全三维电装工艺设计关键技术研究

王远进 长虹电源有限责任公司

1 现阶段航空电装技术运用现状

现阶段我国飞机装配工艺技术，尽管局部上已经应用了先进技术，例如最为基本的结合CAD 技术开展了包括建立型架标准件库与优化型架及参数设计等活动，对工装、工具与产品的装配过程实现了三维模型输出与仿真检验等等；已应用激光测量混合数控驱动的定位方式，部分机型已经实现了自动钻铆。但总体来说，相较于发达国家来说还具有较大的上升空间，主要表现为以下几点：（1）飞机设计制造，仍旧实行串行模式，工装、工艺设计与产品设计存在一定脱节情况，并未真正落实制造模式现阶段的串行模式与并行模式的有效转换，继而造成飞机各模块、型架协调困难、返工率较高等问题；（2）人机交互的装配仿真检验与装配路径的优化，还具有较大研发空间；（3）仍旧应用以专用工装为主导的刚性定位装配方式，所造成问题是飞机制造综合成本居高不下；（4）数字化装配应用规模存在较大的局限性，总体来说还未实现完整型号的真正意义上的全面数字化生产制造。

2 飞机装配工艺技术的三维数字化技术运用

随着飞机设计部门逐步应用三维数字化技术实现设计发图，传统装配工艺设计方式俨然已无法支撑其现阶段装配工艺设计与生产现实需求[2]。工艺部门需设计一种结合三维化工艺设计与仿真验检验的数字化集成应用平台，连接起与上层设计端应用系统的集成设计开发。三维数字化装配工艺设计技术，主要是基于客户化制定的数字化工艺设计系统，所提供的工艺规划模板、三维制造全过程的仿真检验技术、三维装配程序输出、车间现场的远端同步可视化等，贯穿于全机工艺布局的整体规划、组件工序的设计、装配程序的编制、装配仿真检验、现场检验三维程序等全过程。在数字化工艺设计系统中，直接通过运用设计输出的三维零件模型，将飞机整机细分为大部件，大部件再次二次细分为各细部件，各细部件则直接体现到组件的整个过程。

将数字化工艺设计系统融入到装配工艺设计活动，相较于传统形式的经验实处理或划分，其工作的直观性、调整高效性与便捷性更为突出，且同时可随时开展装配仿真分析与检验工作，切实减少装配工艺的设计缺陷。

3 三维电子装配系统的实际设计流程简析

3.1 装配工艺设计系统环境的建立

本文主要根据运用Windchill 系统作为企业级协同制造管理平台予以简析，管理各项BOM 信息，其主要作用输出为：1、接收产品设计材料工程单数据信息；2、企业级数据的二次传送；3、建立数据管理；4、建立物料计划单与物料工程单；5、审核工艺签审流程等。

3.2 系统前端数据的准备

3.2.1 传递工艺结构与模型数据

首先是在Windchill 完成EBOM编制PBOM之后，再将PBOM 及其直接对应的产品模型、轻量化模型Cgr、轻量化三维装配指令编制模型，同步传输到三维装配工艺设计系统DELMIA 之中，继而实现三维数字化装配工艺的整体设计，如下图所示。

3.3 顶层工艺设计-划分工艺分离面

3.3.1 顶层工艺划分

因EBOM 与PBOM 主要以产品结构为主，与常规工艺装配使用的产品工艺结构存在差别，只能基于PBOM，对产品结构予以重新规划设计，界定并划分出产品的工艺结构，即是划分产品结构的工艺分离面，继而制定工艺设计总方案。

进行全机整体工艺布局的规划，在DELMIA 系统中对整机进行大部件的划分，大部件划分各细点部件，部件细分即是为装配单元（组件）的全过程。在DELMIA 系统中，通过制造装配在三维装配模式下，基于所计划设计的装配工艺规程，对大部件、细分部件予以划分，以实现划分工艺分离面，设计装配方案。

图1 三维数字化装配工艺设计

将MA 划分完成的工艺数据结构纳入DELMIA 系统，在工艺规划模块打开。完成MA 划分的产品工艺结构工作之后，再进一步建立工艺结构解构模型，进行划分顶层工艺，分配部、组件所涉及，建立出涵盖大部件、部件、装配单元形层次结构的顶层一级MBOM。

3.3.2 逐层工艺仿真检验

工艺划分活动开展的同时，为保证划分分离面的合理性与精确性，需对整个划分过程进行同步仿真检验。同时，为尽可能防止人员资源的不合理使用、且促进资源的高效使用。在预处理阶段，首先开展工艺评审活动，划分需预先在软件中开展仿真检验以及无需进行仿真验证的部分。

3.4 三维装配指令的编制

完成DELMIA 系统下工艺设计与仿真检验工作之后，再将工艺信息以三维化展现形式编制为三维装配指令，应用DELMIA 系统的指令创建功能，将各个阶段的的装配信息以图像具象化的形式进行编制，主要添加连接件、标注装配尺寸、不同工序连接件分组、特殊位置予以凿切等操作模块。

4 总结

基于DELMIA 数字化装配工艺平台，结合三维数字化模型设计系统环境，构建了装配工艺三维数字化模型设计系统，本文主要阐述了三维模型设计产品的前期流程，总结内容如下，通过在飞机装配工艺设计体系中融入三维数字化技术，可显著提升飞机制造企业运用三维数字化装配工艺进行设计与仿真检验的效率与质量。