全三維電裝工藝設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究

王遠(yuǎn)進(jìn) 長虹電源有限責(zé)任公司

1 現(xiàn)階段航空電裝技術(shù)運(yùn)用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段我國飛機(jī)裝配工藝技術(shù)，盡管局部上已經(jīng)應(yīng)用了先進(jìn)技術(shù)，例如最為基本的結(jié)合CAD 技術(shù)開展了包括建立型架標(biāo)準(zhǔn)件庫與優(yōu)化型架及參數(shù)設(shè)計(jì)等活動，對工裝、工具與產(chǎn)品的裝配過程實(shí)現(xiàn)了三維模型輸出與仿真檢驗(yàn)等等；已應(yīng)用激光測量混合數(shù)控驅(qū)動的定位方式，部分機(jī)型已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動鉆鉚。但總體來說，相較于發(fā)達(dá)國家來說還具有較大的上升空間，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：（1）飛機(jī)設(shè)計(jì)制造，仍舊實(shí)行串行模式，工裝、工藝設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)存在一定脫節(jié)情況，并未真正落實(shí)制造模式現(xiàn)階段的串行模式與并行模式的有效轉(zhuǎn)換，繼而造成飛機(jī)各模塊、型架協(xié)調(diào)困難、返工率較高等問題；（2）人機(jī)交互的裝配仿真檢驗(yàn)與裝配路徑的優(yōu)化，還具有較大研發(fā)空間；（3）仍舊應(yīng)用以專用工裝為主導(dǎo)的剛性定位裝配方式，所造成問題是飛機(jī)制造綜合成本居高不下；（4）數(shù)字化裝配應(yīng)用規(guī)模存在較大的局限性，總體來說還未實(shí)現(xiàn)完整型號的真正意義上的全面數(shù)字化生產(chǎn)制造。

2 飛機(jī)裝配工藝技術(shù)的三維數(shù)字化技術(shù)運(yùn)用

隨著飛機(jī)設(shè)計(jì)部門逐步應(yīng)用三維數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)發(fā)圖，傳統(tǒng)裝配工藝設(shè)計(jì)方式儼然已無法支撐其現(xiàn)階段裝配工藝設(shè)計(jì)與生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)需求[2]。工藝部門需設(shè)計(jì)一種結(jié)合三維化工藝設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)檢驗(yàn)的數(shù)字化集成應(yīng)用平臺，連接起與上層設(shè)計(jì)端應(yīng)用系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)開發(fā)。三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)技術(shù)，主要是基于客戶化制定的數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)，所提供的工藝規(guī)劃模板、三維制造全過程的仿真檢驗(yàn)技術(shù)、三維裝配程序輸出、車間現(xiàn)場的遠(yuǎn)端同步可視化等，貫穿于全機(jī)工藝布局的整體規(guī)劃、組件工序的設(shè)計(jì)、裝配程序的編制、裝配仿真檢驗(yàn)、現(xiàn)場檢驗(yàn)三維程序等全過程。在數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，直接通過運(yùn)用設(shè)計(jì)輸出的三維零件模型，將飛機(jī)整機(jī)細(xì)分為大部件，大部件再次二次細(xì)分為各細(xì)部件，各細(xì)部件則直接體現(xiàn)到組件的整個(gè)過程。

將數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)融入到裝配工藝設(shè)計(jì)活動，相較于傳統(tǒng)形式的經(jīng)驗(yàn)實(shí)處理或劃分，其工作的直觀性、調(diào)整高效性與便捷性更為突出，且同時(shí)可隨時(shí)開展裝配仿真分析與檢驗(yàn)工作，切實(shí)減少裝配工藝的設(shè)計(jì)缺陷。

3 三維電子裝配系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)流程簡析

3.1 裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)環(huán)境的建立

本文主要根據(jù)運(yùn)用Windchill 系統(tǒng)作為企業(yè)級協(xié)同制造管理平臺予以簡析，管理各項(xiàng)BOM 信息，其主要作用輸出為：1、接收產(chǎn)品設(shè)計(jì)材料工程單數(shù)據(jù)信息；2、企業(yè)級數(shù)據(jù)的二次傳送；3、建立數(shù)據(jù)管理；4、建立物料計(jì)劃單與物料工程單；5、審核工藝簽審流程等。

3.2 系統(tǒng)前端數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備

3.2.1 傳遞工藝結(jié)構(gòu)與模型數(shù)據(jù)

首先是在Windchill 完成EBOM編制PBOM之后，再將PBOM 及其直接對應(yīng)的產(chǎn)品模型、輕量化模型Cgr、輕量化三維裝配指令編制模型，同步傳輸?shù)饺S裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)DELMIA 之中，繼而實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字化裝配工藝的整體設(shè)計(jì)，如下圖所示。

3.3 頂層工藝設(shè)計(jì)-劃分工藝分離面

3.3.1 頂層工藝劃分

因EBOM 與PBOM 主要以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為主，與常規(guī)工藝裝配使用的產(chǎn)品工藝結(jié)構(gòu)存在差別，只能基于PBOM，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)予以重新規(guī)劃設(shè)計(jì)，界定并劃分出產(chǎn)品的工藝結(jié)構(gòu)，即是劃分產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的工藝分離面，繼而制定工藝設(shè)計(jì)總方案。

進(jìn)行全機(jī)整體工藝布局的規(guī)劃，在DELMIA 系統(tǒng)中對整機(jī)進(jìn)行大部件的劃分，大部件劃分各細(xì)點(diǎn)部件，部件細(xì)分即是為裝配單元（組件）的全過程。在DELMIA 系統(tǒng)中，通過制造裝配在三維裝配模式下，基于所計(jì)劃設(shè)計(jì)的裝配工藝規(guī)程，對大部件、細(xì)分部件予以劃分，以實(shí)現(xiàn)劃分工藝分離面，設(shè)計(jì)裝配方案。

圖1 三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)

將MA 劃分完成的工藝數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)納入DELMIA 系統(tǒng)，在工藝規(guī)劃模塊打開。完成MA 劃分的產(chǎn)品工藝結(jié)構(gòu)工作之后，再進(jìn)一步建立工藝結(jié)構(gòu)解構(gòu)模型，進(jìn)行劃分頂層工藝，分配部、組件所涉及，建立出涵蓋大部件、部件、裝配單元形層次結(jié)構(gòu)的頂層一級MBOM。

3.3.2 逐層工藝仿真檢驗(yàn)

工藝劃分活動開展的同時(shí)，為保證劃分分離面的合理性與精確性，需對整個(gè)劃分過程進(jìn)行同步仿真檢驗(yàn)。同時(shí)，為盡可能防止人員資源的不合理使用、且促進(jìn)資源的高效使用。在預(yù)處理階段，首先開展工藝評審活動，劃分需預(yù)先在軟件中開展仿真檢驗(yàn)以及無需進(jìn)行仿真驗(yàn)證的部分。

3.4 三維裝配指令的編制

完成DELMIA 系統(tǒng)下工藝設(shè)計(jì)與仿真檢驗(yàn)工作之后，再將工藝信息以三維化展現(xiàn)形式編制為三維裝配指令，應(yīng)用DELMIA 系統(tǒng)的指令創(chuàng)建功能，將各個(gè)階段的的裝配信息以圖像具象化的形式進(jìn)行編制，主要添加連接件、標(biāo)注裝配尺寸、不同工序連接件分組、特殊位置予以鑿切等操作模塊。

4 總結(jié)

基于DELMIA 數(shù)字化裝配工藝平臺，結(jié)合三維數(shù)字化模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)環(huán)境，構(gòu)建了裝配工藝三維數(shù)字化模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)，本文主要闡述了三維模型設(shè)計(jì)產(chǎn)品的前期流程，總結(jié)內(nèi)容如下，通過在飛機(jī)裝配工藝設(shè)計(jì)體系中融入三維數(shù)字化技術(shù)，可顯著提升飛機(jī)制造企業(yè)運(yùn)用三維數(shù)字化裝配工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真檢驗(yàn)的效率與質(zhì)量。