装配仿真技术及其在飞机装配中的应用

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1、装配仿真技术及其在飞机装配中的应用AssemblySimulationTechnologyandItsApplicationinAircraft沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室刘春张洪瑞史红祥北京航空航天大学机械工程及自动化学院王巍刘看博士，毕业于英国伯明翰大学．曾在英国公司从事系统仿真应用研究工作多年。现任沈阳航空航天大学教授，主要从事数字化制造技术、虚拟现实仿真技术和飞机制造工艺与装备等方面的研究工作。近年来，主持科研项目10余项，发表科技论文30余篇。20世纪90年代以来，飞机数字化装配技术的发展和应用表明，数字化装配技术是保证

2、和提升飞机综合质量的有效途径。随着数字化制造技术的逐步发展，数字化装配仿真技术已成为现代制造业中不可或缺的10航空制造技术·2015年第15期重点研究了在DELMIA平台上通过运用DPM—ProcessSimuIation模块禾口ErgonomicsDesign＆AnaIysis模块对某通用飞机机翼进行全过程装配仿真和分析，在该虚拟装配环境中完成机翼的装配顺序仿真、装配干涉仿真和人机工程仿真等，并根据仿真验证和评估的结果对其装配工艺方法进行调整和优化oDoI：10．16080／i．issnl67l一833x．2015．15．010重要手段和技术，特别是零

3、部件数量庞大、技术含量和综合程度高、研制周期长和成本开销大的制造业，如航空、航天、汽车、船舶等领域⋯。通过应用数字化装配过程仿真技术，在工装结构、装配工艺设计阶段，设计员不仅可以通过屏幕上的三维动态仿真直观地看到整个机构的运动过程，而且可以分析运动的极限位置转角、干涉情况、空间运动位置及运动参数等，设计人员还可以提前对设计和制造中可能出现的问题和缺陷做出高效的预测和改进，为设计和制造提供一种理论依据‘21。例如，Boein9777在研制的过程中，采用数字化、无纸化设计，并采用装配仿真技术，使产品开发周期缩短了40％．60％，制造成本降低了30％～40％H

4、，由此可见，数字化装配仿真技术在现代制造业中具有重要的作用和意义。本文重点研究了在DELMIA平台上通过运用DPM—AssemblvPmcesssimulation模块和ErgonomicsDesign&Analysis模块对某通用飞机机翼进行全过程装配仿真和分析，在该虚拟装配环境中完成机翼的装配顺序仿真、装配干涉仿真和人机工程仿真等，并根据仿真验证和评估的结果对其装配工艺方法进行调整和优化。装配仿真技术装配仿真技术又称数字化装配仿真技术，即为广义的虚拟装配技术，从本质上讲，装配仿真主要实现2个层次的映射14l：(1)用产品虚拟模型映射产品物理模型；(2

5、)用虚拟的装配仿真过程映射真实的物理装配过程。装配仿真技术主要实现2个目标：(1)对设计结果进行可装配、拆卸性验证，并为再设计提供参考；(2)进行装配规划，并获得可行且较优的装配工艺信息，用于指导生产。而在实际生产中，装配仿真技术的主要应用可以概括为以下方面内容：装配顺序仿真、装配干涉检查、工装／夹具设计合理性验证、人机工程仿真、装配指导和规范陋I。采用装配仿真技术的明显优势是：在产品设计阶段，通过三维模型在虚拟环境下对设计和工艺方案进行仿真验证和优化，实现在飞机实际装配之前的虚拟装配，在设计阶段就能够消除潜在的装配缺陷，是飞机数字化并行设计的关键环节。

6、随着飞机数字化制造技术的逐步推广和提升，装配仿真技术已成为优化工艺设计、缩短产品研制周期和降低成本的必要手段。目前，常用的装配仿真软件主要有CATIA、PRO／E、UG、DELMIA等。其中，DELMIA是在航空制造领域广泛应用的一款仿真软件，是由达索公司开发的主要针对制造业装配过程仿真的大型工业软件，该系统以“数字化制造技术”为核心，重点解决制造过程的仿真问题，并为此提供了定义和模拟数字化制造流程的各项功能，该系统有几十个模块，如图l所示，其中，在机翼的装配模拟仿真中主要应用PlantLayout、DPM—AssemblvPmcessSimulatio

7、n和ErgonomicsDesign&Analysis等几■*L^-nit●●t¨Kh■-叶■nw■_■■_●KZr虹●hM●抽·鞠■0●K■■■一lnmz■雌H晰■目_0●-时l^--d_¨^rh●o_i■n4anm■^I*—静¨●蕾a■∞●”￡Ⅲ·--∥‘岫．脚_^“～h●一7‘-¨·h●-．．h_‘h～潍D----_崎h一^_柑d-∞o_^_^’自-H“b-”乏o_·啪^hh-d__㈣0●-‘_’，o___呐h··_h^_‘，●_～n_★一r·_qo-_--r，o-‘·№·-h_--·‘一1㈧㈣释a_--n№蛙h¨—h-_“-7-■o-．■■_4’

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9、图1DELMIA的主要