中文摘要：

为全面描述复杂装备零部件信息和装配约束关系，解决装配方向的复杂性和路径的复合性，首先建立信息完备的面向对象装配模型和新的装配关系矩阵模型，研究高效生成各模型的方法；为快速计算符合可行性和更具逻辑性的装配序列，研究基于多指标循环筛选的装配序列精确式算法，实现装配序列的鱼骨图描述技术；为平衡最优解搜索能力与收敛速度，探索一种基于改进蚁群优化算法的装配序列启发式算法，分析各参数及优化措施对效率的影响。在此基础上，研究空间结构紧凑、体现层次化装配关系的层次化爆炸图的自动生成方法，使爆炸图成为装配序列与CAD装配模型的纽带，突破现有方法和软件无法工程实用化的局限，并实现基于选择性拆卸的局部爆炸图、装配追踪线、装配工艺图解及爆炸仿真等相关技术。研究可交互式自动装配仿真技术，实现覆盖多个CAD平台的自动装配规划系统，比较各方法在各CAD平台的可移植性。

结论摘要：

为了提高数字化装配设计和制造水平，实现复杂产品装配建模、装配序列规划、爆炸图生成及装配仿真的全过程一体化及自动化，我们按步骤地对项目进行了理论研究，并在Siemens NX平台下成功地完成了装配规划系统AutoAssem的开发。在装配建模方面，我们将传统的干涉矩阵结构从全局坐标系轴向扩展到零部件的局部坐标系轴向，从单一路径方向扩展到转折方向，解决了零部件在复杂情况下的几何可拆卸性判别难题；提出包围盒扫描法、包围盒拉伸法、特征面拉伸法、跳跃式检测法与步进式检测法等，极大地提高了干涉矩阵的生成效率和准确性。为了使装配规划具有柔性与层次性，我们开发了可方便定义子装配体和编辑装配结构树的装配结构重构功能；研究了基于装配结构树的干涉矩阵合成方法，通过对原始装配关系信息的整合，柔性化生成面向层次化结构的装配关系矩阵。为了降低大规模序列规划问题的复杂性，我们将整体规划任务根据装配结构分解为若干个及若干层级序列规划子任务。子任务内可采用我们研究的多规则筛选算法或者最大-最小蚁群系统算法，以基于干涉矩阵的几何可行性为前提，并行性、连续性、稳定性和方向性等为筛选或优化指标，循环构建完整子序列，对序列优劣具有较好的区分度。我们研究了爆炸图的生成原则与原理，提出了基于递归循环的层次化装配序列深度优先爆炸算法，循环对层次化装配序列进行深度优先搜索并实时计算已爆炸零部件累积包围盒以确定待爆炸零件位移矢量，自动生成间隔均匀有序、结构紧凑且空间层次感强的爆炸图。在此基础上，层次化装配追踪线的自动绘制以及层次化爆炸-聚合仿真技术也得以实现。我们开发的装配规划系统AutoAssem可自动处理含上千个零部件的任意多层结构的复杂产品，在报告中给出了三个验证实例及系统界面。通过与成熟的三维CAD软件和本项目所涉及领域的其他研究的对比，本项目的研究与开发在各方面都具有明显的先进性，项目的工作是卓有成效的，这对健全装配规划理论体系、提高复杂装备数字化设计和制造水平具有重要的理论意义和应用价值。在本项目基金的资助下，已发表SCI/EI论文9篇，其中SCI检索4篇，全部为JCR二区期刊文章，EI检索9篇，含2篇《机械工程学报》文章。申请国家发明专利与软件著作权各1项。培养博士与硕士各2名。