DELMIA數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)與過(guò)程仿真流程-簡(jiǎn)述裝配的工藝過(guò)程

1、第 PAGE9 頁(yè) 共 NUMPAGES9 頁(yè)DELMIA數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)與過(guò)程仿真流程 簡(jiǎn)述裝配的工藝過(guò)程 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。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，并取得了顯著的效益。無(wú)論是波音還是空客公司，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)的三維虛擬裝配仿真和驗(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)量并降低了生產(chǎn)成本?？湛拖盗酗w機(jī)也已采用了數(shù)字化裝配技術(shù)，資料顯示其典型部件裝配周期縮短60。飛機(jī)裝配周期縮

2、短10以上，裝配工藝設(shè)計(jì)周期縮短3050，裝配返工率減少50，裝配成本減少2030，大大提高飛機(jī)裝配質(zhì)量，極大限度滿足客戶要求。 國(guó)內(nèi)的飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)研究和應(yīng)用目前尚處于探索和預(yù)研階段，以陜西飛機(jī)制造公司為代表的飛機(jī)制造業(yè)仍然沿用傳統(tǒng)的裝配方法和手段，傳統(tǒng)裝配設(shè)計(jì)方法存在如下問(wèn)題： (1)飛機(jī)裝配工藝設(shè)計(jì)仍然使用傳統(tǒng)的二維方式表達(dá) 傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)是由工藝設(shè)計(jì)人員在頭腦中首先想象出三維裝配空間、設(shè)計(jì)裝配順序，并用平面(二維)方式表述。其設(shè)計(jì)質(zhì)量完全取決于工藝設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平和工作經(jīng)驗(yàn)，其次是裝配工人需要根據(jù)工藝設(shè)計(jì)人員編發(fā)的文件及二維工程圖紙理解裝配順序、裝配要求，并在大腦中再次構(gòu)建三維裝

3、配過(guò)程，這樣易產(chǎn)生理解的二異性，造成裝配錯(cuò)誤。 (2)無(wú)法滿足三維數(shù)字化條件下裝配工藝設(shè)計(jì)要求 目前存在的工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)中制造資源采取的傳統(tǒng)二維描述，這導(dǎo)致其工藝設(shè)計(jì)過(guò)程對(duì)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)淡化，對(duì)制造資源及裝配工藝知識(shí)描述比較弱，同時(shí)不能充分利用上游三維CAD數(shù)據(jù)，難以實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)的繼承性、規(guī)范性，標(biāo)準(zhǔn)化和最優(yōu)化。 (3)飛機(jī)的裝配周期不易保證 工藝設(shè)計(jì)環(huán)境不具備三維工藝驗(yàn)證能力，致使裝配中是否干涉，裝配順序是否合理，工藝裝備是否滿足需要、操作空間是否開(kāi)敞等一系列問(wèn)題在生產(chǎn)試制階段才能暴露出來(lái)。任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)影響飛機(jī)研制的進(jìn)度和質(zhì)量。 (4)缺少典型示教的三維動(dòng)態(tài)裝配過(guò)程，不便于裝配工人使用

4、及理解。 為了解決上述工藝設(shè)計(jì)問(wèn)題，我們選用某型機(jī)部件進(jìn)行三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)與裝配仿真、優(yōu)化分析技術(shù)應(yīng)用研究，為建立飛機(jī)數(shù)字化制造體系積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)?；谀Ｐ偷臄?shù)字產(chǎn)品定義的數(shù)字化制造流程 國(guó)內(nèi)飛機(jī)設(shè)計(jì)將采用基于模型的產(chǎn)品數(shù)字化定義(griD，ModelBasedDefinition)技術(shù)，其特點(diǎn)是：產(chǎn)品設(shè)計(jì)不再發(fā)放傳統(tǒng)的二維圖紙，而是采用三維數(shù)字化模型作為飛機(jī)零件制造、部件裝配的依據(jù)。傳統(tǒng)的二維工藝設(shè)計(jì)模式已經(jīng)不能適應(yīng)全三維設(shè)計(jì)要求。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工藝設(shè)計(jì)與數(shù)字化仿真軟件技術(shù)的發(fā)展以及協(xié)同平臺(tái)的建立。為三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)和并行工程奠定了基礎(chǔ)。 圖1具體描述了飛機(jī)研制過(guò)程

5、中基于模型的數(shù)字產(chǎn)品定義的數(shù)字化制造流程： 飛機(jī)的研制必須經(jīng)歷產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)。工裝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造和檢驗(yàn)檢測(cè)等5個(gè)主要環(huán)節(jié)，并在產(chǎn)品制造和檢驗(yàn)檢測(cè)環(huán)節(jié)中，由三維設(shè)計(jì)數(shù)模分別派生出三維工藝數(shù)模和檢驗(yàn)數(shù)模。 1)在工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，工藝部門(mén)依據(jù)設(shè)計(jì)部門(mén)按基線預(yù)發(fā)放的三維設(shè)計(jì)數(shù)模進(jìn)行工藝分析，并向設(shè)計(jì)部門(mén)反饋工藝審查意見(jiàn)依據(jù)設(shè)計(jì)部門(mén)正式發(fā)放的EBOM(產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu))和三維設(shè)計(jì)數(shù)模，建立PBOM(產(chǎn)品工藝結(jié)構(gòu))，制定裝配工藝協(xié)調(diào)方案，劃分工藝分離面，進(jìn)行全機(jī)裝配工藝仿真，最終形成經(jīng)過(guò)裝配仿真驗(yàn)證的MBOM(產(chǎn)品制造結(jié)構(gòu))頂層結(jié)構(gòu)，將此MBOM發(fā)放到下游的工裝設(shè)計(jì)、專業(yè)制造和檢驗(yàn)檢測(cè)等部門(mén)。 2)在工裝

6、設(shè)計(jì)過(guò)程中，工裝設(shè)計(jì)制造部門(mén)依據(jù)產(chǎn)品制造部門(mén)提出的工裝訂貨單，三維工藝數(shù)模、產(chǎn)品制造工藝方案和設(shè)計(jì)部門(mén)的三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)模進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)；依據(jù)三維工裝設(shè)計(jì)數(shù)模進(jìn)行AO(AssemblyOrder)的編制，并進(jìn)行裝配工裝的裝配仿真和工裝數(shù)控程序的編制，最終完成工裝的制造和自檢。 3)在產(chǎn)品制造過(guò)程中，產(chǎn)品制造部門(mén)依據(jù)設(shè)計(jì)部門(mén)正式發(fā)放的EBOM和三維設(shè)計(jì)數(shù)模，工藝部門(mén)的PBOM建立三維工藝數(shù)模，進(jìn)行零件的材料屬性仿真和部件幾何仿真，編制AO(裝配大綱)和FO(制造大綱)，編制數(shù)控程序，最終完成零件的加工，部件的裝配以及自檢。 4)在產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中，檢驗(yàn)檢測(cè)部門(mén)依據(jù)設(shè)計(jì)部門(mén)正式發(fā)放的EBOM，三維設(shè)

7、計(jì)數(shù)模，三維工裝設(shè)計(jì)數(shù)模編制檢測(cè)計(jì)劃，計(jì)算測(cè)量數(shù)據(jù)，完成零部件和工裝的檢測(cè)。 5)工裝模型、檢驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵约霸跀?shù)字化裝配工藝模擬仿真過(guò)程中生成的三維工藝圖解和仿真視頻數(shù)據(jù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴a(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，為現(xiàn)場(chǎng)工人施工和檢驗(yàn)提供三維數(shù)字依據(jù)。陜飛公司基于DELMIA的某飛機(jī)三維數(shù)字 化裝配工藝流程 DELMIA軟件是達(dá)索公司的一款可針對(duì)飛機(jī)裝配中的工藝設(shè)計(jì)及按其設(shè)計(jì)要求進(jìn)行裝配仿真驗(yàn)證的軟件，它給工藝工程師、工裝設(shè)計(jì)師提供了與產(chǎn)品設(shè)計(jì)師共同的可視化交流和怫同工作平臺(tái)，使制造部門(mén)的工作人員可以及早的參與到產(chǎn)品的研發(fā)中去，與設(shè)計(jì)人員并行的開(kāi)展工作，從而使得在設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠充分的考慮零件的工藝特性，部件的可裝配

8、性和產(chǎn)品的可維護(hù)性等因素，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)“面向制造的設(shè)計(jì)”和“面向維護(hù)的設(shè)計(jì)”。 陜西飛機(jī)制造公司自2010年開(kāi)始在某型飛機(jī)上全面使用DELMIA軟件進(jìn)行了的產(chǎn)品定義、組件的劃分、全三維工藝規(guī)劃，裝配仿真與優(yōu)化、人機(jī)工程仿真與分析、三維工作指令的發(fā)放以及各種報(bào)表的輸出等功能模塊。本文主要就DELMIA技術(shù)在陜飛某飛機(jī)中具體應(yīng)用的工作流程進(jìn)行闡釋。 第一步：PBOM的編制及各種數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備 (1)在協(xié)同平臺(tái)上根據(jù)EBOM進(jìn)行PBOM的編制； (2)利用產(chǎn)品及資源的xxxx模型生成三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)DELMIA軟件所需用到的CGR模型及smgxml模型，并將這些格式的模型存放在指定位置，以備導(dǎo)入數(shù)

9、據(jù)時(shí)讀取。 第二步：PBOM數(shù)據(jù)的導(dǎo)入 將來(lái)自數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)的XML格式的PBOM通過(guò)二次開(kāi)發(fā)的接口程序?qū)氲紻ELMM的DPE軟件模塊中，構(gòu)建產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)樹(shù)，同時(shí)使得三維數(shù)模數(shù)據(jù)(屬性)導(dǎo)入到產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)下。 第三步：組件、工藝分離面的劃分 完成數(shù)據(jù)導(dǎo)入工作后，在DELMIA軟件的DPE模塊中，根據(jù)生產(chǎn)批量、裝配能力進(jìn)行工藝分離劃面，并結(jié)合EBOM確定各工藝裝配部件、段件需要裝配的零、組件項(xiàng)目，構(gòu)建工藝大部件模型。在工藝分離面劃分的基礎(chǔ)上，對(duì)每個(gè)工藝大部件進(jìn)行初步裝配流程設(shè)計(jì)，劃分裝配工位，確定在每個(gè)工位上裝配的零組件項(xiàng)目，在三維數(shù)字化設(shè)計(jì)環(huán)境下構(gòu)建各裝配的工藝模型。確定裝配工藝基準(zhǔn)和裝配定位方法

10、，制定整個(gè)裝配體各工位之間的裝配流程圖。 第四步：MBOM的編制 根據(jù)組件和工藝分離面的劃分，完成MBOM的建立，并將每個(gè)零件的三維數(shù)模(立體圖)與產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)樹(shù)相關(guān)聯(lián)，在工位劃分的基礎(chǔ)上，依據(jù)段件裝配工藝模型在三維數(shù)字化環(huán)境下進(jìn)一步進(jìn)行各工位內(nèi)的裝配過(guò)程設(shè)計(jì)，確定每個(gè)工位內(nèi)的段件裝配工藝模型零組件的裝配順序，并定義裝配過(guò)程對(duì)應(yīng)的AO號(hào)。并將AO需要裝配的零組件項(xiàng)目及工作的內(nèi)容制定反映工位內(nèi)各AO關(guān)系的裝配流程上。 第五步：詳細(xì)的裝配工藝規(guī)劃 在AO劃分基礎(chǔ)上，依據(jù)段件裝配工藝模型進(jìn)行詳細(xì)的裝配工藝過(guò)程設(shè)計(jì)，定義該過(guò)程所需要的標(biāo)準(zhǔn)件，確定該裝配工藝過(guò)程零組件，標(biāo)準(zhǔn)件、輔助材料等裝配順序，明確裝配

11、工藝方法、裝配步驟并選定該裝配過(guò)程所需要的工裝、夾具，工具、輔助材料等一系列的制造資源，形成用于指導(dǎo)生產(chǎn)的AO。在這里將零件和工步關(guān)聯(lián)，將工裝與工位關(guān)聯(lián)。 第六步：裝配仿真驗(yàn)證與優(yōu)化 在三維數(shù)字化虛擬裝配環(huán)境下，建立廠房、地面、起吊設(shè)備等三維制造資源模型，將已經(jīng)建立的各裝配工藝模型和裝配型架、工作平臺(tái)、夾具等制造資源三維模型放入廠房中，按照確定的裝配流程進(jìn)行全面的工藝布局設(shè)計(jì)，并仿真生產(chǎn)中的物流如圖2)。在DELMIA的DPM軟件模塊中，依據(jù)設(shè)計(jì)好的裝配工藝流程對(duì)每個(gè)零件、成品和組件進(jìn)行移動(dòng)、定位、夾緊和裝配操作，在裝配的過(guò)程中進(jìn)行零件與零件、零件與工裝的干涉檢查，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)存在干涉情況時(shí)報(bào)警

12、，并會(huì)顯示干涉區(qū)域和干涉量，以幫助工藝設(shè)計(jì)人員查找和分析。 第七步：WKC可視化文件編制 按照優(yōu)化后的工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)入DELMM系統(tǒng)的WKC模塊中應(yīng)用Composer軟件中進(jìn)行工步的視圖設(shè)計(jì)，包括裝配尺寸標(biāo)注、制孔信息、定位信息和工裝使用信息等裝配信息備注，完成工步級(jí)裝配可視化文檔編制(見(jiàn)圖3)。 第八步：AO內(nèi)容及可視化文件輸出與管理 通過(guò)二次開(kāi)發(fā)的程序?qū)ELMIA中設(shè)計(jì)完成的AO內(nèi)容提取到CAPP中的相應(yīng)模板中，包括AO內(nèi)容頁(yè)，輔材配套表、標(biāo)準(zhǔn)件配套表，零件配套表等文檔信息，同時(shí)輸出仿真視頻和工步視圖，將上述各種配套表和內(nèi)容頁(yè)通過(guò)協(xié)同平臺(tái)進(jìn)行審簽發(fā)放，并通過(guò)MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)可視化裝

13、配(見(jiàn)圖4)。 三維數(shù)字化裝配設(shè)計(jì)與仿真優(yōu)勢(shì) 通過(guò)三維數(shù)字化虛擬裝配工藝設(shè)計(jì)和裝配過(guò)程仿真，發(fā)現(xiàn)三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)和裝配過(guò)程仿真系統(tǒng)在數(shù)字化制造中有以下優(yōu)勢(shì)： (1)在產(chǎn)品實(shí)際(實(shí)物)裝配之前，通過(guò)裝配過(guò)程仿真，可及時(shí)地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)，工裝設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，有效地減少裝配缺陷和產(chǎn)品的故障率，減少因裝配干涉等問(wèn)題而進(jìn)行的重新設(shè)計(jì)和工程更改。因此，保證了產(chǎn)品裝配的質(zhì)量。 (2)裝配仿真過(guò)程產(chǎn)生的圖片，視頻錄像直觀地演示裝配仿真，使裝配工人更容易理解裝配工藝，減少了裝配過(guò)程反復(fù)，減少了人為差錯(cuò)。 (3)裝配仿真過(guò)程產(chǎn)生的圖片、視頻錄像可用于對(duì)維修人員的培訓(xùn)。 (4)對(duì)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，通過(guò)三維數(shù)字化