一、前言 數(shù)字化裝配......



一、前言
數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)與過(guò)程仿真技術(shù)在現(xiàn)代飛機(jī)的設(shè)計(jì)和制造中扮演的角色將越來(lái)越重要。它提供了在3 維數(shù)字化環(huán)境中動(dòng)態(tài)地安裝零部件及

其組件的整個(gè)過(guò)程。通過(guò)數(shù)字化3 維仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)裝配全過(guò)程的仿真。并在仿真過(guò)程中檢查干涉以確保所有零部件的準(zhǔn)確安裝，及這種安

裝相對(duì)于其周邊安裝件而言的可行性，同時(shí)可驗(yàn)證操作人員在該環(huán)境下的可達(dá)性，可操作性。目前國(guó)際上以飛機(jī)和汽車(chē)為代表的大型復(fù)雜產(chǎn)品

研制企業(yè)都已將數(shù)字化裝配技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)中，取得了顯著的效益。無(wú)論是波音還是空客目前基本上已實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化裝配。波音公司的7E7 飛

機(jī)已經(jīng)采用航空制造業(yè)的裝配解決方案，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)的3D 虛擬裝配仿真和驗(yàn)證。 極大的縮短了設(shè)計(jì)變更，縮短了工藝規(guī)劃時(shí)間，提高了產(chǎn)量
本文有[www.0574-laser.com]提供，請(qǐng)及時(shí)關(guān)注[www.0574-laser.com]提供的內(nèi)容

并降低了生產(chǎn)成本。空客系列飛機(jī)壁板裝配采用了以數(shù)控鉆鉚機(jī)為中心的柔性裝配系統(tǒng)，從鉚接過(guò)程到裝配管理均實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化控制。資料統(tǒng)

計(jì)得出：對(duì)典型部件裝配周期縮短60％，飛機(jī)裝配周期縮短10％以上，裝配工藝設(shè)計(jì)周期縮短30％～50％，裝配返工率減少50％，裝配成本減

少20％～30％，大大提高飛機(jī)裝配質(zhì)量，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(shè)計(jì)思想和裝配設(shè)計(jì)流程，以西飛即將投產(chǎn)的ARJ21 中央翼組件的裝配為驗(yàn)證項(xiàng)目展開(kāi)中央

翼組件的數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)與過(guò)程仿真技術(shù)項(xiàng)目實(shí)施。
ARJ21 是Advanced Regional Jet for the 21st Century 的簡(jiǎn)稱，是70~90座級(jí)的中、短航程支線飛機(jī)，擁有國(guó)內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，按照世界上

最新技術(shù)設(shè)計(jì)，研制過(guò)程中全面采用數(shù)字化技術(shù)是該新支線的又一特點(diǎn)。同時(shí)，并行工程技術(shù)的充分應(yīng)用，從飛機(jī)總體方案起，設(shè)計(jì)部門(mén)、工
本文有[www.0574-laser.com]提供，請(qǐng)及時(shí)關(guān)注[www.0574-laser.com]提供的內(nèi)容

藝部門(mén)、項(xiàng)目管理部門(mén)等各部門(mén)就介入進(jìn)去，一起工作，組成了真正的聯(lián)合工作隊(duì)。數(shù)字化技術(shù)的全面采用為DELMIA 軟件的具體實(shí)施提供了

良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
中央翼組件結(jié)構(gòu)是飛機(jī)中最重要的結(jié)構(gòu)件之一，是整個(gè)飛機(jī)的最重要的承力結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是西飛承擔(dān)ARJ21 飛機(jī)的最重要裝配件。其裝配結(jié)構(gòu)

復(fù)雜，裝配工藝技術(shù)要求較高。
ARJ21 中央翼組件裝配具有如下特點(diǎn)：
1、生產(chǎn)過(guò)程工藝性復(fù)雜，專(zhuān)業(yè)水平要求高，原理性知識(shí)需要掌握、熟悉，才能完成所承擔(dān)的工序。
2、采取的國(guó)外先進(jìn)工藝方法和手段，很多工序的完成需要工裝設(shè)備的保障。
3、手工作業(yè)性強(qiáng)，即裝配過(guò)程靠人在飛機(jī)上手工將成品、零組件、材料、標(biāo)準(zhǔn)件、電纜導(dǎo)管組成系統(tǒng)而完成整機(jī)的裝配過(guò)程。
4、生產(chǎn)過(guò)程需要協(xié)調(diào)的問(wèn)題、協(xié)調(diào)的單位多，部分問(wèn)題的出現(xiàn)無(wú)法準(zhǔn)確地確定，依靠原理、經(jīng)驗(yàn)判斷問(wèn)題的所在，需要協(xié)調(diào)和協(xié)助解決的工

作多。
5、生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，生產(chǎn)周期相對(duì)比較長(zhǎng)，批生產(chǎn)周期為45 天左右，新機(jī)生產(chǎn)為4 個(gè)月左右。
6、生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)生產(chǎn)條件依賴性較強(qiáng)，零組件、標(biāo)準(zhǔn)件的配套，成品材料供應(yīng)等直接制約著生產(chǎn)周期，缺一不可。
二、現(xiàn)有裝配工藝設(shè)計(jì)普遍存在的問(wèn)題
目前國(guó)內(nèi)整個(gè)飛機(jī)制造過(guò)程中處于重要地位的飛機(jī)裝配過(guò)程基本沿襲了數(shù)字量傳遞與模擬量傳遞相結(jié)合的工作模式，裝配工藝的設(shè)計(jì)主要采用

計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)CAPP 系統(tǒng)進(jìn)行，但仍然停留在二維產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，與CAD系統(tǒng)沒(méi)有建立緊密的聯(lián)系，更談不上與設(shè)計(jì)的協(xié)同

工作，無(wú)法將裝配工藝過(guò)程、裝配零件及與裝配過(guò)程有關(guān)的制造資源緊密結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)裝配過(guò)程的仿真，無(wú)法在工藝設(shè)計(jì)環(huán)境中進(jìn)行3 維的

虛擬工藝驗(yàn)證，零部件能否準(zhǔn)確安裝，在實(shí)際安裝過(guò)程中是否發(fā)生干涉、工藝流程、裝配順序是否合理，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(dá)、裝配操作空間是否具有開(kāi)放性等一系列問(wèn)題無(wú)法在裝配設(shè)計(jì)階段得到有效驗(yàn)證。上述任一環(huán)節(jié)在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)

問(wèn)題都將影響飛機(jī)的研制周期，造成費(fèi)用的損失。
三、DELMIA 軟件結(jié)構(gòu)及項(xiàng)目實(shí)施內(nèi)容
DELMIA 軟件系統(tǒng)包括兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的獨(dú)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)。DPE 為數(shù)字化工藝規(guī)劃平臺(tái)，是產(chǎn)品工藝和資源規(guī)劃應(yīng)用的平臺(tái)。利用在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初步階段產(chǎn)生的數(shù)字樣機(jī)或EBOM（工程材料表，其包

括了零件、裝配件、外購(gòu)件及其對(duì)應(yīng)信息——圖紙、文件、材料等等）數(shù)據(jù)，進(jìn)行產(chǎn)品分析，工藝流程定義，制定總工藝設(shè)計(jì)計(jì)劃，工藝細(xì)節(jié)

規(guī)劃、工藝路線制定；同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)工藝方案評(píng)估，工時(shí)分析，車(chē)間設(shè)施布局和車(chē)間的物流仿真等功能。DPM 為工藝細(xì)節(jié)規(guī)劃和驗(yàn)證應(yīng)用的環(huán)

境。它是按照DPE 中設(shè)計(jì)好的各種工藝并結(jié)合各種制造資源，以實(shí)際產(chǎn)品的3 維(或數(shù)字樣機(jī))模型，構(gòu)造3 維工藝過(guò)程，進(jìn)行數(shù)字化裝配過(guò)程

仿真與驗(yàn)證。利用驗(yàn)證的結(jié)果可分析出產(chǎn)品的可制造性、可達(dá)性、可拆卸性和可維護(hù)性。它真正實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)和3 維工藝數(shù)據(jù)的同步。DPE

與DPM 的相互關(guān)系如圖所示。
具體項(xiàng)目實(shí)施內(nèi)容如下：
1．在CATIA V5 中，讀入已經(jīng)設(shè)計(jì)好的ARJ 中央翼產(chǎn)品數(shù)據(jù)，并通過(guò)腳本文件生成該產(chǎn)品的EBOM 表。（如圖）
2．在DPE 軟件中，將EBOM 導(dǎo)入到針對(duì)西飛而特別定義的工藝設(shè)計(jì)模板中形成DPE 中的產(chǎn)品信息表。將已定義好的相關(guān)資源（如廠房、工裝，

人等）加入到DPE 環(huán)境中形成資源信息表。并且根據(jù)實(shí)際裝配工藝，在DPE 中構(gòu)建詳細(xì)裝配工藝信息表，同時(shí)將與該工藝有關(guān)的產(chǎn)品和資源加

入到該工藝中（如上圖）。 最后將規(guī)劃好裝配工藝存入PPR Hub 數(shù)據(jù)庫(kù)中。該軟件可以各裝配工藝模型和裝配型架、夾具、工廠等制造資源

三維模型，按照確定的裝配流程進(jìn)行全面的工藝布局設(shè)計(jì)和三維數(shù)字化裝配工廠仿真，進(jìn)行生產(chǎn)能力的平衡分析，并不斷對(duì)工藝布局和裝配流

程進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化。
3．通過(guò)PPR HUB 數(shù)據(jù)庫(kù)，將DPE 中設(shè)計(jì)好的工藝過(guò)程導(dǎo)入DPM 中進(jìn)行詳細(xì)的3 維的工藝驗(yàn)證和仿真。在DPM 軟件中主要完成的主要內(nèi)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）、產(chǎn)品信息（Product），資源信息（Resource）在定義好每個(gè)零件的裝配路徑