宋鴿 李旭 胡曉婭 王超群 陳淑靖

摘要 近年來，伴隨數(shù)字化設計制造技術于航空領取的運用與發(fā)展，利用數(shù)字化技術對相應零部件進行設計制造已經(jīng)成為了現(xiàn)今飛機制造技術的大趨勢，直到現(xiàn)在傳統(tǒng)的裝配技術設計還沒有徹底解決在設計三維模型上的運用問題。因此提出了利用數(shù)字化裝配工藝進行設計的辦法，用其建設數(shù)字化裝配工藝設計仿真平臺，制訂研發(fā)工具，最終達到數(shù)字化裝配工藝設計的目標。本文主要對數(shù)字化裝配工藝設計和仿真應用進行了分析，并通過對比的手法簡要闡述其優(yōu)勢與不足之處。

【關鍵詞】數(shù)字化裝配工藝 設計 仿真應用

近些年，信息技術與數(shù)字化技術發(fā)展愈來愈快、愈來愈成熟，且逐漸應用到我國高端設備制造業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新研究之中?，F(xiàn)今國內(nèi)航空制造領域，運用最為普遍的就是三維數(shù)字化設計技術，而以模型定義為基礎的數(shù)字化設計、制造方法己然轉(zhuǎn)變?yōu)榱酥圃鞓I(yè)的發(fā)展方向。三維模型也逐步替代了二維圖紙，是高端產(chǎn)品制造期間的主要憑據(jù)，對傳統(tǒng)工藝來說是一項極大的挑戰(zhàn)。而對航空技術來說，裝配工藝大多以經(jīng)驗為主，但設計環(huán)節(jié)卻難以考慮到在實際安裝中所遇到的問題或影響因素，導致裝配期間經(jīng)常會出現(xiàn)裝配問題，對裝配工藝設計的最終質(zhì)量、效率和水準有了很大的影響。所以，針對航空發(fā)動機高要求的安全性能與精度、較短的制造期限與復雜的結(jié)構，需要創(chuàng)新出一種可以有效提升產(chǎn)品研發(fā)能力的方法，而數(shù)字化裝配工藝設計恰恰能滿足這一要求，還能有效提升企業(yè)核心競爭力，同時對裝配工作起到一定的指導作用。

1 數(shù)字化裝配工藝設計概述

數(shù)字化裝配工藝設計主要是對數(shù)字化信息產(chǎn)品的充足運用與繼承，使其設計信息的作用得到充分發(fā)揮，利用創(chuàng)新的工藝設計方法，將數(shù)字化產(chǎn)品設計與裝配生產(chǎn)等實施方式連接起來，供給精準的工藝信息給裝配現(xiàn)場作業(yè)人員，達到對裝配人員進行指導的作用。

整個數(shù)字化裝配工藝設計流程包含有搭建裝配平臺、進行裝配技術規(guī)劃、建立架構化工藝、仿真模擬裝配流程、編訂工藝卡片、建立工藝審簽檔案。裝配平臺的搭建主要是依據(jù)產(chǎn)品不同性能、專業(yè)化特征與相應標準等，而要有效利用其多層次的架構，需要和產(chǎn)品裝配次序、制造資源布局、公司內(nèi)部組織模式與相應工藝標準等各項要素相結(jié)合，局部調(diào)整裝配流程，最終產(chǎn)生整個飛機零部件的安裝程序。實質(zhì)上，裝配流程的建立是對裝備部門與班組裝配與生產(chǎn)任務進行了區(qū)分。建立工藝審簽檔案涉及到裝配流程中的每個環(huán)節(jié)，要求各個節(jié)點任務完成后需要審簽人簽字確認，使得其操作信息完整地保存了下來，對后期的會簽提供便利條件。

2 傳統(tǒng)裝配工藝設計方式上的特征與不足

2.1 二維的裝配技術，表達內(nèi)容不夠直觀

傳統(tǒng)的裝配設計核心在于工藝人員對裝配流程抽象化的理解與熟悉掌握程度，之后將整個流程利用平面圖展示出來，設計質(zhì)量的優(yōu)劣直接取決于工藝人員本身的經(jīng)驗與技術水準。實際運用中則需要安裝人員依據(jù)二維設計圖展開三維想象，逐步還原所有的裝配內(nèi)容、次序，所以很容易造成在理解上的失誤，最終出現(xiàn)裝配錯誤的情況。

2.2 難以和三維數(shù)字化背景下的裝配工藝設計需求相符

通常在飛機研制期間，產(chǎn)品、工具等多個環(huán)節(jié)的傳遞均是二維設計圖或文件，缺少或淺化了工藝設計在制造資源、裝配技術上的知識和細節(jié)闡述，產(chǎn)品、工裝的三維數(shù)據(jù)難以發(fā)揮作用。

2.3 難以檢驗三維工藝設計

對傳統(tǒng)的工藝設計來說，其檢驗與驗證能力并不佳，很難早早地將裝配期間所需要的各種難題展現(xiàn)出來，比如操作空間的大小等，這些問題通常會在裝配過程中一一體現(xiàn)出來，對整個飛機的研發(fā)進度與質(zhì)量產(chǎn)生了嚴重的影響。

2.4 缺乏對科學工藝設計的改善手法

傳統(tǒng)工藝設計多采用二維闡述的方法，在工藝設計修改、操作時間長與方案設計質(zhì)量高低等問題上完全以經(jīng)驗為主，缺少在定性或定量上的客觀研究，設計質(zhì)量也會有所差別。同時在生產(chǎn)流程設置、裝配次序安排、制造資源運用等多個方面都不合理，很難對其進行定量控制，后期便需逐步改良，無形中延長了研發(fā)期間，加大了研發(fā)成本。

3 數(shù)字化裝配工藝和仿真運用優(yōu)缺點

該項技術主要是利用計算機供給的虛擬空間，結(jié)合相應知識管理的定義，就產(chǎn)品、工具、工藝流程等各個方面均可用數(shù)字化模型的方式進行展示的所有行為，使得單個飛機裝配的整個過程可以完整的展現(xiàn)在人們眼前，其展現(xiàn)形式主要采用了三維可視化技術與交互性虛擬現(xiàn)實環(huán)境。

對數(shù)字化裝配工藝與流程方針技術的合理運用，能提早暴露出在實際裝配期間所產(chǎn)生的產(chǎn)品與工裝技術偏弱、未設置合理的工藝流程與站位工作量等多種問題，并準備好解決方案，直接提升了產(chǎn)品質(zhì)量、減少了裝配時間，使產(chǎn)品研發(fā)風險和研發(fā)費用有大幅度的下降。

對比傳統(tǒng)的裝配技術，數(shù)字化工藝裝配設計的優(yōu)勢主要為以下幾點：

（1）利用產(chǎn)品設計各項數(shù)據(jù)作為基礎，于原有項目設計圖紙上通過補充、增添等工藝設計內(nèi)容的方式，建設工藝裝配實施模型，此設計方式能夠為工程數(shù)據(jù)的唯一性提供保障。

（2）進行具體工藝設計時，設計人員在獲知工藝信息、制造資源等具體數(shù)據(jù)上較為方便，同時給予了工藝設計非常安全與科學合理的支持，使得工藝設計的標準在一定程度上得到了提升，并增強了工藝設計質(zhì)量、有效減少了制造費用和風險。

（3）對三維工藝設計與仿真技術的應用，可以讓工藝人員采用多方位視角的方式，掌握設計各項數(shù)據(jù)，熟練地將其應用到工藝設計之中，并高效率地完成多工種工作，比如工藝設計和仿真、產(chǎn)品與工裝的工藝性研究、改善工藝流程等。

（4）三維設計與仿真技術的應用成果能夠利用文字、圖畫與錄像等各種方式進行輸出，且下游工作人員則不需任何專業(yè)技術培訓工作，便能很好地、高效的利用這些數(shù)據(jù)完成任務，同時防止了在傳統(tǒng)工藝文件二次理解失誤的問題，使得下游工作人員的整體工作量降低了很多，加大了在產(chǎn)品數(shù)據(jù)上的運用效率，并提升了工作效率。

4 結(jié)語

通過對數(shù)字化裝配工藝與仿真應用有缺點的分析，可以明顯看到，科學有效的運用方式能夠提早找出問題，制訂解決方案，有效增強了企業(yè)工藝設計的質(zhì)量，提升了裝配效率，減少了產(chǎn)品研發(fā)周期，使研發(fā)成本與風險得以降低，對企業(yè)各種資源進行了整合運用。所以說，通過對數(shù)字化裝配工藝設計和仿真應用于設計制造期間的運行分析，會涉及到工藝設計、工裝設計、編制檢查流程、及時發(fā)放并利用工藝文件等環(huán)節(jié)，并對各個環(huán)節(jié)進行了優(yōu)化，而想要進一步對其進行利用和實施便要有一系列的系統(tǒng)和標準進行指導，深入推進企業(yè)在產(chǎn)品裝配工藝設計水準上的提升，促進企業(yè)技術得到進步與革新。

參考文獻

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