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基于资源的汽车白车身装配CAPP及仿真系统的研究与实现

作 者: 黄洁
导 师: 杜平安
学 校: 电子科技大学
专 业: 机械制造及其自动化
关键词: 装配工艺设计 装配序列规划 系统仿真
分类号: U466
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
下 载: 210次
引 用: 1次
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内容摘要


为提高汽车白车身装配质量和效率,有效管理制造资源,对计算机辅助工艺设计技术进行了研究。文章按照实际生产阶段顺序,将内容分为装配序列规划装配工艺设计和装配过程仿真三部分。对基于配合约束的装配序列规划的遗传算法、制造资源建模、交互式图形化工艺设计、工艺设计与系统仿真的数据复用、装配车间物流仿真、装配线作业平衡优化、装配过程仿真等理论和方法进行了深入的研究。在理论研究基础上,采用面向对象技术和VC++6.0、SQL Server数据库工具,设计了一个集工艺设计、生产仿真和数据管理为一体的协同系统。系统实现了可视化、模块化、智能化的工艺设计,工艺数据的管理、查询、编辑和生产指导书的自动生成,并提供了基于权限分配的用户管理。已完成的主要工作有:(1)提出将工艺设计过程与制造系统仿真无缝集成,用工艺设计的结果驱动仿真系统,用仿真结果指导修改工艺设计。(2)定义了装配配合约束的类型和特征尺寸,借助“特征标签”、可装配度函数和遗传算法实现了在装配约束条件下,装配序列规划的寻优。(3)采用直接面向制造过程的工艺设计思想,直接利用基于制造资源的装配活动单元进行工艺设计,便于对设计结果进行修改和保存。(4)创造性地使用图形化界面进行交互式工艺设计,将制造数据信息封装在简明的图形之中,方便设计和操作。(5)建立了装配车间布局的数学模型,在虚拟车间中实现了装配过程物流仿真、布局面积和物流路径长度的计算。(6)提出了一种基于作业约束的求解装配线平衡问题的遗传算法,改进了算法的编码方法,添加了装配作业之间的约束条件。(7)在考虑有限缓冲区和随机发生故障对装配线性能影响的基础上,对装配生产过程进行了仿真,将得到的设备利用率、缓冲区利用率、工位工作时间和工位甘特图等统计数据以图形显示。(8)引入用户自建资源数据库的思想,使本文研究的工艺设计系统不仅适用于汽车白车身装配环境,也可广泛应用在其它生产制造行业和领域,具有极强的通用性。在系统开发的过程中,无先例可循,上述大多设计思想均是自主设计。实践证明,该系统能有效地管理车身装配中的产品数据,提高装配效率,帮助工艺人员对装配过程进行直观的评估和验证,并可应用于其它多种行业和领域。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 计算机辅助工艺规划(CAPP)及发展概述  11-13
    1.1.1 CAPP 技术概述  11
    1.1.2 CAPP 技术的产生、发展及其分类  11-12
    1.1.3 CAPP 技术的发展趋势  12-13
  1.2 课题背景及研究意义  13-14
  1.3 课题来源及主要研究内容  14-15
  1.4 新颖性  15-16
  1.5 本论文各章节的安排  16-17
第二章 从CAPP 到制造系统仿真数据的复用  17-26
  2.1 制造系统仿真概述  17
  2.2 制造系统仿真内容  17-19
  2.3 从CAPP 到制造系统仿真  19-20
  2.4 从CAPP 到制造系统仿真的数据复用  20-21
  2.5 CAPP 与制造系统仿真一体化模型  21-24
  2.6 数据复用的实现  24-25
  2.7 本章小结  25-26
第三章 装配序列规划研究与实现  26-43
  3.1 装配序列规划的研究内容  26
  3.2 生成装配序列的基本方法  26-27
  3.3 装配配合约束模型  27-30
    3.3.1 装配配合约束  27-28
    3.3.2 配合约束类型和特征尺寸  28-29
    3.3.3 装配特征的表示和识别  29-30
  3.4 遗传算法概述  30-33
    3.4.1 遗传算法基本概念  31-32
    3.4.2 遗传操作  32
    3.4.3 步骤和流程  32-33
  3.5 基于配合约束的装配序列规划方法  33-41
    3.5.1 可装配度函数的设计  33-35
    3.5.2 编码方法  35
    3.5.3 遗传操作  35-38
    3.5.4 有效性检验  38-39
    3.5.5 基于配合约束的遗传算法  39
    3.5.6 应用实例  39-41
  3.6 本章小结  41-43
第四章 基于资源的装配工艺设计  43-54
  4.1 装配工艺资源库的建立  43-45
    4.1.1 零件资源模型  43-44
    4.1.2 设备资源模型  44-45
    4.1.3 物料资源模型  45
  4.2 基于资源的装配活动单元划分  45-47
    4.2.1 装配活动单元的概念  45-46
    4.2.2 装配活动单元的实现  46
    4.2.3 装配活动单元的管理  46-47
    4.2.4 装配活动单元化的优势  47
  4.3 交互式图形化设计  47-53
    4.3.1 工序有向图  47-50
    4.3.2 双缓存技术  50-51
    4.3.3 人机交互控制技术  51-53
  4.4 本章小结  53-54
第五章 白车身装配系统规划与仿真  54-80
  5.1 虚拟车间布局规划  54-62
    5.1.1 车间布局的基本形式  55-56
    5.1.2 车间布局的原则  56-57
    5.1.3 装配车间布局的数学模型  57-60
    5.1.4 装配车间布局仿真  60-62
  5.2 装配线平衡算法  62-70
    5.2.1 装配线平衡的评价指标  63-64
    5.2.2 装配线平衡的约束条件  64
    5.2.3 装配线平衡的遗传算法  64-68
    5.2.4 应用实例  68-70
  5.3 装配线过程仿真  70-79
    5.3.1 缓冲区容量对装配线的影响  70-72
    5.3.2 随机发生故障对装配线的影响  72-73
    5.3.3 系统仿真原理  73-76
    5.3.4 仿真实例及结果分析  76-79
  5.4 本章小结  79-80
第六章 系统实现及集成  80-91
  6.1 开发工具的选择  80-81
  6.2 系统功能设计  81-82
  6.3 系统总体结构  82-83
  6.4 界面设计  83-84
  6.5 模块设计  84-89
    6.5.1 类型管理模块  84-85
    6.5.2 资源管理模块  85-86
    6.5.3 工艺设计模块  86-88
    6.5.4 生产仿真模块  88
    6.5.5 工位信息浏览模块  88-89
  6.6 系统集成  89-90
  6.7 本章小结  90-91
第七章 结论与展望  91-93
  7.1 本文总结  91-92
  7.2 课题展望  92-93
致谢  93-94
参考文献  94-98
攻硕期间取得的研究成果  98-100

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车制造工艺
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