汽车焊装夹具智能设计系统的研发探究

汽车焊装夹具智能设计系统的研发探究

胡芬兰

广州敏惠汽车零部件有限公司广东省广州市511356

摘要：在汽车生产制造当中，汽车焊装夹设计具占据着极为重要的地位，对整体汽车生产制造成效有着直接、重大的影响作用。而在近些年广东大力推动汽车生产制造业实现智能化、信息化、现代化发展的过程中，关于自主研发设计汽车焊装夹具智能设计系统的呼声也越来越高。因此在这一背景下，本文将尝试对汽车焊装夹具智能设计系统的研发进行简要分析研究。

关键词：汽车；焊装夹具系统；智能设计；系统研发

引言

虽然在我国汽车行业的持续发展下，人们对汽车焊装夹具设计的关注力度不断加大。但整体来看，其研究大多侧重于组合夹具设计以及敏捷夹具设计，关于汽车焊装夹具智能设计系统研发方面的研究相对较少。为了能够有效提高汽车车身焊装生产线工作效率，促进我国汽车生产制造行业在新时期下实现可持续发展，探究汽车焊装夹具智能设计系统具有极为重要的现实意义。

一、汽车焊装夹具智能设计系统基础库研发

（一）知识库

在汽车焊装夹具智能设计系统中，为了能够有效实现对相关工艺以及具体设计工作中产生的各种关键信息参数集中进行分类管理，进而可以为后续生产工作提供坚实的数据支持，从而有效提高生产质量。需要重视汽车焊装夹具智能设计系统的知识库研发工作。根据知识库的具体类型，可将其细分成工艺知识库以及设计知识库。前者主要针对各种关于汽车焊装夹具工艺以及设计规范要求，例如夹具单元数量等；而后者则重点关注汽车焊装夹具设计工作，而根据具体设计规则、设计案例等还可以将其进一步细分成规则库、案例库等。

（二）数据库

为提高建模速率以及建模的精准性，还需要专门针对汽车焊装夹具智能设计系统设计相应的数据库。同样按照具体功能可以将数据库细分成图形库与映像库。其中映像库主要负责描述包括零件名称、驱动参数等在内的众多关键信息，在将此类信息的描述统一转化成数据文件格式后需要将其及时存储在指定路径中，进而方便后续工作人员的调取使用，以便可以顺利完成汽车零件的三维建模。

二、汽车焊装夹具智能设计系统研发设计

（一）系统功能模块

1.数据配置

在汽车焊装夹具智能设计系统的研发设计中，本文选择使用模块化设计理念。数据配置模块只要负责管理设置信息管理模块等众多模块所在路径，同时根据现有嵌入式规则完成对规则库路径的逻辑推理，以便能够为后续各模块的规范工作提供正确路径。在此过程中，通过依托VC++6.0，运用MFCAPPWizard[dll]应用向完成新工程的创建，并将其命名为Dbest。此后分别依次将EdixBox编辑框以及PushButton按钮添加至创建的新工程中，用以对案例库和规则库等默认存储路径进行统一指定。此时通过单击PushButton按钮可以根据操作者的实际需要对指定默认存储路径进行相应修改[1]。在完成DbsetDialog类创建之后将会自动弹出相关对话框，此时同样需要按照上述方式依次完成EdixBox编辑框以及PushButton按钮的成员变量与成员功能响应类型的有效创建。当完成所有创建工作后则需要利用专门的编程语言进入到相应文件中正确编写程序代码即可。

2.信息管理

在本文设计的汽车焊装夹具智能设计系统中，信息管理模块主要负责完成信息转化工作。即通过充分了解客户设计需要，在严格按照国家相关标准要求完成夹具设计式样书的制定之后，将其中的主控点信息等各项设计信息统一转化成知识信息并做好相应的存储，以便能够为夹具设计提供重要知识信息。在设计信息管理模块时，同样需要按照上述步骤先完成名为BMSy的新工程创建，随后通过将两个PusButton按钮以及成员响应功能添加至新创建的TaskManageDlg对话框中，进而使其可以分别完成对任务新创建与否以及任务操作状态的精准判断。最后通过分别为夹具的基本信息及其单元信息以及夹具控断面信息设置相应的PushButton按钮，在对classChookManageDLg类库进行准确定义下，依次创建链接子模块模态对话框即可。

3.案例管理

在汽车焊装夹具智能设计系统当中，案例管理模块负责对三维夹具单元进行映射管理。在该模块当中，操作人员可以结合自身实际需要对案例进行删除或添加、案例查询与保存等各项操作。通过根据夹具具体结构以及驱动类型将其自分成手动与气动夹具、复杂与无动力夹具之后，需要为不同类型夹具装配体进行建模。值得注意的是，在创建案例管理模块对话框的过程中，需要运用函数将ListBox各项信息同案例信息模块中的信息建立有效链接关系，在写入*.dat文件的过程中则需要使用fopen和fwrite函数[2]。此时在将与设计案例有关的各项信息准确键入对话框中后，单击添加按钮后系统将自动完成所输入信息的转化，与此同时在相应的列表框中系统将会自动将转化得到的数字信息和与现有案例进行相互比较，从而对所添加案例的存在性、真实性等进行有效检测。图1展示的就是案例库管理模块对话框：

图1案例库管理模块对话框

4.推理设计

汽车焊装夹具智能设计系统的顺利运行需要依靠推理设计模块。该模块中除了包含案例推理设计，同时还含有案例结果模块。在该模块当中通过立足科学的案例推理，在有效使用层次分析法求解出准确的相似度后，利用最邻相似法完成相似案例单元的准确检索。此时再将其与案例结果模块进行相互整合即可使得装配单元准确固定于指定位置，确保工位设计的完整、流畅。在将单元案例坐标转换成车身焊装工位坐标的过程中，首先需要对坐标系统进行平移，以保障两个坐标的原点完全一致，随后通过旋转坐标系统令两个坐标轴相重合即可。矩阵表示为：

A代表的便是平移矩阵，即：

而在平移坐标系之后获得的新原点便是（x0,y0,z0），此时通过旋转坐标后可以得到如下所示的旋转矩阵B，其中i=x,y,z而。

在准确计算出相似度并由此完成部件的精准查找后便可以利用平移矩

阵A与旋转矩阵B对坐标进行相应变换，在此基础上可以对焊装夹具单元定位装配关系进行有效明确。此时通过根据所设计知识库当中的模块库等，在准确输入式样书当中的工艺与设计知识后，利用专业编程工具便可以通过利用混合推理模式自动完成夹具单元模型的准确、快速生成，由此完成全部工位设计工作[3]。

（二）系统工作流程

在该汽车焊装夹具智能设计系统实际运用时，首先需要对数据路径进行准确配置，在从知识库与设计库中提取式样书中的相关信息并准确完成信息输入之后，如果需要添加相应案例，则需要从案例模块中检索出需要添加的案例并利用层次分析法以及最邻相似法对所检索出的案例的匹配程度进行判断。由此获得相似度最大的案例并及时将其存储在案例库中，如果该案例相似度与规定设计标准要求相吻合，即可获取相应的目标案例。此时系统将会自动将三维模型库调入设计平台以实现定位，在完成全部工作流程后即可退出系统。

结束语

通过研发汽车焊装夹具智能设计系统，并研发出相应的知识库与设计库，可以在对包括设计要求、推理规则以及零件设计图等各种关键信息进行统一存储和有效转化的基础上，实现智能设计。但由于受到篇幅限制以及笔者自身学识限制，本研究并未对设计的汽车焊装夹具智能设计系统的实际应用进行相应分析，因此还需要在后续研究中对此予以深化，以有效完善系统设计与应用。

参考文献

[1]王方伦.基于混合推理的汽车焊装夹具智能设计系统的研究与开发[D].烟台大学，2016.

[2]禹化宝.基于案例汽车焊装夹具智能设计系统的研究与开发[D].烟台大学，2014.

[3]禹化宝，张俊华.汽车焊装夹具智能设计系统的研发[J].机械设计与制造，2014(02):246-249.