全三維電裝工藝設計關鍵技術研究

王遠進 長虹電源有限責任公司

1 現階段航空電裝技術運用現狀

現階段我國飛機裝配工藝技術，盡管局部上已經應用了先進技術，例如最為基本的結合CAD 技術開展了包括建立型架標準件庫與優化型架及參數設計等活動，對工裝、工具與產品的裝配過程實現了三維模型輸出與仿真檢驗等等；已應用激光測量混合數控驅動的定位方式，部分機型已經實現了自動鉆鉚。但總體來說，相較于發達國家來說還具有較大的上升空間，主要表現為以下幾點：（1）飛機設計制造，仍舊實行串行模式，工裝、工藝設計與產品設計存在一定脫節情況，并未真正落實制造模式現階段的串行模式與并行模式的有效轉換，繼而造成飛機各模塊、型架協調困難、返工率較高等問題；（2）人機交互的裝配仿真檢驗與裝配路徑的優化，還具有較大研發空間；（3）仍舊應用以專用工裝為主導的剛性定位裝配方式，所造成問題是飛機制造綜合成本居高不下；（4）數字化裝配應用規模存在較大的局限性，總體來說還未實現完整型號的真正意義上的全面數字化生產制造。

2 飛機裝配工藝技術的三維數字化技術運用

隨著飛機設計部門逐步應用三維數字化技術實現設計發圖，傳統裝配工藝設計方式儼然已無法支撐其現階段裝配工藝設計與生產現實需求[2]。工藝部門需設計一種結合三維化工藝設計與仿真驗檢驗的數字化集成應用平臺，連接起與上層設計端應用系統的集成設計開發。三維數字化裝配工藝設計技術，主要是基于客戶化制定的數字化工藝設計系統，所提供的工藝規劃模板、三維制造全過程的仿真檢驗技術、三維裝配程序輸出、車間現場的遠端同步可視化等，貫穿于全機工藝布局的整體規劃、組件工序的設計、裝配程序的編制、裝配仿真檢驗、現場檢驗三維程序等全過程。在數字化工藝設計系統中，直接通過運用設計輸出的三維零件模型，將飛機整機細分為大部件，大部件再次二次細分為各細部件，各細部件則直接體現到組件的整個過程。

將數字化工藝設計系統融入到裝配工藝設計活動，相較于傳統形式的經驗實處理或劃分，其工作的直觀性、調整高效性與便捷性更為突出，且同時可隨時開展裝配仿真分析與檢驗工作，切實減少裝配工藝的設計缺陷。

3 三維電子裝配系統的實際設計流程簡析

3.1 裝配工藝設計系統環境的建立

本文主要根據運用Windchill 系統作為企業級協同制造管理平臺予以簡析，管理各項BOM 信息，其主要作用輸出為：1、接收產品設計材料工程單數據信息；2、企業級數據的二次傳送；3、建立數據管理；4、建立物料計劃單與物料工程單；5、審核工藝簽審流程等。

3.2 系統前端數據的準備

3.2.1 傳遞工藝結構與模型數據

首先是在Windchill 完成EBOM編制PBOM之后，再將PBOM 及其直接對應的產品模型、輕量化模型Cgr、輕量化三維裝配指令編制模型，同步傳輸到三維裝配工藝設計系統DELMIA 之中，繼而實現三維數字化裝配工藝的整體設計，如下圖所示。

3.3 頂層工藝設計-劃分工藝分離面

3.3.1 頂層工藝劃分

因EBOM 與PBOM 主要以產品結構為主，與常規工藝裝配使用的產品工藝結構存在差別，只能基于PBOM，對產品結構予以重新規劃設計，界定并劃分出產品的工藝結構，即是劃分產品結構的工藝分離面，繼而制定工藝設計總方案。

進行全機整體工藝布局的規劃，在DELMIA 系統中對整機進行大部件的劃分，大部件劃分各細點部件，部件細分即是為裝配單元（組件）的全過程。在DELMIA 系統中，通過制造裝配在三維裝配模式下，基于所計劃設計的裝配工藝規程，對大部件、細分部件予以劃分，以實現劃分工藝分離面，設計裝配方案。

圖1 三維數字化裝配工藝設計

將MA 劃分完成的工藝數據結構納入DELMIA 系統，在工藝規劃模塊打開。完成MA 劃分的產品工藝結構工作之后，再進一步建立工藝結構解構模型，進行劃分頂層工藝，分配部、組件所涉及，建立出涵蓋大部件、部件、裝配單元形層次結構的頂層一級MBOM。

3.3.2 逐層工藝仿真檢驗

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

3.4 三維裝配指令的編制

完成DELMIA 系統下工藝設計與仿真檢驗工作之后，再將工藝信息以三維化展現形式編制為三維裝配指令，應用DELMIA 系統的指令創建功能，將各個階段的的裝配信息以圖像具象化的形式進行編制，主要添加連接件、標注裝配尺寸、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

基于DELMIA 數字化裝配工藝平臺，結合三維數字化模型設計系統環境，構建了裝配工藝三維數字化模型設計系統，本文主要闡述了三維模型設計產品的前期流程，總結內容如下，通過在飛機裝配工藝設計體系中融入三維數字化技術，可顯著提升飛機制造企業運用三維數字化裝配工藝進行設計與仿真檢驗的效率與質量。