基于DMU的三维装配工艺规划与仿真技术体系结构研究.docx

?

?

基于DMU的三维装配工艺规划与仿真技术体系结构研究

?

?

郑植元

摘要：对三维装配工艺规划的必要性和意义，DMU及其在产品生命周期中的应用进行分析。在此基础上，对基于DMU的三维装配工艺规划与仿真技术应用模式及体系结构进行研究。

关键词：DMU；三维装配工艺规划；仿真技术体系

：TP391.7：A：1671-2064（2017）23-0057-02

1基于DMU的三维装配工艺规划与仿真技术的必要性

现有的装配工艺工作仍然采用传统的基于二维工程图的工艺设计方法，存在很多问题，主要表现在：

（1）数据的“断层”。目前我国航空制造企业的产品设计已经基本采用了商品化的三维CAD系统，但工艺规划阶段仍然采用传统的二维图纸方式，导致工艺设计周期长，现场工人阅读质量能力需求高，不直观。（2）三维工艺规划模式的“缺失”。目前CAPP技术尚不能满足产品研制模式的变化，工作模式缺失，工作流程和技术路线不明确，企业迫切需要三维环境下数字化工艺规划模式，形成航空制造企业基于DMU的三维工艺设计与仿真工作模式和工作流程。（3）装配工艺规划结果工艺更改频繁，可指导性差。传统的二维装配工艺质量对工人阅读图纸的能力要求高，导致不同的工人对图纸的理解不同，影响航空产品的装配质量。并且在装配过程中，由于二维工艺指令难以理解，导致装配返工，影响工作效率。

三维装配工艺规划与仿真能够克服二维装配工艺设计存在的问题，其特点主要体现在以下几个方面：

（1）直接的三维数据传递。目前，设计部门已经基于MBD技术进行三维产品的设计，将产品制造信息定义在三维产品模型当中，工艺设计人员可以直接依据产品设计MBD模型进行装配工艺的设计工作。（2）装配工艺规划的三维化。三维产品模型直接被用于工艺设计阶段，在工艺发布阶段，可以直接在三维环境下浏览产品的三维模型，查看产品的装配结构和装配关系，并进行装配顺序的规划，装配工艺路线的确定，装配资源的规划。

2基于DMU的三维装配工艺规划与仿真应用模式

2.1DMU在工藝准备过程中的应用

（1）产品、资源模型建立。需要对企业内的资源进行建模，包括环境模型（包括厂房、工作台等）、虚拟人体模型、设备模型、工装模型和工具模型。（2）轻量化三维资源模型。在制造资源库的建立过程中，要对制造资源库进行分类，以便于轻量化模型的查找与应用。（3）基于DMU的装配工艺规划。在轻量化模型的支持下，型号主管人员、工艺主管人员在可视化环境下进行PBOM的划分、工艺分工、任务分配等装配工艺规划工作，工艺设计人员在可视化环境下进行飞机部件工艺分里面划分、装配资源的确定、装配工艺流程确定工作。（4）基于轻量化DMU的装配工艺仿真。工艺设计完毕之后，确定了用于装配工艺仿真的装配环境、虚拟人、设备、工装、工具等信息。基于轻量化DMU模型，对装配过程的合理性、工具可达性等进行仿真验证并将工艺仿真结果反馈给工艺设计，以对装配工艺设计结果进行优化。

2.2基于DMU的三维装配工艺规划与仿真技术应用模式

（1）工艺DMU模型。设计部门的设计人员在CAD系统中完成产品的设计，通过CAD系统与PDM系统的集成接口，将全格式的三维产品模型转化为轻量化模型存储在PDM系统当中，PDM系统能够将CAD系统的EBOM结构、产品的基本属性信息进行结构化存储，设计人员在PDM系统当中对设计EBOM进行修改完善之后，正式发放EBOM。（2）PBOM生成。EBOM正式发放之后，企业级工艺部门的型号主管人员根据获取到的EBOM以及轻量化产品模型，在PDM系统中，合理地利用产品的设计分离面以及工艺分离面，在EBOM的基础上进行修改、配置，通过结构与层次的调整，加入工艺虚拟件，形成PBOM。（3）工艺分工。PBOM生成之后，企业级工艺部门的型号主管人员在PDM系统中，根据各装配车间的装配资源情况以及各装配车间的当前任务量，以产品的PBOM为基础，为PBOM的每个部组件选择装配车间，确定各部件的装配车间以及产品的总装车间，完成工艺分工。（4）任务分配。车间级工艺部门的主管工艺人员根据获取到的工艺分工信息，在PDM系统中，根据实际情况进行装配单元的分解，将本部门承担的任务进一步分解为更小的装配单元，并指定具体的工艺设计人员进行装配工艺的编制工作，完成任务分配。（5）装配工艺设计。工艺设计人员接收到任务之后，通过装配工艺设计与仿真系统和PDM系统的集成接口，将三维轻量化DMU模型导入到装配工艺设计与仿真系统，进行装配工艺的设计。与此同时，在装配工艺设计过程中，若需要进行工装设计，在PDM系统中发起工装设计申请。（6）装配工艺仿真。工艺设计人员等待工装设计完成之后，将装配资源轻量化模型导入到装配环境当中，进行装配工艺仿真，对装配工艺设计的结果进行仿真验证，及时发现装配工艺设计存在的问题，