作为虚拟制造的关键技术之一,虚拟装配技术近年来受到了学术界和工业界的广泛关注。通过建立产品数字化装配模型,可以在计算机上创建近乎实际的虚拟环境,以便对产品的装配过程进行模拟与分析,预估产品的装配性能, 及早发现潜在的装配冲突与缺陷,并将这些装配信息反馈给设计人员。运用虚拟装配技术,可以用数字样机代替传统设计中的物理样机,这不但有利于并行工程的开展,而且还可大大缩短产品开发周期,降低生产成本,提高产品在市场中的竞争力。因此,虚拟装配技术的研究对于敏捷制造、虚拟制造等先进制造模式的实施具有重要的意义。本课题对虚拟装配的研究现状、关键技术以及虚拟装配系统的实现方法进行了分析研究,主要内容如下: (1) 分析了本虚拟装配系统所要完成的主要功能、进行系统总体结构设计,并选择Visual C++ 6.0 和WTK 9.0 作为系统开发的软件环境。(2) 研究了产品的数字化装配模型和虚拟装配场景的构建方法。在分析了几种典型的装配模型后,确定本系统采用等级模型,该模型具有结构简单、运算效率高等优点;分析了CAD 系统和虚拟装配系统中零件模型的表达方式,利用UG系统提供的二次开发接口UG Open/API 获取零件信息,实现了从CAD 系统文件到中性文件的数据转换;详细阐述了虚拟装配场景的组织和具体实现过程。(3) 进行了装配仿真及其关键技术研究。给出了装配仿真的设计思想和实现流程;重点讨论了仿真实现的关键技术,包括碰撞检测的基本算法及其加速方法、装配约束的建立和受约束运动的实现等。(4) 完成了装配工艺设计系统的研究和开发,实现了工艺规程的导航和工艺过程的可视化。最后,本文针对一个具体应用实例,构建了一个虚拟装配场景,实现了产品的装配过程仿真和可视化的装配工艺设计。