基于MBD的三维数字化装配工艺设计及现场可视化技术应用

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圈4 PBOM数据导入 Fig．4 PBOMda t a i mpor t
工艺部门依据工艺设计内容提出装配工装、夹具、 刀具的订货技术要求。工装部门根据订货技术要求，设 计装配型架、地面设备、专用工、刀、量具的三维数模。 2．8工 装数据的 导入
将来自于企业协同平台的工装等资源三维模型数 据分别以CATI AV5模型和格式导人DELMI A系统。建 立资 源结构 树，并 分别关 联到PROCESS工艺设 计结构 树上 的部组 件装配 项目上 。 2．9详 细工艺 设计
系统 流程及集 成工作 思路如下 ： ( 1) Wi n dchi l l 企业数据管理系统是企业唯一合法 的数据来源，管理着各种BOM信息。通过接口程序，把 PBOM以XML的格式输出。 ( 2) 通过在DELMI A DPE平台上二次开发技术，把 XML格式的PBOM及产品三维 数据模型调入DPE模块 中进行工艺规划，并创建顶层MBOM。 ( 3) 划分哪些工作需要在DELMI A中进行仿真验 证，哪些 不需要仿真验证， 并将创建的顶层MBOM存到 Wi ndc hi l l 中。 ( 4) 将需要仿真验证的装配件在DELMI A中进行 详细的AO划分。 ( 5) 在DELMI ADPM中进行装配仿真验证、人机 工 程仿真、资源仿真等工作。 ( 6) 利用3DVI A Compos er 进行细 节三维装配指令 编制工作。 ( 7) 进行DELMI A与CAPP的接口开发，使三维 AO及配套表传人CAPP系统，并最终通过CAPP在 Wi ndchi l l 进 行流 程审 签。 ( 8) 开发Wi ndchi l l 和ERP及MES的接口程序，
维数字化装配工艺设计和并行工程奠定了基础。
1 三维数字化装配工艺设计及现场可视化系 统
通过采用达索 公司三维数字化装配工 艺设计平台 DELMI A及3DVI A Composer 解决方案，构建“数字化 装配 工艺设计 和仿真 系统”及 “生产现 场可视 化系统” 。 突破DELMI A二 次开发及定制技术、3D制造过程仿 真验证及优化技术、MBD技术、生产现场可视化技术、 wi ndchi l l ／DELMI A／EPCS／CAPP多系统集成技术等关键 技术瓶颈，最终构建符合企业业务需求的“数字化装配 工艺设计和仿真系统”及“生产现场可视化系统”。缩 短飞机装配周期，提高装配质量，全面提升飞机的数字 化制造能力。系统流程及集成架构如图1所示。
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图5 MA中进行工艺 分离面划分 Di v i si on of proc e ss spl i ce s ur f a ce i n MA
在三维数字化装配工艺设计中所 用的数据格式分为3种，CGR格式、 CATI AV5模型、s mgxml 格式。其功 能为 ：
CATI AV5模型：来源于产品设计
82航 空制造 技术 ·2011年第22期
圈2基于MBD技术的三维数字化装配工艺设计流程 Fi g 2 MBD- ba se d t hr ee —di mensi onal di git al as s embl y des i gn f l ow
在三维数字化环境下确定该装配工艺过程零组件、 标准件、成品等装配顺序，明确装配工艺方法、装配步
2011年第22期·航 空材 造技术 83
装配工艺Ass EMBLYPRocEs s
骤．进行AO下 工步的详细设计．完成本装 配过程的工 步规划设计，并将产品零组件和工步关联。选定该装配 过程 所需要的 工装、 夹具、工 具、辅助 材料等 一系列的 制 造资源．并将工装与工位关联。依据产品连接定义分配 该过程所需要 的标准件，形成用于指导生 产的AO装配 信息。 2．1 0部、组件装配仿真
of di vi si on of t he t hr ee—di mens i onal pr o ces s s pl i ce s ur f ac e bas ed on MBD，BOMr econs t r uct i on，pr oces s s i mul at i on and es t a bl i shme nt of t hr ee ·di mens i onal a ss e mbl y or der by cu st omi zat i on a nd mul t i —s ys t em i nt egr at i on of pr oc es s des i gn，pr o cess si mul a t i on so f t wa r e，suc h as DELMI A，
装配t 艺 ASSEMBLYPROCESS
基于MBD的三维数字化装配工艺设计 及现场可视化技术应用
MBD- Ba se d Thr e e - Di mens i ona l Di gi t al As s embl y Pr oces s De s i gn and
on·Si t e Vi s ual i zat i on Tec hnol ogy Appl i ca t i on
关键词：MBD三维工艺设计现场可视化 【ABSTRACT】 MBD- ba s e d a ss embl y pr oces s of
t hree·- di mens i onal di gi t al de si gn i s no t onl y a n ne w dis ci ·-
pl i ne i n a i r cr a ft di gi t a l manuf act ur e， but al s o t he f ut ur e ai r cra f t des i gn t r en ds ．The t e chnol ogy c ompl et es t he j ob s
2．3工艺分离面的划分 完成数据导人工作后，在DELMI A系统的MA
( Ma nuf ac t ur i ng As s embl y) 中根据三维产品模型在三维 数字化环境下进行全机、部组件工艺分离面的划分，结 合PBOM结 构树确定各工艺装 配部件、组合件需 要装配
2．4全机或部件 装配工艺仿真 针对 工艺分 离面 划分结 果在DPM中进 行全机 及部
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的组件及零件项目，构建工艺部件、组件模型结构。在 MA中进行 工艺分离面划 分如图5所示。
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3DVI ACompos e r , CAPP, an d SO on．The t e chnol ogy t r a ns—
fe r s t he c ompl e t e d pr oc es s des i gn i nf or ma t i on t o pr oduc—
t i on sc ene by pr oduct management s ys t em，t h e t e chnol ogy opens t e chnol ogy r oadmap f r om t he MBD—based pr oduct des i gn，pr ocess des i gn t o on．s i t e vi s ual i zat i on a ss e mbl y．
中航工业陕西飞机工业( 集团)有限公司 中航工业金航数码科技有限责任公司
胡保 华闻立波 杨根军 黄官平吴 慧 沈波惠巍
【摘要】基于MBD的三维数字化装配工艺设计技 术是现代航空数字化制造中的一门新兴学科，也是未来 飞机三维 装配工艺设计的发 展趋势。该技术主 要通过 对DELMI A、3DvI ACompose r 、CAPP等工艺设计、工 艺仿真软件进行客户化定制和多系统集成应用，完成基 于MBD三维产品模型的工艺 分离面的划分、BOM重 构、工艺仿真以及三维装配指令编制等工艺设计工作， 并通过生产管 理系统将已完成的工艺设计 信息传递到 生产现场实现可视化装配，打通了基于MBD的产品设 计与工艺设计及现场可视化装配的技术路线。
部门， 是工艺设计的 依据和基础数 据。 CGR格式模型：由CATI AV5模型转换而来，轻量
化模 型，用 于大数 据量模 型的仿 真及DPM环境 下产品 结构浏览。
s mgxml 格式模型：由CATI AV5模型转换而来，轻 量化模型，用于在WKC中进行三维装配指令的三维视 图编辑。sms xml 格式模型转换界面如图3所示。
Keywor ds：MBD Thr e e- di me nsi ona l de si gn On-
si t e vi s ual i zat i on
MBD( Model —Bas ed Def i ni t i on) 即基于模型的产品 数字化定义，其特点是：产品设计不再发放传统的二维 图纸，而是采用三维数字化模型作为飞机零件制造、部 件装配的 依据。传统的二维 工艺设计模式已经 不能适 应全三维设计要求。随着现代计算机技术、网络技术、 工艺设计软件技术的发展，以及协同平台的建立，为三
2011年第 22期 ·航空 制造 技术 8l
装配工艺。。。。M。吖，。。。嘞
图1 系统流程殛集成框架 Fi g 1 Sys t em pr oces s es an d i n t egr at i o n f r amewor k
把MBOM和AO信息传递给ERP及 MES系统，实现车间现场装配可视 化，指导实际生产工作。
在部、 组件划分的基 础上，依据分 配到部、组件 项目 的装配工艺模型在DPE的PROCESS结构树上进一步 进行 部、组 件装配 过程设 计，确定 各部、 组件所 属零组 件 的装配顺序， 规划完成装配的AO项目，编 制AO号，关 联每本AO需要装配的零组件项目。 2．7工装订货单的 编制及工装设计
件级工艺仿真，验证工艺分离面划分的合理性，并进行 优化。 2．5部 件装配方案的 设计
在工艺分离面划分优化的基础上，在DPE的 PROCESS结构 树上对各 工艺部 件进行 装配流程 设计， 划分下一级组件装配单元，确定在各组件装配的零组件 项目，构 建顶层MBOM结构树 ，关联来自工艺部 件的组 件装配工艺模型。确定装配工艺基准和装配定位方法， 并规划各组件之间的装配流程。 2．6部、组件装配AO的确定
2三维数字化装配工艺设计
三维数字化装配工艺设计是通过 对飞机产品结构进行分析，在企业现 有制造能力( 设备、工艺技术能力、人 力资源等) 及产量要求的基础上，进 行组件划分，制定装配流程，确定装 配方案，并选择各装配环节所需要的 制造资源。在三维数字化装配工艺 设计系统中，工艺设计用树状结构表 示，主 要由产品结构 树、工艺结构 树、 资源结构树 3个分支构成，具体结构 特征按企业需求进行工艺模板定制。 基于MBD技术的三维数字化装配工 艺设计主要工作流程如图2所示。 2．1数 据准备 工作
源自文库
2．2 PBOM数据导入 将来自协同平台的XML格式的PBOM导人
DELMI A的DPE中，PBOM中的零组件信息( 工艺路 线、批架次、工组件等) 会通过程序自动关联CGR模型、 CATI AV5模型、smgxml 模型3种格式的数据。并导人 产品模型的坐标位置信息。在DPE中构建全机或部件 的PBOM结构 树。数 据导 人流程 如图4 所示。