一種焊裝夾具零件模型設計知識提取結果

b.將步驟a中提取的設計知識進行表達，可以歸類為模型參數(shù)知識、設計規(guī)則知識、設計屬性知識和裝配屬性知識，并將模型參數(shù)知識、設計規(guī)則知識和設計屬性知識形成程序片段，設計知識由提取向表達的轉化關系如圖1所示，以圖2焊裝夾具零件中定位銷零件模型為例說明設計知識的表達，定位銷零件模型設計知識的表達結果如圖3所示，具體如下：

1)模型參數(shù)知識：模型參數(shù)知識包括主控參數(shù)、輔助參數(shù)和其它參數(shù)，主控參數(shù)是零件模型變形設計的基礎，輔助參數(shù)是零件模型特征之間關系的橋梁，主控參數(shù)是主控參數(shù)以交互變量的形式控制零件的外形尺寸，輔助參數(shù)是輔助參數(shù)與主控參數(shù)之間的關系以公式的形式控制部分零件特征尺寸；其它參數(shù)是其它參數(shù)以常量的形式控制其它特征的細節(jié)尺寸，本實施例中，如圖4所示，定位銷零件模型的主控參數(shù)包括銷工作直徑d(銷直徑d減徑0.2mm)、工作長度l、裝配尺寸l2、固定尺寸l1、裝配直徑d1；輔助參數(shù)包括菱形銷寬度a＝0.3*d、安裝面尺寸b＝1/2*d、螺紋直徑等于裝配直徑，其它參數(shù)圓角r＝1.5mm、限位面h＝3mm、菱形輪廓角度為50°、銷錐形角度為30°，其中l(wèi)3是間接保證的尺寸。

2)設計規(guī)則知識：設計規(guī)則知識包括夾具零件之間的定位方式及夾具零件的選用類型，本實施例中，定位銷零件模型包括兩種類型圓銷(a型銷)和菱形銷(b型銷)，設計規(guī)則形成程序片段為：

iftype＝＝"a"

{`零件幾何體\凹槽.1\活動`＝false

`零件幾何體\凹槽.2\活動`＝false}

iftype＝＝"b"

{`零件幾何體\凹槽.1\活動`＝true

`零件幾何體\凹槽.2\活動`＝true}

3)設計屬性知識：設計屬性知識包括夾具零件的編號、名稱、材料和技術要求，本實施例中，定位銷零件模型的設計屬性知識如表二所示：

表二：定位銷零件模型設計屬性知識

4)裝配屬性知識：裝配屬性知識是焊裝夾具零件按照自上而下順序裝配的基礎，裝配屬性知識以裝配屬性碼形式添加到模型中，裝配屬性知識包括裝配特征類型、零件裝配順序和特征元素配對順序，裝配屬性知識是模型的裝配屬性碼信息，本實施例中，對應定位銷零件模型裝配屬性碼為plane61、plane62和axis61，其中英文字母標示裝配特征類型，第一個數(shù)字表示零件中特征元素的標碼，第二個數(shù)字表示零件模型裝配層次，供模型建立后自動裝配時使用；

c.借助軟件開發(fā)平臺，如圖5所示，應用編程語言vb對三維軟件catia通過編程法，基于步驟b中的模型參數(shù)知識編寫零件模型程序，將步驟b中的設計規(guī)則知識和設計屬性知識以程序片段的形式添加到零件模型程序中；

d.設計零件模型程序的交互界面，對零件模型程序進行封裝，交互界面包括索引界面和知識變量輸入界面，知識變量輸入界面包括模型參數(shù)知識輸入界面和設計屬性知識輸入界面，步驟d中的封裝包括模型參數(shù)知識、設計規(guī)則知識和設計屬性知識的封裝，本實施例中，索引界面如圖6，定位銷設計屬性知識輸入界面如圖7所示；

e.基于定位銷零件模型的模型參數(shù)知識和設計屬性知識使用步驟d中的零件模型程序建立零件幾何模型，并將裝配屬性知識用設計法添加到所述零件幾何模型中。

本發(fā)明基于知識的汽車焊裝夾具零件參數(shù)化建模方法，解決了現(xiàn)有夾具零件模型建立過程中模型建立復雜、參數(shù)化設計和設計知識不能有效組織和表示的問題，實現(xiàn)夾具零件的自動建模，且模型建立快速、精確，提高了焊裝夾具零件模型的設計效率，縮短產品研發(fā)周期。