一、前言 數(shù)字化裝配......



一、前言
數(shù)字化裝配工藝設計與過程仿真技術在現(xiàn)代飛機的設計和制造中扮演的角色將越來越重要。它提供了在3 維數(shù)字化環(huán)境中動態(tài)地安裝零部件及

其組件的整個過程。通過數(shù)字化3 維仿真技術實現(xiàn)飛機裝配全過程的仿真。并在仿真過程中檢查干涉以確保所有零部件的準確安裝，及這種安

裝相對于其周邊安裝件而言的可行性，同時可驗證操作人員在該環(huán)境下的可達性，可操作性。目前國際上以飛機和汽車為代表的大型復雜產(chǎn)品

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

機已經(jīng)采用航空制造業(yè)的裝配解決方案，實現(xiàn)了整機的3D 虛擬裝配仿真和驗證。 極大的縮短了設計變更，縮短了工藝規(guī)劃時間，提高了產(chǎn)量
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并降低了生產(chǎn)成本。空客系列飛機壁板裝配采用了以數(shù)控鉆鉚機為中心的柔性裝配系統(tǒng)，從鉚接過程到裝配管理均實現(xiàn)了數(shù)字化控制。資料統(tǒng)

計得出：對典型部件裝配周期縮短60％，飛機裝配周期縮短10％以上，裝配工藝設計周期縮短30％～50％，裝配返工率減少50％，裝配成本減

少20％～30％，大大提高飛機裝配質量，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計思想和裝配設計流程，以西飛即將投產(chǎn)的ARJ21 中央翼組件的裝配為驗證項目展開中央

翼組件的數(shù)字化裝配工藝設計與過程仿真技術項目實施。
ARJ21 是Advanced Regional Jet for the 21st Century 的簡稱，是70~90座級的中、短航程支線飛機，擁有國內自主知識產(chǎn)權，按照世界上

最新技術設計，研制過程中全面采用數(shù)字化技術是該新支線的又一特點。同時，并行工程技術的充分應用，從飛機總體方案起，設計部門、工
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藝部門、項目管理部門等各部門就介入進去，一起工作，組成了真正的聯(lián)合工作隊。數(shù)字化技術的全面采用為DELMIA 軟件的具體實施提供了

良好的數(shù)據(jù)基礎。
中央翼組件結構是飛機中最重要的結構件之一，是整個飛機的最重要的承力結構，同時也是西飛承擔ARJ21 飛機的最重要裝配件。其裝配結構

復雜，裝配工藝技術要求較高。
ARJ21 中央翼組件裝配具有如下特點：
1、生產(chǎn)過程工藝性復雜，專業(yè)水平要求高，原理性知識需要掌握、熟悉，才能完成所承擔的工序。
2、采取的國外先進工藝方法和手段，很多工序的完成需要工裝設備的保障。
3、手工作業(yè)性強，即裝配過程靠人在飛機上手工將成品、零組件、材料、標準件、電纜導管組成系統(tǒng)而完成整機的裝配過程。
4、生產(chǎn)過程需要協(xié)調的問題、協(xié)調的單位多，部分問題的出現(xiàn)無法準確地確定，依靠原理、經(jīng)驗判斷問題的所在，需要協(xié)調和協(xié)助解決的工

作多。
5、生產(chǎn)過程復雜，生產(chǎn)周期相對比較長，批生產(chǎn)周期為45 天左右，新機生產(chǎn)為4 個月左右。
6、生產(chǎn)過程中對生產(chǎn)條件依賴性較強，零組件、標準件的配套，成品材料供應等直接制約著生產(chǎn)周期，缺一不可。
二、現(xiàn)有裝配工藝設計普遍存在的問題
目前國內整個飛機制造過程中處于重要地位的飛機裝配過程基本沿襲了數(shù)字量傳遞與模擬量傳遞相結合的工作模式，裝配工藝的設計主要采用

計算機輔助工藝過程設計系統(tǒng)CAPP 系統(tǒng)進行，但仍然停留在二維產(chǎn)品設計的基礎上，與CAD系統(tǒng)沒有建立緊密的聯(lián)系，更談不上與設計的協(xié)同

工作，無法將裝配工藝過程、裝配零件及與裝配過程有關的制造資源緊密結合在一起實現(xiàn)裝配過程的仿真，無法在工藝設計環(huán)境中進行3 維的

虛擬工藝驗證，零部件能否準確安裝，在實際安裝過程中是否發(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、裝配操作空間是否具有開放性等一系列問題無法在裝配設計階段得到有效驗證。上述任一環(huán)節(jié)在實際生產(chǎn)中出現(xiàn)

問題都將影響飛機的研制周期，造成費用的損失。
三、DELMIA 軟件結構及項目實施內容
DELMIA 軟件系統(tǒng)包括兩個相互關聯(lián)的獨立軟件，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，是產(chǎn)品工藝和資源規(guī)劃應用的平臺。利用在產(chǎn)品設計初步階段產(chǎn)生的數(shù)字樣機或EBOM（工程材料表，其包

括了零件、裝配件、外購件及其對應信息——圖紙、文件、材料等等）數(shù)據(jù)，進行產(chǎn)品分析，工藝流程定義，制定總工藝設計計劃，工藝細節(jié)

規(guī)劃、工藝路線制定；同時還可實現(xiàn)工藝方案評估，工時分析，車間設施布局和車間的物流仿真等功能。DPM 為工藝細節(jié)規(guī)劃和驗證應用的環(huán)

境。它是按照DPE 中設計好的各種工藝并結合各種制造資源，以實際產(chǎn)品的3 維(或數(shù)字樣機)模型，構造3 維工藝過程，進行數(shù)字化裝配過程

仿真與驗證。利用驗證的結果可分析出產(chǎn)品的可制造性、可達性、可拆卸性和可維護性。它真正實現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)和3 維工藝數(shù)據(jù)的同步。DPE

與DPM 的相互關系如圖所示。
具體項目實施內容如下：
1．在CATIA V5 中，讀入已經(jīng)設計好的ARJ 中央翼產(chǎn)品數(shù)據(jù)，并通過腳本文件生成該產(chǎn)品的EBOM 表。（如圖）
2．在DPE 軟件中，將EBOM 導入到針對西飛而特別定義的工藝設計模板中形成DPE 中的產(chǎn)品信息表。將已定義好的相關資源（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)實際裝配工藝，在DPE 中構建詳細裝配工藝信息表，同時將與該工藝有關的產(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行全面的工藝布局設計和三維數(shù)字化裝配工廠仿真，進行生產(chǎn)能力的平衡分析，并不斷對工藝布局和裝配流

程進行調整、優(yōu)化。
3．通過PPR HUB 數(shù)據(jù)庫，將DPE 中設計好的工藝過程導入DPM 中進行詳細的3 維的工藝驗證和仿真。在DPM 軟件中主要完成的主要內容包括

：
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）在定義好每個零件的裝配路徑