工藝節(jié)點流驅(qū)動的裝配工藝孿生模型構(gòu)建

成 彬,羅富文

(西安建筑科技大學(xué) 機電工程學(xué)院， 西安 710055)

1 引言

裝配是將零件按規(guī)定的技術(shù)要求組裝，并經(jīng)過調(diào)試、檢驗形成合格產(chǎn)品的全過程[1]。在產(chǎn)品裝配過程中，完整、準確、實時地記錄并管理裝配工藝信息，對于實現(xiàn)規(guī)范化裝配指導(dǎo)和持續(xù)化裝配工藝改進具有重要意義[2]。國內(nèi)外學(xué)者在裝配工藝信息建模方面進行了大量的研究。喬立紅等[3]提出一種幾何增強的裝配工藝本體模型。王崴等[4]構(gòu)建了工藝因素、屬性及裝配質(zhì)量的多色集合信息模型。劉歡連等[5]以三維裝配過程模型為載體進行產(chǎn)品裝配工藝模型表達與管理。劉曉軍等[6-7]構(gòu)建了3種階段的裝配工藝模型。喬立紅等[8]運用不同的表達模型構(gòu)建了數(shù)字化多視角產(chǎn)品三維工藝信息表達框架。孟倩等[9]建立了一種基于流程的結(jié)構(gòu)化裝配工藝模型。近年來，數(shù)字孿生技術(shù)為產(chǎn)品裝配提供了新的思路、方法和實施路徑[10]。孫學(xué)民等[11]構(gòu)建了包含裝配全要素的高精密產(chǎn)品數(shù)字孿生體實施智能化裝配。Sun等[12]建立了高精度產(chǎn)品裝配調(diào)試全要素信息模型，支持裝配工藝的自適應(yīng)優(yōu)化。Yi等[13-14]提出一種數(shù)字孿生裝配模型，實現(xiàn)了物理裝配實體的模型狀態(tài)和裝配行為真實映射。Zhuang等[15]提出了一種數(shù)字孿生驅(qū)動的復(fù)雜產(chǎn)品裝配數(shù)據(jù)管理和追溯方法，對工藝數(shù)據(jù)和演變過程進行集成管理。周石恩[16]提出一種融合多層次信息的數(shù)字孿生裝配模型表達方法。孫惠斌等[17]研究了數(shù)字孿生驅(qū)動的航空發(fā)動機裝配技術(shù)。胡興等[18]構(gòu)建了面向復(fù)雜產(chǎn)品裝配過程管控的數(shù)字孿生模型，實現(xiàn)了裝配過程實時管控。Sun等[19]提出一種基于數(shù)字孿生裝調(diào)的高精度伺服閥性能預(yù)測方法，實現(xiàn)了裝配性能準確預(yù)測和調(diào)試決策快速迭代。Yan等[20]提出一種數(shù)字孿生驅(qū)動的生產(chǎn)線變型設(shè)計方法，以智能手機裝配線為例驗證了方法的可行性。

綜上所述，雖然產(chǎn)品裝配工藝模型構(gòu)建研究取得了豐富成果，但還存在以下不足：以工藝設(shè)計信息表達與管理為主，物理裝配數(shù)據(jù)缺乏高效組織，工藝模型寫實性有待繼續(xù)提高；裝配工藝信息組織離散，各過程關(guān)聯(lián)性較低。因此，本文提出一種工藝節(jié)點流驅(qū)動的裝配工藝孿生模型。該模型引入節(jié)點流概念，將用于指導(dǎo)物理裝配的原理模型和真實映射物理裝配精度的狀態(tài)模型與工藝流統(tǒng)一關(guān)聯(lián)，保證信息集成、寫實建模的同時實現(xiàn)對工藝信息結(jié)構(gòu)化組織管理。

2 裝配工藝孿生模型

智能制造模式下，基于產(chǎn)品設(shè)計模型的工藝建模難以滿足裝配過程工藝信息組織管理集成化、動態(tài)化、敏捷化的要求。因此，引入物理裝配因素構(gòu)建一個真實映射裝配過程的工藝模型，進一步保證裝配精度，實現(xiàn)高質(zhì)量裝配。在融合多源工藝數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建信息組織與管理的載體，提出裝配工藝孿生模型的具體結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 裝配工藝孿生模型結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure of assembly process twinning model

裝配工藝孿生模型(assembly process twinning model,APTM)將物理裝配數(shù)據(jù)與工藝設(shè)計信息有效集成，以裝配工藝節(jié)點流為信息組織和管理的載體，描述產(chǎn)品由零件累計疊加的演變過程，反映真實裝配精度，動態(tài)指導(dǎo)物理裝配。

APTM結(jié)構(gòu)包含裝配原理模型、裝配狀態(tài)模型及關(guān)聯(lián)的裝配工藝節(jié)點流，其中裝配原理模型描述裝配設(shè)計信息，在裝配過程中依據(jù)工藝反饋動態(tài)更新；裝配狀態(tài)模型描述物理裝配真實精度狀態(tài)，其引用裝配設(shè)計信息構(gòu)建生成。2個子模型以節(jié)點為單元，與節(jié)點流統(tǒng)一關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)裝配工藝孿生建模。

2.1 裝配原理模型

裝配原理模型(assembly principle model,APM)指反映裝配設(shè)計意圖，用于指導(dǎo)物理裝配的所有工藝數(shù)據(jù)集合。如圖2所示，在工藝設(shè)計階段，APM繼承來自模型設(shè)計和工藝規(guī)劃系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，是基于三維數(shù)字模型的理想工藝模型；在工藝執(zhí)行階段，考慮到物理裝配過程中存在的工藝偏差等問題，需進行相應(yīng)工藝更改，該階段APM引用實際執(zhí)行的工藝實例構(gòu)建，從而動態(tài)指導(dǎo)物理裝配。

圖2 裝配原理模型構(gòu)建過程示意圖Fig.2 Construction process of assembly principle model

APM模型表示為：

APM={ACM,API}

(1)

式中:ACM為裝配結(jié)構(gòu)模型;API為裝配工藝模型。

2.1.1裝配結(jié)構(gòu)模型

裝配結(jié)構(gòu)模型以裝配體設(shè)計幾何結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，包含完整裝配關(guān)系信息，反映產(chǎn)品結(jié)構(gòu)組成。表示為：

ACM={DGS,ACI}

(2)

式中:DGS為裝配體設(shè)計幾何結(jié)構(gòu)，包括零部件組成、裝配體幾何尺寸和零件信息模型；ACI為裝配關(guān)系信息，包括連接關(guān)系、配合關(guān)系、位置關(guān)系和相對運動關(guān)系等。

零件信息模型分為零件信息和裝配特征信息，是面向裝配活動的區(qū)域及其相關(guān)信息的集合[21]。在物理裝配過程中，為避免基于MBD的零件設(shè)計信息無差別引用導(dǎo)致數(shù)據(jù)量過大、數(shù)據(jù)冗余等問題，只考慮零件實際參與裝配的特征。圖3為軸孔裝配中的零件信息模型示意圖。

圖3 零件信息模型示意圖Fig.3 Part information model

裝配關(guān)系中，連接關(guān)系反映零件中各功能件連接方式，包括緊固連接和配合連接。配合關(guān)系用來表達配合連接中零件間基于特征的關(guān)聯(lián)關(guān)系，如不同零件的平面重合、柱面軸線重合等，利用實體裝配特征與輔助裝配特征并行構(gòu)建裝配特征對的方法進行零件間配合關(guān)系的描述[21]。連接關(guān)系與配合關(guān)系是裝配序列規(guī)劃和裝配工藝設(shè)計的主要依據(jù)。位置關(guān)系表達零件在裝配體中的空間位置布局，采用位姿變換矩陣表達。相對運動關(guān)系描述裝配體中存在約束關(guān)系的零部件之間在裝配功能方向上的相對運動情況，如活塞在缸體內(nèi)直線運動、軸在孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動等，它為裝配路徑規(guī)劃提供了依據(jù)。各裝配關(guān)系表達如表1所示。

表1 裝配關(guān)系表達

2.1.2裝配工藝模型

裝配工藝模型是指導(dǎo)物理裝配所需要的工藝信息的集合，包括工藝版本、工藝過程信息、零(部)件集合、裝配關(guān)系、裝配精度和物料資源等，裝配工藝模型表示為：

(3)

式中:EID為工藝版本；PWIi為工序i的工藝過程信息，包括工序名稱、內(nèi)容等以及關(guān)聯(lián)的工藝簡圖、說明等信息；PARi為工序i涉及的零部件集合；ARIi為工序i涉及的配合關(guān)系；GDIi為工序i需保證的裝配精度，包括尺寸精度和形位精度；AMRi為工序i涉及的物料資源，包括工裝、設(shè)備工具和輔料等。

2.2裝配狀態(tài)模型

裝配狀態(tài)模型(assembly state model,ASM)指以關(guān)鍵裝配特征為基礎(chǔ)，通過與裝配特征對應(yīng)關(guān)聯(lián)的質(zhì)量特性參數(shù)在虛擬空間中真實映射物理裝配體尺寸、形位精度，反映和記錄物理裝配質(zhì)量的模型。ASM表示為：

ASM={AGM,kAFP,QCP}

(4)

式中:AGM為裝配體幾何模型，反映裝配工藝執(zhí)行后生成裝配體的結(jié)構(gòu)組成，是包含真實配合關(guān)系的裝配體結(jié)構(gòu)。kAFP為影響裝配質(zhì)量的關(guān)鍵裝配特征對集，描述零件間關(guān)鍵的裝配約束關(guān)系。QCP是與關(guān)鍵裝配特征關(guān)聯(lián)的質(zhì)量特性參數(shù)集合，表示為：

QCP={GE1,GE2,PT,PV}

(5)

式中：GE1,GE2為質(zhì)量特性參數(shù)關(guān)聯(lián)的幾何元素，如軸孔裝配以同軸度作為質(zhì)量特性參數(shù)時，關(guān)聯(lián)的軸外圓柱面和孔內(nèi)圓柱面。PT為參數(shù)類型，包括尺寸參數(shù)(如裝配間隙)和形位參數(shù)(如垂直度)。PV為參數(shù)的實測值。圖4所示為某軸系齒輪裝配ASM構(gòu)建過程。

圖4 裝配狀態(tài)模型構(gòu)建過程示意圖Fig.4 Construction process of assembly state model

3 裝配工藝節(jié)點流生成

產(chǎn)品裝配工藝活動具有典型的工作流結(jié)構(gòu)特點，引入工作流技術(shù)對裝配工藝信息組織管理，以工藝節(jié)點為單元描述工藝信息，能夠準確刻畫裝配動態(tài)演變過程，同時清晰描述裝配工藝活動中各中間過程工藝設(shè)計意圖和最終技術(shù)狀態(tài)。

3.1 基本概念

3.1.1裝配工藝節(jié)點

裝配工藝節(jié)點(process node,PN)是描述裝配工藝活動的基本單元，其表達裝配活動屬性信息、工藝信息和偏差信息等，模型表示為：

PNi={C,APMi,ASMi,U}

(6)

式中:C為節(jié)點屬性集合，包括節(jié)點名稱、代號等，可根據(jù)需要更改集合內(nèi)容；APMi為節(jié)點關(guān)聯(lián)的原理模型；ASMi為節(jié)點關(guān)聯(lián)的狀態(tài)模型；U為節(jié)點引入的基于關(guān)鍵裝配特征的裝配偏差。

3.1.2裝配工藝節(jié)點流

裝配工藝節(jié)點流(assembly process node flow,APNF)是指根據(jù)工藝設(shè)計意圖，將裝配工藝節(jié)點按照一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系排列，反映裝配精度及偏差由輸入經(jīng)中間過程傳遞到輸出的動態(tài)過程的流模型結(jié)構(gòu)，其模型表示為：

(7)

式中:PN={PNi|i=1,2,…，n},n∈Z+為裝配工藝節(jié)點集合；Nr為節(jié)點間組織關(guān)系集合，其中Lr為邏輯關(guān)系，通過邏輯關(guān)系節(jié)點表達；Or={Rt,Num} 為順序關(guān)系，其中Rt∈{0,1} 為關(guān)系類型(Rt=1為前驅(qū)/Rt=0為后繼)，Num為順序關(guān)系節(jié)點數(shù)量；Dc為關(guān)系判定規(guī)則；Att為節(jié)點流屬性集合，其中Na為節(jié)點流代號；Ty為節(jié)點流類型，包括單線流和混合流；Le為節(jié)點流的層級，包括總裝層和組部件層；prN為節(jié)點流關(guān)聯(lián)的裝配體結(jié)構(gòu)樹節(jié)點；VID為節(jié)點流版本標識符。

3.2節(jié)點間關(guān)聯(lián)關(guān)系3.2.1順序關(guān)系

順序關(guān)系指各相鄰兩節(jié)點間先后順序，其判定依據(jù)裝配工藝設(shè)計給出的裝配序列，按照序列規(guī)劃信息判定各相鄰兩節(jié)點中前驅(qū)節(jié)點和后繼節(jié)點，形成由前驅(qū)節(jié)點流向后繼節(jié)點的順序關(guān)系。

3.2.2邏輯關(guān)系

邏輯關(guān)系指考慮串并聯(lián)、交換等邏輯的節(jié)點間順序，邏輯關(guān)系節(jié)點包括分支節(jié)點、匯合節(jié)點和選擇節(jié)點，其中分支節(jié)點表示存在若干并聯(lián)后繼節(jié)點，即并行執(zhí)行的裝配工藝；匯合節(jié)點表示存在若干并聯(lián)前驅(qū)節(jié)點，即并行裝配工藝執(zhí)行后串行；選擇節(jié)點表示節(jié)點順序可交換。

APNF有工藝節(jié)點PNi,PNj∈PN,i,j∈[1,n]。節(jié)點間邏輯關(guān)系規(guī)則如下：

1) 若PNi,PNj可交換順序執(zhí)行，且執(zhí)行后累積偏差相同，則PNi,PNj前插入選擇節(jié)點。

2) 若?PNi,Or={0，≤1}∩{1，≤1}，則節(jié)點流無分支節(jié)點和匯合節(jié)點，為單線節(jié)點流。

3.3 節(jié)點流動態(tài)構(gòu)建

節(jié)點流動態(tài)構(gòu)建是指依據(jù)節(jié)點間關(guān)聯(lián)關(guān)系，以工藝節(jié)點為基礎(chǔ)構(gòu)建反映裝配精度與偏差的裝配工藝流模型過程，如圖5所示。該過程以節(jié)點流觸發(fā)和基于節(jié)點流的裝配偏差傳遞為核心。

圖5 節(jié)點流動態(tài)構(gòu)建過程示意圖Fig.5 Dynamic construction process of assembly process node flow

3.3.1節(jié)點流觸發(fā)

節(jié)點流觸發(fā)指按照節(jié)點間關(guān)聯(lián)關(guān)系，依次執(zhí)行節(jié)點所定義的工藝活動，節(jié)點間關(guān)聯(lián)關(guān)系和節(jié)點啟動、終止條件共同構(gòu)成節(jié)點流觸發(fā)條件。由3.1.1節(jié)裝配工藝節(jié)點表示一個裝配工藝活動，工藝活動執(zhí)行需在上游工藝滿足設(shè)計要求前提下啟動，且執(zhí)行后經(jīng)檢驗同樣滿足相應(yīng)要求后終止。因此，裝配工藝節(jié)點啟動和終止條件為節(jié)點工藝質(zhì)量滿足要求且獲得物理裝配工藝，前驅(qū)節(jié)點終止條件即為后繼節(jié)點啟動條件。具體的，一方面節(jié)點狀態(tài)模型中裝配體模型與三維設(shè)計模型一致，質(zhì)量特性參數(shù)實測值在設(shè)計要求范圍內(nèi)；另一方面，節(jié)點原理模型引用物理工藝信息完成構(gòu)建。

此外，節(jié)點間關(guān)聯(lián)關(guān)系中主要考慮邏輯關(guān)系對各節(jié)點啟動的影響。匯合節(jié)點后的工藝節(jié)點啟動，需所有前驅(qū)節(jié)點均滿足終止條件，即所有并行工藝全部滿足設(shè)計要求后執(zhí)行串行；分支節(jié)點后的工藝節(jié)點啟動，其前驅(qū)節(jié)點滿足終止條件后所有后繼節(jié)點即同時啟動。例如，圖5中PN4啟動需前驅(qū)節(jié)點PN2,PN3均滿足終止條件；當(dāng)PN1滿足終止條件后，PN2,PN3,PN5或PN2,PN3,PN6同時啟動(存在選擇節(jié)點)。

3.3.2節(jié)點偏差引入與傳遞

節(jié)點流觸發(fā)時，由于物理環(huán)境隨機擾動，工藝節(jié)點將引入裝配偏差，并隨裝配工藝流動方向不斷傳遞并累積疊加，最終影響裝配質(zhì)量。裝配偏差的傳遞累積與節(jié)點間關(guān)聯(lián)關(guān)系密切相關(guān)，總體上，裝配偏差按照順序關(guān)系由前驅(qū)節(jié)點向后繼節(jié)點傳遞。考慮邏輯關(guān)系中分支與匯合節(jié)點，裝配偏差傳遞方式如下：

1) 分支節(jié)點

分支關(guān)系中前驅(qū)節(jié)點累積誤差傳遞至所有后繼節(jié)點，即所有下游并行裝配工序均包含前驅(qū)節(jié)點誤差，詳述如下：

(8)

2) 匯合節(jié)點

匯合關(guān)系中所有前驅(qū)節(jié)點累積誤差均傳遞至后繼節(jié)點，即下游裝配工序包含所有前驅(qū)節(jié)點誤差，詳述如下：

設(shè)節(jié)點PNi有若干前驅(qū)節(jié)點，其前驅(qū)節(jié)點集合則節(jié)點PNi工藝執(zhí)行完成后，同類型的裝配體偏差累積狀態(tài)量為：

(9)

4 基于節(jié)點流的APTM構(gòu)建

4.1 數(shù)據(jù)輸入

基于數(shù)據(jù)在虛擬空間中對物理裝配精度真實映射，是APTM構(gòu)建的重要步驟，而數(shù)據(jù)輸入則是映射的前提。APTM通過關(guān)鍵裝配特征對應(yīng)質(zhì)量特性參數(shù)反映真實裝配精度，因此將數(shù)據(jù)輸入嵌入裝配工藝節(jié)點，與對應(yīng)裝配活動一一關(guān)聯(lián)，為裝配精度映射提供數(shù)據(jù)支持，如圖6所示。

物理裝配活動數(shù)據(jù)首先通過傳感器、坐標測量儀等硬件設(shè)備和相關(guān)軟件系統(tǒng)獲取后，進行過濾、清洗等數(shù)據(jù)預(yù)處理，利用可擴展標記語言(extensible markup language,XML)統(tǒng)一建模后，通過OPC-UA標準通訊協(xié)議上傳至虛擬裝配工藝系統(tǒng)，也可通過系統(tǒng)接口進行二次開發(fā)，實現(xiàn)從其他系統(tǒng)間接輸入。

圖6 物理裝配數(shù)據(jù)輸入過程示意圖Fig.6 Process of physical assembly data input

4.2 節(jié)點信息關(guān)聯(lián)

基于節(jié)點流將工藝信息與對應(yīng)節(jié)點關(guān)聯(lián)是APTM構(gòu)建的關(guān)鍵。裝配節(jié)點包含指導(dǎo)物理裝配的工藝設(shè)計信息，又融合了工藝執(zhí)行后的真實精度數(shù)據(jù)，因此其節(jié)點信息關(guān)聯(lián)以工藝階段為主線包括APM構(gòu)建關(guān)聯(lián)、ASM構(gòu)建關(guān)聯(lián)和APM重構(gòu)關(guān)聯(lián)三個階段，可表示為：

As(PN)=∑{M(Ti,r)|PNi},PNi∈PN,

Ti∈{APMi,ASMi}

(10)

式中:As(PN)表示整個節(jié)點流節(jié)點信息關(guān)聯(lián)過程；M(Ti,r)|PNi表示目標節(jié)點PNi的信息關(guān)聯(lián)過程M(Ti,r)；Ti表示關(guān)聯(lián)信息源；r表示關(guān)聯(lián)關(guān)系。

信息關(guān)聯(lián)過程詳述如下：① 獲取設(shè)計系統(tǒng)的工藝及模型設(shè)計信息，以工序/工步為基本單元構(gòu)建工序APMi作為關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)來源，與目標工藝節(jié)點關(guān)聯(lián)；② 工藝節(jié)點定義的裝配工藝活動完成后，生成對應(yīng)裝配體模型，并輸入間隙、位置精度和尺寸形狀等數(shù)據(jù)進一步得到工序ASMi，與目標節(jié)點關(guān)聯(lián)；③ 若后續(xù)存在工藝更改，獲取實際執(zhí)行的物理工藝替換設(shè)計階段基于理論三維模型的工藝數(shù)據(jù)完成工序APMi重構(gòu)，并與目標節(jié)點關(guān)聯(lián)。

4.3 APTM建模

APNF為裝配工藝信息組織與管理提供了涵蓋全流程的數(shù)據(jù)載體，APM與ASM則將全要素裝配信息有效組織并統(tǒng)一建模，為集成工藝設(shè)計信息與物理裝配數(shù)據(jù)的APTM構(gòu)建提供了信息基礎(chǔ)。從裝配初始階段，按照預(yù)規(guī)劃裝配工藝構(gòu)建APMi進行物理裝配，通過物理裝配數(shù)據(jù)輸入，生成裝配完成后反映真實精度的ASMi，隨裝配進程模型不斷交互，驅(qū)動APMi持續(xù)更新、修正和完善。借助裝配工藝節(jié)點流APNF，通過生成信息與節(jié)點之間關(guān)聯(lián)映射關(guān)系A(chǔ)s(PN)，以節(jié)點為單元組織裝配過程，信息模型隨節(jié)點流向交互迭代直至完成整個裝配并最終形成描述裝配體由零件累計疊加的演變過程，反映真實裝配精度與偏差的APTM?；谏鲜鲞^程，APTM建?？杀硎緸椋?/p>

(11)

式中，n為裝配工藝節(jié)點個數(shù)。

4.4 APTM構(gòu)建智能算法

基于以上理論，為實現(xiàn)基于節(jié)點流的APTM完整建模，構(gòu)建APTM構(gòu)建智能算法，實現(xiàn)裝配設(shè)計信息與工藝執(zhí)行信息的有效集成和結(jié)構(gòu)化組織管理與應(yīng)用，具體流程如圖 7 所示。

圖7 APTM構(gòu)建智能算法流程框圖Fig.7 Flow chart of APTM constructed by intelligent algorithm

Step 1：通過裝配工藝設(shè)計系統(tǒng)，獲取工藝設(shè)計與模型設(shè)計信息，為模型構(gòu)建提供信息基礎(chǔ)。

Step 2：根據(jù)2.1節(jié)模型結(jié)構(gòu)，提取零部件及其特征信息生成ACM，組織工藝設(shè)計信息生成API，集成裝配結(jié)構(gòu)模型和裝配工藝模型構(gòu)建APMi。

Step 3：由3.2節(jié)所提節(jié)點間組織關(guān)系，依據(jù)裝配序列信息對工藝節(jié)點進行排列組織，確定工藝節(jié)點流基本流向。

Step 4：按照節(jié)點流向獲取節(jié)點PNi，根據(jù)4.2節(jié)信息關(guān)聯(lián)方法，將設(shè)計工藝信息與目標工藝節(jié)點關(guān)聯(lián)，即M(Ti,r)|PNi,Ti={APMi}，并指導(dǎo)物理裝配。

Step 5：節(jié)點裝配工藝執(zhí)行后，由2.2節(jié)遍歷裝配體結(jié)構(gòu)樹生成當(dāng)前節(jié)點AGM。依據(jù)4.1節(jié)輸入物理裝配數(shù)據(jù)QCP，基于裝配體模型構(gòu)建當(dāng)前節(jié)點對應(yīng)ASMi。

Step 6：依據(jù)真實裝配精度進行裝配質(zhì)量評價，判斷是否更改工藝，若更改則轉(zhuǎn)置Step 2，替換工藝設(shè)計信息重構(gòu)APMi，否則轉(zhuǎn)置Step 7。

Step 7：輸出當(dāng)前節(jié)點引入的裝配偏差U。

Step 8：根據(jù)4.2節(jié)信息關(guān)聯(lián)方法，將節(jié)點物理裝配工藝信息與目標工藝節(jié)點關(guān)聯(lián)，即M(Ti,r)|PNi,Ti={ASMi}。

Step 9：判斷當(dāng)前獲取的節(jié)點是否為節(jié)點流最后一個節(jié)點，若是轉(zhuǎn)置Step 10，否則轉(zhuǎn)置Step 4繼續(xù)獲取節(jié)點。

Step 10：輸出節(jié)點流綜合裝配偏差，模型構(gòu)建結(jié)束。

5 實例驗證

以單缸發(fā)動機裝配體為例，應(yīng)用所提工藝孿生模型進行裝配工藝信息組織和管理，驗證模型的可行性。圖8為單缸發(fā)動機裝配體爆炸圖，其主要功能件包括機體、機座、軸承、活塞、連桿和曲軸等，連接件包括銷軸、螺栓、螺母和墊片等。在實際裝配階段，需要先分別將A1組裝形成曲軸總成，A2組裝形成活塞連桿總成，A3組裝形成汽化器總成，再進一步進行裝配活動。

P1-調(diào)整螺母；P2-夾緊盤；P3-驅(qū)動盤；P4-軸承墊片；P5-機體；P6-端蓋墊片；P7-端蓋；P8-螺釘M3×4；P9-側(cè)出口堵銷；P10-活塞襯套；P11-缸蓋墊片；P12-缸蓋；P13-螺釘M3×6；A1-曲軸總成：P101-軸承1；P102-軸承2；P103-曲軸；P14-半圓鍵.A2-活塞連桿總成：P21-連桿；P22-活塞；P23-銷軸；P24-銷軸擋圈×2；P25-活塞環(huán)×2.A3-汽化器總成：P31-緊固螺釘；P32-節(jié)流閥支架；P33-汽化器；P34-針型閥；P35-燃料入管

本文基于Visual Studio 2012、UG/Open和NX/Open二次開發(fā)技術(shù)，在NX 10.0的平臺上開發(fā)原型系統(tǒng)“裝配工藝孿生系統(tǒng)”，系統(tǒng)包括兩大模塊，分別為工藝節(jié)點流和工藝孿生模型，下文主要以單缸發(fā)動機總裝工藝驗證系統(tǒng)各模塊的功能。

5.1 工藝節(jié)點流生成

如圖9所示為裝配工藝節(jié)點流生成模塊，包括節(jié)點流結(jié)構(gòu)及其類型、層級等屬性信息。在單缸發(fā)動機總裝工藝中，首先將汽化器總成、曲軸總成裝入機體，再裝入活塞連桿總成及其他零件，因此其節(jié)點流包含分支節(jié)點、匯合節(jié)點等，為混合節(jié)點流。

圖9 裝配工藝節(jié)點流生成模塊界面Fig.9 Interface of assembly process node flow generation

該工藝系統(tǒng)中，“-”表示分支節(jié)點，“+”表示匯合節(jié)點，“/”表示選擇節(jié)點，括號內(nèi)為存在邏輯關(guān)系的節(jié)點及其關(guān)聯(lián)關(guān)系，順序關(guān)系由“_”表示，“

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