==================================================== CadQuery Assembly 进阶：BOM、爆炸图与装配检查清单 ==================================================== 本页是 :doc:`cadquery-assembly-intro` （V8A）的**进阶篇** 。V8A 演示了如何用 CadQuery ``Assembly`` 表达"多零件 + 空间位置关系"，但**装配体还需要被检查、拆解、归档** ，这就要用到三个工程概念： - **BOM** （Bill of Materials，零件清单） - **爆炸图** （Exploded View，教学性地拉开组件位置） - **装配检查清单** （Assembly Checklist，结构化验证装配体是否完整） 本节不涉及真实装配动画、约束求解或工业级装配工程图，重点是**教学型表达**。 A. 本页解决什么问题 ==================== V8A 解决了"怎么组织多零件" -------------------------------------- V8A 演示了 `Assembly` 容器的用法： - 多个独立零件用 `add()` 加入 - 每个零件用 `Location(Vector(x, y, z))` 显式定位 - 整个装配体用 `assembly.save()` 导出 STEP V8B 解决"装配体如何被检查和归档" ------------------------------------------ 真实的工程实践中，**仅有装配体代码还不够** 。还需要： - **BOM** —— 让团队 / 评审者一眼看清"有哪些零件、多少个、什么材料" - **爆炸图** —— 让团队 / 评审者一眼看清"零件怎么装、装在哪里" - **检查清单** —— 让团队 / 评审者一眼验证"装配体是否完整、命名是否清晰" 本节把这三个概念用 V8A 的 ``bracket_assembly.py`` 演示。 教学边界 -------- - 不做真实装配动画 - 不追求工业级装配工程图 - 不涉及约束求解（如"两个圆柱面必须同轴"） - 重点是让读者理解"装配体 ≠ 几个 union 起来的实体" B. 从 Assembly 到 BOM ====================== .. figure:: ../_static/diagrams/assembly-bom-relationship.svg :width: 100% :align: center :alt: Assembly 表达四件套：组件 → BOM → 检查清单 → 作品集归档 ``Assembly`` 和 **BOM** 是装配体的两种不同表达方式： .. list-table:: Assembly vs BOM :header-rows: 1 :widths: 20 35 35 10 * - 维度 - Assembly - BOM - 评分 * - 关注点 - 组件与空间位置 - 组件清单与数量 - 互补 * - 表达方式 - 3D 几何 - 2D 表格 - 互补 * - 适合阅读 - 视觉化理解 - 文档化记录 - 互补 * - 适合检查 - 几何关系 - 完整性和数量 - 互补 * - 数据来源 - 代码（`add()` 调用） - 表格（手工或半自动） - BOM 半自动 * - 作品集 - 截图 - 表格 / Markdown - 互补 **关键认识**：BOM 应当从代码中**派生**而不是**完全独立**维护，否则容易出现"代码改了但 BOM 没改"的不一致。 C. 支架装配体 BOM 示例 ====================== 以 V8A 的 ``bracket_assembly.py`` 为例，整理 BOM： BOM 表格 -------- .. list-table:: 简化支架装配体 BOM :header-rows: 1 :widths: 6 22 8 22 15 18 9 * - 编号 - 组件名 - 数量 - 作用 - 建议材料 - 对应 CadQuery 函数 - 检查要点 * - 1 - base_plate - 1 - 装配体"地面"，承载其他组件 - Q235 钢（教学示意） - ``make_base_plate()`` - 孔位 / 尺寸 * - 2 - vertical_plate - 1 - 装配体"立面"，与底板 L 型结合 - Q235 钢（教学示意） - ``make_vertical_plate()`` - 销钉孔 / 位置 * - 3 - mounting_bolt - 2 - 把底板固定到外部设备 - 8.8 级钢（教学示意） - ``make_bolt()`` - 直径 / 长度 * - 4 - side_pin - 1 - 立板与外部设备的定位 - 45 钢（教学示意） - ``make_pin()`` - 直径 / 长度 * - - - 合计 - 5 - - - - - - - 数量必须 = 5 **教学声明**： - 材料只是教学示意，**不可直接用于实际工程** - 螺栓、销钉的等级和材料需要按 GB/T / ISO 标准选择 - 真实 BOM 还应包含表面处理、采购编号、单价等字段（本节简化） D. 爆炸图如何帮助理解装配 ========================== .. figure:: ../_static/diagrams/bracket-exploded-view.svg :width: 100% :align: center :alt: 支架装配体教学爆炸图 什么是爆炸图 ------------ **爆炸图** 是教学性表达——**不是** 把零件真的拆开，而是用箭头或间距表示： - 装配顺序（哪个先装、哪个后装） - 零件关系（哪个连哪个、怎么连） - 紧固件位置（螺栓从哪边穿、销钉从哪边插） **与 CAM 的关系**： - 爆炸图用于**理解装配关系**，不直接用于加工 - 加工仍需要**回到单件**，每个零件单独生成 G-code - 装配体 STEP 用于"理解"，单件 STEP 用于"加工" E 节的教学爆炸图 ---------------- 本节的爆炸图（见 ``bracket-exploded-view.svg``）展示： - 底板在最下方 - 立板在上方，垂直于底板 - 2 个螺栓从底板上方插入 - 1 个销钉从立板外侧插入 每个组件用箭头 / 间距表示拆解方向和距离。 E. 装配检查清单 ================ 下方是 V8B 的**装配体检查清单**（assembly checklist），用于系统验证装配体的完整性。 结构化检查项 ------------ .. list-table:: 装配体检查清单 :header-rows: 1 :widths: 8 30 50 12 * - # - 检查项 - 验证方法 - 必填 * - 1 - 能否识别所有组件 - 打开 STEP，目视确认每个组件可见 - ✅ * - 2 - 组件数量是否正确 - 对比 BOM 表格，确认数量一致 - ✅ * - 3 - 螺栓 / 销钉位置是否合理 - 螺栓应穿过底板孔，销钉应穿过立板孔 - ✅ * - 4 - 组件之间是否有明显干涉 - 目视检查是否有重叠 / 穿模 - ✅ * - 5 - 坐标系是否清楚 - 所有组件的 Location 都以装配体原点为参考 - ✅ * - 6 - 能否解释每个组件的作用 - 团队 / 评审者能理解每个零件的功能 - ✅ * - 7 - 知道哪些零件需要单独加工 - 底板 / 立板加工，螺栓 / 销钉外购 - ✅ * - 8 - 区分展示装配体和加工模型 - 装配体用于展示，加工要回到单件 - ✅ **使用建议**： - 提交作品集前逐项检查 - 评审者（爸爸/团队）使用此清单验证 - 反复迭代：发现问题 → 修改代码 → 重新检查 完整模板下载 ------------ 完整模板可在 :file:`assets/bracket-capstone/assembly/assembly-checklist.md` 找到。 F. CadQuery 代码补充 ==================== 下方代码展示如何用结构化数据定义 BOM，让 BOM 与 Assembly 代码保持**一致性**。 .. code-block:: python """ BOM 数据结构示例 — 与 V8A bracket_assembly.py 配套 =============================================== 本代码片段演示如何用 Python list/dict 定义 BOM 数据。 实际工程中可序列化为 JSON、YAML、CSV 等格式。 """ # BOM 数据：每个组件 = 一个 dict BOM_DATA = [ { "id": 1, "name": "base_plate", "quantity": 1, "role": "装配体地面，承载其他组件", "material": "Q235 钢（教学示意）", "function": "make_base_plate", "checks": ["孔位正确", "尺寸正确"], }, { "id": 2, "name": "vertical_plate", "quantity": 1, "role": "装配体立面，与底板 L 型结合", "material": "Q235 钢（教学示意）", "function": "make_vertical_plate", "checks": ["销钉孔位置正确", "立板高度正确"], }, { "id": 3, "name": "mounting_bolt", "quantity": 2, "role": "把底板固定到外部设备", "material": "8.8 级钢（教学示意）", "function": "make_bolt", "checks": ["直径 = 8mm", "长度足够"], }, { "id": 4, "name": "side_pin", "quantity": 1, "role": "立板与外部设备的定位", "material": "45 钢（教学示意）", "function": "make_pin", "checks": ["直径 = 6mm", "长度足够"], }, ] def total_quantity(bom): """计算 BOM 总数量。""" return sum(item["quantity"] for item in bom) def print_bom(bom): """打印 BOM 表格。""" print(f"{'ID':<4} {'Name':<18} {'Qty':<5} {'Role':<30}") print("-" * 60) for item in bom: print(f"{item['id']:<4} {item['name']:<18} " f"{item['quantity']:<5} {item['role']:<30}") print("-" * 60) print(f"Total quantity: {total_quantity(bom)}") if __name__ == "__main__": print_bom(BOM_DATA) 代码解读 -------- **结构化数据**： 用 Python ``list`` of ``dict`` 表达 BOM，每个组件是一个 ``dict``，包含 id/name/quantity/role/material/function/checks。 **数据驱动**： BOM 与 Assembly 共享 ``function`` 字段，理论上可以从 BOM 派生 Assembly 代码（高级用法，本节不实现）。 **导出格式**： 实际工程中可将 ``BOM_DATA`` 序列化为 JSON、YAML、Markdown 表格，方便与其他工具（Excel、PLM）交换。 完整代码 -------- 完整代码已加入 :file:`code/cadquery/bracket_assembly.py`（轻量增加 ``BOM_DATA`` 部分，不改变核心几何逻辑）。 G. 装配体作品集归档 ==================== 推荐归档清单 ------------ .. code-block:: text V8A 装配体作品集提交物（建议）： ├── bracket_assembly.py # CadQuery 装配体代码 ├── bracket_assembly.step # 完整装配体 STEP（读者本地能导出） ├── components/ # （可选）拆分后的单零件 STEP │ ├── base_plate.step │ ├── vertical_plate.step │ ├── bolt.step │ └── side_pin.step ├── assets/ │ ├── assembly-bom-template.md # BOM 模板 │ ├── assembly-checklist.md # 检查清单 │ └── assembly-notes-template.md # 装配说明模板 ├── images/ │ ├── assembly_overview.png # 装配体总览图 │ ├── exploded_view.svg # 教学爆炸图 │ └── bom_table.png # BOM 表格截图 └── README.md # 装配体说明 资源包 ------ 本节提供的资源包在 :file:`assets/bracket-capstone/assembly/` 目录： - ``assembly-bom-template.md`` —— BOM 模板 - ``assembly-checklist.md`` —— 检查清单 - ``assembly-notes-template.md`` —— 装配说明模板 相关页面 -------- - :doc:`cadquery-assembly-intro` — V8A Assembly 入门 - :doc:`cadquery-learning-path` — V7D CadQuery 学习路径 - :doc:`bracket-project-portfolio` — V6B 作品集模板 - :doc:`capstone-learning-path` — V6D 项目线总入口 H. 常见误区 =========== .. list-table:: V8B 常见误区 :header-rows: 1 :widths: 8 35 35 22 * - # - 误区 - 正确做法 - 影响等级 * - 1 - 以为 BOM 是自动可靠生成的 - BOM 至少需要人工核对，不依赖自动生成 - ⭐⭐⭐ * - 2 - 组件命名不清 - 用语义化命名（``base_plate`` 而非 ``part1``） - ⭐⭐⭐ * - 3 - 零件数量和代码不一致 - BOM 与 Assembly 代码必须同步更新 - ⭐⭐⭐ * - 4 - 螺栓 / 销钉只是装饰，没有装配意义 - 每个紧固件都要有明确作用和定位 - ⭐⭐ * - 5 - 爆炸图比例过大导致关系不清 - 爆炸图要保持适度距离，便于看清关系 - ⭐⭐ * - 6 - 把展示装配体当成加工模型 - 加工仍要回到单件 STEP - ⭐⭐⭐ * - 7 - 没有保存检查清单 - 装配体提交前必须用 checklist 验证 - ⭐⭐ * - 8 - 忽略导出后的 STEP 检查 - 用 FreeCAD 打开 STEP，目视验证 - ⭐⭐ **前 3 个是 V8B 特有误区**，必须避免。 I. 教学声明 ============ 本页面是 **CAD/CAM 学习路径的辅助材料**： - 教学示例不考虑工业级鲁棒性 - 螺栓 / 销钉 / 材料是教学示意值 - 不替代商业 CAD 装配设计工具 - 重点是让读者理解"装配体需要被检查和归档" J. 相关页面 ============ - :doc:`cadquery-assembly-intro` — V8A Assembly 入门 - :doc:`cadquery-learning-path` — V7D CadQuery 学习路径 - :doc:`cadquery-bracket-capstone` — V7C 支架 Capstone（单实体焊接） - :doc:`bracket-project-portfolio` — V6B 作品集模板 - :doc:`capstone-learning-path` — V6D 项目线总入口