專利名稱：：基于被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖的產(chǎn)品拆卸方法基于被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖的產(chǎn)品拆卸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于先進(jìn)制造與自動(dòng)化
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及因產(chǎn)品的有效回收再利用而進(jìn)行的拆卸研究。
背景技術(shù)：
：對(duì)廢舊產(chǎn)品進(jìn)行有效回收再利用不僅減少了材料的浪費(fèi)，而且減少了原材料生產(chǎn)帶來的能源消耗和污染。拆卸是回收的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品有效回收和重新利用的前提。拆卸序列生成是拆卸研究的一個(gè)重要內(nèi)容，它是從產(chǎn)品拆卸開始到產(chǎn)品中零件之間的約束全部或部分解除為止的零部件拆卸順序的組合。其中拆卸模型是拆卸研究的基礎(chǔ)，拆卸模型要盡可能描述出拆卸關(guān)鍵技術(shù)研究所需要的信息，而且可以為拆卸相關(guān)研究，例如設(shè)計(jì)、制造、回收等提供有用信息。建立拆卸模型的典型方法有基于圖論的方法、基于Petri網(wǎng)的方法、基于面向?qū)ο蟮姆椒ǖ?。基于圖論的方法包括有向圖，無向圖，無向?qū)哟尉W(wǎng)絡(luò)圖，有向?qū)哟尉W(wǎng)絡(luò)圖等?；趫D論的方法簡單、直觀、可視性強(qiáng)，易于理解，所以本項(xiàng)目考慮使用該方法建立拆卸模型。目前拆卸序列生成應(yīng)用較多的方法是基于圖論的思想，如無向圖、有向圖、AND/0R圖、網(wǎng)絡(luò)圖等。這些方法雖然在一定程度上解決了裝配和拆卸中的序列生成問題，但隨著零件數(shù)目的增多，不可避免地會(huì)產(chǎn)生搜索組合爆炸問題，而實(shí)際產(chǎn)品的零件數(shù)目通常都較多，尤其連接件的數(shù)目。因此本發(fā)明在分析國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)際，提出了一種基于被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖的拆卸序列生成算法，該算法核心是以圖論和鄰接矩陣為基礎(chǔ)，運(yùn)用約束解除法、迭代和分層搜索思想，通過獲得產(chǎn)品組成零部件層次關(guān)系，將被連接件作為節(jié)點(diǎn)建立網(wǎng)絡(luò)圖，并按照不同層次拆除被連接件間的約束關(guān)系，有效地避免了因零件數(shù)過多而引起的組合爆炸問題。并通過實(shí)例驗(yàn)證了該方法的合理性和有效性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種機(jī)械產(chǎn)品的基于被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖的產(chǎn)品拆卸方法，解決對(duì)廢舊產(chǎn)品進(jìn)行有效回收再利用以便減少材料的浪費(fèi)，同時(shí)減少原材料生產(chǎn)所帶來的能源消耗和污染等問題。本發(fā)明提供的基于被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖的產(chǎn)品拆卸方法的具體步驟如下第1、提取/輸入零部件屬性信息零部件屬性信息包括零部件的名稱、類型、是否為連接件、重量、位置、數(shù)量和材料等信息。這些信息一方面影響產(chǎn)品拆卸規(guī)劃，如零件類型；另一方面影響產(chǎn)品的回收規(guī)劃，如零件的材料及重量。其中零部件的類型指是零件還是子裝配體。第2、提取/輸入產(chǎn)品裝配信息包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息和零部件之間的配合約束信息；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息描述了產(chǎn)品組成結(jié)構(gòu)和層次關(guān)系，但兩個(gè)零件間的具體關(guān)系，則主要通過零件間配合約束來體現(xiàn)；裝配人員根據(jù)產(chǎn)品的組成特點(diǎn)、功能、結(jié)構(gòu)，在裝配時(shí)按照先把零件裝配成多個(gè)子裝配體，再將子裝配體組裝成更大的子裝配體，最終裝配成整個(gè)產(chǎn)品，這樣就形成了裝配的層次性；配合約束是裝配體內(nèi)各零部件之間的配合關(guān)系，它將零件約束于三維幾何空間中使它們在特定空間中固定和運(yùn)動(dòng)，從而建立了零部件之間的連接關(guān)系。配合約束反映了配合特征幾何元素之間的連接類型和連接件等信息。其中連接類型指實(shí)際產(chǎn)品裝配的方法，比如螺栓連接、過盈配合等。連接件指被連接零部件在裝配時(shí)所需要的零件，比如螺栓、螺母、鍵、銷等。目前，盡管產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)不同，但它們所提供的裝配設(shè)計(jì)方法和過程是相近的，產(chǎn)品裝配建模是通過對(duì)零件添加配合約束來實(shí)現(xiàn)的。在三維軟件Pro/Engineer環(huán)境下，利用其提供的庫函數(shù)，可以對(duì)產(chǎn)品裝配信息進(jìn)行提取，包括層次信息、零部件配合約束的數(shù)目、類型以及相配合的幾何特征元素等。第3、建立拆卸模型第3.1、圖模型簡介圖(Graph)是一種復(fù)雜的非線性結(jié)構(gòu)。廣泛地應(yīng)用在人工智能、工程、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物和計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域中。圖的二元組定義為圖G由兩個(gè)集合V和E組成，記為G=(V，E)其中V是頂點(diǎn)的有窮非空集合。E是V中頂點(diǎn)偶對(duì)的有窮集，頂點(diǎn)偶對(duì)稱為邊；通常，也將圖G的頂點(diǎn)集和邊集分別記為V(G)和E(G)。圖G的頂點(diǎn)集的一般形式是V(G)={V0，Vp…V『J。若圖G中的每條邊都是有方向的，則稱G為有向圖(Digraph);若圖G中的每條邊都是沒有方向的，則稱G為無向圖(Undigr即h)。第3.2、基于被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖的拆卸模型建立層次網(wǎng)絡(luò)圖是由一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的有限集T，有且僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為根節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)可以分為m(mX))個(gè)互不相交的有限集L，L，…，Tm，其中，每一個(gè)子集Ti本身又是一個(gè)圖，稱為子圖。在層次網(wǎng)絡(luò)圖中，如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間存在從屬關(guān)系，則從屬于另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)為子節(jié)點(diǎn)，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)為子節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)。由于產(chǎn)品由"零件一部件一產(chǎn)品"層次結(jié)構(gòu)組成，采用單層網(wǎng)絡(luò)圖難以表達(dá)復(fù)雜的產(chǎn)品組成結(jié)構(gòu)，而層次網(wǎng)絡(luò)圖由于具有層關(guān)系表達(dá)能力，因此可以用于表達(dá)實(shí)際產(chǎn)品的裝配層次關(guān)系。在拆卸研究中，設(shè)G=(V，E)是具有p個(gè)節(jié)點(diǎn)的層次網(wǎng)絡(luò)圖，節(jié)點(diǎn)表示被連接的零部件，邊表示被連接零部件之間具有裝配關(guān)系，并用邊上的指引線指出裝配信息連接方式及連接件等，層聯(lián)系邊表示零部件之間的裝配層次關(guān)系，則該網(wǎng)絡(luò)圖即為被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖。本發(fā)明以被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖作為拆卸模型，從而進(jìn)行拆卸序列研究。圖2為一產(chǎn)品的被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖，每層網(wǎng)絡(luò)圖均由節(jié)點(diǎn)、邊、邊上的指引線和裝配信息組成，用7于表達(dá)被連接件間的裝配關(guān)系。被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖分成父圖和子圖，父圖的部件節(jié)點(diǎn)通過層聯(lián)系邊，將該部件的子圖和父圖建立關(guān)系，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品層次結(jié)構(gòu)表達(dá)。第3.3、拆卸鄰接矩陣及相關(guān)概念的定義圖的存儲(chǔ)表示方法很多，主要取決于具體的應(yīng)用和欲施加的操作，一般用鄰接矩陣(AdjacencyMatrix)表示頂點(diǎn)間的相鄰關(guān)系；在被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖的所有父圖和子圖中，第k個(gè)圖Gk可以用-P接矩陣Mk來表示，k=1，2，…s，s為拆卸模型中父圖和子圖的總數(shù)目。Mk=[mkij]是Gk的鄰接矩陣，i，j=1，2，...，nk。對(duì)于無向圖Gk，Mk是-非0，當(dāng)?shù)趉層的零件i與零件j相連接時(shí)0，當(dāng)?shù)趉層的零件i與零件j不相連接時(shí)0，當(dāng)i=j吋-個(gè)對(duì)稱矩陣，矩陣Mk定義如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中rik為第k個(gè)圖的節(jié)點(diǎn)數(shù)目；對(duì)于第j列向量，可用Cj來表示非0項(xiàng)的個(gè)數(shù)，j1，2，…，rik，Cj可以反映出第j個(gè)被連接件與其他被連接件的裝配情況；某非0項(xiàng)mkij可定義為mkij=a樸,b^…+bn，其中a表示連接類型，值為表1中連接類型對(duì)應(yīng)的序號(hào)；bpb2、…、、為此連接中用到的連接件，當(dāng)無連接件時(shí)此項(xiàng)值為0;非0項(xiàng)mkij表示了第j個(gè)被連接件與第i個(gè)被連接件的連接類型和連接件，反映了被連接件的裝配關(guān)系；產(chǎn)品的拆卸過程是零部件逐步細(xì)分和被連接件間連接約束逐步解除的過程，在鄰接矩陣身上反映為鄰接矩陣逐步退化，最終變?yōu)橹挥幸粋€(gè)元素"O"的被連接件自身約束關(guān)系矩陣，表示拆卸完成；第4、拆卸序列生成對(duì)產(chǎn)品的拆卸進(jìn)行研究以選擇有效的拆卸序列，可為面向拆卸與回收(DFD)設(shè)計(jì)提供分析基礎(chǔ)，以便于DFD的設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)，從而達(dá)到產(chǎn)品壽命終結(jié)時(shí)的拆卸效率的提高及可回收或重用的零件數(shù)量的增加。第4.1、基于約束解除法的產(chǎn)品拆卸序列生成方法第4.1.1、約束解除法以往的拆卸研究都只是考慮待拆卸零件的拆卸順序，這里我們使用約束解除法，從而使得到的拆卸順序更具有實(shí)際意義。約束解除法首先考慮連接約束的解除順序，可根據(jù)前面得到的鄰接矩陣，進(jìn)行相關(guān)處理后得到；然后按照各種連接約束類型的不同拆卸規(guī)則得到拆卸順序。第4.1.2、機(jī)械產(chǎn)品的連接約束類型及拆卸方法裝配體是由連接件和非連接件采用一定的連接方式緊固連接而成的整體，不同的連接方式的結(jié)構(gòu)、功能、適用場合及拆卸方法也不同，因此在做拆卸研究時(shí)，不同的連接類型將直接導(dǎo)致拆卸效率，拆卸時(shí)間，拆卸順序，及拆卸工具使用的不同。機(jī)械產(chǎn)品的連接中常用的連接類型如表1所示，并將常見連接的拆卸規(guī)則存入拆卸知識(shí)庫中。表1常見連接類型<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>具體拆卸規(guī)則如下第4.1.2.1、當(dāng)連接方式采用螺紋連接(包括螺栓連接、螺釘連接、螺柱連接等)和銷連接時(shí)，拆卸最合理的順序是先拆卸連接件，即連接件的拆卸優(yōu)先于非連接件的拆卸；如圖3a所示螺栓連接中，要想順利拆卸兩個(gè)被連接件，應(yīng)首先拆卸螺母和螺栓。第4.1.2.2、當(dāng)連接方式采用平鍵連接時(shí)，實(shí)踐中常采用先拆卸具有孔特征的被連接件，然后拆卸連接件，最后拆卸具有軸特征的被連接件；圖3b所示，齒輪與軸采用平鍵連接，正確拆卸順序?yàn)橄炔鸬酏X輪后，連接件平鍵才能卸下。第4.1.2.3、當(dāng)連接方式采用楔鍵或切向鍵連接時(shí)，拆卸最合理的順序是先拆卸連接件，然后拆卸具有孔特征的被連接件，最后拆卸具有軸特征的被連接件；第4.1.2.4、當(dāng)連接方式采用孔軸過盈配合連接時(shí)，屬于無連接件的連接方式，拆9卸最合理的順序是先拆卸具有孔特征的被連接件，最后拆卸具有軸特征的被連接件；第4.1.2.5、當(dāng)連接方式采用焊接或直接接觸時(shí)，都屬于無連接件的連接方式，沒有特定的拆卸順序；第4.1.3基于約束解除法的產(chǎn)品拆卸序列的生成產(chǎn)品的拆卸以得到產(chǎn)品中的所有零部件為目的。在產(chǎn)品的拆卸模型中，拆卸可以按照被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖自頂向下進(jìn)行，即由整機(jī)先得到第一層零部件的組合，然后對(duì)第一層中的部件分別進(jìn)行拆卸，這樣逐層進(jìn)行，最終可得到所有的產(chǎn)品零部件，完成拆卸過程。因此，產(chǎn)品拆卸需要對(duì)每一個(gè)子裝配體生成拆卸序列，最后根據(jù)子裝配體間的父子關(guān)系進(jìn)行疊加，得到產(chǎn)品的全拆卸序列。第5、拆卸序列優(yōu)化此外，在拆卸某個(gè)零件的過程中，零件間的位置關(guān)系，會(huì)阻礙該零件拆卸的幾何可行性。因此，需要對(duì)生成的產(chǎn)品拆卸序列按照零件間的位置關(guān)系進(jìn)行篩選，從中得到合理可行的拆卸序列。根據(jù)零件間的位置關(guān)系，可以得到以下篩選原則c)基礎(chǔ)件應(yīng)最后拆卸，基礎(chǔ)件(比如底座等)由于配合關(guān)系多，而且裝配時(shí)一般是用來作為定位基準(zhǔn)件，所以一般最后拆卸；d)位于外部的零部件應(yīng)先于內(nèi)部零部件拆卸。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1)區(qū)別于以往方法，本發(fā)明建立了基于被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖的拆卸模型，該模型節(jié)點(diǎn)只表示被連接零部件，而不是全部零部件，此表示方法可有效減少圖中節(jié)點(diǎn)和邊的數(shù)量，并降低了鄰接矩陣的維數(shù)，提高處理速度，降低計(jì)算難度，但是該模型卻包含了更多的信息。2)區(qū)別于以往方法，本發(fā)明根據(jù)建立的基于被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖的拆卸模型，得到的鄰接矩陣中包含了更多的連接信息，即不只是用1或0來表示有無連接關(guān)系，而是在有連接關(guān)系時(shí)用字符串來進(jìn)一步表示什么連接關(guān)系和使用哪些連接件來連接的。3)以往的拆卸方法都只是考慮待拆卸零件的拆卸順序，這里我們使用約束解除法，從而使得到的拆卸順序更具有實(shí)際意義和可操作性。圖1是本發(fā)明方法流程圖；圖2是被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖；圖3是連接類型示意圖，圖3a是螺栓連接結(jié)構(gòu)示意圖，圖3b是齒輪與軸采用普通平鍵連接示意圖；圖4是螺桿泵的被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖；圖5是產(chǎn)品拆卸序列生成流程圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1:本發(fā)明取螺桿泵為例具體說明產(chǎn)品拆卸序列的生成過程。(1)信息提取。在三維環(huán)境下提取或輸入的零部件信息(包括零部件的屬性信息和產(chǎn)品裝配信息)見表2。表2中連接件、另一被連接件、第一字節(jié)點(diǎn)、父節(jié)點(diǎn)、NEXT節(jié)點(diǎn)中的數(shù)字表示零部件對(duì)應(yīng)的序號(hào)，連接類型中的數(shù)字表示表1中連接類型對(duì)應(yīng)的序號(hào)。表2零部件信息<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>(2)建立拆卸模型。單螺桿泵S工由S2S3。={壓出管2，襯套組件3，吸入管4，M12螺柱5，M12螺母6，M12墊圈7，填料函8，填料壓蓋9，M8螺柱10，M8螺母11，托架12，M12螺柱13，M12螺母14，M12墊圈15，軸承壓蓋16，止口17，M8xl6螺釘18，軸系組件19，307軸承20，3056307軸承21，套筒22，傳動(dòng)軸組件23，聯(lián)接軸24，螺桿25，傳動(dòng)軸26，銷套27，銷28，銷套29，銷30}組成(螺釘均為對(duì)稱發(fā)布)，S表示實(shí)體(Solid)，其中，S19是軸系組件，是一個(gè)子裝配體，為第二層網(wǎng)絡(luò)圖，S22是傳動(dòng)軸組件，是Sw的一個(gè)子裝配體，為第三層網(wǎng)絡(luò)圖。根據(jù)提取的在設(shè)計(jì)時(shí)輸入或后續(xù)輸入的零部件類型等信息后，可知，S2S4、S8、S9、S12、S16、S19S26為被連接件，其余為連接件。由產(chǎn)品裝配的層次性及提取的零部件之間的配合約束關(guān)系，建立其層次網(wǎng)絡(luò)圖G(如圖4)。(3)生成鄰接矩陣由提取的信息可知，S2S19構(gòu)成的裝配體形成第一層網(wǎng)絡(luò)圖G15則^的鄰接矩陣為為—03*5+6+70000003*5+6+703"+6+70000003*5+6+703"3+14+150000003"3+14+1503"0+ll3M3+14+15000003"0+ll00000003"3+14十15004"7+18000004"7+18001000000A00A00零件S2。S23構(gòu)成的軸系組件子裝配體又形成第二層網(wǎng)絡(luò)圖G2，則G2的鄰接矩陣M20010*0000*010*00*00010*010*000陣為零件S24S3。構(gòu)成的傳動(dòng)軸組件子裝配體又形成第三層網(wǎng)絡(luò)圖G3，則G3的鄰接矩M30"29+301*27+28"29+30001*27+2800(4)拆卸序列生成及優(yōu)化如圖5，產(chǎn)品拆卸流程圖所示產(chǎn)品的拆卸過程就是逐步減少產(chǎn)品中的約束，解除產(chǎn)品中零部件制約關(guān)系的過程，拆卸的每一步都應(yīng)使產(chǎn)品的約束減少。根據(jù)拆卸鄰接矩陣所表示的具體的物理意義，可以得到以下拆卸原則e)優(yōu)先拆卸連接約束最少的零部件；f)第j個(gè)零部件與第i個(gè)零部件的連接約束被拆除后，將mkij項(xiàng)和mkji項(xiàng)置0;g)第j個(gè)零部件不存在與其他零部件的連接約束，即C,.=O，則該零部件已被拆除。由以上拆卸原則可以得到如圖5所示的部件拆卸流程。1)系統(tǒng)讀入鄰接矩陣Mk=[mkij];2)計(jì)算矩陣中每列的非0項(xiàng)個(gè)數(shù)；3)從中找到非0項(xiàng)個(gè)數(shù)大于0且最少的列，可能不止一列，用標(biāo)識(shí)n記錄；4)處理非0項(xiàng)最少的列，將該列對(duì)應(yīng)零件序號(hào)用標(biāo)識(shí)j記錄；5)找到j(luò)列中非0項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的另一被連接件，將該零件序號(hào)用標(biāo)識(shí)i記錄；6)按照連接類型的拆卸規(guī)則拆除此連接約束；7)按照拆卸原則b)，將mkij項(xiàng)和mkji項(xiàng)置0;8)按照拆卸原則c)，判斷零件i是否還存在連接約束，若&=0，則應(yīng)將零件i拆除；9)同8)判斷零件j是否還存在連接約束，若&=O，則應(yīng)將零件j拆除，n-l后執(zhí)行10)，否則，應(yīng)返回5)處理j列中其他非0項(xiàng)；10)判斷n是否為0，若n^0，則返回4)處理其他非0項(xiàng)最少的列，否則，執(zhí)行11);11)判斷鄰接矩陣Mk是否不含非O項(xiàng)，若Mk二[O]，則該部件拆卸完畢，否則，應(yīng)返回2)繼續(xù)處理鄰接矩陣，直到全部連接約束拆卸完為止。本例仍使用單螺桿泵，根據(jù)提取或輸入的信息、建立的拆卸模型和生成的拆卸鄰接矩陣，來說明基于約束解除法的產(chǎn)品拆卸序列生成。首先處理第一層，其中，S2S4、S8、S9、S12、S16、S19是被連接件，反映它們之間連接關(guān)系的鄰接矩陣M工如上。根據(jù)約束解除法的拆卸規(guī)則及拆卸流程，可優(yōu)先處理矩陣第一列中S2與S3之間的連接關(guān)系式3*5+6+7，*前"3"表示52與53之間連接方式，*后"5+6+7"表示連接件為S5、S6和S"根據(jù)表1可得到S2與S3之間連接方式為螺柱連接以及該連接方式的拆卸規(guī)則為"螺母_墊圈_螺柱"，處理后可得到6，7，5，2的拆卸順序，以及拆除該連接之后的鄰接矩陣。=—00000000003"+6+70000003A5+6+703"3+14+150000003"3+14+1503"0+ll3"3+14+15000003"0+ll00000003"3+14+15004"7+18000004"7+1800A00000010*00A00此后，對(duì)第一層的鄰接矩陣不斷進(jìn)行處理，直到M工=為止，這樣就可得到第層的全部拆卸序列，見表3。表3單螺桿泵第一層全部拆卸序列拆卸序列號(hào)拆卸序列16，7，5，2，3，15，14，13，4，11，10，9，8，18，17，12，16，1926，7，5，2，3，15，14，13，4，11，10，9，8，18，17，12，19，1636，7，5，2，3，15，14，13，4，11，10，9，8，18，17，16，12，1946，7，5，2，3，15，14，13，4，11，10，9，8，18，17，16，19，1213拆卸序列號(hào)拆卸序列56，7，5，2，3，15，14，13，4，11，10，9，8，19，18，17，12，1666，7，5，2，3，15，14，13，4，11，10，9，8，19，18，17，16，1276，7，5，2，3，11，10，9，15，14，13，4，8，18，17，12，16，1986，7，5，2，3，11，10，9，15，14，13，4，8，18，17，12，19，1696，7，5，2，3，11，10，9，15，14，13，4，8，18，17，16，12，19106，7，5，2，3，11，10，9，15，14，13，4，8，18，17，16，19，12116，7，5，2，3，11，10，9，15，14，13，4，8，19，18，17，12，16126，7，5，2，3，11，10，9，15，14，13，4，8，19，18，17，16，12136，7，5，2，11，10，9，3，15，14，13，4，8，18，17，12，16，19146，7，5，2，11，10，9，3，15，14，13，4，8，18，17，12，19，16156，7，5，2，11，10，9，3，15，14，13，4，8，18，17，16，12，19166，7，5，2，11，10，9，3，15，14，13，4，8，18，17，16，19，12176，7，5，2，11，10，9，3，15，14，13，4，8，19，18，17，12，16186，7，5，2，11，10，9，3，15，14，13，4，8，19，18，17，16，121911，10，9，6，7，5，2，3，15，14，13，4，8，18，17，12，16，192011，10，9，6，7，5，2，3，15，14，13，4，8，18，17，12，19，162111，10，9，6，7，5，2，3，15，14，13，4，8，18，17，16，12，192211，10，9，6，7，5，2，3，15，14，13，4，8，18，17，16，19，122311，10，9，6，7，5，2，3，15，14，13，4，8，19，18，17，12，1614<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>此外，還應(yīng)考慮到零件間的位置關(guān)系，否則會(huì)阻礙該零件拆卸的幾何可行性。其中，托架S12為基礎(chǔ)件應(yīng)最后拆除，軸承壓蓋S16在軸系組件S19的外側(cè)，應(yīng)先拆除，因此，需要對(duì)生成的表3中的拆卸序列按照零件間的位置關(guān)系進(jìn)行篩選，從中得到合理可行的拆卸序列，見表4。表4單螺桿泵第一層可行的拆卸序列<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>在第二層軸系組件子裝配體中，S2。S23均為被連接件，反映它們之間連接關(guān)系的鄰接矩陣M2如上。對(duì)第二層的鄰接矩陣不斷進(jìn)行處理，直到M2=為止，這樣就可得到第二層的全部拆卸序列，見表5。表5單螺桿泵第二層全部拆卸序列<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>此外，考慮到零件間的位置關(guān)系，其中，傳動(dòng)軸組件&為基礎(chǔ)件應(yīng)最后拆除，307軸承S2。和3056307軸承S21在套筒S22的外側(cè)，至少其中之一應(yīng)先于套筒拆除，因此，需要對(duì)生成的表4中的拆卸序列按照零件間的位置關(guān)系進(jìn)行篩選，從中得到合理可行的拆卸序列，見表6。表6單螺桿泵第二層可行的拆卸序列<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>在第三層傳動(dòng)軸組件子裝配體中，S24S26為被連接件，反映它們之間連接關(guān)系的鄰接矩陣Ms如上。對(duì)第三層的鄰接矩陣不斷進(jìn)行處理，直到M3=為止，這樣就可得到第三層的全部拆卸序列，見表7。表7單螺桿泵第三層全部拆卸序列<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>拆卸序列號(hào)拆卸序列228，27，24，30，29，26，25330，29，25，28，27，24，26430，29，25，28，27，26，24在第三層中無需考慮零件間的位置關(guān)系，因此，表7中的全部拆卸序列即為可行的拆卸序列。最后，將第一層的拆卸序列與第二、三層的拆卸序列進(jìn)行組合，從而得到最終的產(chǎn)品拆卸序列，見表8。表8單螺桿泵拆卸序列<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>乾嵐It^<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>權(quán)利要求一種基于被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖的產(chǎn)品拆卸方法，其特征在于該方法的具體步驟如下第1、提取/輸入產(chǎn)品零部件屬性信息零部件屬性信息包括零部件的名稱、類型、是否為連接件、重量、位置、數(shù)量和材料信息；其中零部件的類型指是零件還是子裝配體；第2、提取/輸入產(chǎn)品裝配信息包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息和零部件之間的配合約束信息；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息描述了產(chǎn)品組成結(jié)構(gòu)和層次關(guān)系，但兩個(gè)零件間的具體關(guān)系，則主要通過零件間配合約束來體現(xiàn)；裝配人員根據(jù)產(chǎn)品的組成特點(diǎn)、功能、結(jié)構(gòu)，在裝配時(shí)按照先把零件裝配成多個(gè)子裝配體，再將子裝配體組裝成更大的子裝配體，最終裝配成整個(gè)產(chǎn)品，這樣就形成了裝配的層次性；配合約束是裝配體內(nèi)各零部件之間的配合關(guān)系，它將零件約束于三維幾何空間中使它們在特定空間中固定和運(yùn)動(dòng)，從而建立了零部件之間的連接關(guān)系；配合約束反映了配合特征兒何元素之間的連接類型和連接件信息；其中連接類型指實(shí)際產(chǎn)品裝配的方法；連接件指被連接零部件在裝配時(shí)所需要的零件；第3、建立拆卸模型第3.1、圖模型簡介圖(Graph)是一種復(fù)雜的非線性結(jié)構(gòu)，圖的二元組定義為圖G由兩個(gè)集合V和E組成，記為G＝(V，E)其中V是頂點(diǎn)的有窮非空集合，E是V中頂點(diǎn)偶對(duì)的有窮集，頂點(diǎn)偶對(duì)稱為邊；通常，也將圖G的頂點(diǎn)集和邊集分別記為V(G)和E(G)，圖G的頂點(diǎn)集的一般形式是V(G)＝{V0，V1，……Vn-1}；若圖G中的每條邊都是有方向的，則稱G為有向圖(Digraph)；若圖G中的每條邊都是沒有方向的，則稱G為無向圖(Undigraph)；第3.2、基于被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖的拆卸模型建立層次網(wǎng)絡(luò)圖是由一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的有限集T；有且僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為根節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)可以分為m個(gè)互不相交的有限集T1，T2，…，Tm，m≥0，其中，每一個(gè)子集Ti本身又是一個(gè)圖，稱為子圖；在層次網(wǎng)絡(luò)圖中，如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間存在從屬關(guān)系，則從屬于另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)為子節(jié)點(diǎn)，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)為子節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)；由于產(chǎn)品由“零件→部件→產(chǎn)品”層次結(jié)構(gòu)組成，采用單層網(wǎng)絡(luò)圖難以表達(dá)復(fù)雜的產(chǎn)品組成結(jié)構(gòu)，而層次網(wǎng)絡(luò)圖由于具有層關(guān)系表達(dá)能力，因此可以用于表達(dá)實(shí)際產(chǎn)品的裝配層次關(guān)系；在拆卸研究中，設(shè)G＝(V，E)是具有p個(gè)節(jié)點(diǎn)的層次網(wǎng)絡(luò)圖，節(jié)點(diǎn)表示被連接的零部件，邊表示被連接零部件之間具有裝配關(guān)系，并用邊上的指引線指出裝配信息連接方式及連接件，層聯(lián)系邊表示零部件之間的裝配層次關(guān)系，則該網(wǎng)絡(luò)圖即為被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖；本發(fā)明以被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖作為拆卸模型，被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖分成父圖和子圖，父圖的部件節(jié)點(diǎn)通過層聯(lián)系邊，將該部件的子圖和父圖建立關(guān)系，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品層次結(jié)構(gòu)表達(dá)；第3.3、拆卸鄰接矩陣及相關(guān)概念的定義圖的存儲(chǔ)表示方法很多，主要取決于具體的應(yīng)用和欲施加的操作，一般用鄰接矩陣(AdjacencyMatrix)表示頂點(diǎn)間的相鄰關(guān)系；在被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖的所有父圖和子圖中，第k個(gè)圖Gk可以用一個(gè)鄰接矩陣Mk來表示，k＝1，2，…s，s為拆卸模型中父圖和子圖的總數(shù)目；Mk＝[mkij]是Gk的鄰接矩陣，i，j＝1，2，…，nk，對(duì)于無向圖Gk，Mk是一個(gè)對(duì)稱矩陣，矩陣Mk定義如下<mrow><msub><mi>M</mi><mi>k</mi></msub><mo>=</mo><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>m</mi><mrow><mi>k</mi><mn>11</mn></mrow></msub></mtd><mtd><msub><mi>m</mi><mrow><mi>k</mi><mn>12</mn></mrow></msub></mtd><mtd><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo></mtd><mtd><msub><mi>m</mi><msub><mrow><mi>k</mi><mn>1</mn><mi>n</mi></mrow><mi>k</mi></msub></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>m</mi><mrow><mi>k</mi><mn>21</mn></mrow></msub></mtd><mtd><msub><mi>m</mi><mrow><mi>k</mi><mn>22</mn></mrow></msub></mtd><mtd><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo></mtd><mtd><msub><mi>m</mi><msub><mrow><mi>k</mi><mn>2</mn><mi>n</mi></mrow><mi>k</mi></msub></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>·</mo></mtd><mtd><mo>·</mo></mtd><mtd><mo>·</mo></mtd><mtd><mo>·</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>·</mo></mtd><mtd><mo>·</mo></mtd><mtd><mo>·</mo></mtd><mtd><mo>·</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>·</mo></mtd><mtd><mo>·</mo></mtd><mtd><mo>·</mo></mtd><mtd><mo>·</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>m</mi><mrow><msub><mi>kn</mi><mi>k</mi></msub><mn>1</mn></mrow></msub></mtd><mtd><msub><mi>m</mi><mrow><msub><mi>kn</mi><mi>k</mi></msub><mn>2</mn></mrow></msub></mtd><mtd><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo></mtd><mtd><msub><mi>m</mi><mrow><msub><mi>kn</mi><mi>k</mi></msub><msub><mi>n</mi><mi>k</mi></msub></mrow></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>其中nk為第k個(gè)圖的節(jié)點(diǎn)數(shù)目；對(duì)于第j列向量，可用Cj來表示非0項(xiàng)的個(gè)數(shù)，j＝1，2，…，nk，Cj可以反映出第j個(gè)被連接件與其他被連接件的裝配情況；某非0項(xiàng)mkij可定義為mkij＝a*b1+b2+…+bn，其中a表示連接類型，值為表1中連接類型對(duì)應(yīng)的序號(hào)；b1、b2、…、bn為此連接中用到的連接件，當(dāng)無連接件時(shí)此項(xiàng)值為0；非0項(xiàng)mkij表示了第j個(gè)被連接件與第i個(gè)被連接件的連接類型和連接件，反映了被連接件的裝配關(guān)系；產(chǎn)品的拆卸過程是零部件逐步細(xì)分和被連接件間連接約束逐步解除的過程，在鄰接矩陣身上反映為鄰接矩陣逐步退化，最終變?yōu)橹挥幸粋€(gè)元素“0”的被連接件自身約束關(guān)系矩陣，表示拆卸完成；第4、拆卸序列生成第4.1、基于約束解除法的產(chǎn)品拆卸序列生成方法第4.1.1、約束解除法約束解除法首先考慮連接約束的解除順序，根據(jù)第3.3所述的鄰接矩陣，進(jìn)行相關(guān)處理后得到；再按照各種連接約束類型的不同拆卸規(guī)則得到拆卸順序；第4.1.2、機(jī)械產(chǎn)品的連接約束類型及拆卸方法裝配體是由連接件和非連接件采用一定的連接方式緊固連接而成的整體，不同的連接方式的結(jié)構(gòu)、功能、適用場合及拆卸方法也不同，因此在做拆卸時(shí)，不同的連接類型將直接導(dǎo)致拆卸效率，拆卸時(shí)間，拆卸順序，及拆卸工具使用的不同；機(jī)械產(chǎn)品的連接中常用的連接類型及拆卸規(guī)則如表1所示，并將常見連接的拆卸規(guī)則存入拆卸知識(shí)庫中，表1常見連接類型序號(hào)連接類型拆卸規(guī)則0直接接觸無1銷連接銷-孔-軸2螺尾銷連接螺母-墊圈-銷-孔-軸3螺柱連接螺母-墊圈-螺柱4螺釘連接螺釘5螺栓連接螺母-墊圈-螺栓6普通平鍵連接孔-鍵-軸7導(dǎo)向平鍵連接孔-螺釘-鍵-軸8楔鍵連接鍵-孔-軸9切向鍵連接鍵-孔-軸10過盈配合孔-軸11焊接無具體拆卸規(guī)則如下第4.1.2.1、當(dāng)連接方式采用螺紋連接和銷連接時(shí)，拆卸最合理的順序是先拆卸連接件，即連接件的拆卸優(yōu)先于非連接件的拆卸；第4.1.2.2、當(dāng)連接方式采用平鍵連接時(shí)，實(shí)踐中常采用先拆卸具有孔特征的被連接件，然后拆卸連接件，最后拆卸具有軸特征的被連接件；第4.1.2.3、當(dāng)連接方式采用楔鍵或切向鍵連接時(shí)，拆卸最合理的順序是先拆卸連接件，然后拆卸具有孔特征的被連接件，最后拆卸具有軸特征的被連接件；第4.1.2.4、當(dāng)連接方式采用孔軸過盈配合連接時(shí)，屬于無連接件的連接方式，拆卸最合理的順序是先拆卸具有孔特征的被連接件，最后拆卸具有軸特征的被連接件；第4.1.2.5、當(dāng)連接方式采用焊接或直接接觸時(shí)，都屬于無連接件的連接方式，沒有特定的拆卸順序；第4.1.3基于約束解除法的產(chǎn)品拆卸序列的生成在產(chǎn)品的拆卸模型中，拆卸可以按照被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖自頂向下進(jìn)行，即由整機(jī)先得到第一層零部件的組合，然后對(duì)第一層中的部件分別進(jìn)行拆卸，這樣逐層進(jìn)行，最終可得到所有的產(chǎn)品零部件，完成拆卸過程，因此，產(chǎn)品拆卸需要對(duì)每一個(gè)子裝配體生成拆卸序列，最后根據(jù)子裝配體間的父子關(guān)系進(jìn)行疊加，得到產(chǎn)品的全拆卸序列。FSA00000028381700021.tif2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于第4步拆卸序列生成后，根據(jù)需要對(duì)拆卸序列進(jìn)行優(yōu)化；在拆卸某個(gè)零件的過程中，零件間的位置關(guān)系，會(huì)阻礙該零件拆卸的幾何可行性，因此，需要對(duì)生成的產(chǎn)品拆卸序列按照零件間的位置關(guān)系進(jìn)行篩選，從中得到合理可行的拆卸序列；根據(jù)零件間的位置關(guān)系，可以得到以下篩選原則a)基礎(chǔ)件應(yīng)最后拆卸，基礎(chǔ)件由于配合關(guān)系多，而且裝配時(shí)一般是用來作為定位基準(zhǔn)件，所以一般最后拆卸；b)位于外部的零部件應(yīng)先于內(nèi)部零部件拆卸。全文摘要一種基于被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖的產(chǎn)品拆卸方法。解決對(duì)廢舊產(chǎn)品進(jìn)行有效回收再利用以便減少材料浪費(fèi)，及減少因原材料生產(chǎn)所帶來的能源消耗和污染等問題。該方法包括提取/輸入產(chǎn)品零部件屬性信息，提取/輸入產(chǎn)品裝配信息，建立拆卸模型，拆卸序列生成和對(duì)拆卸序列進(jìn)行優(yōu)化。本發(fā)明以被連接件層次網(wǎng)絡(luò)圖作為拆卸模型，并用鄰接矩陣表示節(jié)點(diǎn)間的相鄰關(guān)系。該模型節(jié)點(diǎn)只表示被連接零部件，而不是全部零部件，有效減少了圖中節(jié)點(diǎn)和邊的數(shù)量，降低了鄰接矩陣的維數(shù)，因此降低了計(jì)算難度，提高了處理速度。產(chǎn)品拆卸序列基于約束解除法而生成，從而使得到的拆卸順序更具有實(shí)際意義和可操作性。文檔編號(hào)G06F17/50GK101794334SQ20101010894公開日2010年8月4日申請日期2010年2月11日優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日發(fā)明者張婧,朱世和,武剛,鄭清春,郭津津申請人:天津理工大學(xué)