基于MBD的3D装配工艺设计及可视化技术应用1

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  MBD(Model-Based Definition)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DELMIA及3DVIA 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DELMIA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、Windchill/DELMIA/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。


图1 系统流程及集成框架


  系统流程及集成工作思路如下：
    (1)Windchill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DELMIA 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DELMIA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Windchill中。
    (4)将需要仿真验证的装配件在DELMIA中进行详细的AO划分。
    (5)在DELMIA DPM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3DVIA Composer进行细节三维装配指令编制工作。
    (7)进行DELMIA与CAPP的接口开发，使三维AO及配套表传入CAPP系统，并最终通过CAPP在Windchill进行流程审签。
    (8)开发Windchill和ERP及MES的接口程序，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。

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。





图2 基于MBD技术的三维数字化装配工艺设计流程


2.1 数据准备工作
    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、CATIA V5模型、smgxml格式。其功能为：
    CATIA V5模型：来源于产品设计部门，是工艺设计的依据和基础数据。
    CCR格式模型：由CATIA V5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。
    smgxml格式模型：由CATIA V5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。smgxml格式模型转换界面如图3所示。




图3 smgxml格式模型转换界面



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（二）

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