方面的限制，结合各个企业的生产能力和生产特性，改进产品设计模型的可制造性、可装
配性，减少零部件模型的数量和特殊类型，减少材料种类，使用标准化、模块化的零部件，
是非常必要的。以不同阶段的 Master Model 为核心，可以保证产品研制的不同阶段数据结
构完整一致，保证产品研制的各个部门协同工作，实现 CAD/CAM/CAE 系统的高度集成，
有效提高产品的可制造性和可装配性。
2.2 以过程控制为中心的虚拟装配
    以过程控制为中心的虚拟装配（Process-Centered Virtual Assembly）主要包含以下两方面
内容。
2.2.1 实现对产品总体设计进程的控制　
    在产品数字化定义过程中，结合产品研制特点，人为地将虚拟装配技术应用于产品设
计过程，该过程可以划分为三个阶段：总体设计阶段、装配设计阶段和详细设计阶段。通过
对三个设计阶段的控制，实现对产品总体设计进程的控制，以及虚拟装配设计流程。
    （1）总体设计阶段。总体设计阶段是产品研制的初期阶段，在此阶段进行产品初步的
总体布局，主要包括：建立主模型（Master Model）空间；进行产品初步的结构、系统总体
布局。
    （2）装配设计阶段。装配设计阶段为产品研制的主要阶段，在此阶段产品三维实体模
型设计已经基本完成，主要包括：产品模型空间分配（装配区域、装配层次的划分）；具
体模型定义（建立几何约束关系、三维实体模型等）以及应力控制。
    （3）详细设计阶段。详细设计阶段为产品研制的完善阶段，在此阶段完成产品三维实

 

体模型的最终设计，主要包括 ：完成产品三维实体模型的最终设计，进行产品模型的计
算机装配，进行全机干涉检查。
2.2.2 过程控制管理
    过程模型包含了产品开发的过程描述、过程内部相互关系和过程间的协作等方面内容。
通过对过程模型的有效管理，实现对工程研制过程中各种产品设计结果和加工工艺等产品
相关信息的管理，从而实现优化产品开发过程的目的。
2.3 仿真为中心的虚拟装配
    以仿真为中心的虚拟装配（ Simulate-Centered Virtual Assembly）是在产品装配设计模型
中，融入仿真技术，并以此来评估和优化装配过程。其主要目标是评价产品的可装配性。
2.3.1 优化装配过程　
    目的是使产品能适应当地具体情况，合理划分成装配单元，使装配单元能并行地进行
装配。
2.3.2 可装配性评价　
    主要是评价产品装配的相对难易程度，计算装配费用，并以此决定产品设计是否需要
修改。
3 应用研究
3.1 基础应用环境
    虚拟装配技术在焊接小车设计中的应用，需要以一定的基础应用环境作为平台，主要
包括以下几个方面：协同工作环境、统一的信息编码系统以及机械通用基础标准。
    （1）协同工作环境。有一个协同工作的基础环境，实现支持异地设计、异地装配、异地
测试的工作环境，特别是基于网络的三维图形的异地快速传递、过程控制、人机交互的基础
环境是非常必要的。
    （2）统一的信息编码系统。焊接小车的设计是一项复杂的系统工程，各项工程数据在
IPT 内部以及 IPT 之间进行合理流动，因此有效的管理是实现虚拟装配技术的重要环节，
必须能够实现平台的协同设计，又能对各种产品数据进行管理和传递，保证在正确的时间