非標設計自動化范文

導語：如何才能寫好一篇非標設計自動化，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關鍵詞】　非標準 自動化 裝配設計 機構單元

1　引言

所謂裝配就是將各種零部件或總成件，按規定的技術條件和質量要求連接組合成完整產品的生產過程，也可稱為使各種零部件或總成件具有規定的相互位置關系的工藝過程。可以說，裝配工藝在制造行業的應用是十分普遍的。近年來，隨著制造業的迅速發展和新技術、新工藝、新材料的廣泛應用，高質量、高性能的裝配設備也逐漸得到應用，而自動化裝配設備就是在這樣的形勢下出現的。自動化裝配設備具有性能穩定、所需人工少、生產效率高、單件產品的制造成本大幅降低、占用場地最少等優越性。下面就非標準自動化裝配的設計進行研究，以確保設備能發揮其應用的作用。

2　非標自動化裝配設備設計研究

只有通過合理而科學的設計，確保設備的可靠性，我們才能更好地應用非標準自動化裝配設備。為此，主要從以下幾個方面入手。

2.1　產品的裝配工藝設計

為了實現產品的裝配質量要求，必須首先分析產品裝配過程中每一工藝環節的技術要求，編制和設計合理的產品裝配工藝，這直接決定了最終實現每一裝配工序的機械裝置結構和功能，機械系統的動作順序。沒有對產品的生產工藝要求和裝配要求進行深入研究，會導致最終設計出的自動化裝配設備出現不易改進的弊端，甚至直接導致不易克服的產品質量問題。同時，裝配工藝也直接影響裝配設備的總體功能實現方式、結構布局、控制和檢測方式等。自動化裝配工藝一般包括五個部分。

2.1.1　裝配工序

裝配工序分為安裝工序和固定工序，安裝工序是指在自動裝配設備的專用工位上進行裝配零部件的預備聯接。通常固定工序在安裝工序之后，也可以把安裝和固定放在一個工位上進行。根據裝配任務的復雜程度，一個裝配過程具有多個裝配工序，裝配工序的合理分析是進行工藝設計的重要內容。

2.1.2　檢測工序

檢測工序包括對裝配零部件的檢驗、檢查和測試等，檢測工序一方面保證裝配質量，如裝入零件是否有缺陷、裝入零件方向位置是否準確、裝入后的尺寸精度、密封質量、裝配質量等，另一方面在裝配過程中對各種故障進行處理。

2.1.3　調整工序

調整工序是對裝配工序后具有安裝偏差的零部件位置的糾正。

2.1.4　輔助工序

輔助工序包括對裝配件的清潔、打標記、分選等環節。

2.1.5　機械加工工序

在某些自動裝配設備上，在對零部件安裝和固定的過程中，還對一個或幾個特定零件進行機械加工。

產品的生產裝配工藝往往不是唯一的，符合產品性能要求的生產工藝很多，對可行的裝配工藝進行分析比較，結合功能實現的難易程度和品質差異，選擇最優的產品裝配工藝。

2.2　設備的功能分解和功能設計

產品的裝配工藝確定后，如何實現每一裝配工藝環節，需要結合裝配工藝進行功能分析，將自動化裝配設備的總功能分解為分功能或功能單元，自動化裝配設備是一個集合機械、電子、信息等技術的機電一體化系統，其所分解得到的功能單元不僅包括了對應于各裝配工藝環節的子功能，也包括了檢測、控制、輔助、動力驅動、傳動等其他功能。

功能分解可以簡化自動化裝配設備的設計難度，有利于找到最優的功能實現方式。

設備總功能的實現需要各功能單元的協同工作，進行設備功能設計就是尋求功能單元解的過程，也是將功能單元具體化、結構化的過程，解決功能單元解的可行性，要通過“功能效應作用原理”的求解過程，尋求功能單元實現的機械結構、裝置或物理效應。最后，對所有功能單元的解進行綜合、集成和系統化，實現各功能單元解之間的匹配和協同，從而得到一個系統化的功能解。

裝配設備的功能分解、求解過程和裝配工藝的設計過程是一個相輔相成，互相促進的過程，以產品裝配工藝流程為主線，結合產品的性能要求，對功能求解過程進行檢查和優化，大膽提出新的工藝方法，可以進一步優化裝配設備的功能。

2.3　設備的結構布局設計

裝配性生產設備按照自動化程度可以分為半自動裝配機、全自動裝配機、自動化裝配線。設備的結構布局一般可以分為轉盤型布局設計、環線型布局設計和直線型布局設計。

如何選擇合適的設備結構布局，需要考慮具體的生產實際，按照裝配工藝的復雜程度和裝配設備的使用需要進行分析。

轉盤型布局具有結構緊湊，占地面積小，操作方便等特點，適合于裝配工藝簡單，單機生產，產品大小適中的裝配環境。但由于所有的裝配單元都圍繞轉盤來布局，使得轉盤型裝配機具有實現機構復雜，且不宜改進和進行柔性化生產的缺陷。

如圖1所示的環線型布局適合于裝配工藝復雜程度適中的裝配環境，并可以最大限度地節省使用場地，環線型布局增大了產品在裝配線上的裝配空間，因此可以按照裝配要求的改變增減裝配的功能單元，使裝配設備具有柔性化。

圖1　環線型布局

直線型布局主要使用于大、中型的自動化生產裝配生產線，不但可以完成產品加工制造后期的各種裝配、檢測、標識、包裝等，也可以集合產品的加工制造、裝配、檢測于一體，完成成品的全自動化生產和裝配過程。它適用于裝配工序多，產品設計成熟，市場需求巨大的產品的生產和裝配。直線型布局占用場地較大，有足夠的空間布局各裝配單元的實現機構和裝置，可以簡化裝配機構，并易于增減和改進裝配的功能單元，但由于整個生產線較為復雜，對生產線上各裝配單元的控制和協同，生產節拍和效率提出較高要求。

2.4　自動化機構系統設計

自動化機構系統設計是按照設定的裝配工藝和組成功能單元的原理解，針對組成裝配工藝的每個工序模塊或功能單元，分別構建完整的機構，然后按照整體裝配工藝和功能實現要求進行組合聯接，構建出能實現整個裝配過程的機構系統。一個自動化裝配設備一般包括如下幾個機構單元。

2.4.1　供料單元

供料單元是自動化裝配設備的重要組成部分，從裝配單機的上料機構到大型裝配生產線的物料輸送系統，供料單元是自動裝配設備具有高效率的先決條件。供料機構單元必須保證各種裝配零件能在準確的位置、時間和空間狀態，從行列中分離并移置到相應的裝配工位上。供料單元的檢測的可靠性是影響自動裝配過程故障率的主要因素。

2.4.2　裝配主體機架單元

裝配主體機架單元是指可完成裝配主件輸送功能的主體部分，它包括自動輸送機構，實現裝配主件的多工位同步或異步傳遞、夾取、裝配和檢測，還包括配置齊全的液、氣壓管路及電氣配線裝置，而且具有驅動某些裝配單元的裝配工作頭的主動軸。

為了實現裝配主件在輸送過程中實現同步裝配，需要選擇和設計精確的機械分度控制裝置，以保證每個裝配單元的工裝夾具與輸送動作準確吻合。裝配主體機架上一般應間隔排列裝配工位和檢測工位，以在上次裝配工序完成后在下道檢測工位上檢測有無工件和裝配位置是否正確，各裝配工位和檢測工位之間進行智能化控制，以保證發生錯誤時自動停機，以消除連續的誤裝配，避免生產浪費。

2.4.3　自動化裝配單元

自動化裝配單元布置在裝配主體機架上，對應于各裝配工位的裝配功能，自動化裝配單元可以由機構、液氣壓、電機拖動所構成，和裝配主體機架相配合完成特定裝配動作。

機械手或工業機器人可以在一次動作循環中完成各種動作，可以作為布置在主體機架上的裝配單元進行復雜部件的裝配。使用機械手可以簡化裝配主體機架的復雜程度，提高裝配的可靠性。

2.4.4　分撿單元

為保證最終裝配成品的合格率，在裝配自動化機構系統的設計中，要充分考慮和布置適當的分選換向機構，對各道裝配工序中產生的次品按照要求進行分檢和分流。分檢單元不但可以提高裝配的成品合格率，而且可以有效保證裝配錯誤的半成品避免進入下面的裝配工序，減小因裝配和檢測故障造成的停機，大大提高裝配生產效率。

2.5　自動化控制系統的選擇

整個裝配設備的機構系統設計完成后，需要考慮采用何種控制系統來實現整機的自動化控制。對簡單的控制任務較少的自動化裝配設備，采用單片機控制系統具有成本低等優點。

3　結語

總之，裝配是決定產品質量的關鍵環節，為此，自動化裝配設備的出現無疑能使產品質量大大提高，并能減少勞動量、提高裝配效率，可以大大降低企業的裝配成本。因此，為了確保自動化裝配設備能發揮其應用的作用，加強自動化裝配設備設計研究是十分必要的。

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關鍵詞關鍵詞：Inventor iLogic；規則驅動；模型設計；快速設計

DOIDOI：10.11907/rjdk.162861

中圖分類號：TP301

文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2017）005001103

0引言

隨著我國經濟的快速發展，現代制造業獲得了巨大進步，一系列復雜而嚴峻的考驗也隨之而來。制造商們面臨著如何滿足客戶的多樣化需求、如何有效控制產品質量和成本，以及如何合理利用資源、減少重復工作等亟待解決的難題。尤其是對于類似產品的設計，在已有的產品設計平臺上創建能夠滿足不同客戶多樣化產品需求的設計方法迫在眉睫。隨著三維設計軟件功能的日益強大，產品設計已經進入可視化、可編程的智能設計階段，在已有的產品模型基礎上通過對其進行參數化設計，將模型中的定量尺寸變量化，使之成為可以任意修改的參數，再利用尺寸驅動的方法，結合可視化交互界面，可達到快速生成模型的目的。目前，各種計算機輔助設計軟件如UG、SolidWorks、ProE、Inventor等都可以對模型進行參數化設計。Inventor是Autodesk公司研發的一款三維設計軟件，其內嵌的iLogic模塊可以通過編寫規則驅動模型的參數和屬性，從而實現模型的快速設計。

1Inventor iLogic概述

1.1Inventor iLogic 介紹

Inventor軟件的功能和數據結構具有明顯的“設計支持”的特點，起初在設計意圖表達、設計數據關聯和設計決策支持3個方面，Inventor并沒有能夠提供一種可靠完善的解決方案，對于產品研發中諸如設計重用等功能需求也沒有很好的解決途徑，直到Inventor iLogic 的到來令Inventor軟件的設計功能得到了極大提高。iLogic是由Autodesk于2008年從Logimetrix公司收購的，起初作為外部插件使用，在Inventor軟件更新到2011版本時被正式列入軟件， 成為Inventor中的一個模塊。“iLogic”的“i”代表智能，“logic”代表邏輯，這些都體現在設計過程中對于模型的一些手動操作，可以由iLogic自動完成。iLogic主要通過編寫規則，調用自身函數功能進行邏輯判斷，執行相應操作。這種設計方法稱為規則驅動設計（RDD，Rules Driven Design），它是iLogic事務處理的主要手段，是設計構思片段的一種程序表達，這些規則的運行能夠改變模型參數，減少重復的修改操作＼[1＼]。

1.2iLogic與結合

語言功能強大，簡單易懂，繼承了Visual Basic 語言的特點，并且是一種面向對象的語言，許多三維造型軟件例如SolidWorks、ProE等都提供了二次開發的API接口。此外，可以在Visual Studio 集成_發平臺上，借助其強大的編輯和調試功能，使開發過程更加簡捷、方便＼[2＼]。iLogic可以與結合，利用其面向對象的技術完成自定義界面的創建，包括復雜計算和函數創建都可以封裝，從而被iLogic調用。這樣可以充分發揮兩者優勢，將計算、界面和模型連接起來，簡化繁雜的步驟，提高設計效率。具體作用過程為將模型中的參數傳遞給交互界面，通過自定義計算將結果傳遞給對應的參數，利用計算所得的參數數據驅動模型，達到快速改變模型尺寸的目的。

2設計模式與基本原理

Inventor iLogic具有兩種設計模式，其本質都是利用iLogic讀寫Excel表格和自動更新模型的功能，實現產品的快速改型，提高開發效率＼[3＼]。第一種是簡單的并行設計，在產品設計過程中，如果需要用到參數傳遞，可以先把數據之間的關系寫入Excel表格。等到產品裝配完成，再利用iLogic編寫相應規則并運行，從而實現數據的傳遞與模型自動更新。另一種模式則是利用數據驅動工程圖的模式，不同于一般從數據到三維模型再到工程圖的設計流程，數據驅動工程圖能夠建立數據與工程圖的直接聯系，利用iLogic自動完成打開模型、獲取最新數據、更新模型和更新工程圖這一系列動作。

Inventor iLogic設計原理非常簡單，主要體現在設計過程中對于模型參數、特征、屬性等信息邏輯上的處理。編寫規則時對字符串數據類型進行對比判斷，對數值類型數據進行大小判斷，對布爾型數據進行是非判斷，再根據判斷結果，完善規則的編寫。iLogic的所有功能都是調用自身的函數實現的，不同于SolidWorks、ProE以及Inventor自身用于二次開發的API函數的復雜難懂，iLogic模塊提供的函數和代碼簡單易學，想要實現什么功能，以及如何編寫代碼段實現，具有怎樣的語法規則，iLogic在規則編輯器的函數區域都已一一列出。所以使用Inventor iLogic進行參數化設計，其本質就是要了解并掌握其提供的函數及編程規則。

3設計實例

3.1設計思路

本文以SC型氣缸（見圖1）的快速生成設計為例，詳細介紹利用iLogic規則驅動模型的整個過程。建模分為3個部分，分別為氣缸缸體部分、活塞部分和活塞桿體上的螺母部分，屬于兩層裝配關系（見圖2）。對于零件模型，在建模之前可以先分析每個部分涉及的建模參數，例如氣缸直徑、行程以及缸體寬度等，總結相關參數并建立自己的命名規則。建立命名規則時，應當注意變量名稱不能與Inventor中的單位類型相沖突。

在建立模型時，Inventor參數編輯器會自動記錄每個特征用到的參數（見圖3），可以對參數名稱進行修改，與之前總結的參數名稱相對應。除自動記錄的模型參數外，還可以自定義用戶參數，例如氣缸缸體上的“孔1”特征可以通過自定義文本參數“孔1規格”的方法進行驅動修改。創建總裝配體時，Inventor iLogic可以通過創建零件之間的關聯達到改變零件尺寸時部件也隨之變化的協同設計，這種通過關聯尺寸改變部件尺寸的方法大大節省了時間，提高了效率。裝配時，首先放置各零件模型，添加約束和定位，然后添加用戶參數，定義關鍵參數，使用iLogic語句實現參數相互傳遞的過程。以下是將零部件定義的尺寸參數相互關聯的部分代碼：

Parameter（“缸體部分：1” “V1”） = Parameter（“活塞部分：1” “d1”）

Parameter（“活塞部分：1” “d1”） = Parameter（“螺母部分：1” “d2”）

這樣即可將零件之間的尺寸相互關聯，改變一個零件尺寸，與之相關的另一個零件尺寸也會隨之改變，重新生成所需要的模型。將模型參數和用戶參數定義完畢之后，可以建立一些iLogic規則，例如賦予模型不同材料特性，完善iproperty中的各項特性等。

3.2自定義用戶界面

利用搭建交互界面，首先定義公共變量，變量名稱要與之前定義的fx參數表中的參數名稱一致，部分代碼如下：

因為建立模型時所用到的尺寸參數與根據標準錄入Excel表格內的參數并不是完全對應，Excel表格所有的型號尺寸都是按照國家標準錄入，但建模時所用的部分驅動尺寸是由標準尺寸計算所得，所以要總結并列出所有一級尺寸和二級尺寸之間的運算關系，將計算公式編入程序。當輸入一級尺寸數值時，利用后臺自動運算，可以獲得所需的二級參數值。編寫好的界面如圖4所示。用戶可以自定義模型各參數尺寸，也可以選擇標準型號，將Excel表格中的數據（見圖5）自動加載到文本框中。為避免用戶輸入尺寸時超出規定范圍，還可以在程序里加入一些判斷語句，限定尺寸界限，以避免不合理的計算和驅動過程＼[4＼]。

If L1000 Then

MessageBox.Show（“氣缸的行程超出了合理范圍，請重新輸入尺寸！”）

編寫好相關賦值和計算代碼后，運行程序會產生一個.dll文件，將文件放置到三維模型的目錄下可將文件加載到Inventor中。同名參數會自動一一對應，用戶也可以在此基礎上添加規則，實現一些其它的附加功能。運行規則，編寫好的界面會自動加載，輸入相應參數，即可對模型進行驅動。

3.3運行結果

界面上的參數與fx參數表里定義的用戶參數對應，通過輸入自定義尺寸驅動生成的氣缸模型如圖6所示。

3.4工程圖生成

在建模的同時生成模型的工程圖模板，每次驅動模型，工程圖也會隨之更新。為了完善模型工程圖，可以對模型iproperty進行設置，自動生成各零件模型的名稱、規格、材料和顏色等特性。此外，對于工程的各種操作也可以利用iLogic函數實現，比如放置各視圖的位置、圖幅大小的控制、標題欄的完善等。iLogic還支持將工程圖導出，轉化為AutoCAD DWG以及PDF等常用的文件格式＼[5＼]。

4結語

本文主要介紹了如何利用Inventor iLogic模塊的功能實現模型的參數化設計，并且通過實例論述了整個開發過程，利用iLogic和相結合的方法創建了良好的交互界面，實現了產品模型快速設計的目的。由此可見，Inventor結合iLogic在模型設計方面能夠將其設計重用的能力提高到一個新水平，利用Inventor iLogic能夠將模型數據融入各個規則，代替原來手動操作的過程，實現更高效、便捷的模型改型設計。而Inventor涵蓋的零件、部件、工程圖文檔類型及其支持對零件參數、模型材料外觀等一系列功能的控制可使其對于產品的改型設計更加全面、便利。另外，利用強大的面向對象功能來完善整個設計過程中的界面設計和復雜的計算過程，使交互過程更加方便、直觀，極大地提高了工作效率。隨著Inventor iLogic技術的日益完善，用戶關聯設計和自動化設計的能力也不斷提高，利用編寫好的則和程序代替重復的手動操作，對于各類機械產品的設計具有重要意義。

參考文獻參考文獻：

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[2]梁凱旋. 淺談結合Inventor iLogic在工程中的應用＼[J＼]. 黑龍江水利科技，2016，44（5）：139142.

[3]張建軍. Inventor iLogic應用二例＼[J＼]. CAD/CAM制造業信息化，2012（6）：3538.