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。它提供了在三維數(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)程到忽。通過(guò)數(shù)字化三維仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)裝配全過(guò)程的仿真禾酱，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绘趋，同時(shí)可驗(yàn)證操作人員在該環(huán)境下的可達(dá)性，可操作性颗管。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)中静冯，取得了顯著的效益。無(wú)論是波音公司還是空客公司目前基本上已實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化裝配蛮究。波音公司的737飛機(jī)已經(jīng)采用航空制造業(yè)的裝配解決方案狱鼎，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)變更家厂，縮短了工藝規(guī)劃時(shí)間篷浅，提高了產(chǎn)量并降低了生產(chǎn)成本。

　　目前國(guó)內(nèi)整個(gè)飛機(jī)制造過(guò)程申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)行客娱，但仍然停留在二維產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上题琅，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)同工作圈机，無(wú)法將裝配工藝過(guò)程歉活、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)行三維的虛擬工藝驗(yàn)證偏戳，零部件能否準(zhǔn)確安裝莉歼，在實(shí)際安裝過(guò)程中是否發(fā)生干涉、工藝流程攻泼、裝配順序是否合理火架，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)忙菠、裝配操作空間是否具有開(kāi)敞性等一系列問(wèn)題無(wú)法在裝配設(shè)計(jì)階段得到有效驗(yàn)證何鸡。

　　DELMIA軟件是達(dá)索公司的一款虛擬仿真軟件。DELMIA名稱取自DICITAL ENTERPIUSE LEAN MANUFACTURINC INTERACTIVE APPUCATION只搁，寓意數(shù)字企業(yè)精益制造交互式應(yīng)用音比，提供以生產(chǎn)工藝過(guò)程為中心的最全面的數(shù)字制造方式與解決方案。DELMIA作為Dassault Systems(法國(guó)達(dá)索系統(tǒng)集團(tuán))續(xù)CATIA之后的又一大型工業(yè)軟件氢惋，它提供了能夠數(shù)字化地設(shè)計(jì)洞翩、測(cè)試和驗(yàn)證一臺(tái)機(jī)床、一個(gè)工作單元或整條生產(chǎn)線的解決方案焰望，DELMIA PLM提供了流程與資源功能骚亿，能夠貫穿整個(gè)產(chǎn)品生命周期，創(chuàng)建和驗(yàn)證連續(xù)的熊赖、涉及產(chǎn)品的制造流程来屠。DELMIA服務(wù)于那些制造流程優(yōu)化對(duì)其來(lái)講非常關(guān)鍵的行業(yè)包括汽車(chē)、航空咱窜、制造與裝配囚请、電氣電子、生活消費(fèi)品寂逛，工廠和造船部門(mén)缚扩。通過(guò)使制造商能夠優(yōu)化流程，DELMIA幫助公司提高生產(chǎn)率亏铃，促進(jìn)協(xié)同和加速上市時(shí)間闪妓。

　　我們所使用的是DELMIA的驗(yàn)證功能，使用工藝模塊和人機(jī)工程模塊穴眼。工藝模塊即DPM模塊甚庇，用來(lái)進(jìn)行工藝驗(yàn)證腿扑，人機(jī)工程模塊用來(lái)對(duì)工人操作模擬，驗(yàn)證工人動(dòng)作的可達(dá)性葵嗦。

　　本文主要就DELMIA技術(shù)在某小型飛機(jī)尾椎的工藝與人機(jī)工程仿真中的應(yīng)用進(jìn)行具體的闡述陆拐，并結(jié)合在仿真過(guò)程中出現(xiàn)的一些典型問(wèn)題進(jìn)行了深入的探討和研究。

　　1 尾椎裝配的工藝過(guò)程仿真

　　1.1 尾椎組件裝配特點(diǎn)及要求

　　尾椎組件結(jié)構(gòu)是某飛機(jī)中重要的結(jié)構(gòu)件之一暂畴。其裝配工藝技術(shù)要求較高段直。尾椎組件位于飛機(jī)行李艙和尾翼之間，連接飛機(jī)行李艙和尾翼溶诞。該組件主要由蒙皮鸯檬、長(zhǎng)桁、框螺垢、角材喧务、加強(qiáng)板等零組件組成。

　　尾椎組件裝配主要包括三個(gè)部分的裝配枉圃，尾椎上部裝配功茴、下部裝配及總裝。

　　尾椎上部裝配主要步驟：通過(guò)定位檔塊及卡板型面定位蒙皮孽亲，用夾子夾緊;通過(guò)定位塊定位上部支架組件坎穿、長(zhǎng)桁、上角片及尾部框返劲，用夾子夾緊玲昧。

　　用內(nèi)卡板及定位插銷(xiāo)定位剩余三框組件，手工定位安裝三片帶板篮绿，用夾子夾緊孵延。

　　尾椎下部裝配主要步驟：通過(guò)定位檔塊及卡板型面定位蒙皮，裝配孔定位兩口蓋羽剪，用夾子夾緊蒙皮;通過(guò)定位塊定位長(zhǎng)桁茸例，手工定位下角片、左右角片殴燃，用夾子夾緊;用內(nèi)卡板及定位插銷(xiāo)定位剩余三框組件偷逆，手工定位安裝三片帶板，用夾子夾緊斯荒。

　　尾椎總裝主要步驟：通過(guò)卡板型面及定位器杆谓、插銷(xiāo)定位尾椎上部;通過(guò)卡板型面及定位器、插銷(xiāo)定位尾椎下部;下部蒙皮插入聲部蒙皮內(nèi)险丧，端頭角片搭接在尾框內(nèi)緣上;通過(guò)捕銷(xiāo)及尾框輪廓定位兩耳片。

　　尾椎上部和下部組件裝配要求重點(diǎn)控制：

　　(1)蒙皮及骨架外形

　　(2)框站位位置

　　尾椎總裝要求重點(diǎn)控制：

　　(1)蒙皮搭接邊距

　　(2)兩耳片交點(diǎn)孔位置及同軸度

　　1.2 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備

　　打開(kāi)DELMIA較件的DPM工作環(huán)境景妻，將相應(yīng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)和工裝數(shù)據(jù)調(diào)入愧鹊，如圖1所示。根據(jù)工藝部門(mén)提供的裝配大綱中存貯的工藝數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備進(jìn)行裝配仿真惩赊。

1.3 裝配工藝過(guò)程仿真

　　三維數(shù)字化裝配過(guò)程仿真是產(chǎn)品實(shí)物在實(shí)施裝配以前對(duì)裝配工藝進(jìn)行驗(yàn)證的最佳方法电湘，它時(shí)間短、費(fèi)用低鹅经。依據(jù)設(shè)計(jì)好的裝配工藝流程對(duì)產(chǎn)品裝配過(guò)程和拆卸過(guò)程進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)仿真寂呛，驗(yàn)證每個(gè)零件接設(shè)計(jì)的工藝順序是否能無(wú)阻礙的裝配，以發(fā)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中裝配順序設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤瘾晃。

　　本小節(jié)以尾椎總裝為例贷痪，詳細(xì)說(shuō)明裝配過(guò)程。根據(jù)裝配工藝要求蹦误，其裝配首先在架下將上下壁板組件扣在一起劫拢，然后整體上架，利用前后端框定位器定位强胰，插緊插銷(xiāo)舱沧，接著利用工裝定位前水平連接件，要求與尾椎后端框兩端面貼合偶洋。通過(guò)下壁板蒙皮上的導(dǎo)孔向上壁板蒙皮鉆孔熟吏，并利用已鉆孔定位長(zhǎng)桁及左右角片，用彈簧銷(xiāo)夾緊玄窝。安裝后座艙框連接處鉚釘蒲龟，安裝長(zhǎng)桁與蒙皮連接鉚釘，僅安裝左數(shù)前8個(gè)鉚釘吟因，安裝前連接件與蒙皮相連鉚釘犯渣，在前座艙框上安裝柱頭螺栓。按規(guī)范手工定位安裝限制U型夾产歧，通過(guò)裝配孔定位垂尾前段肋-隔框甥轿、阻力角材-垂尾前段左側(cè)及右側(cè)，并用彈簧銷(xiāo)夾緊品庞。手工定位垂尾前段肋端部绿相，夾緊。手工定位垂尾前段-前都斋垫，垂尾前段前端篷低，夾緊。安裝框連接鉚釘届饰，最后安裝升降舵推桿組件其种。

　　在這一裝配流程中，部件的裝配均使用DELMIA軟件的DPM模塊狸眼，按照規(guī)范中裝配順序藤树，使用其記錄部件安裝軌跡浴滴，自動(dòng)演示
在虛擬環(huán)境中，依據(jù)設(shè)計(jì)好的尾椎裝配工藝流程岁钓，通過(guò)對(duì)每個(gè)零件升略、成品和組件的移動(dòng)、定位屡限、夾緊和裝配過(guò)程等進(jìn)行產(chǎn)品與產(chǎn)品品嚣、產(chǎn)品與工裝的干涉檢查，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)存在干涉情況時(shí)報(bào)警钧大，并給出干涉區(qū)域和干涉量翰撑，以幫助工藝設(shè)計(jì)人員查找和分析干涉原因。該項(xiàng)檢查是零件沿著模擬裝配的路徑拓型，在移動(dòng)過(guò)程中零件的幾何要素是否與周邊環(huán)境有碰撞额嘿。在三維環(huán)境中，檢查過(guò)程非常直觀劣挫。

　　尾椎工藝裝配仿真中發(fā)現(xiàn)了工裝與工裝之間册养、產(chǎn)品與產(chǎn)品之間及工裝與產(chǎn)品之間的干涉問(wèn)題，影響到尾椎組件的裝配险悲，及時(shí)與工藝制造部門(mén)交流修梭，修改相應(yīng)數(shù)模。

　　整個(gè)裝配仿真過(guò)程經(jīng)驗(yàn)證無(wú)誤后专勇，可以按照需要纸级，定制生成相關(guān)的文檔。再將仿真過(guò)程用屏幕錄相專(zhuān)家錄制成視頻文件客洁，用于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐描刹。

　　2 尾椎裝配人機(jī)工程的仿真

　　產(chǎn)品裝配的過(guò)程，少不了人的參與垢类，產(chǎn)品移動(dòng)的過(guò)程也就是人動(dòng)作的過(guò)程婆崔。在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工裝結(jié)構(gòu)環(huán)境中，按照工藝流程進(jìn)行裝配工人的可視性革襟、可達(dá)性十卖、可操作性、舒適性以及安全性的仿真鸭嗡。在產(chǎn)品與制造資源仿真的基礎(chǔ)上俘伤，再將定義好的三維人體模型放入該環(huán)境中進(jìn)行人體和其所制造、安裝份氧、操作與維護(hù)的產(chǎn)品之間互動(dòng)關(guān)系的動(dòng)態(tài)仿真唯袄，以分析操作人員在該環(huán)境下工作的姿態(tài)、負(fù)荷等蜗帜，進(jìn)而修改和優(yōu)化工藝流程和制造資源越妈，以高效裝配和以人為本為原則季俩。

　　2.1 人機(jī)工程數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

　　根據(jù)裝配大綱要求，尾椎組件中鉚釘?shù)陌惭b均要求用人體模型來(lái)模擬梅掠，所以尾椎裝配仿真中的鉚釘安裝使用DELMIA軟件的人機(jī)模塊，在裝配工作區(qū)中店归，加入了兩個(gè)人體模型阎抒，來(lái)模擬工人使周鉚槍和頂鐵完成安裝鉚釘?shù)膭?dòng)作，同時(shí)加入工作臺(tái)消痛、鉚槍且叁、頂鐵等必要工具.
2.2 鉚接過(guò)程人機(jī)仿真。

　　將人機(jī)模型插入當(dāng)前工作區(qū)秩伞，調(diào)整模型姿態(tài)逞带，創(chuàng)建人機(jī)任務(wù)，讓人體模型拿住鉚槍和頂鐵烟渴，在尾椎組件預(yù)鉆孔處工作吱台，并加入走步，側(cè)移等行為差按。然后將人體模型作為資源指定到目錄樹(shù)相關(guān)的Activity上苦爸，再選擇所創(chuàng)建的相應(yīng)的任務(wù)，選擇激活聋账，這樣播放仿真動(dòng)畫(huà)時(shí)瑟扁，便可看見(jiàn)人的動(dòng)作。

　　在安裝長(zhǎng)桁與蒙皮連接處的鉚釘時(shí)毕察，因?yàn)殂T釘安裝位置靠前匹氯，所以要求使用頂鐵的工人要進(jìn)入到尾椎組件的內(nèi)部，這時(shí)DELMIA仿真軟件很好的模擬了工人工作的實(shí)際場(chǎng)景库绩，從而得到了在尾椎內(nèi)部工作的工人的適宜身材重抑，身高應(yīng)該是170-172cm之間，體型適中吸辽，兩肩寬不超過(guò)52cm职鸟。3 結(jié)束語(yǔ)

　　本文就使用DELMIA在尾椎工藝過(guò)程與人機(jī)工程仿真應(yīng)用進(jìn)行了闡述：工藝過(guò)程仿真中對(duì)尾椎裝配工藝流程進(jìn)行了仿真和驗(yàn)證，將仿真過(guò)程進(jìn)行錄相藏斩，用來(lái)指導(dǎo)實(shí)際裝配操作躏结，而在裝配仿真過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的零件、工裝干涉問(wèn)題狰域，以文檔的形式媳拴，及時(shí)的報(bào)給工藝部門(mén)，相關(guān)人員對(duì)數(shù)模進(jìn)行了修改兆览，避免了可能會(huì)因此帶來(lái)的損失;尾椎裝配中人機(jī)仿真部分驗(yàn)證了工人工作空間的開(kāi)敞性屈溉，動(dòng)作的舒適程度塞关，并且在特定工作空間內(nèi)對(duì)操作人員的身高體型的要求做了模擬，保證實(shí)際工作能高效子巾、順利的進(jìn)行跳纳。

　　在用DELMIA對(duì)某機(jī)尾椎的仿真過(guò)程中，充分體會(huì)了數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)和虛擬裝配過(guò)程丁逝，使用DELMIA惊搏，可以生成指導(dǎo)生產(chǎn)的錄相，可以進(jìn)行工藝性驗(yàn)證仪搔，可以進(jìn)行人機(jī)工程驗(yàn)證姻眼，這均給生產(chǎn)實(shí)際帶來(lái)了及大的益處。相信DELMIA的應(yīng)用必將在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面都取得巨大的效益袄扛。

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