三维柔性焊接平台原件的应用

 　1 、元件参数化建模

　　(1)对现有基础板、支座、支架、压块、垫片、接头、销钉、钻套标准元件进行分析，按不同的使用功能、定位方式、安装要求进行分类统计，确定标准元件建模方式、建模基准、建模要求。

　　(2)在CATIA平台上开发三维模型参数化建模系统，一种标准元件只需人工建立一个标准三维模型，模型中尺寸定义为参数变量，同时对应建立一个Excel文件，将模型中参数与Excel文件中参数实现关联，增加、修改、删除Excel文件中数据则实现标准元件三维模型参数化建模。

　　(3)考虑导管焊接夹具的特殊性，针对非标准的夹具元件(如导管端头定位器)，需要单独建立三维模型，在人工进行组合夹具优化设计与调整时使用。

　　(4)元件参数化建模时，需要根据装配要素建立多个参考坐标系，为后续夹具装配智能推理奠定基础。图2是组合夹具标准元件参数化建模界面。

　　2、 夹具方案知识库构建

　　(1)收集和整理不同直径、不同材料焊接导管夹具方案，对夹具方案的典型特征、典型结构分析统计，提炼出典型结构要素和典型夹具方案。

　　(2)对典型结构要素进行参数化表达，按尺寸大小、定位方式、几何精度、工艺要求对典型结构要素赋予不同参数和逻辑关系，形成典型结构要素库。最典型结构要素有基础板、V型拖架、定位器、压块等。

　　(3)根据焊接导管的特点，对典型夹具方案的结构形式、约束方式、先后顺序进行参数化表达，赋予不同参数和逻辑关系，形成典型夹具装配要素库。最典型夹具装配要素如表1所示。

　　(4)对于特别通用、常见、典型夹具结构，由技术人员手工利用典型结构要素、装配要素设计出典型柔性夹具方案库。在最初阶段，应根据导管特征多建立典型夹具方案。夹具的典型结构要素库、装配要素库、方案库共同组成柔性夹具方案知识库。

　　3 、夹具装配智能推理

　　夹具装配智能推理是一个CATIA环境下参数化驱动的算法流程。主要是利用柔性夹具方案知识库中的知识条件，对导管模型进行逐条分析对比，选择标准元件，实现参数化驱动与装配。

　　(1)在CATIA中对导管三维模型自动(或人机互动)进行参数化提供。

　　(2)根据导管模型参数从知识库中找到典型夹具方案，并根据导管模型参数调整典型夹具方案中标准元件的规格。由于标准元件采用参数化驱动，刷新CATIA界面时，原有的装配约束关系保持不变，系统自动用新规格标准元件的三维模型代替旧的三维模型，实现夹具装配智能推理。

　　以导管长度增加为例进行详细说明，如图3所示。夹具首次设计时，输入L0的值，选择合适长度的底座;将底座上表面与定位器下表面约束共面;将定位器上孔与导管端头中心线约束同轴;将定位器内表面与导管端头面约束共面，作为一种典型的夹具方案。如果下次导管变化，增加了L0的值，系统以本夹具方案为基础，首先由系统计算(或人工输入)L0的增加量ΔL，从数据库中选择一种长度增加量大于且最接近ΔL的底座，进行参数化驱动，底座自动换用加长后的底座。当系统刷新CATIA界面时，由于定位器与导管端头同轴、共面，定位器只能沿导管加长方向移动，移动的长度恰好为ΔL，从而实现夹具装配智能推理。

　　(3)如果没有典型夹具方案，根据导管模型参数，确定夹具的典型结构要素、装配要素，并选择对应标准元件的规格，在CATIA中将不同标准元件的参考坐标系重合，实现基本的结构要素装配。这种情况需要人机互动增加专用夹具元件、补充装配约束条，并对夹具进行优化与调整，实现夹具智能装配。

　　4 、精度校核与验证

　　(1)以用户指定的坐标点/系为基准，在CATIA环境下测量柔性组合夹具特定位置(如导管端头定位器)的理论精度，确定能否满足预期要求。柔性组合夹具精度校核界面如图4所示。

　　(2)工人依据柔性组合夹具方案，采用规定的标准元件与连接方式组装柔性组合夹具。

　　(3)采用数字化的测量设备，在柔性组合夹具上测量组合夹具特定位置(如导管端头定位器)的实际精度是否满足理论精度要求，确保实际的柔性组合夹具与理论的柔性组合夹具在位置、精度上的一致性。