數(shù)控車床主軸箱虛擬裝配系統(tǒng)的研究與應(yīng)用*

文懷興，朱效杰

(陜西科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，西安 710021)

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數(shù)控車床主軸箱虛擬裝配系統(tǒng)的研究與應(yīng)用*

文懷興，朱效杰

(陜西科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，西安 710021)

摘要：以虛擬裝配技術(shù)為理論依據(jù)，虛擬現(xiàn)實(shí)軟件EON Studio為仿真平臺(tái)，數(shù)控車床主軸箱為研究對(duì)象，詳細(xì)論述了虛擬裝配系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能以及設(shè)計(jì)方案，深入分析了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵模塊包括自動(dòng)裝配、手動(dòng)裝配、運(yùn)動(dòng)仿真、碰撞檢測(cè)等模塊的功能，利用集成開(kāi)發(fā)工具Visual Basic將系統(tǒng)各模塊集成起來(lái)，形成一個(gè)完整的虛擬裝配系統(tǒng)。測(cè)試結(jié)果表明該系統(tǒng)可以很好地解決目前企業(yè)機(jī)械產(chǎn)品裝配環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題，有助于高校或企業(yè)的實(shí)踐教學(xué)或員工培訓(xùn)，具有重要的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：虛擬裝配;數(shù)控車床主軸箱;EON Studio

0引言

裝配是企業(yè)機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)的重要環(huán)節(jié)之一，它占用了產(chǎn)品制造過(guò)程中大量的人力和物力。傳統(tǒng)的裝配方式是在所有的實(shí)物模型都生產(chǎn)出來(lái)后，再進(jìn)行裝配。然而這種裝配方式存在很多的缺陷，例如零件尺寸不合適無(wú)法進(jìn)行裝配，裝配順序不合理導(dǎo)致再次裝配，生產(chǎn)實(shí)物模型所用的材料價(jià)格昂貴造成生產(chǎn)成本提高以及使產(chǎn)品生產(chǎn)周期延長(zhǎng)等。另外，許多機(jī)械類高校和企業(yè)在實(shí)踐教學(xué)或員工培訓(xùn)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生或員工對(duì)某一機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能等全面的了解，這就需要對(duì)該機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行反復(fù)地拆裝訓(xùn)練，因此導(dǎo)致該產(chǎn)品零件磨損嚴(yán)重，尺寸達(dá)不到裝配要求甚至報(bào)廢。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)生為解決以上問(wèn)題帶來(lái)了新的契機(jī)。它采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代科技生成逼真的視、聽(tīng)、觸覺(jué)等一體化的虛擬環(huán)境，用戶借助鼠標(biāo)、鍵盤或其他外部設(shè)備與虛擬世界中的物體進(jìn)行交互，相互影響[1]。許多國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)裝配方面存在的問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，例如華盛頓州立大學(xué)開(kāi)發(fā)了VADE虛擬裝配系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)早期考慮裝配問(wèn)題，通過(guò)執(zhí)行虛擬裝配任務(wù)可建立產(chǎn)品和工藝信息[2]；德國(guó)寶馬汽車公司為了加快新型汽車的開(kāi)發(fā)周期設(shè)計(jì)了一個(gè)虛擬裝配系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠識(shí)別語(yǔ)音輸入并完成相應(yīng)的裝配操作[3]；清華大學(xué)智能技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出一套虛擬裝配仿真平臺(tái)，該平臺(tái)涉及裝配關(guān)系表示、實(shí)時(shí)碰撞檢測(cè)等問(wèn)題[4]。本文在充分分析了國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者研究成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)目前企業(yè)產(chǎn)品裝配方面存在的問(wèn)題以及高校或企業(yè)實(shí)踐教學(xué)、員工培訓(xùn)方面存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)的虛擬裝配系統(tǒng)既可以輕松地解決上述問(wèn)題，又具有容易操作、易于掌握的優(yōu)勢(shì)。

EON Studio是一款由美國(guó)EON Reality Inc公司研發(fā)的專業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)軟件。它是一個(gè)完全基于GUI(圖形用戶界面)的設(shè)計(jì)工具，能夠開(kāi)發(fā)出應(yīng)用于機(jī)械、建筑、銷售、電子商務(wù)以及教育培訓(xùn)的實(shí)時(shí)3D多媒體應(yīng)用程序[5]。

1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能以及設(shè)計(jì)方案

以EON Studio為仿真平臺(tái)、Visual Basic為集成開(kāi)發(fā)工具建立的虛擬裝配系統(tǒng)，主要用于企業(yè)機(jī)械產(chǎn)品裝配環(huán)節(jié)的研發(fā)以及高校或企業(yè)實(shí)踐教學(xué)、員工培訓(xùn)方面，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)以下功能：可以建立非常逼真的虛擬場(chǎng)景和三維虛擬模型；用戶可以通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤與虛擬對(duì)象靈活地進(jìn)行交互；能夠找到最佳的裝配序列和裝配路徑；能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)裝配和手動(dòng)裝配；可以完成碰撞檢測(cè)；可以反復(fù)進(jìn)行拆卸和裝配訓(xùn)練，從而全面掌握機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、工作原理、各個(gè)零件間的裝配關(guān)系等重要信息。

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案：首先利用三維建模軟件SolidWorks建立三維模型；然后將建立的三維模型導(dǎo)入到EON Studio中進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)置，利用該軟件的功能節(jié)點(diǎn)和元件設(shè)置虛擬裝配系統(tǒng)的關(guān)鍵功能模塊，包括自動(dòng)裝配模塊、手動(dòng)裝配模塊、碰撞檢測(cè)模塊等；最后通過(guò)集成開(kāi)發(fā)工具Visual Basic將各個(gè)功能模塊整合起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案流程框圖如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案流程框圖

2系統(tǒng)主要模塊的功能

2.1三維虛擬模型的建立

本文以MJ-50數(shù)控車床主軸箱為研究對(duì)象，它主要由主軸、主軸箱體、軸承、同步帶和帶輪、脈沖編碼器以及傳動(dòng)密封件等零件組成。采用CAD軟件SolidWorks建立三維模型，然后將建好的模型導(dǎo)入到EON Studio中。EON Studio可以輕松地與其他3D軟件結(jié)合，利用其自帶的插件轉(zhuǎn)換程序?qū)⑵渌袷降奈募D(zhuǎn)換為面片格式，不需要重新建模。將主軸箱三維模型導(dǎo)入到EON Studio，并調(diào)節(jié)燈光材質(zhì)后效果如圖2所示。

圖2　導(dǎo)入EON Studio的主軸箱三維模型

2.2自動(dòng)裝配模塊的功能

企業(yè)在對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn)過(guò)程中以及機(jī)械類高校在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，往往會(huì)遇到這樣的問(wèn)題：如何讓員工或?qū)W生更快更好地了解機(jī)械部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組成部分及工作原理等重要信息。針對(duì)上述問(wèn)題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了自動(dòng)裝配模塊。在自動(dòng)裝配模塊，機(jī)械部件所有零件的拆卸以及裝配過(guò)程都是自動(dòng)完成的，它可以讓員工或?qū)W生快速地了解該機(jī)械部件的重要信息。這一模塊的實(shí)現(xiàn)，需要借助虛擬現(xiàn)實(shí)軟件EON Studio。它提供了很多功能節(jié)點(diǎn)和元件，這些功能節(jié)點(diǎn)和元件是被封裝了的一段小的程序，用戶只需正確地使用它們，不需要編制復(fù)雜的程序就可以實(shí)現(xiàn)所需的功能。自動(dòng)裝配模塊主要利用Place(放置)節(jié)點(diǎn)和2DText節(jié)點(diǎn)(文本控制節(jié)點(diǎn))。Place節(jié)點(diǎn)可以改變物體沿x軸、y軸、z軸的直線運(yùn)動(dòng)以及繞x軸、y軸、z軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2DText節(jié)點(diǎn)允許在EON Studio的3D渲染窗口顯示文本框，文本框的位置、大小、背景顏色，字體的大小、顏色等都可以設(shè)置，并且當(dāng)點(diǎn)擊文本框區(qū)域時(shí)該節(jié)點(diǎn)可以產(chǎn)生事件響應(yīng)。將Place節(jié)點(diǎn)拖動(dòng)到相應(yīng)的零件節(jié)點(diǎn)下，就可以通過(guò)對(duì)該節(jié)點(diǎn)屬性的設(shè)置來(lái)改變零件的運(yùn)動(dòng)方式；將2DText節(jié)點(diǎn)拖動(dòng)到Scene(場(chǎng)景)節(jié)點(diǎn)下，并且將其文本修改為“虛擬裝配”；然后將所有的Place節(jié)點(diǎn)和2DText節(jié)點(diǎn)拖動(dòng)到邏輯關(guān)系設(shè)定視窗對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的邏輯關(guān)系進(jìn)行設(shè)置，即可完成自動(dòng)裝配[6]。以主軸箱箱體的自動(dòng)裝配為例，其裝配過(guò)程如圖3所示。

圖3　主軸箱箱體的自動(dòng)裝配

2.3手動(dòng)裝配模塊的功能

如何提高企業(yè)員工或高校學(xué)生在機(jī)械部件裝配過(guò)程的熟練程度以及動(dòng)手操作能力，是企業(yè)員工培訓(xùn)以及機(jī)械類高校實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)遇到的另一個(gè)問(wèn)題。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的手動(dòng)裝配模塊，可以有效地解決上述問(wèn)題。手動(dòng)裝配模塊需要用到Place節(jié)點(diǎn)和ClickSensor(點(diǎn)擊傳感器)節(jié)點(diǎn)。將Place節(jié)點(diǎn)和ClickSensor節(jié)點(diǎn)拖動(dòng)到需要裝配的零件節(jié)點(diǎn)下，雙擊它們即可在彈出的屬性對(duì)話框中，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。在ClickSensor節(jié)點(diǎn)的屬性對(duì)話框中，當(dāng)把Chang cursor when clickable勾選后在鼠標(biāo)經(jīng)過(guò)要點(diǎn)選的物體時(shí)，鼠標(biāo)的形狀變成手的形狀，以提醒用戶可以點(diǎn)選物體；還可以設(shè)置用鼠標(biāo)左鍵、右鍵或者中鍵觸發(fā)點(diǎn)擊事件。以帶輪的手動(dòng)裝配為例，其過(guò)程如圖4所示，當(dāng)鼠標(biāo)經(jīng)過(guò)主軸箱的帶輪時(shí)，鼠標(biāo)變成手的形狀，單擊帶輪即可進(jìn)行裝配；若鼠標(biāo)經(jīng)過(guò)主軸箱的零件時(shí)，形狀沒(méi)有變成手的形狀，則該零件不能進(jìn)行裝配，所以這種手動(dòng)裝配方式有助于提高企業(yè)員工或高校學(xué)生裝配過(guò)程的熟練程度以及動(dòng)手操作能力。

圖4　帶輪的手動(dòng)裝配

2.4運(yùn)動(dòng)仿真模塊的功能

主軸箱的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)由交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪將運(yùn)動(dòng)傳給主軸。主軸有前后兩個(gè)支承，前支承由圓錐孔雙列圓柱滾子軸承和角接觸球軸承組成，后支承只有圓錐孔雙列圓柱滾子軸承組成，主軸的支承形式為前端定位，其受熱膨脹后向后伸長(zhǎng)，這種支承結(jié)構(gòu)適宜高速、重載荷的情況。主軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，將運(yùn)動(dòng)傳遞給靠近主軸的同步帶輪，此帶輪帶動(dòng)同步帶旋轉(zhuǎn)，然后再由同步帶將運(yùn)動(dòng)傳遞給與脈沖編碼器在同一根軸上的另一個(gè)同步帶輪，最終將運(yùn)動(dòng)傳遞給了脈沖編碼器。EON Studio作為仿真平臺(tái)，其提供的Rotate(旋轉(zhuǎn))節(jié)點(diǎn)可以方便地實(shí)現(xiàn)整個(gè)運(yùn)動(dòng)傳遞過(guò)程。將該節(jié)點(diǎn)分別拖動(dòng)到帶輪、主軸、同步帶輪以及同步帶節(jié)點(diǎn)下，雙擊該節(jié)點(diǎn)對(duì)其相關(guān)屬性進(jìn)行設(shè)置，然后在邏輯關(guān)系視窗中設(shè)置各節(jié)點(diǎn)的邏輯關(guān)系，就可以實(shí)現(xiàn)主軸箱的運(yùn)動(dòng)仿真。

2.5碰撞檢測(cè)模塊的功能

在傳統(tǒng)的CAD軟件中，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行裝配時(shí)，只要兩個(gè)零件滿足某種配合關(guān)系就可以進(jìn)行裝配，這往往會(huì)導(dǎo)致這兩個(gè)零件部分重疊在一起，出現(xiàn)“穿透”現(xiàn)象；此外，還會(huì)出現(xiàn)過(guò)盈配合或干涉現(xiàn)象。然而，這些現(xiàn)象在實(shí)際裝配過(guò)程中是不允許的。針對(duì)上述問(wèn)題，本系統(tǒng)設(shè)置了碰撞檢測(cè)模塊。碰撞檢測(cè)的實(shí)質(zhì)就是在同一時(shí)刻檢測(cè)虛擬環(huán)境中是否有兩個(gè)或多個(gè)物體占據(jù)同一個(gè)空間區(qū)域[7]。EON Studio中的碰撞檢測(cè)機(jī)理是基于應(yīng)用廣泛的包圍盒法的思想。EON Studio提供了多種與碰撞檢測(cè)相關(guān)的功能節(jié)點(diǎn)：Collision Node(碰撞節(jié)點(diǎn))、ConvexCollision Node(凸面碰撞節(jié)點(diǎn))、ConvexCollision Manager Node(凸面碰撞管理節(jié)點(diǎn))、CollisionGeometryType Node(碰撞幾何類型節(jié)點(diǎn))。文中主要應(yīng)用Collision Node和CollisionGeometryType Node。將Collision Node拖動(dòng)到需要進(jìn)行碰撞檢測(cè)的零件節(jié)點(diǎn)下，然后將另一個(gè)需要碰撞檢測(cè)的零件節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)復(fù)制到Collision Node節(jié)點(diǎn)下的Collision Object文件夾下，這樣這兩個(gè)零件在裝配時(shí)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行碰撞檢測(cè)。將CollisionGeometryType Node拖動(dòng)到相應(yīng)零件節(jié)點(diǎn)下，左鍵單擊該節(jié)點(diǎn)，就可以在右側(cè)屬性窗口進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。從圖5中可以看到該節(jié)點(diǎn)擁有Bounding sphere、Axis aligned bounding box、Convex hull三種包圍幾何體，分別對(duì)應(yīng)Sphere(包圍球)、AABB(沿坐標(biāo)軸的包圍盒)以及k-DOP(離散方向多面體)這三種包圍盒[8]。根據(jù)零件的形狀，可以選擇最適合該零件的包圍盒來(lái)進(jìn)行碰撞檢測(cè)，從而提高碰撞檢測(cè)的精度。

圖5　包圍幾何體的類型

3通過(guò)Visual Basic將系統(tǒng)各功能模塊集成

3.1Visual Basic與EON Studio的通信原理

EON Studio自帶的EonX控件是聯(lián)系集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)VB與EON Studio的橋梁。EonX控件是一種ActiveX控件。ActiveX控件是一組封裝在COM(Component Object Model,組件對(duì)象模型)中的功能模塊，這個(gè)COM對(duì)象是獨(dú)立的。ActiveX控件提供了一系列的接口，容器應(yīng)用程序用這些接口來(lái)觸發(fā)控件中的各種功能模塊。EonX控件具有一系列的屬性、方法、事件，當(dāng)把EonX控件添加到VB應(yīng)用程序中時(shí)，其封裝的類也同時(shí)添加上了，這時(shí)就可以方便地調(diào)用該類的成員函數(shù)與VB應(yīng)用程序進(jìn)行通信了。其通信機(jī)理如圖6所示[9]。

圖6　VB與EON的通信原理

3.2系統(tǒng)集成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

3.2.1將EonX控件添加到VB應(yīng)用程序中

EonX控件在添加到VB應(yīng)用程序后才能在VB和EON Studio之間進(jìn)行通信。和其他ActiveX控件的添加方法一樣，在VB應(yīng)用程序的主菜單中依次選擇“工程—部件”，然后在彈出的“部件”窗口中，選中“EonX3.0Type Library”即可將EonX控件添加到應(yīng)用程序中。

3.2.2系統(tǒng)登錄界面的設(shè)置

企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)或員工培訓(xùn)過(guò)程中，有些信息需要保密，這就要求所設(shè)計(jì)的虛擬裝配系統(tǒng)需要密碼才能登錄。VB集成開(kāi)發(fā)工具可以較方便地實(shí)現(xiàn)此功能。首先利用VB應(yīng)用程序的控件工具箱設(shè)計(jì)窗體界面，本系統(tǒng)用到的控件有標(biāo)簽控件、文本框控件以及按鈕控件；然后根據(jù)需要對(duì)這些控件的屬性進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置，以達(dá)到系統(tǒng)的要求；最后對(duì)“登錄”按鈕添加相應(yīng)的響應(yīng)事件，下面是該響應(yīng)事件的程序代碼：

Private Sub Command1_Click()

If Text1.Text = "陜西科技大學(xué)" And Text2.Text = "123456" Then

a = Text1.Text

Unload Form2

MsgBox "歡迎您" & a, vbInformation, "登錄成功"

Load Form1

Form1.Show

Else

MsgBox "登錄錯(cuò)誤！請(qǐng)輸入正確的用戶名和密碼"

End If

End Sub

以上程序代碼的作用是當(dāng)輸入用戶名和密碼后，若密碼正確則彈出“歡迎您”的對(duì)話框，表示登錄成功；若密碼錯(cuò)誤，則彈出一個(gè)窗口，顯示“登錄錯(cuò)誤！請(qǐng)輸入正確的用戶名和密碼”。系統(tǒng)登錄界面如圖7所示。

圖7　虛擬裝配系統(tǒng)的登錄界面

3.2.3系統(tǒng)主界面的設(shè)置

系統(tǒng)主界面包含了虛擬裝配系統(tǒng)的所有功能模塊，它是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分。主界面的設(shè)置主要用到VB應(yīng)用程序的控件、對(duì)話框、菜單，其中控件是構(gòu)成應(yīng)用程序窗體的最基本元素。控件是在系統(tǒng)內(nèi)部定義的能夠完成特定功能的控制程序單元。在應(yīng)用程序中使用控件不僅簡(jiǎn)化了編程，還能完成常用的各種功能，其在對(duì)話框與用戶的交互過(guò)程中擔(dān)任著主要角色。將控件拖動(dòng)到應(yīng)用程序的窗體中，在右側(cè)的屬性窗口中就可以設(shè)置控件的屬性，包括標(biāo)題、位置、大小、背景顏色等，以達(dá)到用戶想要的效果。在設(shè)置好控件的屬性之后，還需要設(shè)置各控件的響應(yīng)事件，這需要通過(guò)編寫程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)主界面包含多個(gè)窗體，這些窗體和系統(tǒng)主界面窗體必須通過(guò)調(diào)用函數(shù)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。下面是部分程序代碼：

Private Sub Command1_Click()

Load Form3

Form3.Show

End Sub

Private Sub Command2_Click()

Load shoudongzhuangpei

shoudongzhuangpei.Show

End Sub

Private Sub Command3_Click()

Load pengzhuangjiance

pengzhuangjiance.Show

End Sub

Private Sub Command5_Click()

Load yundongfangzhen

yundongfangzhen.Show

End Sub

上述程序代碼的功能是使系統(tǒng)的主界面窗口與各功能模塊窗口建立通信，當(dāng)用戶成功登錄進(jìn)入系統(tǒng)主界面時(shí)，單擊某一功能模塊的圖標(biāo)即可彈出該模塊的窗口，從而對(duì)該模塊進(jìn)行研究。虛擬裝配系統(tǒng)的主界面窗口如圖8所示。

圖8　虛擬裝配系統(tǒng)的主界面

3.2.4系統(tǒng)各功能模塊界面的設(shè)置

系統(tǒng)各功能模塊是實(shí)現(xiàn)其功能的具體模塊。這些模塊需要利用EonX控件使VB應(yīng)用程序與EON Studio建立通信。在將EonX控件添加到應(yīng)用程序中后，該控件就會(huì)出現(xiàn)在VB的控件工具箱上。將該控件拖動(dòng)到VB應(yīng)用程序的窗體上，則該控件封裝的類也同時(shí)被添加進(jìn)了應(yīng)用程序，在右側(cè)屬性窗口中會(huì)看到名為AxControl2的類。然后為該類添加對(duì)象，就可以利用該對(duì)象調(diào)用這個(gè)類的成員函數(shù)了。AxControl2類的成員函數(shù)主要有：SimulationFile()、SendEvent()、SetFullSize()、Start()等十多種，調(diào)用它們就可以完成模型的加載、發(fā)送信息、全屏、開(kāi)始等功能[10]。

利用VB應(yīng)用程序的控件工具箱設(shè)置窗體的界面，這里主要用到按鈕控件、標(biāo)簽控件。例如將按鈕控件拖動(dòng)到窗體中，在右側(cè)的屬性窗口中設(shè)置它的字體大小、顏色、背景等。然后為該按鈕添加響應(yīng)事件，雙擊該按鈕編寫程序代碼,部分程序代碼如下所示：

Private Sub Command1_Click()

m_eon.SimulationFile=App.Path&"/zhuzhouxiang.eoz"

m_eon.Start

End Sub

上述程序代碼的作用是設(shè)定所要加載文件的路徑，然后載入該文件。以自動(dòng)裝配模塊為例，設(shè)計(jì)的窗口界面如圖9所示。

圖9　自動(dòng)裝配模塊的窗口界面

4結(jié)束語(yǔ)

虛擬裝配技術(shù)的應(yīng)用給產(chǎn)品的裝配設(shè)計(jì)帶來(lái)新的思路，它有助于企業(yè)產(chǎn)品裝配環(huán)節(jié)的研發(fā)。本文利用SolidWorks建立主軸箱三維模型，再將其導(dǎo)入到EON Studio中，然后利用該軟件提供的功能節(jié)點(diǎn)和元件較方便地實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)裝配、手動(dòng)裝配、碰撞檢測(cè)等虛擬裝配的關(guān)鍵技術(shù)，最后通過(guò)EonX控件使EON Studio和Visual Basic建立通信，利用VB集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)將系統(tǒng)各功能模塊集成起來(lái)，構(gòu)成完整的虛擬裝配系統(tǒng)。它既可以應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品裝配環(huán)節(jié)的研發(fā)，也可以應(yīng)用于企業(yè)員工的培訓(xùn)以及高校的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 孫福臻，閻勤勞，單忠德,等. 機(jī)械虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2010(5)：264-266.

[2] 胡兆勇. 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的機(jī)床可視化仿真示教系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J].機(jī)床與液壓，2009,37(7):205-207.

[3] 王偉，張鵬，劉慶云.制造業(yè)中虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展研究[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2013(7)：1-4.

[4] 薛強(qiáng), 孫文磊, 曹玉山,等. 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱的虛擬裝配的研究[J].機(jī)床與液壓，2010,38(9)：76-79.

[5] 于輝,趙經(jīng)成,付戰(zhàn)平,等.EON入門與高級(jí)應(yīng)用技巧[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社,2008.

[6] 鄧逸辰，范秀敏，邱世廣.基于裝配約束動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的虛擬裝配技術(shù)研究[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2014(7)：124-128.

[7] 劉愛(ài)華，周建釗，徐肖攀，等. 基于EON的虛擬拆裝碰撞檢測(cè)算法[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2014,15(1)：62-66.

[8] 許榮，張為民.基于包圍盒的機(jī)床碰撞檢測(cè)系統(tǒng)算法研究[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2011(8)：90-92.

[9] 杜霄鵬，李星新，李想.虛擬維修訓(xùn)練通用平臺(tái)與EON接口實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2011,39(7)：200-202.

[10] 田野，童大鵬，呂運(yùn)，等.某型燃?xì)廨啓C(jī)虛擬拆裝系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].船舶工程，2010,32(6)：75-77.

(編輯趙蓉)

Research and Application of CNC Lathe Spindle Box of Virtual Assembly System

WEN Huai-xing,ZHU Xiao-jie

(College of Mechanical Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi′an 710021,China)

Abstract：Virtual assembly is a new practical technology involves many disciplines, is the collection of advanced computer technology, sensor and measurement technology, simulation technology, microelectronics technology for the integration of comprehensive integration technology. Based on the theory of virtual assembly technology, virtual reality software EON Studio as the simulation platform, numerical control lathe spindle box as the research object, firstly discusses the function and the design scheme of virtual assembly system implementation, and then analyzes the key module of system implementation including automatic assembly, manual assembly, motion simulation, collision detection module, finally using Visual Basic to integrate the system module, forming a complete system. Results show that the system is a good way to solve the current problems existing in the enterprise of mechanical product assembly link, help to the practice teaching of the university or corporate or employee training, has a important practical value.

Key words：virtual assembly; CNC lathe spindle box; EON Studio

中圖分類號(hào)：TH164;TG659

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：文懷興(1957—)，男，陜西咸陽(yáng)人，陜西科技大學(xué)教授，碩士生導(dǎo)師，工學(xué)博士，研究方向?yàn)闄C(jī)械制造及自動(dòng)化，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)， (E-mail)zhuxiaojiely@126.com。

*基金項(xiàng)目：國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2009ZX04001-014)；陜西省教育廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(11JK0867)

收稿日期：2015-04-25；修回日期：2015-05-26

文章編號(hào)：1001-2265(2016)02-0144-05

DOI:10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.02.041