可视化装配技术应用研究

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传统的发动机 装配工艺设计可以分为发动机装 配工艺规划 、装配工装 的设计和装配工艺 规程编 制 ，主要 依赖工艺 人 员的技术水平 、经验 以及对发动机 二维 图纸等资料的理解来完成。二维工程图纸的不直观性 ，给复杂结 构的发动机 装配工艺 设计带来 了很大难 度 。随着三维 设计软件 的引入，各型号 发动机三维模 型和型号装 配所需的工装模型均已基本齐全，发展可视化装配技术的时 机 已经 成熟 ，可以应用 可视化装配技 术解 决传统发动机装配工艺设计中存在的 问题 。

1 传统装配工艺设计中存在的问题传统装配工艺设计是指在二维图纸基础上的 发动机装 配工艺设计 方式。其特 点在于通过二维图纸传递发动机结构和装配关 系信 息 ；实物装 配检验作 为唯-的 装配性检验手 段 ；复杂装配过程 设计-次 成功率 不高 。总结 传统装配 工艺 设计 中存 在的问题如 下。

1.1工艺规划周期长.优化程度低传统 的工艺 规划 为二维规 划 ，工艺人员需要查阅大量 图纸和文件 ，消化 吸收 ，这需要-个长 期过程 ，因此在 工艺规化 阶段很难形成 多套工 艺方案加以 比较寻 优 。此外由于二维图纸不够直观，工艺人员在规划时很难 统筹思 考各方面 、各层次的工艺问题，很难对最终 规划进行全局优化 。

1 2工装设计-次性成功率低二维设计环境不具备三维检测能力，对工装 中-些干涉或不合理处缺少有效的检测手段是导致 工装设计-次性成功率的根本原因。工装是发动机装配 的重要保证 ，工装设计-次性成功率低直接增加了装配成本，影响了发动机 装配进度 。

1.3装配工艺规程可理解性差传统装配工艺规程以二维图纸和说明文件为 主要 内容 ，这种 方式需要 经过 -定装配技术培训的操作者才能顺利理解。工艺规程可理解性差，主要原因有：(1)二维工程 图表达装配信息，直观性差 ，不得不借 助大量 文字表达 装配信息 ，导 致 了规程生 涩难懂 。(2)装配操作者 整体技 能及专业 知识储 备不足 ，难 以直 接从二维 图 中获取 装配所 需信 息。装配工艺规程是 指导发动机 装配的重要 文件 ，其可理 解性 直接影响 着发动机装配质量与效率 。

1.4缺乏有效的培训手段目前 的培训手 段主要是工艺人 员依据二维图纸、装配工艺规程反复讲解。这种培训方式 周期长 ，见效低 。发动机结构复杂 ，装 配操 作者需要- 定的经验 和技能 ，熟 练掌握 经验和技能是 个长期过 程。缺少生动直观 动态示 教手段缩短这 个过程 ，直接 导致 了人工成本的上升 。

2 基于可视化技术的装配工艺设计装配工艺可视化设计是在 产品三维实体 模型的基 础上 ，利用计算机技术，信息技术和人 工智能技术 ，来规 划装配工艺 与仿真实际装配过程。其通过建立-个虚拟的装配环境 ，可视化地分析各种可行装配方案 ，最终 得到-个合理 、经济 、符合人机 工程的装配方案，达到优化工艺设计、避免或减少 实物制造 、缩短研 制周期 、降低成本 、提高 装配操作 人员培训速度 、提高装配 质量和 效率 的 目的。它克服 了传统发动机 装配 工艺 设计 中主要依赖干人的装配经验 和知识以及设计难度大 、效率低 、优化程度低图 1 装配序列三维规划①作者简介：胡-廷(1 979-)，男，工程师，从事航空发动机装配工艺设计工作。

O2 科技资讯 SCIENCE ＆ TECHNOLOGY INFORMATION等 问题。

针对 目前发动机装 配工艺中存在的问题 可以利用三维规划技术、干涉分析技术 、三维图解技术、仿真动画技术等可视化装配关键技术予 以解决 。

3 可视化装配关键技术的应用3.1三维规划技术三维规 划技术利用发动机三维 数模与设计BOM在计算机中直接进行发动机装配工艺规 划，制定零 部件模型装 配顺序及 装配路径 ，并通过 仿真 ，验证装配序列及装配路 径规划 的可行性与 合理性 。

目前主要采劝可拆即可装”的装配序列规划方法 ，通过拆卸 装配体模型 来确定产品的拆卸顺序，以拆卸顺序的逆序为产品的装配顺序 。

中央 传动 齿轮箱 装配序 列规 划时 ，将中央传动齿轮箱总成模型 ，依次拆分成图1所示的八个零组件(2～9)，其中组件6(主动齿轮组件)依次 拆分 为四个零件(10～1 3)，组 件8(从动 齿轮 组件)拆分 为九个零 组件(14～22)，逆序后求得各零组 件装配序列。

依照拆卸结果 ，将 整个装配划 分为从动 齿轮组件装配(装配顺序如蓝色线路显示)、主动齿轮组件 装配(装 配顺序如绿 色线路 显示)、中央传动最终装配(装配顺序如红色线路显示)三大工序，二十-个工步。(如图1)通过 三维规 划技 术 ，可大 大提 高装 配规划的效率，并且能够快速得出多种方案 ，逐-对 比实现 装配规划的优化设 计。

3.2干涉分析技术干涉碰撞 分析是判定工装设计 是否合理 的重要手段 。现 实表 明装 配工装设计 失败，大都因为存在干涉 ，干涉直接影响着工装设计的合理性 ，工装设计定型前必须消除。

干 涉可 分 为静 态 干 涉和 动 态 干涉 两类。静态干涉主要 由于设计失误 ，零件几何 图 2 干涉分析结果