DELMIA在飞机工艺设计与过程仿真的应用

分享到：

一、前言 数字化装配......



一、前言
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3 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3 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。无论是波音还是空客目前基本上已实现了数字化装配。波音公司的7E7 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
本文有[www.0574-laser.com]提供，请及时关注[www.0574-laser.com]提供的内容

并降低了生产成本。空客系列飞机壁板装配采用了以数控钻铆机为中心的柔性装配系统，从铆接过程到装配管理均实现了数字化控制。资料统

计得出：对典型部件装配周期缩短60％，飞机装配周期缩短10％以上，装配工艺设计周期缩短30％～50％，装配返工率减少50％，装配成本减

少20％～30％，大大提高飞机装配质量，极大限度满足客户要求。
为充分了解DELMIA 软件的功能特性及其装配工艺设计思想和装配设计流程，以西飞即将投产的ARJ21 中央翼组件的装配为验证项目展开中央

翼组件的数字化装配工艺设计与过程仿真技术项目实施。
ARJ21 是Advanced Regional Jet for the 21st Century 的简称，是70~90座级的中、短航程支线飞机，拥有国内自主知识产权，按照世界上

最新技术设计，研制过程中全面采用数字化技术是该新支线的又一特点。同时，并行工程技术的充分应用，从飞机总体方案起，设计部门、工
本文有[www.0574-laser.com]提供，请及时关注[www.0574-laser.com]提供的内容

艺部门、项目管理部门等各部门就介入进去，一起工作，组成了真正的联合工作队。数字化技术的全面采用为DELMIA 软件的具体实施提供了

良好的数据基础。
中央翼组件结构是飞机中最重要的结构件之一，是整个飞机的最重要的承力结构，同时也是西飞承担ARJ21 飞机的最重要装配件。其装配结构

复杂，装配工艺技术要求较高。
ARJ21 中央翼组件装配具有如下特点：
1、生产过程工艺性复杂，专业水平要求高，原理性知识需要掌握、熟悉，才能完成所承担的工序。
2、采取的国外先进工艺方法和手段，很多工序的完成需要工装设备的保障。
3、手工作业性强，即装配过程靠人在飞机上手工将成品、零组件、材料、标准件、电缆导管组成系统而完成整机的装配过程。
4、生产过程需要协调的问题、协调的单位多，部分问题的出现无法准确地确定，依靠原理、经验判断问题的所在，需要协调和协助解决的工

作多。
5、生产过程复杂，生产周期相对比较长，批生产周期为45 天左右，新机生产为4 个月左右。
6、生产过程中对生产条件依赖性较强，零组件、标准件的配套，成品材料供应等直接制约着生产周期，缺一不可。
二、现有装配工艺设计普遍存在的问题
目前国内整个飞机制造过程中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3 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放性等一系列问题无法在装配设计阶段得到有效验证。上述任一环节在实际生产中出现

问题都将影响飞机的研制周期，造成费用的损失。
三、DELMIA 软件结构及项目实施内容
DELMIA 软件系统包括两个相互关联的独立软件，DPE(Digital ProcesEngineer--数字工艺工程)和DPM(Digital Proces Manufacture--数字制

造工
艺)。DPE 为数字化工艺规划平台，是产品工艺和资源规划应用的平台。利用在产品设计初步阶段产生的数字样机或EBOM（工程材料表，其包

括了零件、装配件、外购件及其对应信息——图纸、文件、材料等等）数据，进行产品分析，工艺流程定义，制定总工艺设计计划，工艺细节

规划、工艺路线制定；同时还可实现工艺方案评估，工时分析，车间设施布局和车间的物流仿真等功能。DPM 为工艺细节规划和验证应用的环

境。它是按照DPE 中设计好的各种工艺并结合各种制造资源，以实际产品的3 维(或数字样机)模型，构造3 维工艺过程，进行数字化装配过程

仿真与验证。利用验证的结果可分析出产品的可制造性、可达性、可拆卸性和可维护性。它真正实现了产品数据和3 维工艺数据的同步。DPE

与DPM 的相互关系如图所示。
具体项目实施内容如下：
1．在CATIA V5 中，读入已经设计好的ARJ 中央翼产品数据，并通过脚本文件生成该产品的EBOM 表。（如图）
2．在DPE 软件中，将EBOM 导入到针对西飞而特别定义的工艺设计模板中形成DPE 中的产品信息表。将已定义好的相关资源（如厂房、工装，

人等）加入到DPE 环境中形成资源信息表。并且根据实际装配工艺，在DPE 中构建详细装配工艺信息表，同时将与该工艺有关的产品和资源加

入到该工艺中（如上图）。 最后将规划好装配工艺存入PPR Hub 数据库中。该软件可以各装配工艺模型和装配型架、夹具、工厂等制造资源

三维模型，按照确定的装配流程进行全面的工艺布局设计和三维数字化装配工厂仿真，进行生产能力的平衡分析，并不断对工艺布局和装配流

程进行调整、优化。
3．通过PPR HUB 数据库，将DPE 中设计好的工艺过程导入DPM 中进行详细的3 维的工艺验证和仿真。在DPM 软件中主要完成的主要内容包括

：
1）装配顺序的仿真 利用已有的装配工艺流程信息（Process）、产品信息（Product），资源信息（Resource）在定义好每个零件的装配路径