基于SINOVATION三维可视化技术的三维装配工艺规划及仿真

摘要：基于SINOVATION可视化技术和全自主的SView轻量化浏览器，华天软件推出了完全自主产权的三维装配工艺规划及仿真解决方案，支持主流三维CAD数模查看、轻量化高性能浏览、三维装配规划定义、装配工艺仿真及在线信息发布等功能，为工艺设计人员提供了三维装配工艺规划及仿真功能，极大提高了工艺设计的质量和效率，同时可实现车间级的三维工艺信息发布浏览，支持工艺与生产的可视化协同。

1 前言

在新的世纪里，每一个企业都面临着巨大的商业挑战与机遇，航空航天、机械和重型装备制造业、汽车等面临的挑战尤为激烈。缩短产品上市时间、降低产品制造成本成为企业制胜的法宝。

目前三维CAD已经在设计部门进行了较好应用，但工艺部门除工装设计外，大部分仍然使用传统的二维工艺卡片的模式，已不能满足三维数字化环境下工艺设计的需求。在目前全三维设计的趋势下，基于三维环境的装配工艺规划仿真解决方案已经成为主流。

依据三维CAD及工艺设计技术发展和市场需求，华天软件在自主三维CAD设计系统SINOVATION的基础上，研发了全三维的装配工艺规划和仿真解决方案，拓展了工艺及生产部门的三维可视化应用。

2 SINOVATION简介

SINOVATION软件是针对现代机械制造业创新设计和工程设计的需求，在消化、吸收日本UEL公司CRUX基础平台技术而开发出的具有完全自主知识产权的可扩展的高端三维CAD/CAM系统，代表着国际最先进制造技术水平的高端CAD/CAM软件。SINOVATION具有灵活强大的建模功能、复杂曲面的创建能力、强大的装配功能、易于定制的制图标准与快速的工程图出图能力，支持国际主流CAD数据的交换等；目前SINOVATION产品已经升到5.1版本，支持直接建模、冲压回弹、CAE预处理、高性能浏览等高端功能，助力航天信息化发展，提高航天企业设计水平。

3 三维轻量化浏览器SView

为满足三维浏览和装配工艺仿真需求，基于SINOVATION可视化技术，华天软件推出了真正完全自主产权的三维可视化浏览器SView解决方案。SView能够满足各种市场主流三维CAD数模浏览需求，支持三维标注和三维虚拟装配等功能。支持对于大装配文件的压缩功能，以SVL轻量化文件格式发布，可高性能地浏览上万件的大装配数模。提供嵌入式浏览器，与PDM系统或者三维工艺卡片技术整合。同时提供后台轻量化服务，可在PLM应用中在服务器端自动对原始三维数模进行轻量化处理，提高浏览效率。SView可为产品的设计、工艺规划、生产、制造等PLM全过程提供可视化浏览支持。

4 基于SView的装配工艺规划解决方案

4.1 三维产品、工艺及资源PPR管理模型

SView提供三维产品、工艺和资源的PPR统一管理模型， PPR整合了工艺、产品和制造资源的有机关系，为工艺数据管理提供基础数据模型，可与PLM进行深度数据集成，提高工艺管理综合效率。如图所示。

SView PPR模型界面

4.2 装配工序定义

在导入产品设计信息和维护工艺资源后，可依据现有制造能力(车间、设备、工艺方法、标准、人力)，制定装配流程，划分装配工序，确定整体装配顺序、方法，并定义各装配环节所需要的资源。工序的调整与设计可以借助PERT图辅助进行，PERT图描述装配工艺过程中各个工序活动间的逻辑关系和时序关系。通过专用的工序零部件分配，可方便分配各工序相关的产品及零部件信息。如图所示。

工艺网络图界面

工序相关零部件分配界面

4.3 三维装配顺序定义

SView根据工序的划分，在三维数字化环境下进行各工序的细节装配过程设计，确定工序零组件的装配顺序，同时支持在三维环境中对装配对象、资源等的进行三维标注，帮助清晰表达工艺设计目标，准确传递工艺制造意图。

装配工序定义界面

4.4 三维装配仿真验证

在SView中，依据设计好的装配工艺流程，对产品装配过程和拆卸过程进行三维动态仿真，验证每个零件按设计的工艺顺序是否能无阻碍地装配上去。

同时可通过动态干涉和缝隙检查功能，评价产品设计合理性、检查装配工艺规划的可行性，帮助用户在产品生命周期早期，发现产品设计缺陷及装配工艺设计缺陷，缩短设计周期。

装配过程仿真界面

4.5 工艺卡片生成及数据发布

用户在三维可视化装配工艺设计环境中，规划了每一道工序，指定了工序的工序名称、内容、装配要求、检测要求等内容后，然后可以利用这些信息，套用根据企业要求配置的工艺卡片模版，生成全套装配工艺卡片。

减速机总装工艺卡片

三维工艺设计产生的数据，通过PPR模型可直接发布到CAPP或MPM系统中。如图所示。

装配工艺规划与CAPP数据互换

通过在线发布功能，能够将整个装配工艺仿真信息进行可视化打包输出，支持下游MES、MPP等系统中。 在线人员可以通过瘦客户端，随时了解工艺操作工程、装配动画等信息。

基于B/S的工艺信息在线发布功能

5 总结

目前基于SINOVATION可视化技术和全自主的SView轻量化浏览器，已经初步实现主流三维CAD数模导入、高性能轻量化浏览、三维装配规划、装配工艺仿真及在线信息发布功能，支持基本的装配工艺规划及仿真功能，提高了工艺设计的质量和效率。但在目前的装配工艺仿真解决方案中，对于产品PMI信息尚未深入利用，基于MBD的全三维工艺规划和仿真模式，以及对于超大型数模的性能改进以支持完整车间级的大规模仿真等都是后期研发的方向。