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1. 研究目的与意义

虚拟样机技术将产品研制工作中的方案选择、技术设计、部件装配、结构分析和性能优化放在计算机虚拟环境下进行。充分利用先进的计算机辅助设计技术，提高产品的性能，缩短产品的设计周期。应用该技术可以在产品设计阶段预测产品质量，使产品在投入生产之前进行优化，以提高产品质量，从而缩短产品开发周期，进而降低开发成本，提高市场竞争力。

焊接生产线中，焊装夹具是保证焊接质量的关键，在有限的空间内，夹具的相对运动状态，以及各种辅助设备的空间分配都对夹具的设计提出了高要求。因此，在虚拟环境下协助设计人员完成焊装的运动模拟，进行焊装夹具结构布置的干涉检测，以及进一步进行结构布置的优化，可以提高焊装夹具设计效率，对缩短研发周期具有重要意义。

2. 国内外研究现状分析

当前，我国虚拟设计应用的重点研究方向是基于我国国情进行产品的三维虚拟设计、加工过程仿真和产品的装配仿真，主要是研究如何生成置信度高的产品虚拟样机，在产品设计阶段能够以较高的置信度预测所设计产品的最终性能和可制造性.虚拟设计实现了从产品的设计、加工、制造到检验全过程的动态模拟，并对企业的运作进行了合理的决策与最优控制。我国仿真技术的研究与应用开展较早，发展迅速。从发展的历程来看，仿真技术应用的领域从传统的制造领域（生产计划制定、加工、装配、测试）向产品设计开发和销售领域扩展。美国ＮｏｒｔｈＣａｒｏｌｉｎａ大学Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ等开发的３ＤＭ支持设计者在沉浸式虚拟环境中创建球、圆柱等简单的几何物体。３ＤＭ包括了一些简单的网络扑捉功能，没有提供有效的手段支持设计者在形状设计过程中迸行精确定位与约束管理。加拿大Ａｌｂｅｒｔａ大学Ｌｉａｎｇ与Ｇｒｅｅｎ等开发的ＪＤＣＡＤ通过直接三维操作（６自由度输入设备）进行几何造型，有效地提高了三维形状草绘的效率。将ＪＤＣＡＤ与传统二维输入方式的ＣＡＤ系统进行比较测试，发现虚拟现实交互方法能有效地提高产品几何造型的效率。但是，ＪＤＣＡＤ只能对物体进行粗略的定形与定位，无法进行精确的详细设计。

3. 研究的基本内容与计划

在本课题中将首先在计算机辅助设计软件中完成焊装夹具零件的三维建模；然后利用辅助设计软件，进行焊装夹具的装配；再配合运动分析模块对焊装夹具进行运动模拟，干涉检查，以及对干涉进行相应的参数化修改、完成焊装夹具的虚拟运动，提高夹具的设计效率、降低设计误差以及设计制造成本。根据设计参数，利用计算机辅助设计软件完成焊装夹具的虚拟样机设计。通过学习了解焊装的结构设计要求；学习并掌握计算机辅助设计软件，在计算机辅助软件中完成虚拟样机的设计；完成虚拟样机的装配；并配合运动分析模块对典型夹具进行运动模拟，和干涉检查，完成运动参数分析。

4. 研究创新点

简单的一个夹具设计工艺优化措施对于薄壁零件的加工具有重要的影响作用。因此进行充分的工艺分析,采取合理的优化方法,是一种减少薄壁零件变形和损失的主动的和更有效的方法.