摘要：飞机装配仿真技术提供了在三维数字环境中动态安装零部件的全过程，实现了飞机装配过程的仿真，大大降低了飞机装配周期和研发成本。通过数字化装配过程仿真与优化技术替代零部件装配试验，可降低开发成本、有效地减少装配缺陷和产品的故障率、减少装配过程反复、减少人为差错、减少因装配干涉等问题而进行的重新设计和工程更改。同时在工装结构设计阶段，使设计人员在屏幕上通过机构的三维动态显示，不仅可以直观地看到整个机构的运动过程，而且可以分析运动的极限位置转角、干涉情况、空间运动位置及运动参数，这样设计人员不需等待试制样机就可以提前对设计中可能出现的问题作出精确的预测和改进，为设计提供一种理论依据。
关键词：飞机装配；数字化装配工艺；仿真验证；DELMIA；发动机吊舱；
在现代飞机制造中，数字化装配工艺设计与虚拟仿真涵盖了三维交互工艺规划、装配序列和装配路径虚拟仿真以及可视化指导文档输出等多方面的应用，对飞机等复杂产品寻求制造过程的最优解决方案发挥着重要作用。
一、飞机装配特点
不同于一般机械产品，飞机具有结构复杂，零件数量庞大的特点，而且其大部分由钣金件和尺寸大、刚性小的壁板类零件组成，需要采用大量夹具和装配工艺装备支撑定位来保证其装配精度，因此飞机装配是一个环节复杂、劳动量大，且需要达到一定技术要求的过程，其具有以下几方面特点：
1.飞机装配劳动量大、周期长。一般机械产品装配环节占总装配量的20％左右，而飞机的装配过程占用了大约40％．50％的产品制造费用和工时，占用了大量的制造时间和制造资源。
2.装配环节繁复。飞机外形复杂、零件多、尺寸大，传递环节多，装配过程中需要采用一定协调互换的方法保证装配环节的误差积累在要求范围内。
3.大量装配夹具、装配工艺装备以及标准工装。飞机零件数量多，外形复杂，装配过程需要采用尺寸大，结构复杂的装配型架和夹具，对零件进行定位和夹紧，
防止在装配时造成零件或装配体的变形。同时提高装配型架和夹具的制造精度、安装精度对提高飞机产品装配精度起着重要的作用。
4.互换协调方案。飞机的外形结构和零件特点要求从零件到组合件、段件和
部件的各个装配环节需要有合理的互换协调方案保证装配工作的顺利进行，飞机部件高度的互换性和协调性可以减少装配工作量，减少装配工时，提高装配质量。的动画关联集成，形成三维可视化装配指令，作为现场工艺文件指导装配工作。
二、装配仿真技术
装配仿真技术基于三维数字样机，在虚拟装配环境中通过交互操作的方式建立仿真流程，实现可视化环境下装配过程的验证分析。通过导入产品数字模型和制造资源模型，添加相关工艺过程信息，构建装配仿真环境，实现对装配各个环节的预测和分析，完成产品实物装配前的工艺验证和优化。在装配工艺仿真中主要涉及到装配工艺模型、装配顺序和路径仿真、干涉检查和人机工程应用等内容。
1.装配仿真关键技术。(1)装配工艺模型。作为装配工艺主体结构，装配工艺模型包括零件几何结构、属性信息、装配位置关系、工装夹具信息等涉及到的产品设计信息、装配资源信息和工艺过程信息，是全部装配要素的集成表达。建立产品装配工艺模型，完整表达产品装配信息，作为装配工艺仿真的支撑数据，是进行装配工艺设计、分析和执行的信息基础。(2)装配顺序和装配路径。①装配顺序规划仿真。飞机装配仿真过程中进行装配序列规划，依据飞机装配结构和装配技术要求，依据工艺分离面合理划分产品装配单元，获得初始的零件装配序列。
在产品数字化设计过程中，三维零件数模和工装数模绝大部分是按全机坐标系设计，可视化装配工艺设计环境下零件模型信息的导入，由于零件与零件、零件与工装之间不存在约束特征确定装配约束关系，而是由零件自身坐标确定其装配空间位置。基于工艺分离面的拆装法，基于产品拆卸过程，可逐层识别装配单元，不需要依靠零件之间的约束关系移动零件数模，这样能够实现产品零件从装配体逐一拆解，获得产品的拆分顺序，翻转产品拆卸顺序可得到其装配顺序。仿真流程中，根据已有装配工艺模型，对产品模型进行拆解和装配的三维可视化动态仿真，分析验证装配过程中零、组件的先后装配顺序，对存在干涉或无法装配的部分，进行产品设计和工艺分析，调整其装配顺序，最终得到合理的装配工艺顺序。②装配路径规划仿真。装配路径规划过程中，根据零部件空间位置、装配环境和装配技术要求，通过一定方法获得一条从零件安放位置到零件装配位置的空间运动路径。在装配路径规划时，依据装配工艺顺序，通过人机交互的方式对产品进行试装配工作，进行逐个零、组件的线性或非线性移动，避免位置变换中可能存在的干涉，可以快速地确定零件装配路径。在虚拟仿真环节，依据选定的路径，对每个零件、组件的移动、安装和固定等过程进行仿真，对于存在的零件与零件、零件与工装之间的干涉，分析原因，并相应地进行路径修改或工艺反馈。(3)干涉检查。装配干涉检查主要是对装配过程中产品、工装和装配资源之间存在的静态干涉和动态干涉进行分析，对零件装配序列、零件装配运动路径和工装装配空间潜在的问题进行检查分析。（4）人机工程应用。飞机装配很大一部分是在人的操作下完成的。可视化仿真环境下利用三维人体模型模拟实际操作工作过程，通过对产品装配过程中涉及到的装配工人装配可视范围、肢体可达范围、可操作性、操作周期装配负荷以及装配安全性等人机因素进行分析，实现对装配环境和装配工艺的有效评估，便于装配过程安全舒适和高效。
2.装配仿真环境。DELMIA平台提供了用于装配工艺仿真验证的数字化集成工作环境DPM(数字制造工艺)模块，DPM下的装配仿真环境具有产品和资源信息导入、工艺活动创建和浏览、顺序和路径设定以及干涉检查等功能。它基于产品、工装数字化模型，根据可视化工艺设计环境下的装配工艺模型进行三维可视化装配工艺仿真，验证工艺设计中所规划好的零件装配序列、装配路径和相关制造资源，反复检查并最终得到合理可行工艺方案，反馈到工艺、工装设计部门，优化并最终形成装配工艺指导文档。DELMIA的三维可视化仿真环境可实现如下功能：(1)零件三维加工工艺及仿真验证；(2)产品三维装配工艺设计及仿真验证；(3)生产厂房、装配线三维设计和仿真验证。
三、装配工艺仿真结果现场应用
产数字化制造技术的逐渐成熟，三维产品数字最终将取代二维图纸，成为产品设计、制造过程中的数据来源。在产品装配环节，基于数字化技术和计算机技术的装配工艺文档将取代二维装配工艺文档出现在装配现场，指导工人进行装配工作。基于产品数字模型的装配工艺设计和仿真模式下，通过数字化工艺设计环节构建以装配工艺为中心，关联全部产品零件和工艺装备信息的装配工艺模型，通过数字化虚拟装配环境的仿真验证，得到含有装配动画、电子文档、产品模型等全部信息的生产现场指导方案，通过企业数据管理平台和车间各装配工位网络，实现装配工艺结果传递到生产终端，作为指导文件，现场工人可全面直观地了解装配过程，通过指导视频清楚装配对象、装配任务和装配方法，提高了装配环节效率，实现装配工艺结果的现场可视化应用。
总之，通过采用制造工艺设计与仿真平台DELMIA，以某型号通用航空飞机的发动机吊舱前段装配为研究对象，分析研究三维可视化环境下的飞机产品数字化装配设计方法和过程，建立产品数据、工艺信息和制造资源之间的关联，生成完整的数字化装配工艺模型。
参考文献：
[1]刘玉青，飞机数字化装配技术综述．.2018.
[2]王宏宇，浅谈基于DELMIA的仿真技术在飞机装配中的应用.2019.