机电产品数字化装配技术

付宜利教授，博士生导师。哈尔滨工业大学机器人研究所副所长，BIO—X中心主任。中国人工智能学会机器人专业委员会副主任委员，黑龙江省生物医学工程学会副理事长。主要研究领域为先进制造技术、机器人技术和生物医学工程。主持国家自然科学基金和国家高技术研究发展计划等国家级科研项目30余项，多项研究成果填补国际国内空白，取得国家发明专利20余项。在国内外学术刊物和会议上发表论文200余篇，获省部级科技进步奖6项。

第1章机电产品数字化装配技术概述

1.1机电产品数字化装配技术研究的目的与意义

1.2数字化装配技术的研究现状

1.3组合优化算法的发展

第2章机电产品数字化装配建模

2.1装配关系表达

2.2基于有向图的装配模型

2.3基于优先关系图的装配模型

2.4基于知识Petri网的装配模型

第3章机电产品数字化装配序列评价

3.1装配序列评价的主要内容

3.2装配空间可行性验证

3.3装配工具操作空间可行性验证

3.4装配人体操作空间检验

3.5装配路径检验

3.6装配代价评价

第4章机电产品数字化装配序列规划

4.1有向图割集分解装配序列规划

4.2基于有向装配连接图的选择性序列规划

4.3基于MMAS*算法的线性装配序列规划

4.4面向多人装配的序列规划

第5章机电产品装配路径规划

5.1基于动态坐标的A*搜索装配路径规划

5.2基于遗传算法的装配路径规划

第6章机电产品管线自动敷设规划

6.1管线自动敷设评价方法

6.2基于混沌过程预处理模型

6.3基于M—PSO算法单管线自动敷设方法

第7章机电产品数字化装配实例系统

7.1装配规划分析子系统言

7.2管线敷设设计系统

附录

附录1紧固件处理流程图

附录2装配重定位的计算流程

参考文献

术语索引

付宜利、孙建勋、代勇、封海波编著的《机电产品数字化装配技术/航天科学与工程专著系列》共7章，分别为机电产品数字化装配技术概述、机电产品数字化装配建模、机电产品数字化装配序列评价、机电产品数字化装配序列规划、机电产品装配路径规划、机电产品管线自动敷设规划、装配规划分析系统和管线敷设设计系统。

本书适合先进制造、虚拟制造、装配自动化等相关领域的研究人员、工程技术人员、教师、研究生、高年级本科生作为产品数字装配技术研究学习用书。

前言

第1章 数字化设计基础

1．1 信息技术与先进产品设计技术

1．1．1 信息技术

1．1．2 先进产品设计技术

1．2 机电产品的设计

1．2．1 机电产品的设计过程

1．2．2 产品模型的发展

1．2．3 基于零部件重用的机电产品

数字化设计

1．3 三维CAD系统SolidEdge

1．3．1 装配设计

1．3．2 零件设计

1．3．3 钣金设计

1．3．4 流畅的制图模块

1．3．5 渲染和其他高效工具

1．3．6 管道设计与线缆设计

1．3．7 焊接设计

1．3．8 用户界面

第2章 零件设计

2．1 零件设计理念

2．1．1 简单几何体的构成方式

2．1．2 复杂几何体的构成

2．2 零件设计模块设计流程概述

2．3 零件设计应用举例

2．3．1 创建风叶轮

2．3．2 创建轴类零件

2．3．3 创建盘形传动零件

2．3．4 创建箱体零件

2．3．5 创建轴型壳体零件

2．4 曲面零件设计

2．4．1 创建曲面

2．4．2 编辑点与曲线

2．4．3 编辑曲面

2．4．4 曲面的应用

2．4．5 曲面设计应用实例

2．5 创建工程零件库

2．5．1 一级圆柱齿轮减速器零件库

2．5．2 直线滚动导轨工作台零件库

第3章 装配设计

3．1 装配基础理论

3．1．1 装配设计方法

3．1．2 装配关系

3．2 装配设计的界面、命令及基本步骤

3．2．1 装配界面与操作步骤

3．2．2 装配关系命令总汇

3．3 一级圆柱齿轮减速器装配实例

3．3．1 小齿轮轴装配件的创建

3．3．2 大齿轮轴装配件的创建

3．3．3 一级圆柱齿轮减速器总装配件

3．3．4 一级圆柱齿轮减速器箱盖的配作

3．4 直线滚动导轨工作台装配实例

3．4．1 直线滚动导轨底座子装配件

3．4．2 直线滚动导轨滑块子装配件

3．4．3 直线滚动导轨传动螺母子装配件

3．4．4 滚动导轨工作台子装配件

3．4．5 直线滚动导轨工作台总装配件

3．5 装配件爆炸图（分解装配件）

3．5．1 装配爆炸图的界面与命令

3．5．2 一级圆柱齿轮减速器爆炸图的创建实例

3．6 创建装配件的相似装配模块

3．6．1 创建装配族的新成员进行子装配件的替换

3．6．2 创建装配族的新成员进行零件重装与变量定义

3．7 创建装配件剖视图

3．7．1 创建装配件剖视图的界面与动态工具条

3．7．2 创建一级圆柱齿轮减速器总装配件的剖视图实例

第4章 基于事物特性表的产品变型

设计

4．1 事物特性表技术

4．2 基于事物特性表的产品建模原理

4．2．1 产品模型分析

4．2．2 基于事物特性表的产品模型

4．3 基于事物特性表的变型设计技术

4．3．1 基于事物特性表的零件变型设计原理

4．3．2 基于事物特性表的部件变型设计原理

4．3．3 产品变型设计原理

4．4 基于SolidEdge二次开发的变型设计系统

4．4．1 SolidEdge二次开发概述

4．4．2 系统的体系结构

4．4．3 系统的功能模型

4．4．4 变型设计过程

4．4．5 变型设计系统与PDM系统的集成原理

4．4．6 系统集成对变型设计过程的支持

4．5 电动工具的变型设计

4．5．1 电动工具事物特性表

4．5．2 基于事物特性表的电动工具零件变型设计

4．5．3 电动工具部件变型设计

第5章 机电产品配置设计

5．1 配置设计原理

5．2 产品配置模型

5．2．1 产品结构模型

5．2．2 基于事物特性表的产品配置模型描述

5．2．3 配置知识的约束分类

5．3 产品配置知识库的构建

5．3．1 产品配置知识的表达

5．3．2 配置知识的解析

5．4 基于实例的产品配置推理

5．4．1 基于实例推理的原理

5．4．2 基于实例推理的步骤

5．4．3 实例检索和提取

5．5 千斤顶产品配置设计系统

5．5．1 系统体系结构

5．5．2 系统管理模块

5．5．3 零部件管理与变型设计模块

5．5．4 配置设计

第6章 机电产品工艺变型设计

6．1 工艺变型设计原理

6．1．1 机械加工工艺的组成

6．1．2 参数化主文档

6．1．3 实例工艺文档派生

6．2 工艺变型设计关键技术

6．2．1 产品结构树管理

6．2．2 零部件工艺数据库管理

6．2．3 工艺匹配检索技术

6．3 电动工具工艺变型系统设计

6．3．1 产品结构树管理子系统设计

6．3．2 工艺报表定制子系统设计

6．4 电动工具工艺变型系统实现

6．4．1 系统主界面

6．4．2 零部件编码以及实例检索模块

6．4．3 产品结构树管理

6．4．4 制造资源管理模块

6．4．5 工艺设计管理

6．4．6 工艺报表定制管理模块

参考文献

数字化设计是先进制造业的基础，国家目前正大力开展“卓越工程师教育培养计划”，旨在培养一批创新型工程人才，掌握数字化设计是机械工程师应该具备的条件。为帮助读者尽快掌握机电产品数字化设计方法，苏少辉等编写了《机电产品数字化设计(普通高等教育十二五卓越工程能力培养规划教材)》。书中提供了大量的工程案例，希望通过这些案例为“卓越工程师”培养提供工程实践方面的帮助。

在敏捷装配企业中，由于产品频繁变换和多品种混流生产，人为装配缺陷已经成为质量管理的重点和难点。本项目针对复杂机电产品的敏捷装配，系统研究人为装配缺陷的影响因素、预测技术和控制方法。首先，通过实证分析研究人为装配缺陷的关键影响因素，开发出人为装配质量预测模型；其次，从结构设计、工艺设计和在线控制三个层次，研究面向装配质量的优化设计技术和质量控制方法；最后，开发出计算机辅助装配质量管理决策支持系统，并总结出机电产品敏捷装配质量管理模式。本项目属于质量管理、人因工程、信息技术与先进制造技术的交叉融合，是质量管理领域的创新研究，具有重要的理论意义和明确的应用前景。