PLM通用飛機(jī)的一體化裝配工藝管理流程研究

儲(chǔ)璕 胡世剛 高小莉

摘要：基于我國(guó)飛機(jī)制造逐步向高精度、大型化方向發(fā)展，飛機(jī)產(chǎn)品對(duì)零部件數(shù)量、部件尺寸、精度要求都有所提高，所以飛機(jī)制造過(guò)程中裝配工藝管理流程在很大程度上決定了飛機(jī)的最終質(zhì)量和生產(chǎn)周期。由此提出PLM通用飛機(jī)的一體化裝配工藝管理流程研究，此管理流程中修訂了常規(guī)裝配工藝管理方式，運(yùn)用PLM通用飛機(jī)一體化裝配工藝管理方式，并通過(guò)裝配偏差傳遞管理信息映射，最后實(shí)現(xiàn)通用飛機(jī)一體化裝配管理流程設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，傳統(tǒng)工藝管理流程成本投入比PLM飛機(jī)管理流程高，時(shí)間也比PLM管理流程多。

關(guān)鍵詞：PLM;通用飛機(jī);工藝設(shè)計(jì)

引言

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，通用飛機(jī)就是指用于通用航空飛行的飛機(jī)。通用飛機(jī)用途很廣，它能夠水上和陸地都通用。通用飛機(jī)按照類(lèi)型和功能來(lái)分，可以分很多種，類(lèi)型上，可以分旋翼機(jī)、固定翼、超小型飛機(jī)等等，按照功能來(lái)說(shuō)可以分為公務(wù)機(jī)、農(nóng)林飛機(jī)、運(yùn)動(dòng)飛機(jī)等等^[1]。中國(guó)作為一個(gè)大國(guó)，中國(guó)航空行業(yè)發(fā)展雖呈現(xiàn)出良好態(tài)勢(shì)，但也面臨了一些問(wèn)題，比如飛機(jī)產(chǎn)品對(duì)零件的尺寸、精度要求比較高、行業(yè)發(fā)展規(guī)模較小等這些方面遇見(jiàn)了困難。隨著通用飛機(jī)型號(hào)研制工作的深入開(kāi)展，很多現(xiàn)有業(yè)務(wù)管理中存在的問(wèn)題逐漸暴露出來(lái)，如數(shù)據(jù)不統(tǒng)一、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和制造環(huán)節(jié)的分離、人工介入工作量大等問(wèn)題，這些都影響了飛機(jī)業(yè)務(wù)工作的開(kāi)展和正常設(shè)計(jì)的進(jìn)度。我國(guó)通用飛機(jī)設(shè)計(jì)要注意降低成本投入，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用整體化的設(shè)計(jì)方式和整體成型的部件，用來(lái)減少零件的數(shù)量，從而降低成本收入。在飛機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中保證降低成本投入技術(shù)，進(jìn)一步發(fā)揮復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)，使用整體成型技術(shù)來(lái)降低成本投入^[2]。成型技術(shù)能幫助零件加固，能夠減輕飛機(jī)的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，降低設(shè)備的成本和工時(shí)從而降低飛機(jī)制造成本。

1基于PLM飛機(jī)一體化裝配工藝管理流程設(shè)計(jì)

1.1 修訂一體化裝配工藝管理方式

在一體化飛機(jī)裝配工藝管理過(guò)程中，飛機(jī)零部件的質(zhì)量非常重要。因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理時(shí)，對(duì)一體化裝配零件進(jìn)行統(tǒng)一管理，針對(duì)零件精度、規(guī)格要求實(shí)施統(tǒng)一設(shè)定。經(jīng)過(guò)研究表明，通過(guò)管理方式增加飛機(jī)的使用壽命，減少資源浪費(fèi)，必須要保證一體化中測(cè)量模量的規(guī)整化。在一體化裝配工藝設(shè)計(jì)中，采用精度仿真與裝配精度管理的方式，能夠得到裝配精度管理測(cè)量模量。確定管理測(cè)量模量需要：裝配管理模型參數(shù)、工裝管理模型參數(shù)、測(cè)量管理模型參數(shù)等，是一種多信息化的數(shù)據(jù)管理量^[3]。其表達(dá)式為：

在（1）式中，L 代表測(cè)量模量;代表精度屬性信息;代表裝配管理模型參數(shù);代表在產(chǎn)品裝配中;采用的第個(gè)工裝模型。

管理方式設(shè)計(jì)主要包括四個(gè)層面，分別為初級(jí)層、定義層、預(yù)測(cè)層、優(yōu)化層面，這四個(gè)層面功能雖然不同，但是每個(gè)層面在整個(gè)裝配管理中都起著重要的作用。能夠?qū)︼w機(jī)裝配實(shí)施精度管理，可以提高PLM飛機(jī)裝配工藝管理的質(zhì)量。在進(jìn)行PLM一體化裝配管理設(shè)計(jì)過(guò)程中，裝配管理原理內(nèi)容的分析是重要內(nèi)容，分析如下：先根據(jù)PLM飛機(jī)裝配管理精度的仿真結(jié)果，來(lái)對(duì)影響裝配敏感度的原因進(jìn)行研究計(jì)算。通過(guò)仿真結(jié)果，調(diào)節(jié)PLM飛機(jī)裝配管理工藝，使工藝管理能力達(dá)到最合適的狀態(tài)。

1.2裝配偏差傳遞管理信息映射

在對(duì)PLM飛機(jī)裝配定位管理時(shí)，采用裝配偏差傳遞管理信息對(duì)零件的特征進(jìn)行映射，對(duì)有影響工藝要素的信息從底層映射到裝配偏差傳遞模型中，信息映射有利于控制飛機(jī)裝配工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化系統(tǒng)。根據(jù)PLM飛機(jī)裝配管理工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，建立映射優(yōu)化體系，主要包括四部分，裝配工藝設(shè)計(jì)映射、過(guò)程仿真映射、裝配精度仿真映射、工藝優(yōu)化映射^[3]，這四部分映射將全部運(yùn)用到飛機(jī)制造業(yè)中，在操作過(guò)程中，通過(guò)建立仿真模型映射可以對(duì)裝配路徑進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到干預(yù)裝配過(guò)程的目的，根據(jù)仿真映射結(jié)果來(lái)看，計(jì)算出的結(jié)果與實(shí)際結(jié)果很相似。結(jié)果表明，PLM飛機(jī)裝配偏差傳遞管理信息映射，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，大大提高工藝水平。

1.3實(shí)現(xiàn)通用飛機(jī)一體化裝配管理流程設(shè)計(jì)

通過(guò)修訂一體化裝配工藝管理方式和裝配偏差傳遞管理信息映射，實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)一體化裝配管理。管理流程從以下六點(diǎn)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)：第一點(diǎn)，注重工藝組合件的構(gòu)建，運(yùn)用車(chē)間所屬的設(shè)備了解單位的生產(chǎn)能力，了解單位的生產(chǎn)單元布局，并遵守命名規(guī)則為工藝組件命名，然后將零部件以子節(jié)點(diǎn)的形式復(fù)制到命好名的工藝組合件中^[4];第二，根據(jù)零部件的類(lèi)型來(lái)確定裝配流程，再根據(jù)每個(gè)車(chē)間的業(yè)務(wù)工作和現(xiàn)有的任務(wù)進(jìn)行劃分工藝路線。完成劃分后，在過(guò)程中進(jìn)行結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)數(shù)量的差異化比對(duì)，要準(zhǔn)確保證數(shù)據(jù)信息完整，來(lái)作為后續(xù)工藝設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)輸入源;第三，劃分好裝配單元，根據(jù)產(chǎn)品的裝配約束關(guān)系對(duì)裝配單元進(jìn)行劃分，把部件從大部件劃分到小組件，將產(chǎn)品劃分為若干個(gè)裝配單元;第四，對(duì)裝配順序進(jìn)行規(guī)劃，按照裝配單元導(dǎo)入各種資源模型，將工藝信息關(guān)聯(lián)到產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上。對(duì)一些指定的裝配單元進(jìn)行拆卸，拆卸過(guò)程中，記錄好每一個(gè)拆卸的零件，將這些零部件按照拆卸順序的逆順序進(jìn)行裝配，裝配完成后，對(duì)裝配結(jié)果進(jìn)行爆炸圖仿真，如果有不合理的地方在對(duì)裝配順序調(diào)整;第五，建立產(chǎn)品的裝配約束元模型，為裝配精度仿真做準(zhǔn)備，為了實(shí)現(xiàn)裝配仿真過(guò)程，要利用三維環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)資源規(guī)劃和工廠的布局。利用三維仿真工具對(duì)零部件進(jìn)行仿真拆卸，按照仿真結(jié)果對(duì)裝配路徑進(jìn)行優(yōu)化和修改^[5];第六，為了讓工人更好的理解工藝的意思，要使仿真文件具有可讀性，在文件中對(duì)公益信息進(jìn)行標(biāo)注，調(diào)整好仿真視角，注意對(duì)暫停和焦點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置。

2實(shí)驗(yàn)論證分析

為確保設(shè)計(jì)的管理工藝的有效性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證，實(shí)驗(yàn)采用正常管理和飛機(jī)一體化裝配管理進(jìn)行論證，結(jié)果表明飛機(jī)一體化裝配管理方式比一些現(xiàn)有業(yè)務(wù)管理效果好很多，不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不統(tǒng)計(jì)、設(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié)分離的現(xiàn)象，并且能節(jié)約資源，降低成本投入，作為實(shí)驗(yàn)論證對(duì)比，對(duì)飛機(jī)一體化裝配和常規(guī)裝配進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)比了兩個(gè)制作時(shí)間和成本投入，如圖2所示;

從對(duì)比圖中可以看出本文方法在成本投入上比傳統(tǒng)方法低，從時(shí)間上來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)方法比本文方法用時(shí)更長(zhǎng)，在相同時(shí)間前提下，成本投入傳統(tǒng)方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本文方法。

3結(jié)束語(yǔ)

飛機(jī)制造業(yè)是我國(guó)的技術(shù)行業(yè)，在發(fā)展過(guò)程中，會(huì)面臨很大的壓力，在飛機(jī)制造過(guò)程中要選對(duì)方法，多學(xué)習(xí)國(guó)外優(yōu)秀的裝配工藝，不斷學(xué)習(xí)和探索，來(lái)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)制造業(yè)的不斷發(fā)展。從仿真數(shù)據(jù)能夠看出，這種方法比常規(guī)裝配方法效果更好。

參考文獻(xiàn)

[1] 錢(qián)文昱，仲梁維. 基于生效日管理的PLM與ERP系統(tǒng)BOM集成[J]. 精密制造與自動(dòng)化，2016，11（4）：6-9.

[2] 閆恩剛. 基于PLM信息化平臺(tái)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理創(chuàng)新體系的構(gòu)建與研究[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床，2017，22（11）：141-146.

[3] 耿建光，倪永全，丁玉霞，等. PDM/PLM系統(tǒng)的有效性配置模型研究與應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代制造工程，2016，78（7）：24-29.