數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用

李云鵬

摘 要：飛機(jī)是一項(xiàng)復(fù)雜性極高的設(shè)備同時(shí)也是一個(gè)國(guó)家工業(yè)技術(shù)水平的集中體現(xiàn)。在飛機(jī)的制造過(guò)程中，除了嚴(yán)格要求的飛機(jī)零部件制造外，飛機(jī)的裝配也是一項(xiàng)技術(shù)要求極高的工作。隨著電子和信息技術(shù)的發(fā)展，在飛機(jī)裝配的過(guò)程中通過(guò)積極引入數(shù)字化裝配和裝配仿真技術(shù)用以提高飛機(jī)裝配質(zhì)量是現(xiàn)今乃至今后一段時(shí)間飛機(jī)裝配發(fā)展的重點(diǎn)。隨著數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，現(xiàn)今數(shù)字化裝配仿真裝配已經(jīng)廣泛應(yīng)用于飛機(jī)裝配及相關(guān)制造業(yè)中并取得了良好的裝配效果。文章在分析數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用進(jìn)行分析介紹。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化裝配仿真裝配；飛機(jī)裝配；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：V262 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）23-0155-02

前言

數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)起始于上世紀(jì)90年代。通過(guò)在飛機(jī)裝配中應(yīng)用數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)后發(fā)現(xiàn)數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)能夠極大的提升飛機(jī)裝配等的綜合質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及數(shù)字化仿真技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于飛機(jī)裝配領(lǐng)域外的很多工業(yè)制造領(lǐng)域中并取得了良好的應(yīng)用效果。飛機(jī)裝配工作量大、技術(shù)要求高，通過(guò)采用數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)能夠?qū)︼w機(jī)裝配中所使用的大量的零部件進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)模擬仿真，用以對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行直觀的觀測(cè)從而對(duì)仿真零部件運(yùn)動(dòng)的極限位置轉(zhuǎn)角、干涉情況以及空間運(yùn)動(dòng)位置等的參數(shù)進(jìn)行分析，幫助飛機(jī)設(shè)計(jì)人員降低產(chǎn)品開發(fā)周期和成本，提升飛機(jī)裝配質(zhì)量。

1 數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)簡(jiǎn)析

數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)可以被簡(jiǎn)稱為裝配仿真技術(shù)。隨著科技的應(yīng)用和發(fā)展，現(xiàn)今的數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中主要被應(yīng)用對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能否有效的完成組裝和拆卸進(jìn)行模擬，并對(duì)這一過(guò)程提供相關(guān)的驗(yàn)證。以便為設(shè)計(jì)人員提供良好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)參考。此外在產(chǎn)品的裝配過(guò)程中，通過(guò)使用數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)還能夠?qū)Ξa(chǎn)品的裝配流程進(jìn)行模擬規(guī)劃，用以指導(dǎo)產(chǎn)品的裝配?，F(xiàn)今，數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中主要包含人機(jī)工程仿真、裝配順序仿真等的內(nèi)容。在數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中所具有的最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程中通過(guò)虛擬模擬的方式對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案和制作工藝進(jìn)行模擬檢驗(yàn)，通過(guò)虛擬化的模擬裝配能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中所存在的諸多不足從而減少實(shí)際生產(chǎn)中的失誤。數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)最早是被設(shè)計(jì)應(yīng)用于飛機(jī)裝配中的，通過(guò)多年的應(yīng)用和發(fā)展，數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)現(xiàn)今在飛機(jī)裝配中的作用越來(lái)越重要，并取得了良好的裝配應(yīng)用效果。

2 數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)在機(jī)翼結(jié)構(gòu)裝配中的應(yīng)用

飛機(jī)機(jī)翼是飛機(jī)制造及裝配中要求精度較好的一環(huán)。在飛機(jī)機(jī)翼的制造和裝配中對(duì)于飛機(jī)機(jī)翼外形的構(gòu)造要求精度較高，尤其是在飛機(jī)機(jī)翼中，翼肋和縱墻等分布較密且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在機(jī)翼的內(nèi)部擁有較多的鈑金結(jié)構(gòu)件，大量且復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件極大的加深了飛機(jī)機(jī)翼裝配的難度。因此，在飛機(jī)機(jī)翼的制造裝配中應(yīng)用數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)是十分必要的?，F(xiàn)階段，在飛機(jī)機(jī)翼的裝配過(guò)程中仍采用鉸接和螺紋連接作為連接的主要方式，外加飛機(jī)機(jī)翼對(duì)于外形精度要求較高，其所采用材料則主要是小剛度的薄壁和鈑金部件。因此在飛機(jī)機(jī)翼的裝配過(guò)程中極易因外力而導(dǎo)致機(jī)翼產(chǎn)生應(yīng)力變形。為確保飛機(jī)機(jī)翼的良好安裝，在飛機(jī)機(jī)翼的裝配過(guò)程中需要采用裝配型架來(lái)對(duì)機(jī)翼各組件進(jìn)行固定，以確保裝配工程中各部件被夾緊以便在飛機(jī)機(jī)翼的裝配中提供較高的準(zhǔn)確度。在飛機(jī)機(jī)翼的裝配過(guò)程中需要根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)對(duì)裝配工藝進(jìn)行選擇，通常狀況下可以首先在飛機(jī)機(jī)翼的蒙皮、翼肋等組件的組裝過(guò)程中應(yīng)用單個(gè)零部件，同時(shí)在裝配時(shí)做好耳片、加強(qiáng)筋等部件的組裝，待到上述工序完成后再對(duì)飛機(jī)機(jī)翼的翼尖和副翼等的部位進(jìn)行組裝裝配，最后完成飛機(jī)機(jī)翼的整體總裝。

在飛機(jī)機(jī)翼的裝配模擬中，通過(guò)應(yīng)用數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)可以有效的對(duì)飛機(jī)機(jī)翼的裝配進(jìn)行模擬，以便對(duì)飛機(jī)機(jī)翼裝配中所存在的問題進(jìn)行發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行解決。在應(yīng)用數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)時(shí)，首先對(duì)飛機(jī)機(jī)翼的模擬裝配環(huán)境進(jìn)行仿真。在應(yīng)用數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)對(duì)仿真環(huán)境進(jìn)行模擬時(shí)可以應(yīng)用DELMIA，之后將其導(dǎo)入到工裝型架和三位數(shù)字兩種模型。上述兩種模型是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格而精心的設(shè)計(jì)的。待到仿真環(huán)境模擬完成后，需要對(duì)相應(yīng)位置的聯(lián)系進(jìn)行一定的調(diào)整使其符合模擬要求。在創(chuàng)建裝配仿真工藝流程的過(guò)程中，需要嚴(yán)格的按照裝配順序來(lái)施行，并在這一過(guò)程中將工裝信息和飛機(jī)機(jī)翼的裝配仿真工藝進(jìn)行有機(jī)的聯(lián)合。待到上述過(guò)程完成后即可完成機(jī)翼相關(guān)裝配工藝流程的構(gòu)建和調(diào)整，并將相關(guān)資源模型和產(chǎn)品指派到設(shè)計(jì)好的流程和節(jié)點(diǎn)中。

在應(yīng)用數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)的過(guò)程中，待到完成飛機(jī)機(jī)翼模型的模擬后，需要對(duì)飛機(jī)機(jī)翼的裝配順序進(jìn)行驗(yàn)證。在驗(yàn)證裝配順序的過(guò)程中，需要充分考慮到相關(guān)資源的信息和飛機(jī)機(jī)翼的裝配流程。并在充分應(yīng)用已經(jīng)定義好的飛機(jī)機(jī)翼裝配路徑的基礎(chǔ)上促使三維動(dòng)態(tài)仿真在飛機(jī)機(jī)翼的裝配流程模擬中得到充分的實(shí)現(xiàn)。在分析飛機(jī)機(jī)翼裝配流程的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)在DPM中加以實(shí)現(xiàn)，以便在模擬中對(duì)飛機(jī)機(jī)翼在裝配中的距離和間隙進(jìn)行分析和測(cè)量，同時(shí)應(yīng)用數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)能夠?qū)︼w機(jī)機(jī)翼在裝配中的運(yùn)動(dòng)空間以及裝配所需要的時(shí)間等進(jìn)行模擬分析。通過(guò)應(yīng)用數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)的模擬計(jì)算能夠?qū)w機(jī)機(jī)翼在裝配中的各項(xiàng)參數(shù)及結(jié)果及時(shí)的反饋至飛機(jī)設(shè)計(jì)人員手中，從而促使飛機(jī)設(shè)計(jì)人員能夠更加直接的對(duì)飛機(jī)機(jī)翼在裝配空間、裝配路徑以及裝配順序中所存在的問題進(jìn)行分析，并在后續(xù)過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，用以改進(jìn)和指導(dǎo)飛機(jī)機(jī)翼裝配工藝的合理化和科學(xué)化。在使用DELMIA來(lái)對(duì)飛機(jī)機(jī)翼進(jìn)行裝配仿真時(shí)，此模擬環(huán)境還能有效的對(duì)裝配環(huán)境干涉進(jìn)行分析。比如說(shuō)，模擬仿真環(huán)境中的工具條內(nèi)部存在的摩擦檢查設(shè)備能夠?qū)︼w機(jī)機(jī)翼裝配運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的各種不同零部件和工裝等所產(chǎn)生的干涉進(jìn)行充分的模擬和檢測(cè)，一旦在模擬中發(fā)現(xiàn)裝配存在干涉將會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)人員提出警告，并將檢驗(yàn)后的相關(guān)數(shù)據(jù)自動(dòng)提供給相關(guān)的設(shè)計(jì)人員。報(bào)告中會(huì)包含有飛機(jī)機(jī)翼在裝配中的干涉區(qū)域、干涉的內(nèi)容以及相應(yīng)的零部件等的信息。用以方便飛機(jī)機(jī)翼的工藝設(shè)計(jì)人員根據(jù)所反饋的信息查找飛機(jī)機(jī)翼在裝配中存在干涉的原因，同時(shí)也能根據(jù)所存在的問題及時(shí)的對(duì)飛機(jī)機(jī)翼的裝配工藝和流程進(jìn)行快速的調(diào)整和修改。比如說(shuō)，在對(duì)飛機(jī)機(jī)翼的裝配模擬進(jìn)行仿真時(shí)，對(duì)于可能出現(xiàn)的開合時(shí)蒙皮同卡板所產(chǎn)生的相互干涉的問題，同時(shí)還會(huì)體現(xiàn)出降下架是飛機(jī)機(jī)翼的局部干涉問題。針對(duì)這一數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)所發(fā)現(xiàn)的飛機(jī)機(jī)翼裝配中所反饋的干涉問題，飛機(jī)裝配工藝的設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)所反饋的裝配干涉信息及時(shí)的裝配工藝中所存在的問題進(jìn)行查找并及時(shí)調(diào)整飛機(jī)機(jī)翼的裝配工藝，以便確保飛機(jī)機(jī)翼的裝配質(zhì)量。但是盡管采用數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)能夠排除飛機(jī)機(jī)翼在裝配過(guò)程中所存在的干涉現(xiàn)象，但是在實(shí)際的飛機(jī)機(jī)翼的裝配過(guò)程中仍然會(huì)存在著一定的干涉問題。通過(guò)研究分析，造成這一現(xiàn)象的主要原因是由于在飛機(jī)機(jī)翼的裝配過(guò)程中，不同的零部件在生產(chǎn)和裝配過(guò)程中會(huì)存在一定程度上的細(xì)小誤差。這些誤差在飛機(jī)機(jī)翼的裝配過(guò)程中不斷的累積并在裝配中逐漸的顯現(xiàn)出來(lái)從而造成嚴(yán)重的裝配變形等的現(xiàn)象，影響飛機(jī)機(jī)翼的裝配效果。盡管如此，在應(yīng)用數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)對(duì)飛機(jī)機(jī)翼進(jìn)行模擬裝配后將極大的降低飛機(jī)機(jī)翼在生產(chǎn)和裝配中所存在的誤差和干涉，提高了飛機(jī)機(jī)翼的裝配效率和質(zhì)量。為做好數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)積極做好數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)的研究和應(yīng)用，最大限度的降低飛機(jī)裝配中所存在的誤差。提高飛機(jī)機(jī)翼的裝配效率。

此外，在飛機(jī)裝配過(guò)程中，飛機(jī)裝配順序、人機(jī)工程等都有著數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)的良好應(yīng)用。在飛機(jī)裝配順序驗(yàn)證中通過(guò)利用三維裝配仿真技術(shù)能夠在虛擬的情況下對(duì)飛機(jī)在裝配過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)而持續(xù)的仿真，這一模擬方式有助于對(duì)飛機(jī)在裝配過(guò)程中飛機(jī)中的各零部件進(jìn)行精確的驗(yàn)證。同時(shí)通過(guò)采用數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)還能夠?qū)︼w機(jī)的裝配順序進(jìn)行驗(yàn)證和確定，以便對(duì)飛機(jī)在裝配過(guò)程中所發(fā)現(xiàn)的順序問題及錯(cuò)誤進(jìn)行及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，從而通過(guò)調(diào)整來(lái)對(duì)所發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行調(diào)整，提高飛機(jī)裝配的效率和質(zhì)量。人機(jī)工程是飛機(jī)中的重要系統(tǒng)。在飛機(jī)的裝配過(guò)程中人機(jī)工程是其中極為重要的環(huán)節(jié)，尤其是飛機(jī)的裝配離不開人員的操作。因此，在飛機(jī)裝配中需要對(duì)人機(jī)工程的裝配操作引起足夠的重視。通過(guò)在飛機(jī)裝配中應(yīng)用數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)能夠在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工裝結(jié)構(gòu)的環(huán)境中，將工人在裝配作業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)的人體三維模型放入到虛擬的裝配環(huán)境中，按照工藝流程對(duì)飛機(jī)的裝配進(jìn)行模擬裝配，以便對(duì)工人工作的特性進(jìn)行模擬分析，提高飛機(jī)裝配中的可操作性。

3 結(jié)束語(yǔ)

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步的今天，通過(guò)在飛機(jī)裝配過(guò)程中應(yīng)用數(shù)字化裝配仿真裝配技術(shù)能夠極大的方便飛機(jī)設(shè)計(jì)人員對(duì)飛機(jī)設(shè)計(jì)和裝配中的各個(gè)環(huán)節(jié)和各個(gè)組件的組裝設(shè)計(jì)進(jìn)行具體的觀察和分析，以便及時(shí)的查找和發(fā)現(xiàn)飛機(jī)在設(shè)計(jì)中所存在的問題和缺陷并針對(duì)性的予以改進(jìn)。從而有效地提高飛機(jī)設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭洪杰.裝配仿真技術(shù)在飛機(jī)并行設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用[J].航空制造技術(shù)，2009（24）：65-68.

[2]宋利康，朱永國(guó)，劉春鋒，等.大飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)——大飛機(jī)數(shù)字化裝配關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用[J].航空制造技術(shù)，2016（5）：30-35.

[3]何麗紅.三維裝配仿真技術(shù)在飛機(jī)數(shù)字化裝配中的應(yīng)用[J].黑龍江科學(xué)，2015（4）：76.endprint