DELMIA在某机尾椎装配仿真中的应用

　　数字化装配工艺设计与过程仿真技术在现代飞机的设计和制造中扮演的角色将越来越重要。它提供了在三维数字化环境中动态地安装零部件及其组件的整个过程。通过数字化三维仿真技术实现飞机装配全过程的仿真，并在仿真过程中检查干涉以确保所有零部件的准确安装，及这种安装相对于其周边安装件而言的可行性，同时可验证操作人员在该环境下的可达性，可操作性。目前国际上以飞机和汽车为代表的大型复杂产品研制企业都已将数字化装配技术应用于生产中，取得了显著的效益。无论是波音公司还是空客公司目前基本上已实现了数字化装配。波音公司的737飞机已经采用航空制造业的装配解决方案，实现了整机的3D虚拟装配仿真和验证。极大的缩短了设计变更，缩短了工艺规划时间，提高了产量并降低了生产成本。

　　目前国内整个飞机制造过程申处于重要地位的飞机装配过程基本沿袭了数字量传递与模拟量传递相结合的工作模式，装配工艺的设计主要采用计算机辅助工艺过程设计系统CAPP系统进行，但仍然停留在二维产品设计的基础上，与CAD系统没有建立紧密的联系，更谈不上与设计的协同工作，无法将装配工艺过程、装配零件及与装配过程有关的制造资源紧密结合在一起实现装配过程的仿真，无法在工艺设计环境中进行三维的虚拟工艺验证，零部件能否准确安装，在实际安装过程中是否发生干涉、工艺流程、装配顺序是否合理，装配工艺装备是否满足装配需要，装配人员及装配工具是否可达、装配操作空间是否具有开敞性等一系列问题无法在装配设计阶段得到有效验证。

　　DELMIA软件是达索公司的一款虚拟仿真软件。DELMIA名称取自DICITAL ENTERPIUSE LEAN MANUFACTURINC INTERACTIVE APPUCATION，寓意数字企业精益制造交互式应用，提供以生产工艺过程为中心的最全面的数字制造方式与解决方案。DELMIA作为Dassault Systems(法国达索系统集团)续CATIA之后的又一大型工业软件，它提供了能够数字化地设计、测试和验证一台机床、一个工作单元或整条生产线的解决方案，DELMIA PLM提供了流程与资源功能，能够贯穿整个产品生命周期，创建和验证连续的、涉及产品的制造流程。DELMIA服务于那些制造流程优化对其来讲非常关键的行业包括汽车、航空、制造与装配、电气电子、生活消费品，工厂和造船部门。通过使制造商能够优化流程，DELMIA帮助公司提高生产率，促进协同和加速上市时间。

　　我们所使用的是DELMIA的验证功能，使用工艺模块和人机工程模块。工艺模块即DPM模块，用来进行工艺验证，人机工程模块用来对工人操作模拟，验证工人动作的可达性。

　　本文主要就DELMIA技术在某小型飞机尾椎的工艺与人机工程仿真中的应用进行具体的阐述，并结合在仿真过程中出现的一些典型问题进行了深入的探讨和研究。

　　1 尾椎装配的工艺过程仿真

　　1.1 尾椎组件装配特点及要求

　　尾椎组件结构是某飞机中重要的结构件之一。其装配工艺技术要求较高。尾椎组件位于飞机行李舱和尾翼之间，连接飞机行李舱和尾翼。该组件主要由蒙皮、长桁、框、角材、加强板等零组件组成。

　　尾椎组件装配主要包括三个部分的装配，尾椎上部装配、下部装配及总装。

　　尾椎上部装配主要步骤：通过定位档块及卡板型面定位蒙皮，用夹子夹紧;通过定位块定位上部支架组件、长桁、上角片及尾部框，用夹子夹紧。

　　用内卡板及定位插销定位剩余三框组件，手工定位安装三片带板，用夹子夹紧。

　　尾椎下部装配主要步骤：通过定位档块及卡板型面定位蒙皮，装配孔定位两口盖，用夹子夹紧蒙皮;通过定位块定位长桁，手工定位下角片、左右角片，用夹子夹紧;用内卡板及定位插销定位剩余三框组件，手工定位安装三片带板，用夹子夹紧。

　　尾椎总装主要步骤：通过卡板型面及定位器、插销定位尾椎上部;通过卡板型面及定位器、插销定位尾椎下部;下部蒙皮插入声部蒙皮内，端头角片搭接在尾框内缘上;通过捕销及尾框轮廓定位两耳片。

　　尾椎上部和下部组件装配要求重点控制：

　　(1)蒙皮及骨架外形

　　(2)框站位位置

　　尾椎总装要求重点控制：

　　(1)蒙皮搭接边距

　　(2)两耳片交点孔位置及同轴度

　　1.2 数据的准备

　　打开DELMIA较件的DPM工作环境，将相应的产品数据和工装数据调入，如图1所示。根据工艺部门提供的装配大纲中存贮的工艺数据，准备进行装配仿真。

1.3 装配工艺过程仿真

　　三维数字化装配过程仿真是产品实物在实施装配以前对装配工艺进行验证的最佳方法，它时间短、费用低。依据设计好的装配工艺流程对产品装配过程和拆卸过程进行三维动态仿真，验证每个零件接设计的工艺顺序是否能无阻碍的装配，以发现工艺设计过程中装配顺序设计的错误。

　　本小节以尾椎总装为例，详细说明装配过程。根据装配工艺要求，其装配首先在架下将上下壁板组件扣在一起，然后整体上架，利用前后端框定位器定位，插紧插销，接着利用工装定位前水平连接件，要求与尾椎后端框两端面贴合。通过下壁板蒙皮上的导孔向上壁板蒙皮钻孔，并利用已钻孔定位长桁及左右角片，用弹簧销夹紧。安装后座舱框连接处铆钉，安装长桁与蒙皮连接铆钉，仅安装左数前8个铆钉，安装前连接件与蒙皮相连铆钉，在前座舱框上安装柱头螺栓。按规范手工定位安装限制U型夹，通过装配孔定位垂尾前段肋-隔框、阻力角材-垂尾前段左侧及右侧，并用弹簧销夹紧。手工定位垂尾前段肋端部，夹紧。手工定位垂尾前段-前都，垂尾前段前端，夹紧。安装框连接铆钉，最后安装升降舵推杆组件。

　　在这一装配流程中，部件的装配均使用DELMIA软件的DPM模块，按照规范中装配顺序，使用其记录部件安装轨迹，自动演示
在虚拟环境中，依据设计好的尾椎装配工艺流程，通过对每个零件、成品和组件的移动、定位、夹紧和装配过程等进行产品与产品、产品与工装的干涉检查，当系统发现存在干涉情况时报警，并给出干涉区域和干涉量，以帮助工艺设计人员查找和分析干涉原因。该项检查是零件沿着模拟装配的路径，在移动过程中零件的几何要素是否与周边环境有碰撞。在三维环境中，检查过程非常直观。

　　尾椎工艺装配仿真中发现了工装与工装之间、产品与产品之间及工装与产品之间的干涉问题，影响到尾椎组件的装配，及时与工艺制造部门交流，修改相应数模。

　　整个装配仿真过程经验证无误后，可以按照需要，定制生成相关的文档。再将仿真过程用屏幕录相专家录制成视频文件，用于指导生产实践。

　　2 尾椎装配人机工程的仿真

　　产品装配的过程，少不了人的参与，产品移动的过程也就是人动作的过程。在产品结构和工装结构环境中，按照工艺流程进行装配工人的可视性、可达性、可操作性、舒适性以及安全性的仿真。在产品与制造资源仿真的基础上，再将定义好的三维人体模型放入该环境中进行人体和其所制造、安装、操作与维护的产品之间互动关系的动态仿真，以分析操作人员在该环境下工作的姿态、负荷等，进而修改和优化工艺流程和制造资源，以高效装配和以人为本为原则。

　　2.1 人机工程数据准备

　　根据装配大纲要求，尾椎组件中铆钉的安装均要求用人体模型来模拟，所以尾椎装配仿真中的铆钉安装使用DELMIA软件的人机模块，在装配工作区中，加入了两个人体模型，来模拟工人使周铆枪和顶铁完成安装铆钉的动作，同时加入工作台、铆枪、顶铁等必要工具.
2.2 铆接过程人机仿真。

　　将人机模型插入当前工作区，调整模型姿态，创建人机任务，让人体模型拿住铆枪和顶铁，在尾椎组件预钻孔处工作，并加入走步，侧移等行为。然后将人体模型作为资源指定到目录树相关的Activity上，再选择所创建的相应的任务，选择激活，这样播放仿真动画时，便可看见人的动作。

　　在安装长桁与蒙皮连接处的铆钉时，因为铆钉安装位置靠前，所以要求使用顶铁的工人要进入到尾椎组件的内部，这时DELMIA仿真软件很好的模拟了工人工作的实际场景，从而得到了在尾椎内部工作的工人的适宜身材，身高应该是170-172cm之间，体型适中，两肩宽不超过52cm。3 结束语

　　本文就使用DELMIA在尾椎工艺过程与人机工程仿真应用进行了阐述：工艺过程仿真中对尾椎装配工艺流程进行了仿真和验证，将仿真过程进行录相，用来指导实际装配操作，而在装配仿真过程中发现的零件、工装干涉问题，以文档的形式，及时的报给工艺部门，相关人员对数模进行了修改，避免了可能会因此带来的损失;尾椎装配中人机仿真部分验证了工人工作空间的开敞性，动作的舒适程度，并且在特定工作空间内对操作人员的身高体型的要求做了模拟，保证实际工作能高效、顺利的进行。

　　在用DELMIA对某机尾椎的仿真过程中，充分体会了数字化装配工艺设计和虚拟装配过程，使用DELMIA，可以生成指导生产的录相，可以进行工艺性验证，可以进行人机工程验证，这均给生产实际带来了及大的益处。相信DELMIA的应用必将在经济和技术方面都取得巨大的效益。

声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。