基于三维模型的装配工艺应用模式研究

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1、基于三维模型的装配工艺应用模式研究撰文/中国空空导弹研究院袁永建王英健洛阳职业技术学院赵俊霞针对大型装备制造企业广泛应用三维设计模型的现状，基于数据管理平台Teamcenter开展三维装配工艺应用模式研究；通过开展基于三维模型的装配工艺设计、装配工艺仿真，构建多样的装配工艺应用模式；达到验证和改进产品的装配工艺，提高装配效率和质量，满足三维环境下开展装配工艺设计的目的。一、引言三维设计软件NX和数据管理平台Teamcenter在以航空、船舶为代表的国内大型装备制造企业中得到了广泛的应用，实现了产品数字化设计及管理。但是当产品从设计阶段延伸到工艺阶段时却出现了三维数据传递的“断层”，在工艺

2、系统中基于三维产品模型应用等方面还很薄弱。现有的工艺模式仍然采用二维图纸和传统工艺文件的方式进行，无法满足三维环境下工艺工作的要求。目前，工艺工作中面临的问题如下。（1）工艺设计没有直观的产品和资源表现形式，工艺设计人员依据二维图纸去理解产品的装配关系及工装的使用方式，并构想产品的装配顺序，整个过程耗费时间，且容易出现歧义。（2）工艺数据表达手段单一，目前工艺输出结果以二维工艺卡片为主，不能充分应用上游的三维设计数据，很难对复杂结构和过程进行清晰、直观地表达，不利于操快速理解产品的装配过程。（3）工艺人员在工艺编制过程中根据生产要求提出的工装需求，只能在实际生产中验证工装的可行性和合理性

3、，如果在虚拟环境中验证工装的可行性和合理性，能够有效避免工装返工和修改，提高工装设计效率和质量。针对以上问题，开展数字化装配工艺应用模式研究，构建基于三维模型的装配工艺设计系统，实现三维设计、工艺数据的完整搭接，为最终实现数字化装配工艺奠定基础。二、技术路线基于三维模型的装配工艺设计系统的总体技术路线如图1所示。实现途径如下。（1）从Teamcenter系统中获取设计BOM及产品三维模型，进行装配结构的可视化调整，形成工艺BOM，根据工艺BOM进行工艺分工，确定各个部件所属的装配部门，最后输出PBOM和分单位目录。（2）工艺编制人员接收任务后制定工艺流程顺序，确定产品在装配过程中所需的装

4、配工序，形成装配工艺流程；进行装配工艺的详细设计，指定各个装配工序所需要的零组件、制造资源(工装、夹具)等信息。（3）工艺人员根据装配工艺要求，进行装配路径规划，对装配工艺设计进行仿真验证，确保装配工艺设计的可行性和合理性，并输出相应的仿真图片、仿真动画信息。（4）将装配工艺设计、装配工艺仿真产生的结果通过工艺卡片、包含三维模型信息的PDF文件以及AVI格式的视频动画等方式输出，以指导现场生产。（5）三维装配工艺设计系统产生的结果信息存储在Teamcenter系统，生产现场通过制造执行系统与Teamcenter系统的接口获取相应的工艺数据用于指导生产。三、基于三维模型的装配工艺规划1.装

5、配工艺性审查在产品设计阶段，工艺人员应用三维装配工艺设计系统进行工艺审查，检查产品的可装配性。当主管提出合理化建议时，通过批阅的形式反馈到设计人员，达到工艺提前介入的目的，提高产品的工程化水平。2.构建PBOM通过集成接口读取Teamcenter系统中的EBOM及相应的产品轻量化模型。根据产品的结构特点和装配关系，在可视化环境中方便地调整装配零组件组成结构、设置工艺组件、完善零组件的工艺信息，最终形成完整的PBOM。3.工艺分工通过三维工艺设计系统，直接在三维环境中从产品树上选取零组件分配到相应生产部门。系统能够自动识别零组件的分配状态，未分配的零组件和分配后的零组件分别以不同的方式显示

6、，避免零组件漏分而引起工艺错误。四、基于三维模型的装配工艺设计1.任务分工生产分厂接到生产任务后，主管工艺人员根据实际情况进行装配单元的分解，并且能对组件的组成进行调整，将本部门承担的任务进一步分解为更小的装配单元，并指定具体的负责人编制装配工艺。系统能够方便、快捷地输出任务分工表。任务分工完成后进行零组件遗漏检查，确保任务分工的完整性和正确性。2.制定工艺路线工艺编制人员接收任务后在三维环境下制定工艺流程，确定产品的装配工序，形成装配工艺路线卡，并可指定装配工位等。3.详细工序设计工艺编制人员在三维环境下指定本工序零部件、工装和设备，并填写工艺内容。工序设计完成后，零部件、工装和设备信

7、息自动汇总，填入相关的汇总表中，并进行零组件遗漏检查，确保产品装配的正确性和完整性。装配工艺设计完成后形成装配过程信息树，如图2所示，包含具有顺序关系的各个装配工序以及对应的装配件和装配资源。五、基于三维模型的装配工艺仿真完成装配工艺设计后，所有的装配所需要的资源信息已经具备，进行装配过程的仿真工作。在虚拟环境中验证零组件的装配过程，确定合理的装配顺序，避免发生因装配顺序不正确而出现的无装配通路的情况，并且能够优化装配流程，得到最适