基于Delmia装配工艺仿真技术在飞机装配中的研究应用

基于 Delmia装配工艺仿真技术在飞机装配中的研究应用

王静 1 于青峰 2

沈阳飞机工业（集团）有限公司 辽宁 沈阳 110034

摘要：装配仿真可在飞机实际装配之前及时发现飞机设计和工艺设计存在的问题，有效减少装配缺陷和产品的故障率，降低产品的研制风险。本文结合飞机某组件的装配过程，探讨了装配仿真工艺技术在飞机部件装配模拟中的具体应用情况。通过装配仿真，可直观分析产品的可装配性，优化改进工艺方法、工装结构和生产线布局等，确保了部件的装配质量和效率。

关键词：仿真流程；工艺规划；干涉分析

1 引言

飞机装配是飞机生产制造过程中非常重要的环节，也是实现其功能的关键所在，不但工作量巨大，装配技术难度多而且各生产车间沟通协调困难。传统的产品装配过程对产品装配性能的分析和评价大都借助实物模型及以往经验，这种方法准确性差，如遇到设计方案修改则需重新分析模型，造成了人力、财力、物力的浪费，容易出现设计隐患。装配仿真技术的应用为解决上述问题提供了新的途径，装配仿真是用户基于Delmia软件在虚拟装配环境里模拟产品的装配过程，用于实物装配前分析飞机设计、工艺模型的合理性，通过装配仿真可真实的模拟飞机的装配过程，该技术的发展对缩短产品开发周期、提高设计质量、降低装配成本具有显著作用，是现代航空产品研制的新技术，也是并行工程的支持技术之一。

2 装配仿真基本原理

飞机虚拟装配过程仿真的基本原理是按照给定的装配工艺顺序，通过对飞机零部件的空间位置进行连续操作来达到预期的装配效果，同时将连续操作过程以动画的形式演示出来。这里采用“反装”的思路对飞机虚拟装配过程进行仿真研究，反装是基于“可拆即可装”的原理，将虚拟环境中的零件模型从正确的空间位置进行交互拆除，得到各零、组件的拆卸过程，并记录，最后拆卸顺序和路径予以“反演”，即可得到产品的装配顺序和路径。由于不需在移动零件移动时查找零件之间的约束元素，因此这种方式移动零件特别方便，被广泛采纳应用。

3 装配仿真实例分析

这里，以飞机某组件为例，利用Delmia软件的DPM模块，依据装配工艺规程（即由零件到部件，由部件到组件的顺序）对装配过程进行仿真。

3.1、规划装配工艺流程

要合理规划装配工艺流程，首先要了解现有的装配工艺特点，结合装配要求，拟定装配方案，完成工艺方案的制定、装配单元的换分、装配顺序的设计及详细工艺信息的输入等，该过程也可以称为装配工艺规划。在工艺规划完成以后，对装配工艺过程进行规划和仿真验证。

3.2、构建装配仿真环境

1）数据准备

为了提高装配仿真效率，做到工装或产品的整体指派，在创建装配装配仿真环境前应当对工装及产品的数模在CATIA环境下做分类处理，以便仿真时Processs下节点对应工装或产品的整体指派。

2）创建PPR结构树

打开Delmia软件的DPM工作环境，调入产品数据和工装数模，依据装配零件的装配顺序关系，建立相应的装配序列，构建PPR结构树，准备进行装配仿真。

3.3、装配工艺仿真

基于该组件的工艺规划及装配要求，在已创建的Delmia装配仿真环境中，通过确定零件、工具与设备间的运动约束，驱动零件、工具等运动部件，实现装配过程的动态仿真，并录制演示整个装配操作过程，具体仿真过程如下：

1）固化段安装

对于所有卡板组件，并旋转打开各接头定位器，将固化段按基准定位孔准确定位在工装型架上，并用夹紧器将其固定。

2）支臂、蒙皮安装

根据产品零组件间的装配关系，定义彼此间的约束类型和约束关系，确保装配工件之间准确的相对位置关系。以第二支臂的凸阶端为基准依次定位支臂组，并完成每个支臂对应可拆卸蒙皮的拆装，按照理论线位安装角材组及其隔板组，安装其它前缘蒙皮后，通过设置不同的装配序列和装配路径，模拟这些工件在型架内的装配连接，分析和检查其装配的正确性。

3）成品下架

最后，打开型架上的各个卡板和接头定位器，从型架上吊装出成品件，完成该部件的装配仿真。

3.4、碰撞干涉检测

碰撞干涉检测是进行装配仿真最重要的环节。产生干涉的原因主要包括：设计错误导致零件形状、尺寸不合理，出现装配干涉；装配路径规划不合理导致装配干涉；装配工艺顺序规划不合理导致装配干涉。

通过装配仿真分析，发现了工装与工装之间、产品与产品之间、工装与产品之间共计6个干涉问题，影响到装配，图6为第二支臂与销钉、上壁板交点支臂与上壁板发生干涉无法装配，通过记录形成干涉检查报告反馈至工艺部门，及时修正了产品数模，确保装配的顺利进行。

图6 干涉检查

4 结束语

本文总结了装配仿真技术的基本原理及仿真流程，并使用DELMIA就装配仿真技术在飞机某组件装配中进行了工程应用验证，通过仿真及时发现并修正了产品、工装数模设计不合理问题，优化了工艺规程及装配路径，并通过对装配仿真数据管理实现装配信息从装配设计向装配工艺有效传递与共享，是提高装配工艺设计效率、减少装配工艺设计返工、提高装配质量和效率的关键，是提高复杂产品开发数字化水平的必要途径。因此，装配仿真技术在飞机装配过程中的应用，对于缩短产品的设计周期，改善产品装配质量，提高装配效率具有重要意义，对于其他机械产品装配也具有参考价值。

参考文献

[1]郭洪杰．装配仿真技术在飞机并行设计阶段的应用[J]．航空制造技术，2009（24）：65-71．

[2]张辉．DELMIA虚拟装配技术在飞机研制中的应用[J]．航空制造技术，2012(1)：89-91．