一朝棉、前言

　　數(shù)字化裝配工藝設計與過程仿真技術在現(xiàn)代飛機的設計和制造中扮演的角色將越來越重要红最。它提供了在3 維數(shù)字化環(huán)境中動態(tài)地安裝零部件及其組件的整個過程窥俊。通過數(shù)字化3 維仿真技術實現(xiàn)飛機裝配全過程的仿真援漓。并在仿真過程中檢查干涉以確保所有零部件的準確安裝，及這種安裝相對于其周邊安裝件而言的可行性煮泪，同時可驗證操作人員在該環(huán)境下的可達性标康，可操作性。目前國際上以飛機和汽車為代表的大型復雜產品研制企業(yè)都已將數(shù)字化裝配技術應用于生產中酌非，取得了顯著的效益胃肖。無論是波音還是空客目前基本上已實現(xiàn)了數(shù)字化裝配。波音公司的7E7 飛機已經采用航空制造業(yè)的裝配解決方案叭静，實現(xiàn)了整機的3D 虛擬裝配仿真和驗證徊激。 極大的縮短了設計變更，縮短了工藝規(guī)劃時間给庶，提高了產量并降低了生產成本贿汞。空客系列飛機壁板裝配采用了以數(shù)控鉆鉚機為中心的柔性裝配系統(tǒng)耸黑，從鉚接過程到裝配管理均實現(xiàn)了數(shù)字化控制桃煎。資料統(tǒng)計得出：對典型部件裝配周期縮短60％，飛機裝配周期縮短10％以上大刊，裝配工藝設計周期縮短30％～50％为迈，裝配返工率減少50％，裝配成本減少20％～30％缺菌，大大提高飛機裝配質量曲尸，極大限度滿足客戶要求。

　　為充分了解DELMIA 軟件的功能特性及其裝配工藝設計思想和裝配設計流程，以西飛即將投產的ARJ21 中央翼組件的裝配為驗證項目展開中央翼組件的數(shù)字化裝配工藝設計與過程仿真技術項目實施另患。

　　ARJ21 是Advanced Regional Jet for the 21st Century 的簡稱，是70~90座級的中蛾绎、短航程支線飛機昆箕，擁有國內自主知識產權，按照世界上最新技術設計租冠，研制過程中全面采用數(shù)字化技術是該新支線的又一特點鹏倘。同時，并行工程技術的充分應用电味，從飛機總體方案起气穴，設計部門、工藝部門晌箍、項目管理部門等各部門就介入進去肉敏，一起工作，組成了真正的聯(lián)合工作隊剿恬。數(shù)字化技術的全面采用為DELMIA 軟件的具體實施提供了良好的數(shù)據基礎索击。

　　中央翼組件結構是飛機中最重要的結構件之一，是整個飛機的最重要的承力結構铡暂，同時也是西飛承擔ARJ21 飛機的最重要裝配件邢侵。其裝配結構復雜，裝配工藝技術要求較高倡油。

　　ARJ21 中央翼組件裝配具有如下特點：

　　1版鳞、生產過程工藝性復雜，專業(yè)水平要求高栓栋，原理性知識需要掌握程腹、熟悉，才能完成所承擔的工序盗扒。

　　2跪楞、采取的國外先進工藝方法和手段，很多工序的完成需要工裝設備的保障侣灶。

　　3甸祭、手工作業(yè)性強，即裝配過程靠人在飛機上手工將成品褥影、零組件池户、材料、標準件凡怎、電纜導管組成系統(tǒng)而完成整機的裝配過程校焦。

　　4、生產過程需要協(xié)調的問題统倒、協(xié)調的單位多寨典，部分問題的出現(xiàn)無法準確地確定氛雪，依靠原理、經驗判斷問題的所在耸成，需要協(xié)調和協(xié)助解決的工作多灶昏。

　　5、生產過程復雜台泥，生產周期相對比較長言雀，批生產周期為45 天左右，新機生產為4 個月左右必胜。

　　6刚哼、生產過程中對生產條件依賴性較強，零組件誓梦、標準件的配套丹残，成品材料供應等直接制約著生產周期，缺一不可牺胎。

　　二楞庸、現(xiàn)有裝配工藝設計普遍存在的問題

　　目前國內整個飛機制造過程中處于重要地位的飛機裝配過程基本沿襲了數(shù)字量傳遞與模擬量傳遞相結合的工作模式，裝配工藝的設計主要采用計算機輔助工藝過程設計系統(tǒng)CAPP 系統(tǒng)進行暂一，但仍然停留在二維產品設計的基礎上晾胡，與CAD系統(tǒng)沒有建立緊密的聯(lián)系，更談不上與設計的協(xié)同工作拐云，無法將裝配工藝過程罢猪、裝配零件及與裝配過程有關的制造資源緊密結合在一起實現(xiàn)裝配過程的仿真，無法在工藝設計環(huán)境中進行3 維的虛擬工藝驗證叉瘩，零部件能否準確安裝膳帕，在實際安裝過程中是否發(fā)生干涉、工藝流程薇缅、裝配順序是否合理危彩，裝配工藝裝備是否滿足裝配需要，裝配人員及裝配工具是否可達泳桦、裝配操作空間是否具有開放性等一系列問題無法在裝配設計階段得到有效驗證汤徽。上述任一環(huán)節(jié)在實際生產中出現(xiàn)問題都將影響飛機的研制周期，造成費用的損失灸撰。

　　三谒府、DELMIA 軟件結構及項目實施內容

　　DELMIA 軟件系統(tǒng)包括兩個相互關聯(lián)的獨立軟件，DPE(Digital ProcesEngineer--數(shù)字工藝工程)和DPM(Digital Proces Manufacture--數(shù)字制造工
藝)浮毯。DPE 為數(shù)字化工藝規(guī)劃平臺完疫，是產品工藝和資源規(guī)劃應用的平臺。利用在產品設計初步階段產生的數(shù)字樣機或EBOM（工程材料表，其包括了零件躯饿、裝配件障翼、外購件及其對應信息——圖紙、文件犯弯、材料等等）數(shù)據辽松，進行產品分析，工藝流程定義习环，制定總工藝設計計劃，工藝細節(jié)規(guī)劃芦终、工藝路線制定芍规；同時還可實現(xiàn)工藝方案評估，工時分析眉堪，車間設施布局和車間的物流仿真等功能翰倡。DPM 為工藝細節(jié)規(guī)劃和驗證應用的環(huán)境。它是按照DPE 中設計好的各種工藝并結合各種制造資源奉堵，以實際產品的3 維(或數(shù)字樣機)模型吹似，構造3 維工藝過程，進行數(shù)字化裝配過程仿真與驗證抚垃。利用驗證的結果可分析出產品的可制造性喷楣、可達性、可拆卸性和可維護性鹤树。它真正實現(xiàn)了產品數(shù)據和3 維工藝數(shù)據的同步铣焊。

　　具體項目實施內容如下：

　　1．在CATIA V5 中，讀入已經設計好的ARJ 中央翼產品數(shù)據罕伯，并通過腳本文件生成該產品的EBOM 表曲伊。

　　2．在DPE 軟件中，將EBOM 導入到針對西飛而特別定義的工藝設計模板中形成DPE 中的產品信息表追他。將已定義好的相關資源（如廠房坟募、工裝，人等）加入到DPE 環(huán)境中形成資源信息表邑狸。并且根據實際裝配工藝懈糯，在DPE 中構建詳細裝配工藝信息表，同時將與該工藝有關的產品和資源加入到該工藝中推溃。 最后將規(guī)劃好裝配工藝存入PPR Hub 數(shù)據庫中昂利。該軟件可以各裝配工藝模型和裝配型架、夾具万窄、工廠等制造資源三維模型榕哩，按照確定的裝配流程進行全面的工藝布局設計和三維數(shù)字化裝配工廠仿真，進行生產能力的平衡分析，并不斷對工藝布局和裝配流程進行調整督近、優(yōu)化江构。

　　3．通過PPR HUB 數(shù)據庫，將DPE 中設計好的工藝過程導入DPM 中進行詳細的3 維的工藝驗證和仿真笋途。在DPM 軟件中主要完成的主要內容包括：

　　1）裝配順序的仿真 利用已有的裝配工藝流程信息（Process）在缆、產品信息（Product），資源信息（Resource）在定義好每個零件的裝配路徑的基礎上隅凡，實現(xiàn)產品裝配過程和拆卸過程的三維動態(tài)仿真茫失，從而發(fā)現(xiàn)工藝設計過程中裝配順序設計的錯誤。

　　2）裝配干涉的仿真 在對裝配順序仿真過程中對每個零件進行干涉檢查绵捡。當系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)它們之間存在干涉情況時予以報警真王，并示出干涉區(qū)域和干涉量，幫助工藝設計人員查找和分析干涉原因安揣。

　　3）產品和制造資源的仿真 在裝配順序仿真的基礎上街立，引入工裝等制造資源的三維實體模型，對產品和制造資源進行三維動態(tài)仿真埠通，以發(fā)現(xiàn)產品與制造資源發(fā)生干涉的問題赎离。

　　4）人機工程仿真 在產品與制造資源的仿真的基礎上，再將定義好的三維人體模型放入該環(huán)境中進行人體和其所制造端辱、安裝梁剔、操作與維護的產品之間互動關系的動態(tài)仿真，以分析操作人員在該環(huán)境下工作的姿態(tài)掠手、負荷等憾朴，進而修改和優(yōu)化工藝流程和制造資源，以高效裝配和以人為本的原則喷鸽。

　　5）裝配過程的記錄 利用以上裝配過程的三維數(shù)字化仿真功能众雷，將整個裝配過程記錄下來，形成可以播放的影片格式做祝，指導現(xiàn)場操作人員進行飛機裝配砾省，實現(xiàn)可視化裝配，同時也可以對飛機維護人員進行上崗的培訓幫助混槐，幫助操作人員直觀了解操作全過程编兄。

　　6）生成相關文檔 整個裝配仿真過程經驗證無誤后，可以按照需要韵楼，定制生成相關的文檔淀祟。

　　四、設計中的存在的問題

　　通過中央翼數(shù)字化工藝設計與過程仿真驗證决盔，我們發(fā)現(xiàn)中央翼總裝型架和中央翼總裝工作梯的設計存在如下需要設計改進的方面酌铺。

　　1散岩、中央翼總裝工作梯立柱位置不合理。一般情況下辕洗，操作人員是雙手端著工具盒上到型架上萌圣，而原始設計的工作立柱恰好擋住了操作人員上到型架上的路徑。

　　2趋亡、操作人員從地面上到型架上低海，型架地板面距地面距離約500mm，以操作人員平均身高1720mm 分析挪其，其右腿抬得過高顿蝇，此時人會失其重心。

　　3什猖、操作人員拿著工具上到中央翼上翼面工作巷波，型架工作梯距上翼面邊緣有730mm 距離, 操作人員來回行走存在不安全隱患。

　　4卸伞、操作人員拿著工具鉆進中央翼里工作的仿真圖片，我們可以看到這個姿勢很不舒服锉屈，右腿與上部軀體夾角106.532deg,荤傲，接近極限113deg，工作環(huán)境極為惡劣颈渊。

　　五遂黍、項目實施后對DELMIA 軟件的一些認識

　　通過此次項目實施，使我們對該軟件有了一定的認識俊嗽，總結一下雾家，主要有以下幾點：

　　1、該軟件與CATIA 軟件為無縫集成绍豁，裝配工藝階段可以完全利用上游設計部門提供的設計數(shù)據芯咧，從而實現(xiàn)真正意義上的3 維工藝規(guī)劃，并對零件的加工過程竹揍、產品的裝配過程妆吱、生產的規(guī)劃進行3 維模擬并驗證。促進工藝應用水平的提高棱悄，及優(yōu)秀的工藝經驗繼承啃端，實現(xiàn)真正的設計與工藝并行工程；提高設計能力鬼壹，同時也大大提高了設計效率含口，縮短了產品的生產時間。

　　2寥药、DELMIA 軟件提供的裝配工藝設計思想和裝配設計流程與西飛工藝設計師的設計習慣相符模皱，工藝設計師可以很容易恰避、快捷地掌握該軟件，為日后在企業(yè)內的推廣奠定了基礎验柴。同時該軟件也提供了豐富的定制工具揽膏，還可針對西飛裝配工藝的具體實際進行客戶化定制。

　　3姊宗、該軟件可以對產品歹朵、零部件或工藝文件進行自動統(tǒng)計匯總工作，可自動生成屬于工藝文件類的各種報表撼泛，可將上述各種文件直接傳遞給PLM軟件系統(tǒng)挠说，實現(xiàn)整個公司更大范圍內的系統(tǒng)集成。

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