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

基于的三维数字化装配工艺设计及现场可视化技术应用MBD

基于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，MBD 也是未来飞机三维装配工艺设计的发展趋势。本文介绍了该技术主要通过对

、、等工艺设计、工艺仿真软件进行客户化定制和多系统集成3DVIA ComposerDELMIACAPP 应用，完成基于三维产品模型的工艺分离面的划分、重构、工艺仿真以及三维MBDBOM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，打通了基于的产品设计与工艺设计及现场可视化装配的技术路MBD线。

即基于模型的产品数字化定义，其特点是：产品设计不再发Definition)MBD(Model-Based

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，为三维数字化装配工艺设计和并行工程奠

定了基础。

三维数字化装配工艺设计及现场可视化系统1通过采用达索公司三维数字化装配工艺设计平台及解决方案，Composer 3DVIA DELMIA

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。突破二次开发及“DELMIA “””定制技术、制造过程仿真验证及优化技术、技术、生产现场可视化技术、MBD 3D

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Windchill/DELMIA/EPCS/CAPP

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所示。 1

图系统流程及集成框架 1 系统流程及集成工作思路如下：

企业数据管理系统是企业唯一合法的数据来源，管理着各种信息。通BOM (1)Windchill

过接口程序，把以的格式输出。XML PBOM

通过在平台上二次开发技术，把格式的及产品三维数据模型XML PBOM (2)DPE DELMIA

调入模块中进行工艺规划，并创建顶层。DPE MBOM划分哪些工作需要在中进行仿真验证，哪些不需要仿真验证，并将创建的顶(3) DELMIA

层存到中。MBOM Windchill

将需要仿真验证的装配件在中进行详细的划分。DELMIA (4) AO

在中进行装配仿真验证、人机工程仿真、资源仿真等工作。(5) DELMIA DPM

利用进行细节三维装配指令编制工作。3DVIA Composer (6)进行与的接口开发，使三维及配套表传入系统，并最终通过CAPP (7) CAPP DELMIA AO

在进行流程审签。CAPP Windchill

开发和及的接口程序，把和信息传递给及系AO (8) MES Windchill ERP ERP MES MBOM 统，实现车间现场装配可视化，指导实际生产工作。

三维数字化装配工艺设计2三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、资源结构树个分支构成，具 3

体结构特征按企业需求进行工艺模板定制。基于技术的三维数字化装配工艺设计主要MBD

工作流程如图所示。 2

图基于技术的三维数字化装配工艺设计流程 2 MBD

数据准备工作 2.1在三维数字化装配工艺设计中所用的数据格式分为种，格式、模型、CATIA 3 V5 CGR

格式。其功能为：smgxml

模型：来源于产品设计部门，是工艺设计的依据和基础数据。CATIA V5

格式模型：由模型转换而来，轻量化模型，用于大数据量模型的仿真及CCR V5 CATIA

环境下产品结构浏览。DPM

格式模型：由模型转换而来，轻量化模型，用于在中进行三维装V5 WKC smgxml CATIA配指令的三维视图编辑。格式模型转换界面如图所示。 3 smgxml

图格式模型转换界面 3 smgxml

数据导入 2.2 PBOM

将来自协同平台的格式的导入的中，中的零组件信息PBOM PBOM DELMIA XML DPE

（工艺路线、批架次、工组件等）会通过程序自动关联模型、模型、smgxml CATIA V5 CGR

模型种格式的数据。并导入产品模型的坐标位置信息。在中构建全机或部件的DPE 3

结构树。数据导入流程如图所示。PBOM 4

图数据导入 4 PBOM

工艺分离面的划分 2.3完成数据导人工作后，在系统的中根据三维产品模DELMIA Assembly) MA(Manufacturing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，结合结构树确定各工PBOM

艺装配部件、组合件需要装配的组件及零件项目，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所示。 5

图中进行工艺分离面划分 5 MA

全机或部件装配工艺仿真 2.4

针对工艺分离面划分结果在中进行全机及部件级工艺仿真，验证工艺分离面划分DPM

的合理性，并进行优化。

部件装配方案的设计 2.5在工艺分离面划分优化的基础上，在的结构树上对各工艺部件进行装配流DPE PROCESS

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，构建顶层结MBOM

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。

部、组件装配的确定AO 2.6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